Sinyal Elektroensefalografi (EEG)

SinyalElektroensefalografi (EEG) adalah rekaman listrik aktivitas di sepanjang kulit kepala

yang dihasilkan oleh penembakan neuron dalam otak . Dalam konteks klinis, EEG mengacu pada

rekaman spontan listrik aktivitas otak selama periode waktu yang singkat, biasanya 20-40 menit, yang

direkam dari beberapa elektroda diletakkan di kulit kepala . 

Dalam neurologi , utama diagnostik aplikasi EEG adalah dalam kasus epilepsi , sebagai

aktivitas epilepsi dapat membuat kelainan yang jelas pada studi EEG standar. Sebuah penggunaan

klinis sekunder EEG adalah dalam diagnosis koma , encephalopathies , dan kematian otak . EEG

digunakan untuk menjadi metode garis pertama untuk diagnosis tumor , stroke dan gangguan otak

fokal, tetapi gunakan ini menurun dengan munculnya teknik-teknik pencitraan anatomi

seperti MRI dan CT .

Derivatif teknik EEG termasuk Evoked Potential (EP), yang melibatkan rata-rata aktivitas

EEG waktu-terkunci dengan penyajian stimulus dari beberapa macam (visual, somatosensori atau

pendengaran,). -terkait potensi Event lihat rata-rata tanggapan EEG yang waktu dikunci untuk

pengolahan lebih kompleks stimuli, teknik ini digunakan dalam ilmu kognitif , psikologi kognitif ,

dan psychophysiological penelitian.

Aktivitas listrik dari otak dapat digambarkan dalam skala spasial dari arus dalam satu tulang belakang

dendritik ke kotor potensi relatif bahwa EEG catatan dari kulit kepala , banyak cara yang sama bahwa

ilmu ekonomi dapat dipelajari dari tingkat satu individu pribadi keuangan ke ekonomi makro-

bangsa. Neuron , atau sel saraf, yang elektrik sel aktif yang terutama bertanggung jawab untuk

melaksanakan fungsi otak. Neuron membuat potensi aksi , yang sinyal-sinyal listrik diskrit yang

perjalanan turun akson dan menyebabkan pelepasan kimianeurotransmitter di sinaps , yang

merupakan daerah kontak dekat antara dua neuron. neurotransmiter ini kemudian

mengaktifkan reseptor di dendrit atau tubuh neuron yang ada di sisi lain dari sinaps, yang post-

synaptic neuron. neurotransmiter, bila dikombinasikan dengan reseptor, biasanya menyebabkan arus

listrik dalam tubuh dendrit atau neuron post-sinaptik. Ribuan arus post-sinaptik dari dendrit neuron

tunggal dan tubuh kemudian jumlah menyebabkan neuron untuk menghasilkan potensial aksi. neuron

ini kemudian sinapsis pada neuron lain, dan seterusnya.

EEG mencerminkan aktivitas sinaptik berkorelasi disebabkan oleh -sinaptik potensi pasca dari

kortikal neuron . Arus ion yang terlibat dalam generasi cepat potensi tindakan mungkin tidak

berkontribusi besar terhadap rata-rata potensi lapangan mewakili EEG.   Lebih khusus, potensi listrik

kulit kepala yang memproduksi EEG umumnya diduga disebabkan oleh ion ekstraselular arus

disebabkan oleh dendritik aktivitas listrik, sedangkan bidang

memproduksi magnetoencephalographic sinyal  yang berhubungan dengan arus ion intraseluler. 

Potensi listrik yang dihasilkan oleh neuron tunggal terlalu kecil untuk diambil oleh EEG atau

MEG.  kegiatan EEG karena itu selalu mencerminkan penjumlahan dari aktivitas sinkron ribu atau

jutaan neuron yang memiliki orientasi spasial serupa. Karena bidang tegangan jatuh dengan kuadrat

jarak, kegiatan dari sumber dalam lebih sulit dideteksi dari arus dekat tengkorak. 

Scalp aktivitas EEG menunjukkan osilasi pada berbagai frekuensi. Beberapa osilasi ini memiliki

rentang frekuensi karakteristik, distribusi spasial dan berkaitan dengan negara yang berbeda fungsi

otak (misalnya, bangun dan berbagai tahap tidur ). Osilasi ini merupakan aktivitas

disinkronkan melalui jaringan neuron. Jaringan saraf yang mendasari beberapa osilasi dipahami

(misalnya, resonansi talamokortikal mendasari spindle tidur), sementara yang lain banyak yang tidak

(misalnya, sistem yang menghasilkan irama dasar posterior). Penelitian yang mengukur EEG dan

spiking neuron menemukan hubungan antara keduanya adalah kompleks dengan kekuatan EEG

permukaan hanya dalam dua band yang dari gamma dan delta yang berkaitan dengan aktivitas

neuron spike

Penggunaan Klinis

Sebuah rekaman EEG rutin klinis biasanya berlangsung 20-30 menit (plus waktu persiapan) dan

biasanya melibatkan rekaman dari elektroda kulit kepala. EEG rutin biasanya digunakan dalam

keadaan-keadaan klinis berikut:

untuk membedakan epilepsi kejang dari jenis lain mantra, seperti serangan epilepsi non-

psikogenik , syncope (pingsan) , sub-kortikal gangguan gerak dan migrain varian.

untuk membedakan "organik" ensefalopati atau delirium dari sindrom psikiatri primer

seperti catatonia

untuk melayani sebagai tes tambahan dari kematian otak

untuk meramalkan, dalam kasus tertentu, pada pasien dengan koma

untuk menentukan apakah akan menyapih obat anti-epilepsi

Pada kali, EEG rutin tidak cukup, terutama bila diperlukan untuk merekam pasien sementara dia

mengalami kejang. Dalam kasus ini, pasien dapat dirawat di rumah sakit selama berhari-hari atau

bahkan berminggu-minggu, sementara EEG terus-menerus dicatat (bersama dengan waktu-

disinkronkan video dan rekaman audio). Sebuah rekaman sebuah serangan yang sebenarnya (yaitu,

sebuahictal rekaman, bukan sebuah-ictal rekaman antar dari pasien epilepsi mungkin di beberapa

periode antara kejang) dapat memberikan informasi secara signifikan lebih baik tentang apakah atau

tidak mantra adalah kejang epilepsi dan fokus dalam otak dari mana aktivitas kejang berasal.

Epilepsi monitoring biasanya dilakukan:

untuk membedakan epilepsi kejang dari jenis lain mantra, seperti serangan epilepsi non-

psikogenik , syncope (pingsan) , sub-kortikal gangguan gerak dan migrain varian.

untuk ciri kejang untuk tujuan pengobatan

untuk melokalisasi wilayah otak dari mana kejang berasal untuk pekerjaan-up kejang mungkin

operasi

Selain itu, EEG dapat digunakan untuk memantau prosedur tertentu:

untuk memantau kedalaman anestesi

sebagai indikator tidak langsung perfusi serebral di endarterektomi

untuk memantau dampak siklobarbital selama pengujian Wada

EEG juga dapat digunakan dalam unit perawatan intensif untuk fungsi pemantauan otak:

untuk memantau kejang-kejang non / epilepticus status non-kejang

untuk memantau pengaruh obat penenang / anestesi pada pasien medis koma (untuk

pengobatan kejang refraktori atau meningkat tekanan intrakranial )

untuk memantau kerusakan otak sekunder dalam kondisi seperti perdarahan subarachnoid (saat

ini metode penelitian)

Jika seorang pasien dengan epilepsi yang sedang dipertimbangkan untuk operasi resective ,

seringkali diperlukan untuk melokalisasi fokus (sumber) dari aktivitas otak epilepsi dengan resolusi

lebih besar dari apa yang disediakan oleh EEG kulit kepala. Hal ini karena cairan

serebrospinal tengkorak, dan kulit kepala smear potensi listrik dicatat oleh EEG kulit kepala. Dalam

kasus ini, ahli bedah saraf implan strip khas dan grid dari elektroda (atau menembus kedalaman

elektroda) di bawah dura mater , melalui sebuah kraniotomi atau lubang duri . Pencatatan sinyal ini

disebut sebagaielectrocorticography (ECoG), subdural EEG (sdEEG) atau EEG intrakranial (icEEG) -

semua persyaratan untuk hal yang sama. Sinyal direkam dari ECoG adalah pada skala yang berbeda

dari aktivitas dari aktivitas otak direkam dari EEG kulit kepala. Tegangan rendah, komponen frekuensi

tinggi yang tidak dapat dilihat dengan mudah (atau sama sekali) di EEG kulit kepala dapat dilihat jelas

dalam ECoG. Selanjutnya, elektroda yang lebih kecil (yang meliputi sebidang kecil permukaan otak)

memungkinkan bahkan lebih rendah tegangan, komponen lebih cepat dari aktivitas otak untuk

dilihat. Beberapa catatan situs klinis dari microelectrodes penetrasi. 

Sebuah rekaman EEG awal, diperoleh Hans Berger pada tahun 1924. Bagian atas penelusuran EEG, dan bawah adalah 10 Hz sinyal waktu

EEG, dan turunannya, ERP , digunakan secara ekstensif dalam neuroscience , ilmu

kognitif , psikologi kognitif , danpsychophysiological penelitian. Banyak teknik yang digunakan dalam

konteks penelitian tidak cukup standar untuk digunakan dalam konteks klinis.

Sebuah metode yang berbeda untuk mempelajari fungsi otak adalah pencitraan magnetik resonansi

fungsional (fMRI) .Beberapa manfaat dari EEG dibandingkan dengan fMRI meliputi:

Biaya Hardware secara signifikan lebih rendah untuk sensor EEG dibandingkan mesin fMRI

sensor EEG dapat digunakan dalam berbagai lingkungan yang lebih luas

EEG memungkinkan resolusi yang lebih tinggi temporal, atas perintah milidetik, daripada detik

EEG relatif toleran terhadap gerakan subyek versus fMRI (dimana subjek harus tetap

sepenuhnya masih)

EEG adalah diam, yang memungkinkan untuk belajar lebih baik dari respon terhadap rangsangan

pendengaran

EEG tidak memperburuk claustrophobia

Keterbatasan EEG dibandingkan dengan meliputi fMRI:

Secara signifikan lebih rendah resolusi spasial

Studi ERP memerlukan paradigma yang relatif sederhana, dibandingkan dengan blok-desain

studi fMRI

rekaman EEG telah berhasil diperoleh bersamaan dengan fMRI scan, meskipun rekaman simultan

berhasil mensyaratkan bahwa beberapa masalah teknis diatasi, seperti adanya artefak

ballistocardiographic, artefak MRI nadi dan induksi arus listrik di kabel EEG yang bergerak dalam

medan magnet yang kuat MRI tersebut.

EEG juga memiliki beberapa karakteristik yang baik dibandingkan dengan pengujian perilaku:

EEG dapat mendeteksi pengolahan rahasia (yaitu, pengolahan yang tidak memerlukan respon)

EEG dapat digunakan dalam mata pelajaran yang tidak mampu membuat respon motor

Beberapa komponen ERP dapat dideteksi bahkan ketika subjek tidak hadir pada rangsangan

Dibandingkan dengan paradigma waktu reaksi lainnya, ERP bisa menjelaskan tahapan proses

(bukan hanya hasil akhirnya akhir)

Pada kulit kepala EEG konvensional, rekaman diperoleh dengan menempatkan elektroda pada kulit

kepala dengan gel konduktif atau pasta, biasanya setelah menyiapkan daerah kulit kepala dengan

abrasi cahaya untuk mengurangi impedansi karena sel-sel kulit mati. Banyak sistem biasanya

menggunakan elektroda, masing-masing yang melekat pada kawat individual. Beberapa sistem

menggunakan topi atau jaring ke elektroda yang tertanam, ini adalah sangat umum ketika high

density arrays dari elektroda diperlukan.

Elektroda lokasi dan nama-nama yang ditetapkan oleh sistem 10-20 Internasional  bagi sebagian

besar dan penelitian aplikasi klinis (kecuali saat high density arrays digunakan). Sistem ini

memastikan bahwa penamaan elektroda yang konsisten di seluruh laboratorium. Dalam aplikasi klinis

yang paling, elektroda merekam 19 (tanah plus dan referensi sistem) yang

digunakan. [ rujukan? ] Sejumlah kecil elektroda biasanya digunakan ketika rekaman EEG

darineonatus . elektroda tambahan dapat ditambahkan ke standar set-up ketika menuntut aplikasi

klinis atau penelitian peningkatan resolusi spasial untuk wilayah tertentu dari otak. High-density array

(biasanya melalui topi atau bersih) dapat berisi sampai dengan 256 elektroda lebih-atau-kurang

merata berjarak sekitar kulit kepala.

Setiap elektroda terhubung ke satu masukan dari penguat diferensial (satu penguat per sepasang

elektroda); acuan umum sistem elektroda dihubungkan ke input lain dari setiap penguat

diferensial.Amplifier ini memperkuat tegangan antara elektroda aktif dan referensi (biasanya 1,000-

100,000 kali, atau 60-100 dB keuntungan tegangan). Pada EEG analog, sinyal ini kemudian disaring

(ayat berikutnya), dan sinyal EEG adalah output sebagai defleksi pena seperti kertas lewat di

bawahnya. Kebanyakan sistem EEG hari ini, bagaimanapun, adalah digital, dan sinyal penguatannya

didigitalkan melalui -ke-digital converter analog , setelah melewati sebuah anti-aliasing

filter . sampling analog-ke-digital biasanya terjadi pada 256-512 Hz di EEG kulit kepala klinis; tingkat

sampling hingga 20 kHz digunakan dalam beberapa aplikasi penelitian.

Selama rekaman, serangkaian prosedur aktivasi dapat digunakan. Prosedur ini dapat menyebabkan

aktivitas EEG normal atau abnormal yang mungkin tidak terlihat sebaliknya. Prosedur ini meliputi

hiperventilasi, stimulasi yg berhubung dgn cahaya (dengan lampu sorot), penutupan mata, aktivitas

mental, tidur dan tidur kurang. Selama (rawat inap) pemantauan epilepsi, obat khas pasien kejang

dapat ditarik.

Sinyal EEG digital disimpan secara elektronik dan dapat disaring untuk ditampilkan. pengaturan khas

untuk tinggi-pass filter dan low-pass filter adalah 0,5-1 Hz dan 35-70 Hz, masing-masing. High-pass

filter biasanya menyaring artefak lambat, seperti electrogalvanic sinyal dan artefak gerakan,

sedangkan low-pass filter menyaring artefak-frekuensi tinggi,

seperti elektromiografi sinyal. Tambahantakik filter biasanya digunakan untuk menghapus artefak

yang disebabkan oleh jaringan listrik listrik (60 Hz di Amerika Serikat dan 50 Hz di banyak negara

lain).  Sebagai bagian dari evaluasi untuk operasi epilepsi, mungkin perlu untuk memasukkan

elektroda dekat permukaan otak, di bawah permukaan dura mater . Hal ini dilakukan melalui lubang

beram atau kraniotomi . Hal ini disebut sebagai berbagai "electrocorticography (ECoG)" , "EEG

intrakranial (I-EEG)" atau "subdural EEG (SD-EEG)". Kedalaman elektroda juga dapat ditempatkan ke

dalam struktur otak, seperti amigdala atauhippocampus , struktur, yang merupakan fokus epilepsi

umum dan mungkin tidak "melihat" dengan jelas oleh EEG kulit kepala. Sinyal electrocorticographic

diproses dengan cara yang sama seperti kulit kepala EEG digital (di atas), dengan beberapa

peringatan. ECoG biasanya dicatat pada tingkat pengambilan sampel lebih tinggi dari EEG kulit

kepala karena persyaratan teorema Nyquist -subdural sinyal terdiri dari dominasi lebih tinggi dari

komponen frekuensi yang lebih tinggi. Selain itu, banyak artefak yang mempengaruhi EEG kulit

kepala tidak mempengaruhi ECoG, dan karenanya menampilkan penyaringan seringkali tidak

diperlukan.

Sebuah sinyal EEG khas manusia dewasa sekitar 10μV untuk 100 μV dalam amplitudo bila diukur

dari kepala  dan adalah sekitar 10-20 mV bila diukur dari elektroda subdural.

Karena tegangan sinyal EEG merupakan perbedaan antara tegangan pada dua elektroda, tampilan

dari EEG untuk membaca encephalographer dapat ditetapkan di salah satu dari beberapa

cara.Representasi saluran EEG disebut sebagai montase.

Bipolar montase

Setiap saluran (yaitu, gelombang) merupakan selisih antara dua elektroda yang

berdekatan. Montase keseluruhan terdiri dari serangkaian saluran ini. Sebagai contoh,

saluran "FP1-F3" merupakan perbedaan tegangan antara elektroda FP1 dan elektroda

F3. Saluran berikutnya dalam montase itu, "F3-C3," merupakan selisih tegangan antara F3

dan C3, dan seterusnya melalui seluruh array elektroda.

Referensial montase

Setiap saluran merupakan selisih antara elektroda tertentu dan elektroda referensi yang

ditunjuk. Tidak ada posisi standar untuk referensi ini, itu, bagaimanapun, pada posisi yang

berbeda dari elektroda "merekam". posisi garis tengah sering digunakan karena mereka tidak

memperkuat sinyal di satu belahan vs yang lain. Referensi lain yang populer adalah "telinga

terkait," yang merupakan atau matematika rata-rata fisik elektroda terpasang dengan baik

telinga atau mastoids .

Rata-rata referensi montase

Keluaran dari semua amplifier dijumlahkan dan rata-rata, dan ini sinyal rata-rata digunakan

sebagai acuan umum untuk setiap saluran.

Laplacian montase

Setiap saluran merupakan selisih antara elektroda dan rata-rata tertimbang dari elektroda sekitarnya. 

Ketika analog (kertas) EEGs digunakan, teknolog beralih antara montages selama perekaman dalam

rangka untuk menyoroti atau lebih baik ciri fitur tertentu dari EEG. Dengan EEG digital, semua sinyal

biasanya didigitalkan dan disimpan dalam montase tertentu (biasanya referensial); sejak montase

apapun dapat dibangun secara matematis dari lain, EEG dapat dilihat oleh electroencephalographer

dalam montase tampilan yang diinginkan.

EEG dibaca oleh neurolog , optimal orang yang memiliki pelatihan khusus dalam penafsiran

EEGs. Hal ini dilakukan dengan inspeksi visual dari bentuk gelombang, graphoelements

disebut.Penggunaan komputer pemrosesan sinyal EEG-apa yang disebut kuantitatif EEG-agak

kontroversial ketika digunakan untuk tujuan klinis (walaupun ada menggunakan banyak penelitian).

EEG memiliki beberapa keterbatasan. Yang terpenting adalah resolusi spasial yang miskin. EEG

yang paling sensitif terhadap satu set tertentu-sinaptik potensi posting: yang dihasilkan dalam lapisan

korteks superfisial, di puncak-puncak gyri langsung berbatasan tengkorak dan radial ke

tengkorak. Dendrit, yang lebih dalam korteks, di dalam sulci , di garis tengah atau struktur dalam

(seperti gyrus cingulate atau hippocampus ), atau arus menghasilkan yang tangensial ke tengkorak,

kurang kontribusi jauh ke sinyal EEG.

The meninges , cairan tulang punggung ke otak dan tengkorak "smear" sinyal EEG, menghalangi

sumber intrakranial nya. Ini secara matematis mustahil untuk merekonstruksi sumber arus intracranial

unik untuk sinyal EEG yang diberikan,  sebagai beberapa aliran menghasilkan potensi yang

membatalkan satu sama lain. Hal ini disebut sebagai masalah inversi . Namun, banyak pekerjaan

yang telah dilakukan untuk menghasilkan perkiraan sangat baik dari, setidaknya, sebuah lokal dipol

listrik yang merupakan arus direkam. 

EEG fMRI VS PET

EEG memiliki beberapa poin yang kuat sebagai alat untuk menjelajahi aktivitas otak. EEG bisa

mendeteksi perubahan dalam jangka waktu milidetik, baik mempertimbangkan potensial

aksiberlangsung sekitar 0,5-130 milidetik untuk menyebarkan di neuron tunggal, tergantung pada

jenis neuron.  Metode lain untuk melihat aktivitas otak, seperti PET dan fMRI memiliki resolusi waktu

antara detik dan menit. EEG mengukur's listrik aktivitas otak secara langsung, sementara mencatat

perubahan metode lain dalam aliran darah (misalnya, SPECT , MRI ) atau aktivitas metabolik

(misalnya, PET ), yang merupakan penanda tidak langsung dari aktivitas listrik otak. EEG dapat

digunakan bersamaan dengan fMRI sehingga tinggi resolusi temporal data dapat dicatat pada saat

yang sama seperti-resolusi spasial data yang tinggi, namun, karena data yang berasal dari masing-

masing terjadi selama kursus waktu yang berbeda, set data tidak selalu mewakili aktivitas otak yang

sama persis. Ada kesulitan teknis yang terkait dengan menggabungkan dua modalitas, termasuk

kebutuhan untuk menghapus gradien MRI artefak hadir selama akuisisi MRI dan artefak

ballistocardiographic (yang dihasilkan dari gerakan berdenyut darah dan jaringan) dari

EEG. Selanjutnya, arus dapat diinduksi dalam menggerakkan kawat elektroda EEG karena medan

magnet dari MRI. EEG dapat direkam pada saat yang sama seperti MEG sehingga data dari teknik ini

tinggi-waktu-resolusi pelengkap ini dapat dikombinasikan.