دليل تخطيط كهربائية الدماغ
دليل تخطيط كهربائية الدماغ
دليل تخطيط كهربائية الدماغ
***إخلاء مسؤولية - منتجات Emotiv مخصصة للاستخدام في التطبيقات البحثية والاستخدام الشخصي فقط. لا تُباع منتجاتنا كأجهزة طبية كما هو محدد في توجيه الاتحاد الأوروبي 93/42/EEC. منتجاتنا ليست مصممة أو مخصصة للاستخدام في تشخيص الأمراض أو علاجها.
تعريف تخطيط أمواج الدماغ (EEG)
يرمز EEG إلى "تخطيط أمواج الدماغ" (electroencephalography) وهو عملية فيزيولوجية كهربائية لتسجيل النشاط الكهربائي للدماغ. يقيس تخطيط أمواج الدماغ التغيرات في النشاط الكهربائي الذي ينتجه الدماغ. وتأتي تغيرات الجهد من التيار الأيوني داخل وبين بعض خلايا الدماغ التي تسمى الخلايا العصبية.
ما هو فحص تخطيط أمواج الدماغ (EEG)؟
يقيم اختبار تخطيط أمواج الدماغ النشاط الكهربائي للدماغ. يتم إجراء فحوصات تخطيط أمواج الدماغ عن طريق وضع مستشعرات تخطيط أمواج الدماغ - وهي أقراص معدنية صغيرة تسمى أيضاً أقطاب تخطيط أمواج الدماغ الكهربائية - على فروة رأسك. تلتقط هذه الأقطاب الكهربائية النشاط الكهربائي في دماغك وتسجله. يتم تضخيم إشارات تخطيط أمواج الدماغ التي يتم جمعها وتحويلها إلى أرقام، ثم إرسالها إلى جهاز كمبيوتر أو جهاز محمول لتخزينها ومعالجة بياناتها.
يعد تحليل بيانات تخطيط أمواج الدماغ طريقة استثنائية لدراسة العمليات المعرفية. ويمكن أن يساعد الأطباء في وضع تشخيص طبي، والباحثين في فهم عمليات الدماغ التي تكمن وراء السلوك البشري، والأفراد على تحسين إنتاجيتهم وعافيتهم.
كيف يعمل تخطيط أمواج الدماغ؟
تنتج مليارات الخلايا في دماغك إشارات كهربائية صغيرة جداً تشكل أنماطاً غير خطية تسمى الموجات الدماغية. يقيس جهاز تخطيط أمواج الدماغ النشاط الكهربائي في القشرة الدماغية، وهي الطبقة الخارجية من الدماغ، أثناء اختبار تخطيط أمواج الدماغ. يتم وضع مستشعرات تخطيط أمواج الدماغ على رأس المشارك، ثم تكتشف الأقطاب الكهربائية موجات الدماغ بشكل غير جراحي من الخاضع للاختبار.
يمكن لمستشعرات تخطيط أمواج الدماغ تسجيل ما يصل إلى عدة آلاف من اللقطات للنشاط الكهربائي المتولد في الدماغ في غضون ثانية واحدة. يتم إرسال الموجات الدماغية المسجلة إلى مضخمات الصوت، ثم إلى جهاز كمبيوتر أو السحابة لمعالجة البيانات. ويمكن تسجيل الإشارات المضخمة، التي تشبه الخطوط المتموجة، على جهاز كمبيوتر أو جهاز محمول أو على قاعدة بيانات سحابية.
تُعد برمجيات الحوسبة السحابية ابتكاراً بالغ الأهمية في معالجة بيانات تخطيط أمواج الدماغ، حيث تتيح تحليلاً فورياً للتسجيلات على نطاق واسع - في الأيام الأولى لقياس تخطيط أمواج الدماغ، كانت الموجات تسجل ببساطة على ورق رسوم بيانية. وعادةً ما تعرض أنظمة تخطيط أمواج الدماغ، في الأبحاث الأكاديمية والتجارية، البيانات كسلسلة زمنية، أو كتدفق مستمر للجهود الكهربائية.
موجات تخطيط أمواج الدماغ مسجلة على ورق رسوم بيانية
موجات تخطيط أمواج الدماغ المسجلة رقمياً
موجات تخطيط أمواج الدماغ في برامج تصوير الدماغ الحديثة
من أجل رسم خريطة للنشاط الكهربائي للدماغ، من الأفضل الحصول على قياسات تخطيط أمواج الدماغ من الإشارات عبر العديد من الهياكل القشرية المختلفة الواقعة في جميع أنحاء سطح الدماغ.
موجات تخطيط أمواج الدماغ في الرسم البياني للسلاسل الزمنية لبرنامج تصوير الدماغ الحديث
أنواع الموجات الدماغية التي يقيسها تخطيط أمواج الدماغ
تلتقط الأقطاب الكهربائية لجهاز تخطيط أمواج الدماغ النشاط الكهربائي المعبر عنه بترددات مختلفة لتخطيط أمواج الدماغ. وباستخدام خوارزمية تسمى تحويل فورية السريع (FFT)، يمكن تحديد إشارات تخطيط أمواج الدماغ الخام هذه كموجات متميزة ذات ترددات مختلفة. ويقاس التردد، الذي يشير إلى سرعة التذبذبات الكهربائية، بالدورات في الثانية - هرتز (Hz) واحد يعادل دورة واحدة في الثانية. وتُصنف الموجات الدماغية حسب التردد إلى أربعة أنواع رئيسية: بيتا، وألفا، وثيتا، ودلتا.
تناقش الفقرات التالية بعض الوظائف المرتبطة بالترددات الدماغية الأربعة الرئيسية. لقد تبين ببساطة أن هذه الوظائف ترتبط بترددات دماغية مختلفة - لا يوجد توافق خطي فردي بين نطاق التردد ووظيفة معينة للدماغ.
موجات بيتا (نطاق تردد من 14 هرتز إلى حوالي 30 هرتز)
ترتبط موجات بيتا بشكل وثيق بكون الشخص واعياً أو في حالة يقظة وانتباه وتأهب. ترتبط موجات بيتا منخفضة السعة بالتركيز النشط، أو بحالة ذهنية مشغولة أو قلقة. ترتبط موجات بيتا أيضاً بالقرارات الحركية (تثبيط الحركة والتغذية الراجعة الحسية للحركة). عند قياسها بواسطة جهاز تخطيط أمواج الدماغ، غالباً ما يُشار إلى الإشارات باسم موجات بيتا لتخطيط أمواج الدماغ.
موجات ألفا (نطاق تردد من 7 هرتز إلى 13 هرتز)
غالباً ما ترتبط موجات ألفا بحالة ذهنية مسترخية وهادئة وصافية. يمكن العثور على موجات ألفا في المناطق القذالية والخلفية من الدماغ. يمكن تحفيز موجات ألفا عن طريق إغلاق العينين والاسترخاء، ونادراً ما تكون موجودة أثناء العمليات المعرفية المكثفة مثل التفكير والحساب الذهني وحل المشكلات. لدى معظم البالغين، يتراوح تردد موجات ألفا من 9 إلى 11 هرتز. عند قياسها بواسطة جهاز تخطيط أمواج الدماغ، غالباً ما يُشار إليها بموجات ألفا لتخطيط أمواج الدماغ.
موجات ثيتا (نطاق تردد من 4 هرتز إلى 7 هرتز)
يُشار إلى نشاط الدماغ ضمن نطاق تردد يتراوح بين 4 و7 هرتز بنشاط ثيتا. غالباً ما يُعثر على إيقاع ثيتا المكتشف في قياس تخطيط أمواج الدماغ لدى البالغين الشباب، لا سيما في المناطق الصدغية وأثناء فرط التنفس. لدى الأفراد الأكبر سناً، يُلاحظ نشاط ثيتا بسعة تزيد عن حوالي 30 ميللي فولت (mV) بشكل أقل شيوعاً، باستثناء حالات النعاس. عند قياسها بواسطة جهاز تخطيط أمواج الدماغ، غالباً ما يُشار إليها بموجات ثيتا لتخطيط أمواج الدماغ.
موجات دلتا (نطاق تردد يصل إلى 4 هرتز)
يوجد نشاط دلتا في الغالب عند الرضع. ترتبط موجات دلتا بمراحل النوم العميق لدى الفئات الأكبر سناً. تم توثيق موجات دلتا بين النوبات لدى المرضى الذين يعانون من نوبات صرع غيبية، والتي تنطوي على انقطاعات قصيرة ومفاجئة في الانتباه.
تتميز موجات دلتا بموجات منخفضة التردد (حوالي 3 هرتز) وعالية السعة. يمكن أن تكون إيقاعات دلتا حاضرة أثناء اليقظة - وهي تستجيب لفتح العينين وقد يتم تعزيزها بفرط التنفس أيضاً. عند قياسها بواسطة جهاز تخطيط أمواج الدماغ، غالباً ما يُشار إلى هذه الموجات بموجات دلتا لتخطيط أمواج الدماغ.
استخدام موجات تخطيط أمواج الدماغ لفهم كيفية عمل الدماغ
ماذا يظهر تخطيط أمواج الدماغ؟
يمتص دماغك المعلومات ويعالجها باستمرار، حتى أثناء نومك. يولد كل هذا النشاط إشارات كهربائية تلتقطها مستشعرات تخطيط أمواج الدماغ. وهذا يسمح بالتقاط التغيرات في نشاط الدماغ، حتى لو لم يكن هناك استجابة سلوكية مرئية، مثل الحركة أو تعبيرات الوجه.
يرصد جهاز تخطيط أمواج الدماغ التغيرات في الكهرباء التي يصنعها دماغك، وليس الأفكار أو المشاعر. ولا يرسل أي كهرباء إلى دماغك.
يُعد اكتشاف النشاط عبر القشور الرئيسية للدماغ أمراً بالغ الأهمية للحصول على بيانات عالية الجودة لتخطيط أمواج الدماغ. ويمكن أن تكون النتائج بمثابة مؤشر لتقييم الحالات العاطفية المتأثرة بالمحفزات الخارجية.
تاريخ موجز لتخطيط أمواج الدماغ
أُجريت أبحاث حول ظاهرة النشاط الكهربائي في الدماغ على الحيوانات منذ عام 1875، عندما نشر الطبيب ريتشارد كاتون نتائجه من تجارب على الأرانب والقردة في المجلة الطبية البريطانية.
في عام 1890، وضع أدولف بيك أقطاباً كهربائية مباشرة على سطح دماغ كلب وأرنب لاختبار التحفيز الحسي. أدت ملاحظته للنشاط الكهربائي المتقلب للدماغ إلى اكتشاف الموجات الدماغية وأدت إلى أن يصبح تخطيط أمواج الدماغ مجالاً علمياً.
يُنسب الفضل إلى عالم الفيزيولوجيا والطب النفسي الألماني هانس برجر في تسجيل أول موجات دماغية بشرية لتخطيط أمواج الدماغ في عام 1924. اخترع برجر جهاز تخطيط أمواج الدماغ، وهو جهاز يسجل إشارات تخطيط أمواج الدماغ. وفي كتابه "أصول تخطيط أمواج الدماغ"، وصف المؤلف ديفيد ميليت هذا الاختراع بأنه "أحد أكثر التطورات إثارة للدهشة والروعة والأهمية في تاريخ علم الأعصاب السريري".
تم الحصول على أول تسجيل لتخطيط أمواج الدماغ البشري بواسطة هانس برجر في عام 1924. الإشارة العلوية هي تخطيط أمواج الدماغ والسفلية هي إشارة توقيت 10 هرتز.
هانس برجر، أول شخص يسجل موجات الدماغ بتخطيط أمواج الدماغ لدى البشر.
بدأ مجال تخطيط أمواج الدماغ السريري في عام 1935. وقد نبع من أبحاث عالم الأعصاب فريدريك جيبس، وهالويل ديفيس وويليام لينوكس حول طفرات الصرع، وموجات الطفرات البينية والدورات الثلاث لنوبات الغيبة السريرية لتخطيط أمواج الدماغ. وخلص جيبس والعالم هربرت جاسبر إلى أن الطفرات البينية هي بصمة مميزة للصرع. افتتح أول مختبر لتخطيط أمواج الدماغ في مستشفى ماساتشوستس العام في عام 1936.
في عام 1947، تأسست الجمعية الأمريكية لتخطيط أمواج الدماغ، المعروفة الآن باسم الجمعية الأمريكية لعلم وظائف الأعصاب السريري، وانعقد المؤتمر الدولي الأول لتخطيط أمواج الدماغ.
في خمسينيات القرن الماضي، طور ويليام غراي والتر تخطيط تضاريس الدماغ، وهو مكمل لتخطيط أمواج الدماغ، والذي سمح برسم خرائط للنشاط الكهربائي عبر سطح الدماغ. وكان هذا شائعاً في الثمانينيات، ولكن لم يتم اعتماده مطلقاً في علم الأعصاب السائد.
كان ستيفو بوزينوفسكي، وليليانا بوزينوفسكا، وميخائيل سيستاكوف أول علماء يحققون التحكم في جسم مادي باستخدام جهاز تخطيط أمواج الدماغ في عام 1988. وفي عام 2011، دخل تخطيط أمواج الدماغ إلى السوق الاستهلاكية عندما أطلق رئيسا الأعمال التقنية تان لو والدكتور جيف ماكيلار شركة Emotiv.
تعد تكنولوجيا تخطيط أمواج الدماغ مثل سماعات الرأس والقبعات مكونات من واجهة الدماغ والحاسوب (BCI). ويُشار إلى واجهة BCI أيضاً باسم واجهة الآلة البشرية (HMI)، وواجهة العقل والآلة (MMI)، وواجهة آلة الدماغ (BMI)، والواجهة العصبية المباشرة (DNI) - يمكن لـ DNI فك تشفير الإشارات من الدماغ وأجزاء أخرى من النظام العصبي. تهدف BCI إلى تتبع الأداء المعرفي والتحكم في كل من الأشياء الافتراضية والمادية عبر التعلم الآلي للأوامر العقلية المدربة.
في عام 2017، أصبح المتسابق المصاب بشلل رباعي رودريغو هوبنر مينديز أول شخص على الإطلاق يقود سيارة فورمولا 1 باستخدام موجات دماغه فقط، بفضل سماعة رأس تخطيط أمواج الدماغ من Emotiv.
فيم يُستخدم تخطيط أمواج الدماغ؟
الأداء والعافية
يمكن للرياضيين، ومخترقي البيولوجيا، وأي مستهلك مهتم استخدام تخطيط أمواج الدماغ لـ "تتبع" نشاط دماغه بنفس الطريقة التي قد يتتبعون بها عدد الخطوات التي يخطونها في اليوم. يمكن لتخطيط أمواج الدماغ قياس الوظائف المعرفية - مثل الانتباه وتشتت الانتباه، والإجهاد والحمل المعرفي (السعة الإجمالية للدماغ للنشاط العقلي المفروض على الذاكرة العاملة في أي لحظة). ويمكن أن تكشف هذه النتائج عن رؤى قيمة حول كيفية استجابة الدماغ لأحداث الحياة اليومية. وتوفر بيانات تخطيط أمواج الدماغ تغذية راجعة يمكن استخدامها لتصميم استراتيجيات مستنيرة علمياً لتقليل التوتر أو تحسين التركيز أو تعزيز التأمل.
أبحاث المستهلك
يمكن أن تكون بيانات تخطيط أمواج الدماغ أداة بحث قوية لآراء المستهلكين. توفر استجابات الدماغ تعليقات غير مسبوقة من المستهلكين - حيث يتم استخدام تخطيط أمواج الدماغ لقياس الفجوة بين ما يوليه المستهلكون اهتماماً بالفعل مقابل ما يبلغون عن إعجابهم به أو ملاحظته ذاتياً. يمكن أن يوفر الجمع بين تخطيط أمواج الدماغ والمستشعرات البيومترية الأخرى مثل تتبع العين وتحليل تعبيرات الوجه وقياسات معدل ضربات القلب فهماً كاملاً لسلوك العملاء للشركات. يُطلق على استخدام التقنيات العصبية مثل تخطيط أمواج الدماغ لدراسة ردود أفعال المستهلكين اسم التسويق العصبي.
الرعاية الصحية
نظراً لأن اختبارات تخطيط أمواج الدماغ تظهر نشاط الدماغ أثناء إجراء خاضع للرقابة، يمكن أن تحتوي النتائج على معلومات تُستخدم لتشخيص اضطرابات الدماغ المختلفة. تظهر بيانات تخطيط أمواج الدماغ غير الطبيعية من خلال موجات دماغية غير منتظمة. يمكن أن تشير بيانات تخطيط أمواج الدماغ غير الطبيعية إلى علامات خلل وظيفي في الدماغ، وصدمات الرأس، واضطرابات النوم، ومشاكل الذاكرة، وأورام الدماغ، والسكتة الدماغية، والخرف، واضطرابات النوبات مثل الصرع والعديد من الحالات الأخرى. اعتماداً على التشخيص المقصود، يجمع الأطباء أحياناً بين تخطيط أمواج الدماغ والاختبارات المعرفية ومراقبة نشاط الدماغ وتقنيات التصوير العصبي
تشخيص النوبات
غالباً ما يُوصى باختبارات تخطيط أمواج الدماغ للمرضى الذين يعانون من نشاط النوبات. في هذه الحالات، قد يقوم الأطباء بإجراء تخطيط أمواج الدماغ المتنقل. يسجل تخطيط أمواج الدماغ المتنقل بشكل مستمر لمدة تصل إلى 72 ساعة، بينما يستمر تخطيط أمواج الدماغ التقليدي لمدة 1-2 ساعة. ويُسمح للمريض بالتحرك في منزله مرتداً سماعة رأس لتخطيط أمواج الدماغ. يزيد إطالة التسجيل من احتمالية تسجيل نشاط دماغ غير طبيعي. لهذا السبب، غالباً ما يُستخدم تخطيط أمواج الدماغ المتنقل لتشخيص الصرع (صرع تخطيط أمواج الدماغ)، أو اضطرابات النوبات أو اضطرابات النوم.
دراسة النوم لاضطرابات النوم
يقيس اختبار دراسة النوم بتخطيط أمواج الدماغ أو اختبار "تخطيط النوم" نشاط الجسم بالإضافة إلى إجراء فحص للدماغ. يراقب أخصائي تخطيط أمواج الدماغ معدل ضربات القلب والتنفس ومستويات الأكسجين في الدم أثناء إجراء طوال الليل. يُستخدم تخطيط النوم في الغالب في الأبحاث الطبية وكاختبار تشخيصي لاضطرابات النوم.
علم الأعصاب الكمي
بما أن تخطيط أمواج الدماغ يقيس النشاط الكهربائي في الطبقة الخارجية من الدماغ (القشرة الدماغية)، فإنه يمكنه التقاط الموجات الدماغية من فروة رأسك. من خلال الجمع بين اختبارات الدماغ بتخطيط أمواج الدماغ وبيانات من تقنيات مراقبة الدماغ الأخرى، يمكن للباحثين اكتساب رؤى جديدة حول التفاعلات المعقدة التي تحدث في أدمغتنا - وكذلك في أجسادنا.
هذا هو بالضبط ما يهدف تخطيط أمواج الدماغ الكمي (qEEG) إلى تحقيقه. يسجل تخطيط أمواج الدماغ الكمي موجات دماغك تماماً مثل تخطيط أمواج الدماغ التقليدي. باستخدام التعلم الآلي، يقارن qEEG موجات دماغك بموجات دماغ الأفراد من نفس الجنس والفئة العمرية، ولكن لأولئك الذين لا يعانون من خلل وظيفي في الدماغ. وتنشئ عملية qEEG "خريطة" لدماغك من خلال المقارنة الكمية. وتعد هذه العملية شائعة في التخصص الفرعي لعلم الأعصاب الذي يسمى علم الأعصاب الحسابي.
يعد وضع أقطاب تخطيط أمواج الدماغ جزءاً حاسماً من نجاح عملية qEEG. يتبع وضع أسلاك تخطيط أمواج الدماغ التقليدية نظام 10-20، وهو معيار معترف به دولياً لتطبيق الأقطاب الكهربائية المرفقة بفروة رأسك. يشير "10-20" إلى أن المسافة بين أسلاك تخطيط أمواج الدماغ هي 10٪ أو 20٪ من المسافة الإجمالية للجمجمة.
يمكن أن يختلف عدد الأقطاب الكهربائية على الجهاز - يمكن أن تحتوي بعض أنظمة تسجيل تخطيط أمواج الدماغ على ما يصل إلى 256 قطباً كهربائياً. تستخدم تسجيلات qEEG غطاءً يحتوي على 19 مستشعراً لجمع البيانات من جميع مناطق فروة رأسك البالغ عددها 19 منطقة. ونظراً لأن خيوط تخطيط أمواج الدماغ تضخم الإشارات من الموقع الذي وُضعت فيه، فإن الحصول على خرائط الدماغ qEEG يحدد على مستوى الدماغ سبب الخلل الوظيفي الملاحظ على المستوى السلوكي و/أو المعرفي.
الأبحاث الأكاديمية
ليست نتائج تخطيط أمواج الدماغ غير الطبيعية هي المعلومات القيمة الوحيدة المستمدة من نتيجة اختبار تخطيط أمواج الدماغ. يستخدم العديد من الباحثين تخطيط أمواج الدماغ الطبيعي في أبحاثهم، بما في ذلك دراسة رائدة أجريت عام 1957 حول نشاط الدماغ أثناء نوم حركة العين السريعة (REM).
كما تم تقديمه في القسم الخاص بأنواع الموجات الدماغية التي يقيسها تخطيط أمواج الدماغ، فإن دراسة تسجيلات تخطيط أمواج الدماغ تكشف عن مجموعة من الترددات الواردة في إشارات الدماغ. وتعكس هذه الترددات حالات انتباه ومعرفة مختلفة. على سبيل المثال، راقب الباحثون نشاط نطاق غاما (الذي غالباً ما يرتبط بالانتباه الواعي) أثناء التحقيق في الاستجابات العصبية أثناء التأمل (تأمل تخطيط أمواج الدماغ).
يرتبط نشاط نطاق غاما بقمة الأداء العقلي أو البدني. وقد أدت التجارب التي يمارس فيها خاضع للاختبار يرتدي جهاز تخطيط أمواج الدماغ تأملاً عميقاً إلى ظهور نظريات مفادها أن موجات غاما ترتبط بالتجارب الواعية أو الحالات العقلية المتعالية. ومع ذلك، لا يوجد اتفاق بين الباحثين الأكاديميين حول الوظائف المعرفية التي يرتبط بها نشاط نطاق غاما.
يحتاج الباحثون إلى طريقة لمعالجة والتعامل مع كل الكم الهائل من بيانات الدماغ التي يجمعونها - وحتى مشاركتها مع مؤسسات مختلفة. "المعلوماتية العصبية" هي مجال البحث الذي يوفر أدوات حسابية ونماذج رياضية لـ بيانات علم الأعصاب. تهدف المعلوماتية العصبية إلى ابتكار تقنيات لتنظيم قواعد البيانات وتبادل البيانات ونمذجة البيانات. وهي تعنى بكمية متنوعة من البيانات، حيث يُعرَّف "علم الأعصاب" على نطاق واسع بأنه الدراسة العلمية للجهاز العصبي. ويشمل أحد التخصصات الفرعية لعلم الأعصاب علم النفس المعرفي، الذي يستخدم طرق التصوير العصبي مثل تخطيط أمواج الدماغ لتحليل أي أجزاء من الدماغ والجهاز العصبي تكمن وراء أي العمليات المعرفية.
أبحاث السوق: استخدام سماعات رأس تخطيط أمواج الدماغ لفهم الحالات العاطفية والمعرفية
عملية اختبار تخطيط أمواج الدماغ
التحضير لإجراء تخطيط أمواج الدماغ
تتضمن الأقسام التالية حول مراقبة وتفسير ونتائج تخطيط أمواج الدماغ معلومات للجماهير الذين يخضعون لاختبارات تخطيط أمواج الدماغ في إطار الرعاية الصحية. أفضل طريقة للاستعداد للاختبار هي دائماً مطالبة القائمين على الاختبار بتقديم تعليمات تحضير محددة. ويمكن أن تختلف تعليمات التحضير حسب حالة الاستخدام - على سبيل المثال، قد تتطلب تسجيلات تخطيط أمواج الدماغ لأبحاث المستهلك أو الأبحاث الأكاديمية أو الأداء والعافية أن يكون الخاضعون للاختبار نشطين بدلاً من الاستلقاء.
لقد كانت شركات مثل Emotiv رائدة في إحراز تقدم في تكنولوجيا تخطيط أمواج الدماغ مما يجعل إجراء الاختبارات ومعالجتها وتفسيرها أسرع وأكثر ملاءمة. يمكن إعداد سماعات رأس تخطيط أمواج الدماغ اللاسلكية والمحمولة من Emotiv في أقل من خمس دقائق، وهي تمكن المشارك من التحرك بحرية بدلاً من حصره في منشأة اختبار.
قبل اختبار تخطيط أمواج الدماغ، أخبر أخصائي إجراء الاختبار - سواء كان طبيباً أو صاحب عمل أو باحثاً - عن أي أدوية منتظمة تتناولها. يوصى بغسل شعرك في الليلة السابقة للإجراء وتركه خالياً من أي منتجات. تجنب شرب أو تناول أي كافيين قبل الاختبار بثماني ساعات على الأقل. إذا كان عليك النوم أثناء إجراء تخطيط أمواج الدماغ، فقد يُطلب منك الحد من نومك في الليلة السابقة لضمان قدرة دماغك على الاسترخاء بشكل صحيح أثناء الاختبار.
مراقبة تخطيط أمواج الدماغ
لن تشعر بأي ألم أو عدم ارتياح أثناء إجراء تخطيط أمواج الدماغ. أثناء إجراء تخطيط أمواج الدماغ السريري، ستستلقي على سرير أو كرسي مائل ويطلب منك إغلاق عينيك. يقيس أمين فحص تخطيط أمواج الدماغ رأسك ويحدد مكان وضع الأسلاك.
عندما يبدأ الاختبار، تسجل الأقطاب الكهربائية موجات دماغك وترسل النشاط إلى جهاز تسجيل. ثم يحول جهاز تخطيط أمواج الدماغ البيانات إلى نمط موجي لتفسيره. بعد انتهاء التسجيل، سيقوم الفني بإزالة الأقطاب الكهربائية من فروة رأسك.
تستغرق اختبارات تخطيط أمواج الدماغ الروتينية في البيئات العلمية أو السريرية من 30 إلى 60 دقيقة لإكمالها، بما في ذلك حوالي 20 دقيقة من وقت الإعداد الأولي. يمكن أن تكون اختبارات تخطيط أمواج الدماغ التي تُجرى للمستهلكين والأداء الفردي والأبحاث في مكان العمل أقصر أو أطول في مدتها اعتماداً على أغراض الاختبار. وتدعم سماعات رأس تخطيط أمواج الدماغ اللاسلكية من Emotiv الإعداد الأسرع لحالات الاستخدام هذه (أقل من خمس دقائق).
ينبغي ألا يكون هناك وقت شفاء مطلوب بعد العملية. إذا كنت قد تناولت دواءً يسبب النعاس من أجل النوم أثناء الاختبار، فقد يوصي مسؤول الاختبار بالانتظار في المنشأة حتى تزول الآثار أو تطلب من شخص ما توصيلك إلى المنزل.
الآثار الجانبية لاختبار تخطيط أمواج الدماغ نادرة. الأقطاب الكهربائية لا تنتج أي إحساس؛ بل تسجل نشاط الدماغ فقط. قد يعاني الأشخاص المصابون بالصرع من نوبة من محفزات مثل الأضواء الوامضة أثناء الإجراء. إن حدوث نوبة أثناء اختبار تخطيط أمواج الدماغ ليس بالأمر الذي يدعو للخوف - بل يمكن أن يساعد الأطباء في الواقع على تشخيص نوع الصرع وتفصيل العلاج وفقاً لذلك.
تفسير نتائج تخطيط أمواج الدماغ ونتائج العملية
إذا وصي لك باختبار تخطيط أمواج الدماغ لأسباب سريرية، فسيقوم طبيب متخصص في الجهاز العصبي بتفسير نتائج الاختبار. وسيدرس طبيب الأعصاب التسجيل بحثاً عن نماذج الدماغ الطبيعية وغير الطبيعية. ويمكن التعرف على أنماط موجات الدماغ بشكل كبير من خلال خصائص أشكال موجاتها. على سبيل المثال، يظهر نمط قمع الانفجار، الذي يُلاحظ غالباً لدى المرضى الذين يعانون من حالات دماغية غير نشطة مثل الغيبوبة أو التخدير العام، طفرات قصيرة (الانفجار) تتناوب مع فترات من التسطيح (القمع).
تتميز الأنواع المختلفة من الصرع بأنماط متميزة لتخطيط أمواج الدماغ. ويُلاحظ نمط الموجة المسننة - وهو نمط معمم ومتماثل لتخطيط أمواج الدماغ - غالباً أثناء نوبة الغيبة، حيث يعاني الشخص من فقدان قصير للوعي. وتتميز نوبة بؤرية جزئية، لا يؤثر فيها نشاط النوبة إلا على منطقة واحدة من الدماغ، بنمط إيقاع سريع منخفض الجهد يظهر في قناة بيانات تخطيط أمواج الدماغ المرتبطة بتلك المنطقة.
ثم يرسل طبيب الأعصاب قياس تخطيط أمواج الدماغ إلى الطبيب الذي طلب الاختبار. وقد يحدد طبيبك موعداً لمراجعة صور تخطيط أمواج الدماغ ومناقشة النتائج معك. اعتماداً على حالتك، قد يُوصى بخدمة تسمى التغذية الراجعة العصبية لتخطيط أمواج الدماغ أو التغذية الراجعة الحيوية كإجراء متابعة. على سبيل المثال، قد يشارك الأشخاص الذين يتطلعون إلى تقوية أنماط الموجات الدماغية المرتبطة بالتركيز في علاج التغذية الراجعة العصبية لعلاج ADHD.
يساعد علاج التغذية الراجعة البيولوجية الخاضعين للعلاج على التحكم في العمليات الجسدية اللاإرادية. ويمكن للشخص الذي يعاني، على سبيل المثال، من ارتفاع ضغط الدم، عرض قياساته الجسدية على شاشة تتلقى بيانات من أقطاب كهربائية على جلده. وتساعد مراقبة هذا النشاط في تعليم تمارين الاسترخاء والتمارين الذهنية التي يمكن أن تخفف الأعراض.
وبالمثل، تعتمد التغذية الراجعة العصبية على تخطيط أمواج الدماغ لتدريب الدماغ على العمل بشكل أفضل. وخلال هذا التدريب، يتم توصيل المريض بجهاز تخطيط أمواج الدماغ ويشاهد نشاط دماغه أثناء العمل. وغالباً ما يشبه هذا نوعاً من ألعاب الفيديو حيث "يلعب" المريض اللعبة بدماغه للتحكم في نشاط دماغه. ويحاول المريض تحسين الترددات الدماغية المرتبطة بخلل الدماغ، بنفس الطريقة التي يعمل بها الرياضي على تقوية عضلة ضعيفة. وغالباً ما يُوصى بالتغذية الراجعة العصبية لتخطيط أمواج الدماغ لحالات مثل الصرع والاضطراب ثنائي القطب والاضطراب تشتت الانتباه وفرط الحركة والتوحد. ورغم أنه يمكن أن يساعد في علاج هذه الاضطرابات، فإنه لا يمكنه علاجها نهائياً.
أنواع مختلفة من أجهزة تخطيط أمواج الدماغ
تأتي أجهزة تخطيط أمواج الدماغ على شكل عدد قليل من أجهزة تخطيط أمواج الدماغ القابلة للارتداء
المختلفة. على أعلى مستوى تبرز الفروق بين أجهزة تخطيط أمواج الدماغ السريرية (المستخدمة في الرعاية الصحية وبيئة البحوث العلمية) وأجهزة تخطيط أمواج الدماغ الاستهلاكية (المستخدمة في أبحاث المستهلك والبحوث الأكاديمية والأداء والعافية). فمع الأجهزة السريرية، لا يمكن للمشاركين التحرك أثناء ارتداء الجهاز، ويجب جمع البيانات في بيئة خاضعة للرقابة ومحمية لتجنب تشويه الإشارة. تتيح أجهزة تخطيط أمواج الدماغ الاستهلاكية مثل سماعات الرأس اللاسلكية من Emotiv للمستخدمين مراقبة نشاط الدماغ في أي مكان.
يعد التباين بين أنواع مختلفة من أجهزة تخطيط أمواج الدماغ القابلة للارتداء ضرورياً لدعم متطلبات المهنيين الذين يستخدمون أنظمة تخطيط أمواج الدماغ والإعدادات التي يتم فيها جمع البيانات. على سبيل المثال، غالباً ما يحتاج أطباء الأعصاب وعلماء الأعصاب إلى كثافة أعلى من المستشعرات لإجراء تحليل بياناتهم مقارنة بما قد يحتاجه باحث المستهلك. وبالإضافة إلى وضع أقطاب تخطيط أمواج الدماغ، هناك بعض الاختلافات البارزة الأخرى بين أنظمة تخطيط أمواج الدماغ التي يجب أخذها بعين الاعتبار.
قبعات تخطيط أمواج الدماغ مقابل سماعات رأس تخطيط أمواج الدماغ
ما الفرق بين قبعة تخطيط أمواج الدماغ وسماعة رأس تخطيط أمواج الدماغ؟ يكمن الاختلاف الرئيسي بين هذين النوعين الأكثر شيوعاً من أجهزة تخطيط أمواج الدماغ القابلة للارتداء في عدد الأقطاب الكهربائية. وتتراوح سماعات الرأس عادةً بين 5 و20 قطباً كهربائياً. ويمكن للقبعات أن تدعم المزيد من المستشعرات، حيث أن مساحة سطحها أكبر لوضع الأقطاب الكهربائية. وتوفر قبعات تخطيط أمواج الدماغ، مثل Emotiv Flex مستشعرات قابلة للنقل لعرض مرن للمواقع. وتكوين المستشعرات في سماعات الرأس Emotiv Insight و Epoc X ثابت.
Flex
مستشعرات الهلام أو المحلول الملحى (Gel or Saline)
EPOC+ و Epoc X
مستشعرات المحلول الملحى (Saline)
أقطاب تخطيط أمواج الدماغ الرطبة مقابل الجافة
تستخدم أجهزة تخطيط أمواج الدماغ بشكل أساسي إما أقطاباً كهربائية رطبة أو جافة. وهناك شكل تم تطويره حديثاً من الأقطاب الكهربائية يسمى "أقطاب الوشم"، وهي أقطاب كهربائية مطبوعة توضع مثل وشم مؤقت. وتسمح الأقطاب الكهربائية الرطبة بدقة أفضل للبيانات لأنها تستخدم هلاماً لاصقاً لتلامس أفضل مع فروة الرأس. وتُستخدم الأقطاب الرطبة في الغالب في الإعدادات السريرية والبحثية. ولا تتطلب الأقطاب الجافة هلاماً لاصقاً. وغالباً ما تُستخدم أجهزة تخطيط أمواج الدماغ ذات الأقطاب الجافة في أبحاث المستهلك الخاصة بتخطيط أمواج الدماغ، لأنها تتيح وقتاً أسرع للإعداد. ويقارن الباحثون باستمرار إيجابيات وسلبيات أقطاب تخطيط أمواج الدماغ الرطبة مقابل الجافة.
أجهزة تخطيط أمواج الدماغ السلكية مقابل اللاسلكية
في العصر المبكر لتخطيط أمواج الدماغ، كان لا بد من توصيل المرضى بجهاز تخطيط أمواج الدماغ في بيئة سريرية. والآن، أصبحت اختبارات تخطيط أمواج الدماغ اللاسلكية ممكنة، حيث يمكن رقمنة إشارات تخطيط أمواج الدماغ وإرسالها إلى جهاز التسجيل مثل الهاتف الذكي أو الكمبيوتر أو السحابة. ويمكن إجراء الاختبارات في مجموعة متنوعة من البيئات باستخدام أجهزة تخطيط أمواج الدماغ المحمولة. ويمكنك إجراء تجربة يرتدي فيها الخاضعون للاختبار سماعات رأس لاسلكية لتخطيط أمواج الدماغ ويسيرون في حديقة، ولن يتم الحد من حركة الخاضع للاختبار إلا من خلال نطاق نقل البيانات. وإذا كنت بحاجة إلى التحكم في بيئة الاختبار لتقديم محفزات مثل الأضواء الوامضة، فقد تختار بيئة سريرية - وفي هذه الحالة، لا توجد قيود على استخدام جهاز تخطيط أمواج الدماغ السلكي.
سماعات رأس لاسلكية لتخطيط أمواج الدماغ
توصيل الكابل
سماعة رأس Emotiv لتخطيط أمواج الدماغ اللاسلكية
تقنية البلوتوث اللاسلكية
قياس تخطيط أمواج الدماغ مقابل تقنيات قياس الدماغ الأخرى
تتمثل ميزة قياس تخطيط أمواج الدماغ في أنه المقياس الأقل جراحية لنشاط الدماغ المتاح لدينا، ويوفر الكثير من المعلومات الكمية أثناء العمليات المعرفية ذات الصلة. وتشمل الطرق الأخرى لدراسة وظائف الدماغ ما يلي:
التصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي (fMRI)
تخطيط مغناطيسية الدماغ (MEG)
مطيافية الرنين المغناطيسي النووي (NMR أو MRS)
تخطيط قشرة الدماغ
التصوير المقطعي المحوسب بإصدار فوتون واحد (SPECT)
التصوير المقطعي بالإصدار البوزيتروني (PET)
مطيافية الأشعة تحت الحمراء القريبة (NIRS)
المنظر البصري المرتبط بالحدث (EROS)
مزايا تخطيط أمواج الدماغ
على الرغم من الحساسية المكانية المنخفضة نسبياً لتخطيط أمواج الدماغ، إلا أنه يدعي مزايا متعددة على بعض تقنيات تصوير الدماغ وأبحاث الدماغ المدرجة سابقاً:
يتمتع تخطيط أمواج الدماغ بدقة زمنية عالية جداً مقارنة بالرنين المغناطيسي الوظيفي. ويمكنه التقاط ردود الفعل السريعة للدماغ التي تحدث بسرعة أجزاء من الألف من الثانية، مما يسمح بمزامنة ما يحدث في الدماغ وفي البيئة بدقة. ويتم تسجيل تخطيط أمواج الدماغ بمعدلات أخذ عينات تتراوح بين 250 و2000 هرتز في الإعدادات السريرية والبحثية. ويمكن لأنظمة جمع بيانات تخطيط أمواج الدماغ الأكثر حداثة التسجيل بمعدلات أخذ عينات تزيد عن 20,000 هرتز إذا رغبت في ذلك.
انخفاض تكاليف الأجهزة وإجمالي تكلفة الملكية (TCO). بشكل ملحوظ.
يتم جمع بيانات تخطيط أمواج الدماغ بشكل غير جراحي على عكس تخطيط قشرة الدماغ، والذي يتطلب جراحة عصبية لوضع الأقطاب الكهربائية مباشرة على سطح الدماغ.
يمكن استخدام مستشعرات تخطيط أمواج الدماغ المتنقلة في أماكن أكثر من fMRI أو SPECT أو PET أو MRS أو MEG، حيث تعتمد هذه التقنيات على معدات ثقيلة ومكلفة وغير متحركة.
يتميز تخطيط أمواج الدماغ بأنه صامت، ليسمح بدراسة الاستجابات للمحفزات السمعية.
بالمقارنة مع fMRI ورنين المغناطيسي، لا توجد مخاطر مادية حول جهاز تخطيط أمواج الدماغ. يعتبر fMRI والرنين المغناطيسي مغناطيسين قويين يمنعان الاستخدام من قبل المرضى الذين لديهم أجهزة معدنية مثل أجهزة تنظيم ضربات القلب.
يمكن لـ fMRI وPET وMRS وSPECT أن تؤدي إلى تفاقم رهاب الأماكن المغلقة مما قد يؤدي إلى إتلاف نتائج الاختبار. ولا يؤدي تخطيط أمواج الدماغ إلى رهاب الأماكن المغلقة نظراً لعدم حصر الخاضعين للاختبار في مساحة صغيرة.
تسمح فحوصات تخطيط أمواج الدماغ الاستهلاكية بمزيد من حركة الخاضعين للاختبار أثناء الاختبار، على عكس معظم تقنيات التصوير العصبي الأخرى.
لا يتضمن تخطيط أمواج الدماغ التعرض للروابط الراديوية، على عكس التصوير المقطعي بالإصدار البوزيتروني، أو المجالات المغناطيسية عالية المستوى مثل التصوير بالرنين المغناطيسي أو الرنين المغناطيسي الوظيفي.
لا يتضمن تخطيط أمواج الدماغ التعرض للحقول المغناطيسية عالية الكثافة (>1 تسلا).
بالمقارنة مع طرق الاختبار السلوكية، يمكن لتخطيط أمواج الدماغ اكتشاف المعالجة الخفية (المعالجة التي لا تتطلب استجابة). وتُستخدم هذه التكنولوجيا أيضاً مع الخاضعين للاختبار العاجزين عن القيام باستجابة حركية.
يتسم تخطيط أمواج الدماغ بوجود حواجز ميسرة تمنع استخدامه من قبل المستهلكين مما يجعله أداة قوية لتتبع وتسجيل نشاط الدماغ أثناء الأنشطة المختلفة للحياة اليومية، مما يسمح بعدد لا حصر له من التطبيقات تقريباً.
يمكن أن يشير تحليل نوم تخطيط أمواج الدماغ إلى جوانب مهمة من توقيت نمو الدماغ، بما في ذلك تقييم نضوج دماغ المراهقين.
هناك فهم أفضل بالضبط للإشارة التي يتم قياسها باستخدام تخطيط أمواج الدماغ، مقارنة بالتصوير المعتمد على مستوى الأكسجين في الدم (BOLD) المستخدم في الرنين المغناطيسي الوظيفي.
ألعاب تخطيط أمواج الدماغ
تم تكييف تكنولوجيا تخطيط أمواج الدماغ مع عالم الألعاب للأغراض الطبية والترفيهية على حد سواء. وتستخدم الشركات تخطيط أمواج الدماغ لتوفير طرق للتفاعل مع ألعاب الفيديو في الواقع الافتراضي (VR) والواقع المعزز (AR) وواجهة BCI. وتكتشف أجهزة تخطيط أمواج الدماغ الإشارة وتقوم الخوارزميات الموجودة في البرنامج بتفسير موجات دماغك للتحكم في الصورة الرمزية الخاصة بك على الشاشة.
تعد سماعة رأس EPOC من Emotiv أول واجهة دماغ وحاسوب عالية الدقة (BCI) يمكنها مراقبة وتفسير الأفكار والمشاعر الواعية واللاواعية. ويمكن لـ BCI اكتشاف الموجات الدماغية المعقدة لـ 30 تعبيراً وعاطفة وإجراءً مختلفاً. ويتحقق هذا الاكتشاف من خلال التعلم الآلي. وقد عودت خوارزميات التعلم الآلي على التعرف على أنماط الدماغ التي تحدث أثناء معالجة المشارك للتعبيرات والعواطف والأفعال المختلفة.
عندما تلتقط الخوارزميات موجة دماغية لتخطيط أمواج الدماغ في مجموعة بياناتها، يمكن لـ BCI ربط النمط بأمر مادي أو رقمي. على سبيل المثال، التفكير في كلمة رئيسية مثل "ادفع!" ستجعل صورتك الرمزية تدفع شيئاً من طريقها.
تلفزيون تيك كرنش (TechCrunch): الأجهزة التي يتحكم فيها العقل والمزيد باستخدام تخطيط أمواج الدماغ
حالات استخدام تخطيط أمواج الدماغ
هناك العديد من التطبيقات الحديثة لقياس تخطيط أمواج الدماغ. وتشمل بعض حالات استخدام تخطيط أمواج الدماغ البارزة ما يلي:
علم الأعصاب
برامج تعليم الدماغ
التسويق العصبي
دراسات النوم
واجهة الدماغ والحاسوب (BCI)
الأداء المعرفي
القياس الكمي الذاتي
الحالات العاطفية
علاج ADHD
الاضطرابات العصبية
جر الموجات الدماغية
العلاج السلوكي المعرفي
المعلوماتية العصبية
ألعاب الموجات الدماغية
ملحق AR و VR
عسر البلع والخرف
إعادة تأهيل السكتة الدماغية
اختبارات الذاكرة العاملة (N-back)
ملاحظة: هذه مجرد معلومات عامة حول تخطيط أمواج الدماغ. منتجات Emotiv مخصصة للاستخدام في تطبيقات الأبحاث والاستخدام الشخصي فقط. لا تباع منتجاتنا كأجهزة طبية كما هو محدد في توجيه الاتحاد الأوروبي 93/42/EEC. منتجاتنا ليست مصممة أو مخصصة للاستخدام في تشخيص الأمراض أو علاجها.
***إخلاء مسؤولية - منتجات Emotiv مخصصة للاستخدام في التطبيقات البحثية والاستخدام الشخصي فقط. لا تُباع منتجاتنا كأجهزة طبية كما هو محدد في توجيه الاتحاد الأوروبي 93/42/EEC. منتجاتنا ليست مصممة أو مخصصة للاستخدام في تشخيص الأمراض أو علاجها.
تعريف تخطيط أمواج الدماغ (EEG)
يرمز EEG إلى "تخطيط أمواج الدماغ" (electroencephalography) وهو عملية فيزيولوجية كهربائية لتسجيل النشاط الكهربائي للدماغ. يقيس تخطيط أمواج الدماغ التغيرات في النشاط الكهربائي الذي ينتجه الدماغ. وتأتي تغيرات الجهد من التيار الأيوني داخل وبين بعض خلايا الدماغ التي تسمى الخلايا العصبية.
ما هو فحص تخطيط أمواج الدماغ (EEG)؟
يقيم اختبار تخطيط أمواج الدماغ النشاط الكهربائي للدماغ. يتم إجراء فحوصات تخطيط أمواج الدماغ عن طريق وضع مستشعرات تخطيط أمواج الدماغ - وهي أقراص معدنية صغيرة تسمى أيضاً أقطاب تخطيط أمواج الدماغ الكهربائية - على فروة رأسك. تلتقط هذه الأقطاب الكهربائية النشاط الكهربائي في دماغك وتسجله. يتم تضخيم إشارات تخطيط أمواج الدماغ التي يتم جمعها وتحويلها إلى أرقام، ثم إرسالها إلى جهاز كمبيوتر أو جهاز محمول لتخزينها ومعالجة بياناتها.
يعد تحليل بيانات تخطيط أمواج الدماغ طريقة استثنائية لدراسة العمليات المعرفية. ويمكن أن يساعد الأطباء في وضع تشخيص طبي، والباحثين في فهم عمليات الدماغ التي تكمن وراء السلوك البشري، والأفراد على تحسين إنتاجيتهم وعافيتهم.
كيف يعمل تخطيط أمواج الدماغ؟
تنتج مليارات الخلايا في دماغك إشارات كهربائية صغيرة جداً تشكل أنماطاً غير خطية تسمى الموجات الدماغية. يقيس جهاز تخطيط أمواج الدماغ النشاط الكهربائي في القشرة الدماغية، وهي الطبقة الخارجية من الدماغ، أثناء اختبار تخطيط أمواج الدماغ. يتم وضع مستشعرات تخطيط أمواج الدماغ على رأس المشارك، ثم تكتشف الأقطاب الكهربائية موجات الدماغ بشكل غير جراحي من الخاضع للاختبار.
يمكن لمستشعرات تخطيط أمواج الدماغ تسجيل ما يصل إلى عدة آلاف من اللقطات للنشاط الكهربائي المتولد في الدماغ في غضون ثانية واحدة. يتم إرسال الموجات الدماغية المسجلة إلى مضخمات الصوت، ثم إلى جهاز كمبيوتر أو السحابة لمعالجة البيانات. ويمكن تسجيل الإشارات المضخمة، التي تشبه الخطوط المتموجة، على جهاز كمبيوتر أو جهاز محمول أو على قاعدة بيانات سحابية.
تُعد برمجيات الحوسبة السحابية ابتكاراً بالغ الأهمية في معالجة بيانات تخطيط أمواج الدماغ، حيث تتيح تحليلاً فورياً للتسجيلات على نطاق واسع - في الأيام الأولى لقياس تخطيط أمواج الدماغ، كانت الموجات تسجل ببساطة على ورق رسوم بيانية. وعادةً ما تعرض أنظمة تخطيط أمواج الدماغ، في الأبحاث الأكاديمية والتجارية، البيانات كسلسلة زمنية، أو كتدفق مستمر للجهود الكهربائية.
موجات تخطيط أمواج الدماغ مسجلة على ورق رسوم بيانية
موجات تخطيط أمواج الدماغ المسجلة رقمياً
موجات تخطيط أمواج الدماغ في برامج تصوير الدماغ الحديثة
من أجل رسم خريطة للنشاط الكهربائي للدماغ، من الأفضل الحصول على قياسات تخطيط أمواج الدماغ من الإشارات عبر العديد من الهياكل القشرية المختلفة الواقعة في جميع أنحاء سطح الدماغ.
موجات تخطيط أمواج الدماغ في الرسم البياني للسلاسل الزمنية لبرنامج تصوير الدماغ الحديث
أنواع الموجات الدماغية التي يقيسها تخطيط أمواج الدماغ
تلتقط الأقطاب الكهربائية لجهاز تخطيط أمواج الدماغ النشاط الكهربائي المعبر عنه بترددات مختلفة لتخطيط أمواج الدماغ. وباستخدام خوارزمية تسمى تحويل فورية السريع (FFT)، يمكن تحديد إشارات تخطيط أمواج الدماغ الخام هذه كموجات متميزة ذات ترددات مختلفة. ويقاس التردد، الذي يشير إلى سرعة التذبذبات الكهربائية، بالدورات في الثانية - هرتز (Hz) واحد يعادل دورة واحدة في الثانية. وتُصنف الموجات الدماغية حسب التردد إلى أربعة أنواع رئيسية: بيتا، وألفا، وثيتا، ودلتا.
تناقش الفقرات التالية بعض الوظائف المرتبطة بالترددات الدماغية الأربعة الرئيسية. لقد تبين ببساطة أن هذه الوظائف ترتبط بترددات دماغية مختلفة - لا يوجد توافق خطي فردي بين نطاق التردد ووظيفة معينة للدماغ.
موجات بيتا (نطاق تردد من 14 هرتز إلى حوالي 30 هرتز)
ترتبط موجات بيتا بشكل وثيق بكون الشخص واعياً أو في حالة يقظة وانتباه وتأهب. ترتبط موجات بيتا منخفضة السعة بالتركيز النشط، أو بحالة ذهنية مشغولة أو قلقة. ترتبط موجات بيتا أيضاً بالقرارات الحركية (تثبيط الحركة والتغذية الراجعة الحسية للحركة). عند قياسها بواسطة جهاز تخطيط أمواج الدماغ، غالباً ما يُشار إلى الإشارات باسم موجات بيتا لتخطيط أمواج الدماغ.
موجات ألفا (نطاق تردد من 7 هرتز إلى 13 هرتز)
غالباً ما ترتبط موجات ألفا بحالة ذهنية مسترخية وهادئة وصافية. يمكن العثور على موجات ألفا في المناطق القذالية والخلفية من الدماغ. يمكن تحفيز موجات ألفا عن طريق إغلاق العينين والاسترخاء، ونادراً ما تكون موجودة أثناء العمليات المعرفية المكثفة مثل التفكير والحساب الذهني وحل المشكلات. لدى معظم البالغين، يتراوح تردد موجات ألفا من 9 إلى 11 هرتز. عند قياسها بواسطة جهاز تخطيط أمواج الدماغ، غالباً ما يُشار إليها بموجات ألفا لتخطيط أمواج الدماغ.
موجات ثيتا (نطاق تردد من 4 هرتز إلى 7 هرتز)
يُشار إلى نشاط الدماغ ضمن نطاق تردد يتراوح بين 4 و7 هرتز بنشاط ثيتا. غالباً ما يُعثر على إيقاع ثيتا المكتشف في قياس تخطيط أمواج الدماغ لدى البالغين الشباب، لا سيما في المناطق الصدغية وأثناء فرط التنفس. لدى الأفراد الأكبر سناً، يُلاحظ نشاط ثيتا بسعة تزيد عن حوالي 30 ميللي فولت (mV) بشكل أقل شيوعاً، باستثناء حالات النعاس. عند قياسها بواسطة جهاز تخطيط أمواج الدماغ، غالباً ما يُشار إليها بموجات ثيتا لتخطيط أمواج الدماغ.
موجات دلتا (نطاق تردد يصل إلى 4 هرتز)
يوجد نشاط دلتا في الغالب عند الرضع. ترتبط موجات دلتا بمراحل النوم العميق لدى الفئات الأكبر سناً. تم توثيق موجات دلتا بين النوبات لدى المرضى الذين يعانون من نوبات صرع غيبية، والتي تنطوي على انقطاعات قصيرة ومفاجئة في الانتباه.
تتميز موجات دلتا بموجات منخفضة التردد (حوالي 3 هرتز) وعالية السعة. يمكن أن تكون إيقاعات دلتا حاضرة أثناء اليقظة - وهي تستجيب لفتح العينين وقد يتم تعزيزها بفرط التنفس أيضاً. عند قياسها بواسطة جهاز تخطيط أمواج الدماغ، غالباً ما يُشار إلى هذه الموجات بموجات دلتا لتخطيط أمواج الدماغ.
استخدام موجات تخطيط أمواج الدماغ لفهم كيفية عمل الدماغ
ماذا يظهر تخطيط أمواج الدماغ؟
يمتص دماغك المعلومات ويعالجها باستمرار، حتى أثناء نومك. يولد كل هذا النشاط إشارات كهربائية تلتقطها مستشعرات تخطيط أمواج الدماغ. وهذا يسمح بالتقاط التغيرات في نشاط الدماغ، حتى لو لم يكن هناك استجابة سلوكية مرئية، مثل الحركة أو تعبيرات الوجه.
يرصد جهاز تخطيط أمواج الدماغ التغيرات في الكهرباء التي يصنعها دماغك، وليس الأفكار أو المشاعر. ولا يرسل أي كهرباء إلى دماغك.
يُعد اكتشاف النشاط عبر القشور الرئيسية للدماغ أمراً بالغ الأهمية للحصول على بيانات عالية الجودة لتخطيط أمواج الدماغ. ويمكن أن تكون النتائج بمثابة مؤشر لتقييم الحالات العاطفية المتأثرة بالمحفزات الخارجية.
تاريخ موجز لتخطيط أمواج الدماغ
أُجريت أبحاث حول ظاهرة النشاط الكهربائي في الدماغ على الحيوانات منذ عام 1875، عندما نشر الطبيب ريتشارد كاتون نتائجه من تجارب على الأرانب والقردة في المجلة الطبية البريطانية.
في عام 1890، وضع أدولف بيك أقطاباً كهربائية مباشرة على سطح دماغ كلب وأرنب لاختبار التحفيز الحسي. أدت ملاحظته للنشاط الكهربائي المتقلب للدماغ إلى اكتشاف الموجات الدماغية وأدت إلى أن يصبح تخطيط أمواج الدماغ مجالاً علمياً.
يُنسب الفضل إلى عالم الفيزيولوجيا والطب النفسي الألماني هانس برجر في تسجيل أول موجات دماغية بشرية لتخطيط أمواج الدماغ في عام 1924. اخترع برجر جهاز تخطيط أمواج الدماغ، وهو جهاز يسجل إشارات تخطيط أمواج الدماغ. وفي كتابه "أصول تخطيط أمواج الدماغ"، وصف المؤلف ديفيد ميليت هذا الاختراع بأنه "أحد أكثر التطورات إثارة للدهشة والروعة والأهمية في تاريخ علم الأعصاب السريري".
تم الحصول على أول تسجيل لتخطيط أمواج الدماغ البشري بواسطة هانس برجر في عام 1924. الإشارة العلوية هي تخطيط أمواج الدماغ والسفلية هي إشارة توقيت 10 هرتز.
هانس برجر، أول شخص يسجل موجات الدماغ بتخطيط أمواج الدماغ لدى البشر.
بدأ مجال تخطيط أمواج الدماغ السريري في عام 1935. وقد نبع من أبحاث عالم الأعصاب فريدريك جيبس، وهالويل ديفيس وويليام لينوكس حول طفرات الصرع، وموجات الطفرات البينية والدورات الثلاث لنوبات الغيبة السريرية لتخطيط أمواج الدماغ. وخلص جيبس والعالم هربرت جاسبر إلى أن الطفرات البينية هي بصمة مميزة للصرع. افتتح أول مختبر لتخطيط أمواج الدماغ في مستشفى ماساتشوستس العام في عام 1936.
في عام 1947، تأسست الجمعية الأمريكية لتخطيط أمواج الدماغ، المعروفة الآن باسم الجمعية الأمريكية لعلم وظائف الأعصاب السريري، وانعقد المؤتمر الدولي الأول لتخطيط أمواج الدماغ.
في خمسينيات القرن الماضي، طور ويليام غراي والتر تخطيط تضاريس الدماغ، وهو مكمل لتخطيط أمواج الدماغ، والذي سمح برسم خرائط للنشاط الكهربائي عبر سطح الدماغ. وكان هذا شائعاً في الثمانينيات، ولكن لم يتم اعتماده مطلقاً في علم الأعصاب السائد.
كان ستيفو بوزينوفسكي، وليليانا بوزينوفسكا، وميخائيل سيستاكوف أول علماء يحققون التحكم في جسم مادي باستخدام جهاز تخطيط أمواج الدماغ في عام 1988. وفي عام 2011، دخل تخطيط أمواج الدماغ إلى السوق الاستهلاكية عندما أطلق رئيسا الأعمال التقنية تان لو والدكتور جيف ماكيلار شركة Emotiv.
تعد تكنولوجيا تخطيط أمواج الدماغ مثل سماعات الرأس والقبعات مكونات من واجهة الدماغ والحاسوب (BCI). ويُشار إلى واجهة BCI أيضاً باسم واجهة الآلة البشرية (HMI)، وواجهة العقل والآلة (MMI)، وواجهة آلة الدماغ (BMI)، والواجهة العصبية المباشرة (DNI) - يمكن لـ DNI فك تشفير الإشارات من الدماغ وأجزاء أخرى من النظام العصبي. تهدف BCI إلى تتبع الأداء المعرفي والتحكم في كل من الأشياء الافتراضية والمادية عبر التعلم الآلي للأوامر العقلية المدربة.
في عام 2017، أصبح المتسابق المصاب بشلل رباعي رودريغو هوبنر مينديز أول شخص على الإطلاق يقود سيارة فورمولا 1 باستخدام موجات دماغه فقط، بفضل سماعة رأس تخطيط أمواج الدماغ من Emotiv.
فيم يُستخدم تخطيط أمواج الدماغ؟
الأداء والعافية
يمكن للرياضيين، ومخترقي البيولوجيا، وأي مستهلك مهتم استخدام تخطيط أمواج الدماغ لـ "تتبع" نشاط دماغه بنفس الطريقة التي قد يتتبعون بها عدد الخطوات التي يخطونها في اليوم. يمكن لتخطيط أمواج الدماغ قياس الوظائف المعرفية - مثل الانتباه وتشتت الانتباه، والإجهاد والحمل المعرفي (السعة الإجمالية للدماغ للنشاط العقلي المفروض على الذاكرة العاملة في أي لحظة). ويمكن أن تكشف هذه النتائج عن رؤى قيمة حول كيفية استجابة الدماغ لأحداث الحياة اليومية. وتوفر بيانات تخطيط أمواج الدماغ تغذية راجعة يمكن استخدامها لتصميم استراتيجيات مستنيرة علمياً لتقليل التوتر أو تحسين التركيز أو تعزيز التأمل.
أبحاث المستهلك
يمكن أن تكون بيانات تخطيط أمواج الدماغ أداة بحث قوية لآراء المستهلكين. توفر استجابات الدماغ تعليقات غير مسبوقة من المستهلكين - حيث يتم استخدام تخطيط أمواج الدماغ لقياس الفجوة بين ما يوليه المستهلكون اهتماماً بالفعل مقابل ما يبلغون عن إعجابهم به أو ملاحظته ذاتياً. يمكن أن يوفر الجمع بين تخطيط أمواج الدماغ والمستشعرات البيومترية الأخرى مثل تتبع العين وتحليل تعبيرات الوجه وقياسات معدل ضربات القلب فهماً كاملاً لسلوك العملاء للشركات. يُطلق على استخدام التقنيات العصبية مثل تخطيط أمواج الدماغ لدراسة ردود أفعال المستهلكين اسم التسويق العصبي.
الرعاية الصحية
نظراً لأن اختبارات تخطيط أمواج الدماغ تظهر نشاط الدماغ أثناء إجراء خاضع للرقابة، يمكن أن تحتوي النتائج على معلومات تُستخدم لتشخيص اضطرابات الدماغ المختلفة. تظهر بيانات تخطيط أمواج الدماغ غير الطبيعية من خلال موجات دماغية غير منتظمة. يمكن أن تشير بيانات تخطيط أمواج الدماغ غير الطبيعية إلى علامات خلل وظيفي في الدماغ، وصدمات الرأس، واضطرابات النوم، ومشاكل الذاكرة، وأورام الدماغ، والسكتة الدماغية، والخرف، واضطرابات النوبات مثل الصرع والعديد من الحالات الأخرى. اعتماداً على التشخيص المقصود، يجمع الأطباء أحياناً بين تخطيط أمواج الدماغ والاختبارات المعرفية ومراقبة نشاط الدماغ وتقنيات التصوير العصبي
تشخيص النوبات
غالباً ما يُوصى باختبارات تخطيط أمواج الدماغ للمرضى الذين يعانون من نشاط النوبات. في هذه الحالات، قد يقوم الأطباء بإجراء تخطيط أمواج الدماغ المتنقل. يسجل تخطيط أمواج الدماغ المتنقل بشكل مستمر لمدة تصل إلى 72 ساعة، بينما يستمر تخطيط أمواج الدماغ التقليدي لمدة 1-2 ساعة. ويُسمح للمريض بالتحرك في منزله مرتداً سماعة رأس لتخطيط أمواج الدماغ. يزيد إطالة التسجيل من احتمالية تسجيل نشاط دماغ غير طبيعي. لهذا السبب، غالباً ما يُستخدم تخطيط أمواج الدماغ المتنقل لتشخيص الصرع (صرع تخطيط أمواج الدماغ)، أو اضطرابات النوبات أو اضطرابات النوم.
دراسة النوم لاضطرابات النوم
يقيس اختبار دراسة النوم بتخطيط أمواج الدماغ أو اختبار "تخطيط النوم" نشاط الجسم بالإضافة إلى إجراء فحص للدماغ. يراقب أخصائي تخطيط أمواج الدماغ معدل ضربات القلب والتنفس ومستويات الأكسجين في الدم أثناء إجراء طوال الليل. يُستخدم تخطيط النوم في الغالب في الأبحاث الطبية وكاختبار تشخيصي لاضطرابات النوم.
علم الأعصاب الكمي
بما أن تخطيط أمواج الدماغ يقيس النشاط الكهربائي في الطبقة الخارجية من الدماغ (القشرة الدماغية)، فإنه يمكنه التقاط الموجات الدماغية من فروة رأسك. من خلال الجمع بين اختبارات الدماغ بتخطيط أمواج الدماغ وبيانات من تقنيات مراقبة الدماغ الأخرى، يمكن للباحثين اكتساب رؤى جديدة حول التفاعلات المعقدة التي تحدث في أدمغتنا - وكذلك في أجسادنا.
هذا هو بالضبط ما يهدف تخطيط أمواج الدماغ الكمي (qEEG) إلى تحقيقه. يسجل تخطيط أمواج الدماغ الكمي موجات دماغك تماماً مثل تخطيط أمواج الدماغ التقليدي. باستخدام التعلم الآلي، يقارن qEEG موجات دماغك بموجات دماغ الأفراد من نفس الجنس والفئة العمرية، ولكن لأولئك الذين لا يعانون من خلل وظيفي في الدماغ. وتنشئ عملية qEEG "خريطة" لدماغك من خلال المقارنة الكمية. وتعد هذه العملية شائعة في التخصص الفرعي لعلم الأعصاب الذي يسمى علم الأعصاب الحسابي.
يعد وضع أقطاب تخطيط أمواج الدماغ جزءاً حاسماً من نجاح عملية qEEG. يتبع وضع أسلاك تخطيط أمواج الدماغ التقليدية نظام 10-20، وهو معيار معترف به دولياً لتطبيق الأقطاب الكهربائية المرفقة بفروة رأسك. يشير "10-20" إلى أن المسافة بين أسلاك تخطيط أمواج الدماغ هي 10٪ أو 20٪ من المسافة الإجمالية للجمجمة.
يمكن أن يختلف عدد الأقطاب الكهربائية على الجهاز - يمكن أن تحتوي بعض أنظمة تسجيل تخطيط أمواج الدماغ على ما يصل إلى 256 قطباً كهربائياً. تستخدم تسجيلات qEEG غطاءً يحتوي على 19 مستشعراً لجمع البيانات من جميع مناطق فروة رأسك البالغ عددها 19 منطقة. ونظراً لأن خيوط تخطيط أمواج الدماغ تضخم الإشارات من الموقع الذي وُضعت فيه، فإن الحصول على خرائط الدماغ qEEG يحدد على مستوى الدماغ سبب الخلل الوظيفي الملاحظ على المستوى السلوكي و/أو المعرفي.
الأبحاث الأكاديمية
ليست نتائج تخطيط أمواج الدماغ غير الطبيعية هي المعلومات القيمة الوحيدة المستمدة من نتيجة اختبار تخطيط أمواج الدماغ. يستخدم العديد من الباحثين تخطيط أمواج الدماغ الطبيعي في أبحاثهم، بما في ذلك دراسة رائدة أجريت عام 1957 حول نشاط الدماغ أثناء نوم حركة العين السريعة (REM).
كما تم تقديمه في القسم الخاص بأنواع الموجات الدماغية التي يقيسها تخطيط أمواج الدماغ، فإن دراسة تسجيلات تخطيط أمواج الدماغ تكشف عن مجموعة من الترددات الواردة في إشارات الدماغ. وتعكس هذه الترددات حالات انتباه ومعرفة مختلفة. على سبيل المثال، راقب الباحثون نشاط نطاق غاما (الذي غالباً ما يرتبط بالانتباه الواعي) أثناء التحقيق في الاستجابات العصبية أثناء التأمل (تأمل تخطيط أمواج الدماغ).
يرتبط نشاط نطاق غاما بقمة الأداء العقلي أو البدني. وقد أدت التجارب التي يمارس فيها خاضع للاختبار يرتدي جهاز تخطيط أمواج الدماغ تأملاً عميقاً إلى ظهور نظريات مفادها أن موجات غاما ترتبط بالتجارب الواعية أو الحالات العقلية المتعالية. ومع ذلك، لا يوجد اتفاق بين الباحثين الأكاديميين حول الوظائف المعرفية التي يرتبط بها نشاط نطاق غاما.
يحتاج الباحثون إلى طريقة لمعالجة والتعامل مع كل الكم الهائل من بيانات الدماغ التي يجمعونها - وحتى مشاركتها مع مؤسسات مختلفة. "المعلوماتية العصبية" هي مجال البحث الذي يوفر أدوات حسابية ونماذج رياضية لـ بيانات علم الأعصاب. تهدف المعلوماتية العصبية إلى ابتكار تقنيات لتنظيم قواعد البيانات وتبادل البيانات ونمذجة البيانات. وهي تعنى بكمية متنوعة من البيانات، حيث يُعرَّف "علم الأعصاب" على نطاق واسع بأنه الدراسة العلمية للجهاز العصبي. ويشمل أحد التخصصات الفرعية لعلم الأعصاب علم النفس المعرفي، الذي يستخدم طرق التصوير العصبي مثل تخطيط أمواج الدماغ لتحليل أي أجزاء من الدماغ والجهاز العصبي تكمن وراء أي العمليات المعرفية.
أبحاث السوق: استخدام سماعات رأس تخطيط أمواج الدماغ لفهم الحالات العاطفية والمعرفية
عملية اختبار تخطيط أمواج الدماغ
التحضير لإجراء تخطيط أمواج الدماغ
تتضمن الأقسام التالية حول مراقبة وتفسير ونتائج تخطيط أمواج الدماغ معلومات للجماهير الذين يخضعون لاختبارات تخطيط أمواج الدماغ في إطار الرعاية الصحية. أفضل طريقة للاستعداد للاختبار هي دائماً مطالبة القائمين على الاختبار بتقديم تعليمات تحضير محددة. ويمكن أن تختلف تعليمات التحضير حسب حالة الاستخدام - على سبيل المثال، قد تتطلب تسجيلات تخطيط أمواج الدماغ لأبحاث المستهلك أو الأبحاث الأكاديمية أو الأداء والعافية أن يكون الخاضعون للاختبار نشطين بدلاً من الاستلقاء.
لقد كانت شركات مثل Emotiv رائدة في إحراز تقدم في تكنولوجيا تخطيط أمواج الدماغ مما يجعل إجراء الاختبارات ومعالجتها وتفسيرها أسرع وأكثر ملاءمة. يمكن إعداد سماعات رأس تخطيط أمواج الدماغ اللاسلكية والمحمولة من Emotiv في أقل من خمس دقائق، وهي تمكن المشارك من التحرك بحرية بدلاً من حصره في منشأة اختبار.
قبل اختبار تخطيط أمواج الدماغ، أخبر أخصائي إجراء الاختبار - سواء كان طبيباً أو صاحب عمل أو باحثاً - عن أي أدوية منتظمة تتناولها. يوصى بغسل شعرك في الليلة السابقة للإجراء وتركه خالياً من أي منتجات. تجنب شرب أو تناول أي كافيين قبل الاختبار بثماني ساعات على الأقل. إذا كان عليك النوم أثناء إجراء تخطيط أمواج الدماغ، فقد يُطلب منك الحد من نومك في الليلة السابقة لضمان قدرة دماغك على الاسترخاء بشكل صحيح أثناء الاختبار.
مراقبة تخطيط أمواج الدماغ
لن تشعر بأي ألم أو عدم ارتياح أثناء إجراء تخطيط أمواج الدماغ. أثناء إجراء تخطيط أمواج الدماغ السريري، ستستلقي على سرير أو كرسي مائل ويطلب منك إغلاق عينيك. يقيس أمين فحص تخطيط أمواج الدماغ رأسك ويحدد مكان وضع الأسلاك.
عندما يبدأ الاختبار، تسجل الأقطاب الكهربائية موجات دماغك وترسل النشاط إلى جهاز تسجيل. ثم يحول جهاز تخطيط أمواج الدماغ البيانات إلى نمط موجي لتفسيره. بعد انتهاء التسجيل، سيقوم الفني بإزالة الأقطاب الكهربائية من فروة رأسك.
تستغرق اختبارات تخطيط أمواج الدماغ الروتينية في البيئات العلمية أو السريرية من 30 إلى 60 دقيقة لإكمالها، بما في ذلك حوالي 20 دقيقة من وقت الإعداد الأولي. يمكن أن تكون اختبارات تخطيط أمواج الدماغ التي تُجرى للمستهلكين والأداء الفردي والأبحاث في مكان العمل أقصر أو أطول في مدتها اعتماداً على أغراض الاختبار. وتدعم سماعات رأس تخطيط أمواج الدماغ اللاسلكية من Emotiv الإعداد الأسرع لحالات الاستخدام هذه (أقل من خمس دقائق).
ينبغي ألا يكون هناك وقت شفاء مطلوب بعد العملية. إذا كنت قد تناولت دواءً يسبب النعاس من أجل النوم أثناء الاختبار، فقد يوصي مسؤول الاختبار بالانتظار في المنشأة حتى تزول الآثار أو تطلب من شخص ما توصيلك إلى المنزل.
الآثار الجانبية لاختبار تخطيط أمواج الدماغ نادرة. الأقطاب الكهربائية لا تنتج أي إحساس؛ بل تسجل نشاط الدماغ فقط. قد يعاني الأشخاص المصابون بالصرع من نوبة من محفزات مثل الأضواء الوامضة أثناء الإجراء. إن حدوث نوبة أثناء اختبار تخطيط أمواج الدماغ ليس بالأمر الذي يدعو للخوف - بل يمكن أن يساعد الأطباء في الواقع على تشخيص نوع الصرع وتفصيل العلاج وفقاً لذلك.
تفسير نتائج تخطيط أمواج الدماغ ونتائج العملية
إذا وصي لك باختبار تخطيط أمواج الدماغ لأسباب سريرية، فسيقوم طبيب متخصص في الجهاز العصبي بتفسير نتائج الاختبار. وسيدرس طبيب الأعصاب التسجيل بحثاً عن نماذج الدماغ الطبيعية وغير الطبيعية. ويمكن التعرف على أنماط موجات الدماغ بشكل كبير من خلال خصائص أشكال موجاتها. على سبيل المثال، يظهر نمط قمع الانفجار، الذي يُلاحظ غالباً لدى المرضى الذين يعانون من حالات دماغية غير نشطة مثل الغيبوبة أو التخدير العام، طفرات قصيرة (الانفجار) تتناوب مع فترات من التسطيح (القمع).
تتميز الأنواع المختلفة من الصرع بأنماط متميزة لتخطيط أمواج الدماغ. ويُلاحظ نمط الموجة المسننة - وهو نمط معمم ومتماثل لتخطيط أمواج الدماغ - غالباً أثناء نوبة الغيبة، حيث يعاني الشخص من فقدان قصير للوعي. وتتميز نوبة بؤرية جزئية، لا يؤثر فيها نشاط النوبة إلا على منطقة واحدة من الدماغ، بنمط إيقاع سريع منخفض الجهد يظهر في قناة بيانات تخطيط أمواج الدماغ المرتبطة بتلك المنطقة.
ثم يرسل طبيب الأعصاب قياس تخطيط أمواج الدماغ إلى الطبيب الذي طلب الاختبار. وقد يحدد طبيبك موعداً لمراجعة صور تخطيط أمواج الدماغ ومناقشة النتائج معك. اعتماداً على حالتك، قد يُوصى بخدمة تسمى التغذية الراجعة العصبية لتخطيط أمواج الدماغ أو التغذية الراجعة الحيوية كإجراء متابعة. على سبيل المثال، قد يشارك الأشخاص الذين يتطلعون إلى تقوية أنماط الموجات الدماغية المرتبطة بالتركيز في علاج التغذية الراجعة العصبية لعلاج ADHD.
يساعد علاج التغذية الراجعة البيولوجية الخاضعين للعلاج على التحكم في العمليات الجسدية اللاإرادية. ويمكن للشخص الذي يعاني، على سبيل المثال، من ارتفاع ضغط الدم، عرض قياساته الجسدية على شاشة تتلقى بيانات من أقطاب كهربائية على جلده. وتساعد مراقبة هذا النشاط في تعليم تمارين الاسترخاء والتمارين الذهنية التي يمكن أن تخفف الأعراض.
وبالمثل، تعتمد التغذية الراجعة العصبية على تخطيط أمواج الدماغ لتدريب الدماغ على العمل بشكل أفضل. وخلال هذا التدريب، يتم توصيل المريض بجهاز تخطيط أمواج الدماغ ويشاهد نشاط دماغه أثناء العمل. وغالباً ما يشبه هذا نوعاً من ألعاب الفيديو حيث "يلعب" المريض اللعبة بدماغه للتحكم في نشاط دماغه. ويحاول المريض تحسين الترددات الدماغية المرتبطة بخلل الدماغ، بنفس الطريقة التي يعمل بها الرياضي على تقوية عضلة ضعيفة. وغالباً ما يُوصى بالتغذية الراجعة العصبية لتخطيط أمواج الدماغ لحالات مثل الصرع والاضطراب ثنائي القطب والاضطراب تشتت الانتباه وفرط الحركة والتوحد. ورغم أنه يمكن أن يساعد في علاج هذه الاضطرابات، فإنه لا يمكنه علاجها نهائياً.
أنواع مختلفة من أجهزة تخطيط أمواج الدماغ
تأتي أجهزة تخطيط أمواج الدماغ على شكل عدد قليل من أجهزة تخطيط أمواج الدماغ القابلة للارتداء
المختلفة. على أعلى مستوى تبرز الفروق بين أجهزة تخطيط أمواج الدماغ السريرية (المستخدمة في الرعاية الصحية وبيئة البحوث العلمية) وأجهزة تخطيط أمواج الدماغ الاستهلاكية (المستخدمة في أبحاث المستهلك والبحوث الأكاديمية والأداء والعافية). فمع الأجهزة السريرية، لا يمكن للمشاركين التحرك أثناء ارتداء الجهاز، ويجب جمع البيانات في بيئة خاضعة للرقابة ومحمية لتجنب تشويه الإشارة. تتيح أجهزة تخطيط أمواج الدماغ الاستهلاكية مثل سماعات الرأس اللاسلكية من Emotiv للمستخدمين مراقبة نشاط الدماغ في أي مكان.
يعد التباين بين أنواع مختلفة من أجهزة تخطيط أمواج الدماغ القابلة للارتداء ضرورياً لدعم متطلبات المهنيين الذين يستخدمون أنظمة تخطيط أمواج الدماغ والإعدادات التي يتم فيها جمع البيانات. على سبيل المثال، غالباً ما يحتاج أطباء الأعصاب وعلماء الأعصاب إلى كثافة أعلى من المستشعرات لإجراء تحليل بياناتهم مقارنة بما قد يحتاجه باحث المستهلك. وبالإضافة إلى وضع أقطاب تخطيط أمواج الدماغ، هناك بعض الاختلافات البارزة الأخرى بين أنظمة تخطيط أمواج الدماغ التي يجب أخذها بعين الاعتبار.
قبعات تخطيط أمواج الدماغ مقابل سماعات رأس تخطيط أمواج الدماغ
ما الفرق بين قبعة تخطيط أمواج الدماغ وسماعة رأس تخطيط أمواج الدماغ؟ يكمن الاختلاف الرئيسي بين هذين النوعين الأكثر شيوعاً من أجهزة تخطيط أمواج الدماغ القابلة للارتداء في عدد الأقطاب الكهربائية. وتتراوح سماعات الرأس عادةً بين 5 و20 قطباً كهربائياً. ويمكن للقبعات أن تدعم المزيد من المستشعرات، حيث أن مساحة سطحها أكبر لوضع الأقطاب الكهربائية. وتوفر قبعات تخطيط أمواج الدماغ، مثل Emotiv Flex مستشعرات قابلة للنقل لعرض مرن للمواقع. وتكوين المستشعرات في سماعات الرأس Emotiv Insight و Epoc X ثابت.
Flex
مستشعرات الهلام أو المحلول الملحى (Gel or Saline)
EPOC+ و Epoc X
مستشعرات المحلول الملحى (Saline)
أقطاب تخطيط أمواج الدماغ الرطبة مقابل الجافة
تستخدم أجهزة تخطيط أمواج الدماغ بشكل أساسي إما أقطاباً كهربائية رطبة أو جافة. وهناك شكل تم تطويره حديثاً من الأقطاب الكهربائية يسمى "أقطاب الوشم"، وهي أقطاب كهربائية مطبوعة توضع مثل وشم مؤقت. وتسمح الأقطاب الكهربائية الرطبة بدقة أفضل للبيانات لأنها تستخدم هلاماً لاصقاً لتلامس أفضل مع فروة الرأس. وتُستخدم الأقطاب الرطبة في الغالب في الإعدادات السريرية والبحثية. ولا تتطلب الأقطاب الجافة هلاماً لاصقاً. وغالباً ما تُستخدم أجهزة تخطيط أمواج الدماغ ذات الأقطاب الجافة في أبحاث المستهلك الخاصة بتخطيط أمواج الدماغ، لأنها تتيح وقتاً أسرع للإعداد. ويقارن الباحثون باستمرار إيجابيات وسلبيات أقطاب تخطيط أمواج الدماغ الرطبة مقابل الجافة.
أجهزة تخطيط أمواج الدماغ السلكية مقابل اللاسلكية
في العصر المبكر لتخطيط أمواج الدماغ، كان لا بد من توصيل المرضى بجهاز تخطيط أمواج الدماغ في بيئة سريرية. والآن، أصبحت اختبارات تخطيط أمواج الدماغ اللاسلكية ممكنة، حيث يمكن رقمنة إشارات تخطيط أمواج الدماغ وإرسالها إلى جهاز التسجيل مثل الهاتف الذكي أو الكمبيوتر أو السحابة. ويمكن إجراء الاختبارات في مجموعة متنوعة من البيئات باستخدام أجهزة تخطيط أمواج الدماغ المحمولة. ويمكنك إجراء تجربة يرتدي فيها الخاضعون للاختبار سماعات رأس لاسلكية لتخطيط أمواج الدماغ ويسيرون في حديقة، ولن يتم الحد من حركة الخاضع للاختبار إلا من خلال نطاق نقل البيانات. وإذا كنت بحاجة إلى التحكم في بيئة الاختبار لتقديم محفزات مثل الأضواء الوامضة، فقد تختار بيئة سريرية - وفي هذه الحالة، لا توجد قيود على استخدام جهاز تخطيط أمواج الدماغ السلكي.
سماعات رأس لاسلكية لتخطيط أمواج الدماغ
توصيل الكابل
سماعة رأس Emotiv لتخطيط أمواج الدماغ اللاسلكية
تقنية البلوتوث اللاسلكية
قياس تخطيط أمواج الدماغ مقابل تقنيات قياس الدماغ الأخرى
تتمثل ميزة قياس تخطيط أمواج الدماغ في أنه المقياس الأقل جراحية لنشاط الدماغ المتاح لدينا، ويوفر الكثير من المعلومات الكمية أثناء العمليات المعرفية ذات الصلة. وتشمل الطرق الأخرى لدراسة وظائف الدماغ ما يلي:
التصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي (fMRI)
تخطيط مغناطيسية الدماغ (MEG)
مطيافية الرنين المغناطيسي النووي (NMR أو MRS)
تخطيط قشرة الدماغ
التصوير المقطعي المحوسب بإصدار فوتون واحد (SPECT)
التصوير المقطعي بالإصدار البوزيتروني (PET)
مطيافية الأشعة تحت الحمراء القريبة (NIRS)
المنظر البصري المرتبط بالحدث (EROS)
مزايا تخطيط أمواج الدماغ
على الرغم من الحساسية المكانية المنخفضة نسبياً لتخطيط أمواج الدماغ، إلا أنه يدعي مزايا متعددة على بعض تقنيات تصوير الدماغ وأبحاث الدماغ المدرجة سابقاً:
يتمتع تخطيط أمواج الدماغ بدقة زمنية عالية جداً مقارنة بالرنين المغناطيسي الوظيفي. ويمكنه التقاط ردود الفعل السريعة للدماغ التي تحدث بسرعة أجزاء من الألف من الثانية، مما يسمح بمزامنة ما يحدث في الدماغ وفي البيئة بدقة. ويتم تسجيل تخطيط أمواج الدماغ بمعدلات أخذ عينات تتراوح بين 250 و2000 هرتز في الإعدادات السريرية والبحثية. ويمكن لأنظمة جمع بيانات تخطيط أمواج الدماغ الأكثر حداثة التسجيل بمعدلات أخذ عينات تزيد عن 20,000 هرتز إذا رغبت في ذلك.
انخفاض تكاليف الأجهزة وإجمالي تكلفة الملكية (TCO). بشكل ملحوظ.
يتم جمع بيانات تخطيط أمواج الدماغ بشكل غير جراحي على عكس تخطيط قشرة الدماغ، والذي يتطلب جراحة عصبية لوضع الأقطاب الكهربائية مباشرة على سطح الدماغ.
يمكن استخدام مستشعرات تخطيط أمواج الدماغ المتنقلة في أماكن أكثر من fMRI أو SPECT أو PET أو MRS أو MEG، حيث تعتمد هذه التقنيات على معدات ثقيلة ومكلفة وغير متحركة.
يتميز تخطيط أمواج الدماغ بأنه صامت، ليسمح بدراسة الاستجابات للمحفزات السمعية.
بالمقارنة مع fMRI ورنين المغناطيسي، لا توجد مخاطر مادية حول جهاز تخطيط أمواج الدماغ. يعتبر fMRI والرنين المغناطيسي مغناطيسين قويين يمنعان الاستخدام من قبل المرضى الذين لديهم أجهزة معدنية مثل أجهزة تنظيم ضربات القلب.
يمكن لـ fMRI وPET وMRS وSPECT أن تؤدي إلى تفاقم رهاب الأماكن المغلقة مما قد يؤدي إلى إتلاف نتائج الاختبار. ولا يؤدي تخطيط أمواج الدماغ إلى رهاب الأماكن المغلقة نظراً لعدم حصر الخاضعين للاختبار في مساحة صغيرة.
تسمح فحوصات تخطيط أمواج الدماغ الاستهلاكية بمزيد من حركة الخاضعين للاختبار أثناء الاختبار، على عكس معظم تقنيات التصوير العصبي الأخرى.
لا يتضمن تخطيط أمواج الدماغ التعرض للروابط الراديوية، على عكس التصوير المقطعي بالإصدار البوزيتروني، أو المجالات المغناطيسية عالية المستوى مثل التصوير بالرنين المغناطيسي أو الرنين المغناطيسي الوظيفي.
لا يتضمن تخطيط أمواج الدماغ التعرض للحقول المغناطيسية عالية الكثافة (>1 تسلا).
بالمقارنة مع طرق الاختبار السلوكية، يمكن لتخطيط أمواج الدماغ اكتشاف المعالجة الخفية (المعالجة التي لا تتطلب استجابة). وتُستخدم هذه التكنولوجيا أيضاً مع الخاضعين للاختبار العاجزين عن القيام باستجابة حركية.
يتسم تخطيط أمواج الدماغ بوجود حواجز ميسرة تمنع استخدامه من قبل المستهلكين مما يجعله أداة قوية لتتبع وتسجيل نشاط الدماغ أثناء الأنشطة المختلفة للحياة اليومية، مما يسمح بعدد لا حصر له من التطبيقات تقريباً.
يمكن أن يشير تحليل نوم تخطيط أمواج الدماغ إلى جوانب مهمة من توقيت نمو الدماغ، بما في ذلك تقييم نضوج دماغ المراهقين.
هناك فهم أفضل بالضبط للإشارة التي يتم قياسها باستخدام تخطيط أمواج الدماغ، مقارنة بالتصوير المعتمد على مستوى الأكسجين في الدم (BOLD) المستخدم في الرنين المغناطيسي الوظيفي.
ألعاب تخطيط أمواج الدماغ
تم تكييف تكنولوجيا تخطيط أمواج الدماغ مع عالم الألعاب للأغراض الطبية والترفيهية على حد سواء. وتستخدم الشركات تخطيط أمواج الدماغ لتوفير طرق للتفاعل مع ألعاب الفيديو في الواقع الافتراضي (VR) والواقع المعزز (AR) وواجهة BCI. وتكتشف أجهزة تخطيط أمواج الدماغ الإشارة وتقوم الخوارزميات الموجودة في البرنامج بتفسير موجات دماغك للتحكم في الصورة الرمزية الخاصة بك على الشاشة.
تعد سماعة رأس EPOC من Emotiv أول واجهة دماغ وحاسوب عالية الدقة (BCI) يمكنها مراقبة وتفسير الأفكار والمشاعر الواعية واللاواعية. ويمكن لـ BCI اكتشاف الموجات الدماغية المعقدة لـ 30 تعبيراً وعاطفة وإجراءً مختلفاً. ويتحقق هذا الاكتشاف من خلال التعلم الآلي. وقد عودت خوارزميات التعلم الآلي على التعرف على أنماط الدماغ التي تحدث أثناء معالجة المشارك للتعبيرات والعواطف والأفعال المختلفة.
عندما تلتقط الخوارزميات موجة دماغية لتخطيط أمواج الدماغ في مجموعة بياناتها، يمكن لـ BCI ربط النمط بأمر مادي أو رقمي. على سبيل المثال، التفكير في كلمة رئيسية مثل "ادفع!" ستجعل صورتك الرمزية تدفع شيئاً من طريقها.
تلفزيون تيك كرنش (TechCrunch): الأجهزة التي يتحكم فيها العقل والمزيد باستخدام تخطيط أمواج الدماغ
حالات استخدام تخطيط أمواج الدماغ
هناك العديد من التطبيقات الحديثة لقياس تخطيط أمواج الدماغ. وتشمل بعض حالات استخدام تخطيط أمواج الدماغ البارزة ما يلي:
علم الأعصاب
برامج تعليم الدماغ
التسويق العصبي
دراسات النوم
واجهة الدماغ والحاسوب (BCI)
الأداء المعرفي
القياس الكمي الذاتي
الحالات العاطفية
علاج ADHD
الاضطرابات العصبية
جر الموجات الدماغية
العلاج السلوكي المعرفي
المعلوماتية العصبية
ألعاب الموجات الدماغية
ملحق AR و VR
عسر البلع والخرف
إعادة تأهيل السكتة الدماغية
اختبارات الذاكرة العاملة (N-back)
ملاحظة: هذه مجرد معلومات عامة حول تخطيط أمواج الدماغ. منتجات Emotiv مخصصة للاستخدام في تطبيقات الأبحاث والاستخدام الشخصي فقط. لا تباع منتجاتنا كأجهزة طبية كما هو محدد في توجيه الاتحاد الأوروبي 93/42/EEC. منتجاتنا ليست مصممة أو مخصصة للاستخدام في تشخيص الأمراض أو علاجها.
***إخلاء مسؤولية - منتجات Emotiv مخصصة للاستخدام في التطبيقات البحثية والاستخدام الشخصي فقط. لا تُباع منتجاتنا كأجهزة طبية كما هو محدد في توجيه الاتحاد الأوروبي 93/42/EEC. منتجاتنا ليست مصممة أو مخصصة للاستخدام في تشخيص الأمراض أو علاجها.
تعريف تخطيط أمواج الدماغ (EEG)
يرمز EEG إلى "تخطيط أمواج الدماغ" (electroencephalography) وهو عملية فيزيولوجية كهربائية لتسجيل النشاط الكهربائي للدماغ. يقيس تخطيط أمواج الدماغ التغيرات في النشاط الكهربائي الذي ينتجه الدماغ. وتأتي تغيرات الجهد من التيار الأيوني داخل وبين بعض خلايا الدماغ التي تسمى الخلايا العصبية.
ما هو فحص تخطيط أمواج الدماغ (EEG)؟
يقيم اختبار تخطيط أمواج الدماغ النشاط الكهربائي للدماغ. يتم إجراء فحوصات تخطيط أمواج الدماغ عن طريق وضع مستشعرات تخطيط أمواج الدماغ - وهي أقراص معدنية صغيرة تسمى أيضاً أقطاب تخطيط أمواج الدماغ الكهربائية - على فروة رأسك. تلتقط هذه الأقطاب الكهربائية النشاط الكهربائي في دماغك وتسجله. يتم تضخيم إشارات تخطيط أمواج الدماغ التي يتم جمعها وتحويلها إلى أرقام، ثم إرسالها إلى جهاز كمبيوتر أو جهاز محمول لتخزينها ومعالجة بياناتها.
يعد تحليل بيانات تخطيط أمواج الدماغ طريقة استثنائية لدراسة العمليات المعرفية. ويمكن أن يساعد الأطباء في وضع تشخيص طبي، والباحثين في فهم عمليات الدماغ التي تكمن وراء السلوك البشري، والأفراد على تحسين إنتاجيتهم وعافيتهم.
كيف يعمل تخطيط أمواج الدماغ؟
تنتج مليارات الخلايا في دماغك إشارات كهربائية صغيرة جداً تشكل أنماطاً غير خطية تسمى الموجات الدماغية. يقيس جهاز تخطيط أمواج الدماغ النشاط الكهربائي في القشرة الدماغية، وهي الطبقة الخارجية من الدماغ، أثناء اختبار تخطيط أمواج الدماغ. يتم وضع مستشعرات تخطيط أمواج الدماغ على رأس المشارك، ثم تكتشف الأقطاب الكهربائية موجات الدماغ بشكل غير جراحي من الخاضع للاختبار.
يمكن لمستشعرات تخطيط أمواج الدماغ تسجيل ما يصل إلى عدة آلاف من اللقطات للنشاط الكهربائي المتولد في الدماغ في غضون ثانية واحدة. يتم إرسال الموجات الدماغية المسجلة إلى مضخمات الصوت، ثم إلى جهاز كمبيوتر أو السحابة لمعالجة البيانات. ويمكن تسجيل الإشارات المضخمة، التي تشبه الخطوط المتموجة، على جهاز كمبيوتر أو جهاز محمول أو على قاعدة بيانات سحابية.
تُعد برمجيات الحوسبة السحابية ابتكاراً بالغ الأهمية في معالجة بيانات تخطيط أمواج الدماغ، حيث تتيح تحليلاً فورياً للتسجيلات على نطاق واسع - في الأيام الأولى لقياس تخطيط أمواج الدماغ، كانت الموجات تسجل ببساطة على ورق رسوم بيانية. وعادةً ما تعرض أنظمة تخطيط أمواج الدماغ، في الأبحاث الأكاديمية والتجارية، البيانات كسلسلة زمنية، أو كتدفق مستمر للجهود الكهربائية.
موجات تخطيط أمواج الدماغ مسجلة على ورق رسوم بيانية
موجات تخطيط أمواج الدماغ المسجلة رقمياً
موجات تخطيط أمواج الدماغ في برامج تصوير الدماغ الحديثة
من أجل رسم خريطة للنشاط الكهربائي للدماغ، من الأفضل الحصول على قياسات تخطيط أمواج الدماغ من الإشارات عبر العديد من الهياكل القشرية المختلفة الواقعة في جميع أنحاء سطح الدماغ.
موجات تخطيط أمواج الدماغ في الرسم البياني للسلاسل الزمنية لبرنامج تصوير الدماغ الحديث
أنواع الموجات الدماغية التي يقيسها تخطيط أمواج الدماغ
تلتقط الأقطاب الكهربائية لجهاز تخطيط أمواج الدماغ النشاط الكهربائي المعبر عنه بترددات مختلفة لتخطيط أمواج الدماغ. وباستخدام خوارزمية تسمى تحويل فورية السريع (FFT)، يمكن تحديد إشارات تخطيط أمواج الدماغ الخام هذه كموجات متميزة ذات ترددات مختلفة. ويقاس التردد، الذي يشير إلى سرعة التذبذبات الكهربائية، بالدورات في الثانية - هرتز (Hz) واحد يعادل دورة واحدة في الثانية. وتُصنف الموجات الدماغية حسب التردد إلى أربعة أنواع رئيسية: بيتا، وألفا، وثيتا، ودلتا.
تناقش الفقرات التالية بعض الوظائف المرتبطة بالترددات الدماغية الأربعة الرئيسية. لقد تبين ببساطة أن هذه الوظائف ترتبط بترددات دماغية مختلفة - لا يوجد توافق خطي فردي بين نطاق التردد ووظيفة معينة للدماغ.
موجات بيتا (نطاق تردد من 14 هرتز إلى حوالي 30 هرتز)
ترتبط موجات بيتا بشكل وثيق بكون الشخص واعياً أو في حالة يقظة وانتباه وتأهب. ترتبط موجات بيتا منخفضة السعة بالتركيز النشط، أو بحالة ذهنية مشغولة أو قلقة. ترتبط موجات بيتا أيضاً بالقرارات الحركية (تثبيط الحركة والتغذية الراجعة الحسية للحركة). عند قياسها بواسطة جهاز تخطيط أمواج الدماغ، غالباً ما يُشار إلى الإشارات باسم موجات بيتا لتخطيط أمواج الدماغ.
موجات ألفا (نطاق تردد من 7 هرتز إلى 13 هرتز)
غالباً ما ترتبط موجات ألفا بحالة ذهنية مسترخية وهادئة وصافية. يمكن العثور على موجات ألفا في المناطق القذالية والخلفية من الدماغ. يمكن تحفيز موجات ألفا عن طريق إغلاق العينين والاسترخاء، ونادراً ما تكون موجودة أثناء العمليات المعرفية المكثفة مثل التفكير والحساب الذهني وحل المشكلات. لدى معظم البالغين، يتراوح تردد موجات ألفا من 9 إلى 11 هرتز. عند قياسها بواسطة جهاز تخطيط أمواج الدماغ، غالباً ما يُشار إليها بموجات ألفا لتخطيط أمواج الدماغ.
موجات ثيتا (نطاق تردد من 4 هرتز إلى 7 هرتز)
يُشار إلى نشاط الدماغ ضمن نطاق تردد يتراوح بين 4 و7 هرتز بنشاط ثيتا. غالباً ما يُعثر على إيقاع ثيتا المكتشف في قياس تخطيط أمواج الدماغ لدى البالغين الشباب، لا سيما في المناطق الصدغية وأثناء فرط التنفس. لدى الأفراد الأكبر سناً، يُلاحظ نشاط ثيتا بسعة تزيد عن حوالي 30 ميللي فولت (mV) بشكل أقل شيوعاً، باستثناء حالات النعاس. عند قياسها بواسطة جهاز تخطيط أمواج الدماغ، غالباً ما يُشار إليها بموجات ثيتا لتخطيط أمواج الدماغ.
موجات دلتا (نطاق تردد يصل إلى 4 هرتز)
يوجد نشاط دلتا في الغالب عند الرضع. ترتبط موجات دلتا بمراحل النوم العميق لدى الفئات الأكبر سناً. تم توثيق موجات دلتا بين النوبات لدى المرضى الذين يعانون من نوبات صرع غيبية، والتي تنطوي على انقطاعات قصيرة ومفاجئة في الانتباه.
تتميز موجات دلتا بموجات منخفضة التردد (حوالي 3 هرتز) وعالية السعة. يمكن أن تكون إيقاعات دلتا حاضرة أثناء اليقظة - وهي تستجيب لفتح العينين وقد يتم تعزيزها بفرط التنفس أيضاً. عند قياسها بواسطة جهاز تخطيط أمواج الدماغ، غالباً ما يُشار إلى هذه الموجات بموجات دلتا لتخطيط أمواج الدماغ.
استخدام موجات تخطيط أمواج الدماغ لفهم كيفية عمل الدماغ
ماذا يظهر تخطيط أمواج الدماغ؟
يمتص دماغك المعلومات ويعالجها باستمرار، حتى أثناء نومك. يولد كل هذا النشاط إشارات كهربائية تلتقطها مستشعرات تخطيط أمواج الدماغ. وهذا يسمح بالتقاط التغيرات في نشاط الدماغ، حتى لو لم يكن هناك استجابة سلوكية مرئية، مثل الحركة أو تعبيرات الوجه.
يرصد جهاز تخطيط أمواج الدماغ التغيرات في الكهرباء التي يصنعها دماغك، وليس الأفكار أو المشاعر. ولا يرسل أي كهرباء إلى دماغك.
يُعد اكتشاف النشاط عبر القشور الرئيسية للدماغ أمراً بالغ الأهمية للحصول على بيانات عالية الجودة لتخطيط أمواج الدماغ. ويمكن أن تكون النتائج بمثابة مؤشر لتقييم الحالات العاطفية المتأثرة بالمحفزات الخارجية.
تاريخ موجز لتخطيط أمواج الدماغ
أُجريت أبحاث حول ظاهرة النشاط الكهربائي في الدماغ على الحيوانات منذ عام 1875، عندما نشر الطبيب ريتشارد كاتون نتائجه من تجارب على الأرانب والقردة في المجلة الطبية البريطانية.
في عام 1890، وضع أدولف بيك أقطاباً كهربائية مباشرة على سطح دماغ كلب وأرنب لاختبار التحفيز الحسي. أدت ملاحظته للنشاط الكهربائي المتقلب للدماغ إلى اكتشاف الموجات الدماغية وأدت إلى أن يصبح تخطيط أمواج الدماغ مجالاً علمياً.
يُنسب الفضل إلى عالم الفيزيولوجيا والطب النفسي الألماني هانس برجر في تسجيل أول موجات دماغية بشرية لتخطيط أمواج الدماغ في عام 1924. اخترع برجر جهاز تخطيط أمواج الدماغ، وهو جهاز يسجل إشارات تخطيط أمواج الدماغ. وفي كتابه "أصول تخطيط أمواج الدماغ"، وصف المؤلف ديفيد ميليت هذا الاختراع بأنه "أحد أكثر التطورات إثارة للدهشة والروعة والأهمية في تاريخ علم الأعصاب السريري".
تم الحصول على أول تسجيل لتخطيط أمواج الدماغ البشري بواسطة هانس برجر في عام 1924. الإشارة العلوية هي تخطيط أمواج الدماغ والسفلية هي إشارة توقيت 10 هرتز.
هانس برجر، أول شخص يسجل موجات الدماغ بتخطيط أمواج الدماغ لدى البشر.
بدأ مجال تخطيط أمواج الدماغ السريري في عام 1935. وقد نبع من أبحاث عالم الأعصاب فريدريك جيبس، وهالويل ديفيس وويليام لينوكس حول طفرات الصرع، وموجات الطفرات البينية والدورات الثلاث لنوبات الغيبة السريرية لتخطيط أمواج الدماغ. وخلص جيبس والعالم هربرت جاسبر إلى أن الطفرات البينية هي بصمة مميزة للصرع. افتتح أول مختبر لتخطيط أمواج الدماغ في مستشفى ماساتشوستس العام في عام 1936.
في عام 1947، تأسست الجمعية الأمريكية لتخطيط أمواج الدماغ، المعروفة الآن باسم الجمعية الأمريكية لعلم وظائف الأعصاب السريري، وانعقد المؤتمر الدولي الأول لتخطيط أمواج الدماغ.
في خمسينيات القرن الماضي، طور ويليام غراي والتر تخطيط تضاريس الدماغ، وهو مكمل لتخطيط أمواج الدماغ، والذي سمح برسم خرائط للنشاط الكهربائي عبر سطح الدماغ. وكان هذا شائعاً في الثمانينيات، ولكن لم يتم اعتماده مطلقاً في علم الأعصاب السائد.
كان ستيفو بوزينوفسكي، وليليانا بوزينوفسكا، وميخائيل سيستاكوف أول علماء يحققون التحكم في جسم مادي باستخدام جهاز تخطيط أمواج الدماغ في عام 1988. وفي عام 2011، دخل تخطيط أمواج الدماغ إلى السوق الاستهلاكية عندما أطلق رئيسا الأعمال التقنية تان لو والدكتور جيف ماكيلار شركة Emotiv.
تعد تكنولوجيا تخطيط أمواج الدماغ مثل سماعات الرأس والقبعات مكونات من واجهة الدماغ والحاسوب (BCI). ويُشار إلى واجهة BCI أيضاً باسم واجهة الآلة البشرية (HMI)، وواجهة العقل والآلة (MMI)، وواجهة آلة الدماغ (BMI)، والواجهة العصبية المباشرة (DNI) - يمكن لـ DNI فك تشفير الإشارات من الدماغ وأجزاء أخرى من النظام العصبي. تهدف BCI إلى تتبع الأداء المعرفي والتحكم في كل من الأشياء الافتراضية والمادية عبر التعلم الآلي للأوامر العقلية المدربة.
في عام 2017، أصبح المتسابق المصاب بشلل رباعي رودريغو هوبنر مينديز أول شخص على الإطلاق يقود سيارة فورمولا 1 باستخدام موجات دماغه فقط، بفضل سماعة رأس تخطيط أمواج الدماغ من Emotiv.
فيم يُستخدم تخطيط أمواج الدماغ؟
الأداء والعافية
يمكن للرياضيين، ومخترقي البيولوجيا، وأي مستهلك مهتم استخدام تخطيط أمواج الدماغ لـ "تتبع" نشاط دماغه بنفس الطريقة التي قد يتتبعون بها عدد الخطوات التي يخطونها في اليوم. يمكن لتخطيط أمواج الدماغ قياس الوظائف المعرفية - مثل الانتباه وتشتت الانتباه، والإجهاد والحمل المعرفي (السعة الإجمالية للدماغ للنشاط العقلي المفروض على الذاكرة العاملة في أي لحظة). ويمكن أن تكشف هذه النتائج عن رؤى قيمة حول كيفية استجابة الدماغ لأحداث الحياة اليومية. وتوفر بيانات تخطيط أمواج الدماغ تغذية راجعة يمكن استخدامها لتصميم استراتيجيات مستنيرة علمياً لتقليل التوتر أو تحسين التركيز أو تعزيز التأمل.
أبحاث المستهلك
يمكن أن تكون بيانات تخطيط أمواج الدماغ أداة بحث قوية لآراء المستهلكين. توفر استجابات الدماغ تعليقات غير مسبوقة من المستهلكين - حيث يتم استخدام تخطيط أمواج الدماغ لقياس الفجوة بين ما يوليه المستهلكون اهتماماً بالفعل مقابل ما يبلغون عن إعجابهم به أو ملاحظته ذاتياً. يمكن أن يوفر الجمع بين تخطيط أمواج الدماغ والمستشعرات البيومترية الأخرى مثل تتبع العين وتحليل تعبيرات الوجه وقياسات معدل ضربات القلب فهماً كاملاً لسلوك العملاء للشركات. يُطلق على استخدام التقنيات العصبية مثل تخطيط أمواج الدماغ لدراسة ردود أفعال المستهلكين اسم التسويق العصبي.
الرعاية الصحية
نظراً لأن اختبارات تخطيط أمواج الدماغ تظهر نشاط الدماغ أثناء إجراء خاضع للرقابة، يمكن أن تحتوي النتائج على معلومات تُستخدم لتشخيص اضطرابات الدماغ المختلفة. تظهر بيانات تخطيط أمواج الدماغ غير الطبيعية من خلال موجات دماغية غير منتظمة. يمكن أن تشير بيانات تخطيط أمواج الدماغ غير الطبيعية إلى علامات خلل وظيفي في الدماغ، وصدمات الرأس، واضطرابات النوم، ومشاكل الذاكرة، وأورام الدماغ، والسكتة الدماغية، والخرف، واضطرابات النوبات مثل الصرع والعديد من الحالات الأخرى. اعتماداً على التشخيص المقصود، يجمع الأطباء أحياناً بين تخطيط أمواج الدماغ والاختبارات المعرفية ومراقبة نشاط الدماغ وتقنيات التصوير العصبي
تشخيص النوبات
غالباً ما يُوصى باختبارات تخطيط أمواج الدماغ للمرضى الذين يعانون من نشاط النوبات. في هذه الحالات، قد يقوم الأطباء بإجراء تخطيط أمواج الدماغ المتنقل. يسجل تخطيط أمواج الدماغ المتنقل بشكل مستمر لمدة تصل إلى 72 ساعة، بينما يستمر تخطيط أمواج الدماغ التقليدي لمدة 1-2 ساعة. ويُسمح للمريض بالتحرك في منزله مرتداً سماعة رأس لتخطيط أمواج الدماغ. يزيد إطالة التسجيل من احتمالية تسجيل نشاط دماغ غير طبيعي. لهذا السبب، غالباً ما يُستخدم تخطيط أمواج الدماغ المتنقل لتشخيص الصرع (صرع تخطيط أمواج الدماغ)، أو اضطرابات النوبات أو اضطرابات النوم.
دراسة النوم لاضطرابات النوم
يقيس اختبار دراسة النوم بتخطيط أمواج الدماغ أو اختبار "تخطيط النوم" نشاط الجسم بالإضافة إلى إجراء فحص للدماغ. يراقب أخصائي تخطيط أمواج الدماغ معدل ضربات القلب والتنفس ومستويات الأكسجين في الدم أثناء إجراء طوال الليل. يُستخدم تخطيط النوم في الغالب في الأبحاث الطبية وكاختبار تشخيصي لاضطرابات النوم.
علم الأعصاب الكمي
بما أن تخطيط أمواج الدماغ يقيس النشاط الكهربائي في الطبقة الخارجية من الدماغ (القشرة الدماغية)، فإنه يمكنه التقاط الموجات الدماغية من فروة رأسك. من خلال الجمع بين اختبارات الدماغ بتخطيط أمواج الدماغ وبيانات من تقنيات مراقبة الدماغ الأخرى، يمكن للباحثين اكتساب رؤى جديدة حول التفاعلات المعقدة التي تحدث في أدمغتنا - وكذلك في أجسادنا.
هذا هو بالضبط ما يهدف تخطيط أمواج الدماغ الكمي (qEEG) إلى تحقيقه. يسجل تخطيط أمواج الدماغ الكمي موجات دماغك تماماً مثل تخطيط أمواج الدماغ التقليدي. باستخدام التعلم الآلي، يقارن qEEG موجات دماغك بموجات دماغ الأفراد من نفس الجنس والفئة العمرية، ولكن لأولئك الذين لا يعانون من خلل وظيفي في الدماغ. وتنشئ عملية qEEG "خريطة" لدماغك من خلال المقارنة الكمية. وتعد هذه العملية شائعة في التخصص الفرعي لعلم الأعصاب الذي يسمى علم الأعصاب الحسابي.
يعد وضع أقطاب تخطيط أمواج الدماغ جزءاً حاسماً من نجاح عملية qEEG. يتبع وضع أسلاك تخطيط أمواج الدماغ التقليدية نظام 10-20، وهو معيار معترف به دولياً لتطبيق الأقطاب الكهربائية المرفقة بفروة رأسك. يشير "10-20" إلى أن المسافة بين أسلاك تخطيط أمواج الدماغ هي 10٪ أو 20٪ من المسافة الإجمالية للجمجمة.
يمكن أن يختلف عدد الأقطاب الكهربائية على الجهاز - يمكن أن تحتوي بعض أنظمة تسجيل تخطيط أمواج الدماغ على ما يصل إلى 256 قطباً كهربائياً. تستخدم تسجيلات qEEG غطاءً يحتوي على 19 مستشعراً لجمع البيانات من جميع مناطق فروة رأسك البالغ عددها 19 منطقة. ونظراً لأن خيوط تخطيط أمواج الدماغ تضخم الإشارات من الموقع الذي وُضعت فيه، فإن الحصول على خرائط الدماغ qEEG يحدد على مستوى الدماغ سبب الخلل الوظيفي الملاحظ على المستوى السلوكي و/أو المعرفي.
الأبحاث الأكاديمية
ليست نتائج تخطيط أمواج الدماغ غير الطبيعية هي المعلومات القيمة الوحيدة المستمدة من نتيجة اختبار تخطيط أمواج الدماغ. يستخدم العديد من الباحثين تخطيط أمواج الدماغ الطبيعي في أبحاثهم، بما في ذلك دراسة رائدة أجريت عام 1957 حول نشاط الدماغ أثناء نوم حركة العين السريعة (REM).
كما تم تقديمه في القسم الخاص بأنواع الموجات الدماغية التي يقيسها تخطيط أمواج الدماغ، فإن دراسة تسجيلات تخطيط أمواج الدماغ تكشف عن مجموعة من الترددات الواردة في إشارات الدماغ. وتعكس هذه الترددات حالات انتباه ومعرفة مختلفة. على سبيل المثال، راقب الباحثون نشاط نطاق غاما (الذي غالباً ما يرتبط بالانتباه الواعي) أثناء التحقيق في الاستجابات العصبية أثناء التأمل (تأمل تخطيط أمواج الدماغ).
يرتبط نشاط نطاق غاما بقمة الأداء العقلي أو البدني. وقد أدت التجارب التي يمارس فيها خاضع للاختبار يرتدي جهاز تخطيط أمواج الدماغ تأملاً عميقاً إلى ظهور نظريات مفادها أن موجات غاما ترتبط بالتجارب الواعية أو الحالات العقلية المتعالية. ومع ذلك، لا يوجد اتفاق بين الباحثين الأكاديميين حول الوظائف المعرفية التي يرتبط بها نشاط نطاق غاما.
يحتاج الباحثون إلى طريقة لمعالجة والتعامل مع كل الكم الهائل من بيانات الدماغ التي يجمعونها - وحتى مشاركتها مع مؤسسات مختلفة. "المعلوماتية العصبية" هي مجال البحث الذي يوفر أدوات حسابية ونماذج رياضية لـ بيانات علم الأعصاب. تهدف المعلوماتية العصبية إلى ابتكار تقنيات لتنظيم قواعد البيانات وتبادل البيانات ونمذجة البيانات. وهي تعنى بكمية متنوعة من البيانات، حيث يُعرَّف "علم الأعصاب" على نطاق واسع بأنه الدراسة العلمية للجهاز العصبي. ويشمل أحد التخصصات الفرعية لعلم الأعصاب علم النفس المعرفي، الذي يستخدم طرق التصوير العصبي مثل تخطيط أمواج الدماغ لتحليل أي أجزاء من الدماغ والجهاز العصبي تكمن وراء أي العمليات المعرفية.
أبحاث السوق: استخدام سماعات رأس تخطيط أمواج الدماغ لفهم الحالات العاطفية والمعرفية
عملية اختبار تخطيط أمواج الدماغ
التحضير لإجراء تخطيط أمواج الدماغ
تتضمن الأقسام التالية حول مراقبة وتفسير ونتائج تخطيط أمواج الدماغ معلومات للجماهير الذين يخضعون لاختبارات تخطيط أمواج الدماغ في إطار الرعاية الصحية. أفضل طريقة للاستعداد للاختبار هي دائماً مطالبة القائمين على الاختبار بتقديم تعليمات تحضير محددة. ويمكن أن تختلف تعليمات التحضير حسب حالة الاستخدام - على سبيل المثال، قد تتطلب تسجيلات تخطيط أمواج الدماغ لأبحاث المستهلك أو الأبحاث الأكاديمية أو الأداء والعافية أن يكون الخاضعون للاختبار نشطين بدلاً من الاستلقاء.
لقد كانت شركات مثل Emotiv رائدة في إحراز تقدم في تكنولوجيا تخطيط أمواج الدماغ مما يجعل إجراء الاختبارات ومعالجتها وتفسيرها أسرع وأكثر ملاءمة. يمكن إعداد سماعات رأس تخطيط أمواج الدماغ اللاسلكية والمحمولة من Emotiv في أقل من خمس دقائق، وهي تمكن المشارك من التحرك بحرية بدلاً من حصره في منشأة اختبار.
قبل اختبار تخطيط أمواج الدماغ، أخبر أخصائي إجراء الاختبار - سواء كان طبيباً أو صاحب عمل أو باحثاً - عن أي أدوية منتظمة تتناولها. يوصى بغسل شعرك في الليلة السابقة للإجراء وتركه خالياً من أي منتجات. تجنب شرب أو تناول أي كافيين قبل الاختبار بثماني ساعات على الأقل. إذا كان عليك النوم أثناء إجراء تخطيط أمواج الدماغ، فقد يُطلب منك الحد من نومك في الليلة السابقة لضمان قدرة دماغك على الاسترخاء بشكل صحيح أثناء الاختبار.
مراقبة تخطيط أمواج الدماغ
لن تشعر بأي ألم أو عدم ارتياح أثناء إجراء تخطيط أمواج الدماغ. أثناء إجراء تخطيط أمواج الدماغ السريري، ستستلقي على سرير أو كرسي مائل ويطلب منك إغلاق عينيك. يقيس أمين فحص تخطيط أمواج الدماغ رأسك ويحدد مكان وضع الأسلاك.
عندما يبدأ الاختبار، تسجل الأقطاب الكهربائية موجات دماغك وترسل النشاط إلى جهاز تسجيل. ثم يحول جهاز تخطيط أمواج الدماغ البيانات إلى نمط موجي لتفسيره. بعد انتهاء التسجيل، سيقوم الفني بإزالة الأقطاب الكهربائية من فروة رأسك.
تستغرق اختبارات تخطيط أمواج الدماغ الروتينية في البيئات العلمية أو السريرية من 30 إلى 60 دقيقة لإكمالها، بما في ذلك حوالي 20 دقيقة من وقت الإعداد الأولي. يمكن أن تكون اختبارات تخطيط أمواج الدماغ التي تُجرى للمستهلكين والأداء الفردي والأبحاث في مكان العمل أقصر أو أطول في مدتها اعتماداً على أغراض الاختبار. وتدعم سماعات رأس تخطيط أمواج الدماغ اللاسلكية من Emotiv الإعداد الأسرع لحالات الاستخدام هذه (أقل من خمس دقائق).
ينبغي ألا يكون هناك وقت شفاء مطلوب بعد العملية. إذا كنت قد تناولت دواءً يسبب النعاس من أجل النوم أثناء الاختبار، فقد يوصي مسؤول الاختبار بالانتظار في المنشأة حتى تزول الآثار أو تطلب من شخص ما توصيلك إلى المنزل.
الآثار الجانبية لاختبار تخطيط أمواج الدماغ نادرة. الأقطاب الكهربائية لا تنتج أي إحساس؛ بل تسجل نشاط الدماغ فقط. قد يعاني الأشخاص المصابون بالصرع من نوبة من محفزات مثل الأضواء الوامضة أثناء الإجراء. إن حدوث نوبة أثناء اختبار تخطيط أمواج الدماغ ليس بالأمر الذي يدعو للخوف - بل يمكن أن يساعد الأطباء في الواقع على تشخيص نوع الصرع وتفصيل العلاج وفقاً لذلك.
تفسير نتائج تخطيط أمواج الدماغ ونتائج العملية
إذا وصي لك باختبار تخطيط أمواج الدماغ لأسباب سريرية، فسيقوم طبيب متخصص في الجهاز العصبي بتفسير نتائج الاختبار. وسيدرس طبيب الأعصاب التسجيل بحثاً عن نماذج الدماغ الطبيعية وغير الطبيعية. ويمكن التعرف على أنماط موجات الدماغ بشكل كبير من خلال خصائص أشكال موجاتها. على سبيل المثال، يظهر نمط قمع الانفجار، الذي يُلاحظ غالباً لدى المرضى الذين يعانون من حالات دماغية غير نشطة مثل الغيبوبة أو التخدير العام، طفرات قصيرة (الانفجار) تتناوب مع فترات من التسطيح (القمع).
تتميز الأنواع المختلفة من الصرع بأنماط متميزة لتخطيط أمواج الدماغ. ويُلاحظ نمط الموجة المسننة - وهو نمط معمم ومتماثل لتخطيط أمواج الدماغ - غالباً أثناء نوبة الغيبة، حيث يعاني الشخص من فقدان قصير للوعي. وتتميز نوبة بؤرية جزئية، لا يؤثر فيها نشاط النوبة إلا على منطقة واحدة من الدماغ، بنمط إيقاع سريع منخفض الجهد يظهر في قناة بيانات تخطيط أمواج الدماغ المرتبطة بتلك المنطقة.
ثم يرسل طبيب الأعصاب قياس تخطيط أمواج الدماغ إلى الطبيب الذي طلب الاختبار. وقد يحدد طبيبك موعداً لمراجعة صور تخطيط أمواج الدماغ ومناقشة النتائج معك. اعتماداً على حالتك، قد يُوصى بخدمة تسمى التغذية الراجعة العصبية لتخطيط أمواج الدماغ أو التغذية الراجعة الحيوية كإجراء متابعة. على سبيل المثال، قد يشارك الأشخاص الذين يتطلعون إلى تقوية أنماط الموجات الدماغية المرتبطة بالتركيز في علاج التغذية الراجعة العصبية لعلاج ADHD.
يساعد علاج التغذية الراجعة البيولوجية الخاضعين للعلاج على التحكم في العمليات الجسدية اللاإرادية. ويمكن للشخص الذي يعاني، على سبيل المثال، من ارتفاع ضغط الدم، عرض قياساته الجسدية على شاشة تتلقى بيانات من أقطاب كهربائية على جلده. وتساعد مراقبة هذا النشاط في تعليم تمارين الاسترخاء والتمارين الذهنية التي يمكن أن تخفف الأعراض.
وبالمثل، تعتمد التغذية الراجعة العصبية على تخطيط أمواج الدماغ لتدريب الدماغ على العمل بشكل أفضل. وخلال هذا التدريب، يتم توصيل المريض بجهاز تخطيط أمواج الدماغ ويشاهد نشاط دماغه أثناء العمل. وغالباً ما يشبه هذا نوعاً من ألعاب الفيديو حيث "يلعب" المريض اللعبة بدماغه للتحكم في نشاط دماغه. ويحاول المريض تحسين الترددات الدماغية المرتبطة بخلل الدماغ، بنفس الطريقة التي يعمل بها الرياضي على تقوية عضلة ضعيفة. وغالباً ما يُوصى بالتغذية الراجعة العصبية لتخطيط أمواج الدماغ لحالات مثل الصرع والاضطراب ثنائي القطب والاضطراب تشتت الانتباه وفرط الحركة والتوحد. ورغم أنه يمكن أن يساعد في علاج هذه الاضطرابات، فإنه لا يمكنه علاجها نهائياً.
أنواع مختلفة من أجهزة تخطيط أمواج الدماغ
تأتي أجهزة تخطيط أمواج الدماغ على شكل عدد قليل من أجهزة تخطيط أمواج الدماغ القابلة للارتداء
المختلفة. على أعلى مستوى تبرز الفروق بين أجهزة تخطيط أمواج الدماغ السريرية (المستخدمة في الرعاية الصحية وبيئة البحوث العلمية) وأجهزة تخطيط أمواج الدماغ الاستهلاكية (المستخدمة في أبحاث المستهلك والبحوث الأكاديمية والأداء والعافية). فمع الأجهزة السريرية، لا يمكن للمشاركين التحرك أثناء ارتداء الجهاز، ويجب جمع البيانات في بيئة خاضعة للرقابة ومحمية لتجنب تشويه الإشارة. تتيح أجهزة تخطيط أمواج الدماغ الاستهلاكية مثل سماعات الرأس اللاسلكية من Emotiv للمستخدمين مراقبة نشاط الدماغ في أي مكان.
يعد التباين بين أنواع مختلفة من أجهزة تخطيط أمواج الدماغ القابلة للارتداء ضرورياً لدعم متطلبات المهنيين الذين يستخدمون أنظمة تخطيط أمواج الدماغ والإعدادات التي يتم فيها جمع البيانات. على سبيل المثال، غالباً ما يحتاج أطباء الأعصاب وعلماء الأعصاب إلى كثافة أعلى من المستشعرات لإجراء تحليل بياناتهم مقارنة بما قد يحتاجه باحث المستهلك. وبالإضافة إلى وضع أقطاب تخطيط أمواج الدماغ، هناك بعض الاختلافات البارزة الأخرى بين أنظمة تخطيط أمواج الدماغ التي يجب أخذها بعين الاعتبار.
قبعات تخطيط أمواج الدماغ مقابل سماعات رأس تخطيط أمواج الدماغ
ما الفرق بين قبعة تخطيط أمواج الدماغ وسماعة رأس تخطيط أمواج الدماغ؟ يكمن الاختلاف الرئيسي بين هذين النوعين الأكثر شيوعاً من أجهزة تخطيط أمواج الدماغ القابلة للارتداء في عدد الأقطاب الكهربائية. وتتراوح سماعات الرأس عادةً بين 5 و20 قطباً كهربائياً. ويمكن للقبعات أن تدعم المزيد من المستشعرات، حيث أن مساحة سطحها أكبر لوضع الأقطاب الكهربائية. وتوفر قبعات تخطيط أمواج الدماغ، مثل Emotiv Flex مستشعرات قابلة للنقل لعرض مرن للمواقع. وتكوين المستشعرات في سماعات الرأس Emotiv Insight و Epoc X ثابت.
Flex
مستشعرات الهلام أو المحلول الملحى (Gel or Saline)
EPOC+ و Epoc X
مستشعرات المحلول الملحى (Saline)
أقطاب تخطيط أمواج الدماغ الرطبة مقابل الجافة
تستخدم أجهزة تخطيط أمواج الدماغ بشكل أساسي إما أقطاباً كهربائية رطبة أو جافة. وهناك شكل تم تطويره حديثاً من الأقطاب الكهربائية يسمى "أقطاب الوشم"، وهي أقطاب كهربائية مطبوعة توضع مثل وشم مؤقت. وتسمح الأقطاب الكهربائية الرطبة بدقة أفضل للبيانات لأنها تستخدم هلاماً لاصقاً لتلامس أفضل مع فروة الرأس. وتُستخدم الأقطاب الرطبة في الغالب في الإعدادات السريرية والبحثية. ولا تتطلب الأقطاب الجافة هلاماً لاصقاً. وغالباً ما تُستخدم أجهزة تخطيط أمواج الدماغ ذات الأقطاب الجافة في أبحاث المستهلك الخاصة بتخطيط أمواج الدماغ، لأنها تتيح وقتاً أسرع للإعداد. ويقارن الباحثون باستمرار إيجابيات وسلبيات أقطاب تخطيط أمواج الدماغ الرطبة مقابل الجافة.
أجهزة تخطيط أمواج الدماغ السلكية مقابل اللاسلكية
في العصر المبكر لتخطيط أمواج الدماغ، كان لا بد من توصيل المرضى بجهاز تخطيط أمواج الدماغ في بيئة سريرية. والآن، أصبحت اختبارات تخطيط أمواج الدماغ اللاسلكية ممكنة، حيث يمكن رقمنة إشارات تخطيط أمواج الدماغ وإرسالها إلى جهاز التسجيل مثل الهاتف الذكي أو الكمبيوتر أو السحابة. ويمكن إجراء الاختبارات في مجموعة متنوعة من البيئات باستخدام أجهزة تخطيط أمواج الدماغ المحمولة. ويمكنك إجراء تجربة يرتدي فيها الخاضعون للاختبار سماعات رأس لاسلكية لتخطيط أمواج الدماغ ويسيرون في حديقة، ولن يتم الحد من حركة الخاضع للاختبار إلا من خلال نطاق نقل البيانات. وإذا كنت بحاجة إلى التحكم في بيئة الاختبار لتقديم محفزات مثل الأضواء الوامضة، فقد تختار بيئة سريرية - وفي هذه الحالة، لا توجد قيود على استخدام جهاز تخطيط أمواج الدماغ السلكي.
سماعات رأس لاسلكية لتخطيط أمواج الدماغ
توصيل الكابل
سماعة رأس Emotiv لتخطيط أمواج الدماغ اللاسلكية
تقنية البلوتوث اللاسلكية
قياس تخطيط أمواج الدماغ مقابل تقنيات قياس الدماغ الأخرى
تتمثل ميزة قياس تخطيط أمواج الدماغ في أنه المقياس الأقل جراحية لنشاط الدماغ المتاح لدينا، ويوفر الكثير من المعلومات الكمية أثناء العمليات المعرفية ذات الصلة. وتشمل الطرق الأخرى لدراسة وظائف الدماغ ما يلي:
التصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي (fMRI)
تخطيط مغناطيسية الدماغ (MEG)
مطيافية الرنين المغناطيسي النووي (NMR أو MRS)
تخطيط قشرة الدماغ
التصوير المقطعي المحوسب بإصدار فوتون واحد (SPECT)
التصوير المقطعي بالإصدار البوزيتروني (PET)
مطيافية الأشعة تحت الحمراء القريبة (NIRS)
المنظر البصري المرتبط بالحدث (EROS)
مزايا تخطيط أمواج الدماغ
على الرغم من الحساسية المكانية المنخفضة نسبياً لتخطيط أمواج الدماغ، إلا أنه يدعي مزايا متعددة على بعض تقنيات تصوير الدماغ وأبحاث الدماغ المدرجة سابقاً:
يتمتع تخطيط أمواج الدماغ بدقة زمنية عالية جداً مقارنة بالرنين المغناطيسي الوظيفي. ويمكنه التقاط ردود الفعل السريعة للدماغ التي تحدث بسرعة أجزاء من الألف من الثانية، مما يسمح بمزامنة ما يحدث في الدماغ وفي البيئة بدقة. ويتم تسجيل تخطيط أمواج الدماغ بمعدلات أخذ عينات تتراوح بين 250 و2000 هرتز في الإعدادات السريرية والبحثية. ويمكن لأنظمة جمع بيانات تخطيط أمواج الدماغ الأكثر حداثة التسجيل بمعدلات أخذ عينات تزيد عن 20,000 هرتز إذا رغبت في ذلك.
انخفاض تكاليف الأجهزة وإجمالي تكلفة الملكية (TCO). بشكل ملحوظ.
يتم جمع بيانات تخطيط أمواج الدماغ بشكل غير جراحي على عكس تخطيط قشرة الدماغ، والذي يتطلب جراحة عصبية لوضع الأقطاب الكهربائية مباشرة على سطح الدماغ.
يمكن استخدام مستشعرات تخطيط أمواج الدماغ المتنقلة في أماكن أكثر من fMRI أو SPECT أو PET أو MRS أو MEG، حيث تعتمد هذه التقنيات على معدات ثقيلة ومكلفة وغير متحركة.
يتميز تخطيط أمواج الدماغ بأنه صامت، ليسمح بدراسة الاستجابات للمحفزات السمعية.
بالمقارنة مع fMRI ورنين المغناطيسي، لا توجد مخاطر مادية حول جهاز تخطيط أمواج الدماغ. يعتبر fMRI والرنين المغناطيسي مغناطيسين قويين يمنعان الاستخدام من قبل المرضى الذين لديهم أجهزة معدنية مثل أجهزة تنظيم ضربات القلب.
يمكن لـ fMRI وPET وMRS وSPECT أن تؤدي إلى تفاقم رهاب الأماكن المغلقة مما قد يؤدي إلى إتلاف نتائج الاختبار. ولا يؤدي تخطيط أمواج الدماغ إلى رهاب الأماكن المغلقة نظراً لعدم حصر الخاضعين للاختبار في مساحة صغيرة.
تسمح فحوصات تخطيط أمواج الدماغ الاستهلاكية بمزيد من حركة الخاضعين للاختبار أثناء الاختبار، على عكس معظم تقنيات التصوير العصبي الأخرى.
لا يتضمن تخطيط أمواج الدماغ التعرض للروابط الراديوية، على عكس التصوير المقطعي بالإصدار البوزيتروني، أو المجالات المغناطيسية عالية المستوى مثل التصوير بالرنين المغناطيسي أو الرنين المغناطيسي الوظيفي.
لا يتضمن تخطيط أمواج الدماغ التعرض للحقول المغناطيسية عالية الكثافة (>1 تسلا).
بالمقارنة مع طرق الاختبار السلوكية، يمكن لتخطيط أمواج الدماغ اكتشاف المعالجة الخفية (المعالجة التي لا تتطلب استجابة). وتُستخدم هذه التكنولوجيا أيضاً مع الخاضعين للاختبار العاجزين عن القيام باستجابة حركية.
يتسم تخطيط أمواج الدماغ بوجود حواجز ميسرة تمنع استخدامه من قبل المستهلكين مما يجعله أداة قوية لتتبع وتسجيل نشاط الدماغ أثناء الأنشطة المختلفة للحياة اليومية، مما يسمح بعدد لا حصر له من التطبيقات تقريباً.
يمكن أن يشير تحليل نوم تخطيط أمواج الدماغ إلى جوانب مهمة من توقيت نمو الدماغ، بما في ذلك تقييم نضوج دماغ المراهقين.
هناك فهم أفضل بالضبط للإشارة التي يتم قياسها باستخدام تخطيط أمواج الدماغ، مقارنة بالتصوير المعتمد على مستوى الأكسجين في الدم (BOLD) المستخدم في الرنين المغناطيسي الوظيفي.
ألعاب تخطيط أمواج الدماغ
تم تكييف تكنولوجيا تخطيط أمواج الدماغ مع عالم الألعاب للأغراض الطبية والترفيهية على حد سواء. وتستخدم الشركات تخطيط أمواج الدماغ لتوفير طرق للتفاعل مع ألعاب الفيديو في الواقع الافتراضي (VR) والواقع المعزز (AR) وواجهة BCI. وتكتشف أجهزة تخطيط أمواج الدماغ الإشارة وتقوم الخوارزميات الموجودة في البرنامج بتفسير موجات دماغك للتحكم في الصورة الرمزية الخاصة بك على الشاشة.
تعد سماعة رأس EPOC من Emotiv أول واجهة دماغ وحاسوب عالية الدقة (BCI) يمكنها مراقبة وتفسير الأفكار والمشاعر الواعية واللاواعية. ويمكن لـ BCI اكتشاف الموجات الدماغية المعقدة لـ 30 تعبيراً وعاطفة وإجراءً مختلفاً. ويتحقق هذا الاكتشاف من خلال التعلم الآلي. وقد عودت خوارزميات التعلم الآلي على التعرف على أنماط الدماغ التي تحدث أثناء معالجة المشارك للتعبيرات والعواطف والأفعال المختلفة.
عندما تلتقط الخوارزميات موجة دماغية لتخطيط أمواج الدماغ في مجموعة بياناتها، يمكن لـ BCI ربط النمط بأمر مادي أو رقمي. على سبيل المثال، التفكير في كلمة رئيسية مثل "ادفع!" ستجعل صورتك الرمزية تدفع شيئاً من طريقها.
تلفزيون تيك كرنش (TechCrunch): الأجهزة التي يتحكم فيها العقل والمزيد باستخدام تخطيط أمواج الدماغ
حالات استخدام تخطيط أمواج الدماغ
هناك العديد من التطبيقات الحديثة لقياس تخطيط أمواج الدماغ. وتشمل بعض حالات استخدام تخطيط أمواج الدماغ البارزة ما يلي:
علم الأعصاب
برامج تعليم الدماغ
التسويق العصبي
دراسات النوم
واجهة الدماغ والحاسوب (BCI)
الأداء المعرفي
القياس الكمي الذاتي
الحالات العاطفية
علاج ADHD
الاضطرابات العصبية
جر الموجات الدماغية
العلاج السلوكي المعرفي
المعلوماتية العصبية
ألعاب الموجات الدماغية
ملحق AR و VR
عسر البلع والخرف
إعادة تأهيل السكتة الدماغية
اختبارات الذاكرة العاملة (N-back)
ملاحظة: هذه مجرد معلومات عامة حول تخطيط أمواج الدماغ. منتجات Emotiv مخصصة للاستخدام في تطبيقات الأبحاث والاستخدام الشخصي فقط. لا تباع منتجاتنا كأجهزة طبية كما هو محدد في توجيه الاتحاد الأوروبي 93/42/EEC. منتجاتنا ليست مصممة أو مخصصة للاستخدام في تشخيص الأمراض أو علاجها.
