نظام 10-20 هو طريقة قائمة على القياس تعمل على تحويل النسب الفريدة لجمجمة الفرد إلى شبكة إحداثيات مشتركة. وبدلاً من التخمين بشأن المكان الذي قد يقع فيه الفص الجبهي أو مراكز المعالجة البصرية في الجزء الخلفي من الدماغ، يقوم التقنيون بقياس نسب مئوية محددة من المسافة بين نقاط تشريحية ثابتة على الرأس.
يؤدي هذا إلى إنتاج مواقع أقطاب كهربائية تتوافق، بطريقة عامة وقابلة للتكرار، مع المناطق القشرية الواقعة تحت فروة الرأس. ونظراً لأن هذه الطريقة تتناسب مع حجم الرأس بدلاً من الاعتماد على مسافات ثابتة بالسنتيمتر، فإنها تعمل بشكل متسق عبر البالغين والأطفال، وحتى بين الأفراد الذين لديهم أشكال رؤوس مختلفة بشكل ملحوظ.
كيف يقيس أخصائيو تخطيط أمواج الدماغ فروة الرأس لوضع الأقطاب الكهربائية
قبل أن يلمس أي قطب كهربائي الجلد، يجب تحديد أربعة معالم على الجمجمة يدويًا. هذه المعالم هي: الـ nasion (الفرجة)، وهو المنخفض الصغير عند جسر الأنف حيث تلتقي الجبهة بالأنف؛ والـ inion (القمحدوة)، وهي البروز العظمي الذي يُحس عند قاعدة الجمجمة حيث تلتقي بالعنق؛ ونقطتان أمام الأذن، وهما المنخفضان الصغيران الموجودان أمام قناة كل أذن مباشرةً، واحدة على الجانب الأيسر وأخرى على الجانب الأيمن.
جميع النقاط الأربع يمكن تحسسها، مما يعني أنه يمكن العثور عليها باللمس وحده، وهذا هو السبب في أن النظام يعمل بموثوقية دون الحاجة إلى أي معدات تصوير.
بمجرد تحديد هذه المعالم، يقيس الأخصائي المسافة من الـ nasion إلى الـ inion باستخدام شريط قياس مرن يوضع مباشرة على طول الخط الناصف لفروة الرأس، متبعًا منحنى الرأس من الأمام إلى الخلف. يصبح هذا القياس الفردي هو المسافة المرجعية لكل موضع قطب كهربائي سهمي (من الأمام إلى الخلف).
وبشكل منفصل، تُقاس المسافة بين النقطتين أمام الأذن أيضًا، ولكن هذه المرة يمر الشريط فوق قمة الرأس، وهي أعلى نقطة في تاج الرأس، ليرسم خطًا من الأذن إلى الأذن. يحدد هذا القياس الثاني المحور الأفقي (الإكليلي) للشبكة.
أصول وغرض نظام 10-20
يشير الاسم ”10-20“ إلى كيفية تقسيم المسافتين المرجعيتين. تفصل بين صفوف الأقطاب الكهربائية فواصل زمنية تساوي إما 10% أو 20% من إجمالي المسافة المقاسة.
بدءًا من الـ nasion على طول الخط الناصف، تقع علامة القطب الكهربائي الأولى عند 10% من المسافة بين الـ nasion والـ inion، والتي تحدد نقطة تسمى Fpz. ومن هناك، يُوضع كل معلم لاحق على مسافة 20% إضافية على طول الخط، ليمر عبر مواضع تسمى Fz و Cz و Pz، ويصل أخيرًا إلى Oz، الذي يقع على مسافة 10% فوق الـ inion.
وبجمع هذه النسب، فإن 10% بالإضافة إلى أربع خطوات بنسبة 20% بالإضافة إلى 10% نهائية يعادل 100%، وهو ما يمثل كامل المسافة بين الـ nasion والـ inion. ويُطبق نفس منطق الفواصل الزمنية بنسبة 10% ثم 20% على الخط المستعرض الممتد من الأذن إلى الأذن، ثم مجددًا حول محيط الرأس بالكامل، مما يؤدي إلى إنشاء شبكة كاملة بدلاً من مجرد خطين متقاطعين.
فهم تسمية نظام تخطيط أمواج الدماغ 10-20
يحصل كل موقع على شبكة 10-20 على اسم يتكون من حرف ورقم.
يحدد الحرف منطقة الدماغ العامة التي تقع تحت هذا الموقع من فروة الرأس، بينما يشير الرقم إلى مدى بعد القطب الكهربائي إلى يسار أو يمين الخط الناصف. تقع الأرقام الفردية دائمًا على الجانب الأيسر من الرأس، وتقع الأرقام الزوجية على الجانب الأيمن، ويشير الحرف ”z“، الذي يرمز إلى الصفر، إلى أي شيء يقع مباشرة على الخط الناصف.
وتتوزع الحروف الإقليمية على النحو التالي:
Fp، لقطب الجبهة (frontopolar)، والتي تحدد المواقع القريبة من الجبهة والجزء الأمامي من المنطقة الأمام جبهية.
F، للجبهي (frontal)، وتغطي منطقة الفص الجبهي الأوسع خلف الجبهة.
C، للمركزي (central)، وتقع فوق شريط القشرة المخية المعني بالحركة والإحساس.
P، للجداري (parietal)، وتغطي الجزء العلوي الخلفي من الجمجمة.
O، للقذالي (occipital)، في الجزء الخلفي من الرأس بالقرب من مناطق المعالجة البصرية.
T، للصدغي (temporal)، فوق جوانب الرأس فوق الأذنين.
A، للأذني (auricular)، وتشير إلى شحمات الأذن نفسها، والتي غالبًا ما تُستخدم كنقاط مرجعية محايدة بدلاً من كونها مواقع تسجيل نشطة.
إن تطبيق نظام التسمية هذا عبر شبكة القياس الكاملة ينتج مصفوفة قياسية مكونة من 21 موقعًا للأقطاب الكهربائية، والتي لا تزال تمثل العمود الفقري لتخطيط أمواج الدماغ (EEG) السريري الروتيني.
نظرة عامة على نظام 10-20 لوضع أقطاب تخطيط أمواج الدماغ
يتطلب فحص تخطيط أمواج الدماغ الفعال وضع الأقطاب الكهربائية بعناية لضمان تغطية كل منطقة من فروة الرأس بشكل مناسب. وغالبًا ما تحدد المناطق المختلفة ذات الأهمية المجموعات الفرعية للأقطاب الكهربائية التي تُعطى الأولوية خلال الجلسة.
يساعد فهم هذه المجموعات المحددة في الحفاظ على جودة إشارة عالية طوال فترة التسجيل.
الأقطاب الكهربائية الجبهية (F)
توضع الأقطاب الكهربائية الجبهية فوق الدماغ الأمامي، وغالبًا ما تلعب دورًا حاسمًا في الكشف عن النشاط المرتبط بالوظائف المعرفية العليا والتخطيط الحركي. ومن خلال وضع هذه المستشعرات بشكل صحيح، يمكن للأطباء مراقبة الأنماط المرتبطة بحالات الوعي المختلفة والاعتلالات الفيزيولوجية العصبية المحتملة. وتعد هذه المواقع ضرورية لقياس وظائف الفص الجبهي عبر العديد من السيناريوهات التشخيصية المختلفة.
الأقطاب الكهربائية الصدغية (T)
توضع المواقع الصدغية على جانب الرأس، وتغطي مناطق حاسمة لمعالجة اللغة والذاكرة والتنظيم العاطفي. ونظرًا لأن هذه المناطق تقع بالقرب من قاعدة الجمجمة، فإن الوضع المناسب ضروري لتجنب التشويش العضلي الناتج عن الفك أو العنق. يُعد هذا الوضع الدقيق حيويًا لفحص السمات الكهربائية للفص الصدغي.
الأقطاب الكهربائية الجدارية (P)
تقع المستشعرات الجدارية في الجزء العلوي وجوانب فروة الرأس، خلف الثلم المركزي، مع التركيز على التكامل الحسي والوعي المكاني. وغالبًا ما تتفاعل هذه الأقطاب الكهربائية مع الأسلاك المحيطة لتوفير رؤية أوسع للتواصل بين مناطق الدماغ الوظيفية المختلفة. ويضمن وضع هذه الأقطاب وفقًا للفواصل الزمنية القائمة على النسب المئوية الحفاظ على السلامة المكانية بالنسبة للأسلاك الجبهية والقذالية.
الأقطاب الكهربائية القذالية (O)
تتكون الأسلاك القذالية من أقطاب كهربائية توضع في الجزء الخلفي من فروة الرأس فوق مراكز المعالجة البصرية. وتتميز هذه العقد بحساسيتها العالية للمثيرات البصرية وفتح العينين أو إغلاقهما، مما ينتج عنه إيقاعات ألفا المميزة. ويُعد القياس السليم لضمان وضعها بنسبة 10% فوق الـ inion أمرًا ضروريًا لتقييم نشاط القشرة البصرية بدقة.
لماذا يكمن نظام 10-20 وراء كل مخطط لقنوات تخطيط أمواج الدماغ وطرق الخرائط المتقدمة
بمجرد تحديد المواقع القياسية الـ 21، يختار أخصائيو تخطيط أمواج الدماغ السريريون مجموعات فرعية منها لبناء ما يسمى ”مونتاج“ (الترتيب أو المخطط)، وهو ببساطة عرض منظم للإشارات الكهربائية القادمة من مجموعة مختارة من الأقطاب الكهربائية.
يتم اختيار مخططات مختلفة لتخطيط أمواج الدماغ اعتمادًا على ما يحاول الطبيب مراقبته، ولكن كل واحد منها يستمد من نفس شبكة 10-20 الأساسية. وهذا الأساس المشترك هو ما يضمن أن يقوم أخصائي في مستشفى وباحث في بلد آخر بأخذ عينات من نفس المناطق التشريحية العامة، بغض النظر عن الاختلافات في حجم الرأس أو شكله بين مرضاهم.
وتعمل شبكة 10-20 أيضًا كطبقة أساسية لأنظمة تحديد المواقع الأكثر تفصيلاً المستخدمة عندما تكون هناك حاجة إلى دقة مكانية أعلى، كما هو الحال في البيئات البحثية التي تركز على تحديد مصادر الإشارة. ويقوم نظام 10-10 بتقسيم الشبكة الأصلية بشكل أكبر لإنتاج 81 موضعًا للأقطاب الكهربائية بدلاً من 21، ويوسع نظام 10-5 هذا التقسيم الفرعي بشكل أكبر، لإنتاج أكثر من 300 موقع محتمل.
وعلى الرغم من الكثافة المضافة، يظل كلا النظامين الممتدين مرتبطين بنفس المنطق الأصلي القائم على النسب المئوية، مما يعني أنه لا يزال بإمكان الباحث اليوم ربط قطب كهربائي بنظام 10-5 بعقود من المؤلفات السريرية التي بنيت بالكامل على مصفوفة 10-20 الأقدم والأبسط.
وقد أصبح إطار الإحداثيات هذا أيضًا الطريقة الافتراضية للاستهداف في تقنيات تحفيز الدماغ غير الغازية، بما في ذلك التحفيز المغناطيسي عبر الجمجمة (TMS) والتحفيز بالتيار المباشر عبر الجمجمة (tDCS). وفي هذه الإجراءات، تُستخدم معالم 10-20 لتحديد مكان وضع ملف التحفيز أو وسادة القطب الكهربائي ماديًا على السطح الخارجي للرأس، بهدف التأثير على النشاط في منطقة معينة من القشرة المخية تحت موقع فروة الرأس هذا.
ماذا تقول الأدلة عن حدود الاستهداف المعتمد على فروة الرأس
غالبًا ما يُفترض أن نظام 10-20 يوفر ما يقارب التطابق الفردي بين نقطة محددة على فروة الرأس وتلفيف معين من القشرة المخية تحتها، ومن السهل تحقيق هذه الدقة بعد تدريب قصير. ولكن الأبحاث المتاحة تقدم صورة أكثر دقة وتعقلاً.
اختبرت دراسة أجريت عام 2019 بواسطة ريك وآخرون كيف يمكن للمقيمين المبتدئين تحديد موقعي C3 وC4 بموثوقية، وهما موقعا 10-20 القياسيان المستخدمان لتقريب القشرة الحركية الأولية لـ tDCS. وقام مقيمان، تلقى كل منهما ساعتين من التدريب على يد فني تشخيص عصبي معتمد، بقياس هذه النقاط على 25 مشاركًا بالغًا.
وجاءت الموثوقية الناتجة بين المقيمين وداخل المقيم نفسه، والمحسوبة باستخدام معامل الارتباط داخل الفئة، بمستوى ”منخفض إلى مقبول“. وبقت المسافة المطلقة بين النقاط المحددة، سواء عند مقارنة مقيمين مختلفين أو نفس المقيم في يومين مختلفين، أقل من 1.0 سنتيمتر.
قد يبدو هذا المقدار ضئيلًا، لكن مؤلفي الدراسة يحذرون تحديدًا من أن الاختلاف الذي يقل عن السنتيمتر قد يكون له ثقل سريري لدى الفئات التي تغيرت بنية أدمغتها بسبب آفة أو تغيرات تشريحية أخرى. فهامش الخطأ غير الضار لدى المتطوع السليم ليس بالضرورة غير ضار لدى مريض السكتة الدماغية الذي يخضع للعلاج بالتحفيز المستهدف.
علاوة على ذلك، تشير دراسة منفصلة أجراها كاكيساكا وآخرون إلى نوع آخر من القيود. حيث قارن الباحثون تخطيط أمواج الدماغ لفروة الرأس، المسجل باستخدام نظام 10-20 القياسي مع بضعة أقطاب صدغية إضافية، بتخطيط مغناطيسية الدماغ (MEG) والتسجيلات داخل الجمجمة المأخوذة مباشرة من داخل الدماغ، والتي كانت بمثابة المعيار الذهبي لتحديد نشاط النوبات.
في مريض يعاني من صرع ينشأ من القشرة الصدغية الجانبية، كشف تخطيط أمواج الدماغ للفروة عن صفر بالمائة من النوبات التي أكد التسجيل داخل الجمجمة وجودها، في حين كشف تخطيط مغناطيسية الدماغ (MEG) عن 55%. ويعود التفسير إلى اتجاه المصدر الكهربائي نفسه: حيث نشأت النوبات عن مصدر موجه بشكل شبه مماسي، أو جانبي، لسطح فروة الرأس، وهو تصميم هندسي لا تصلح أقطاب فروة الرأس لالتقاطه بالشكل المطلوب.
وفي مريض ثانٍ، نشأ الصرع لديه في الفص الجزيري (الجزيرة)، وهي منطقة تقع في عمق الدماغ، ووصلت حساسية تخطيط أمواج الدماغ للفروة إلى 44% بينما وصلت حساسية تخطيط مغناطيسية الدماغ إلى 83%. وتظهر هذه الأرقام أنه حتى مخطط 10-20 المطبق بشكل لا تشوبه شائبة يمكن أن يفوت النشاط الكهربائي الحقيقي، ليس بسبب خطأ في القياس، ولكن بسبب الاتجاه المادي الذي تسلكه الإشارة بالنسبة لفروة الرأس.
وبالنظر إلى هذه النتائج مجتمعة، نصل إلى استنتاج متسق. يعد نظام 10-20 لغة مشتركة مفيدة للغاية للفيزيولوجيا الكهربائية، ولكنه لم يُصمم أبدًا لضمان دقة قشرية بمستوى المليمتر أو حساسية موحدة لكل مصدر إشارة محتمل. وتكمن قوته في قابليته للتكرار والمقارنة عبر المختبرات والدراسات، وليس في العمل كبديل لـ تصوير الدماغ الفردي عندما يكون هذا المستوى من الدقة مطلوبًا بالفعل.
لماذا تبرز أهمية نظام 10-20 لتخطيط أمواج الدماغ في الممارسة السريرية
يعمل نظام 10-20 كلغة عالمية لأطباء الأعصاب والباحثين على مستوى العالم. ولأنه يعتمد على التناسب التشريحي، يمكن للأطباء تكرار دراسة على نفس المريض بشكل موثوق بعد أسابيع أو أشهر لمراقبة التغيرات. هذا الاتساق الزمني حيوي لتتبع تطور الحالات العصبية أو تقييم فعالية العلاجات طويلة الأمد دون تداخل الفروق المكانية.
وبالإضافة إلى سهولة التكرار، تتيح هذه البنية تطبيق مخططات رياضية متقدمة تعتمد على مواقع الأقطاب الكهربائية الموحدة. وعندما تُجمع البيانات عبر هذا النظام الصارم، يستطيع المحللون تحويل الإشارة إلى عروض مختلفة، مثل تخطيط أمواج الدماغ بمخطط لابلاسيان، للتركيز على كثافة التيار المحلي بدلاً من الجهد الكهربائي العام. وتسمح هذه المرونة لتسجيل قياسي واحد بتقديم رؤى متعددة بناءً على السؤال البحثي المحدد أو الهدف التشخيصي.
علاوة على ذلك، يسهل النظام تجميع قواعد البيانات المعيارية، وهي ضرورية لتحديد أنماط الدماغ الكهربائية غير الطبيعية. ومن خلال مقارنة دراسة فردية بالمعايير السكانية المحددة، يمكن لفرق الرعاية الصحية تمييز السمات العصبية الأساسية عن الضوضاء والتشويش.
الخاتمة
يظل نظام 10-20 إطارًا لا غنى عنه في قطاع التشخيص، حيث يوفر البنية اللازمة لقياس نشاط الدماغ بدقة وقابلية للتكرار في علم الأعصاب. ومن خلال الالتزام بهذه الفترات القياسية، يضمن الممارسون إمكانية مقارنة البيانات عبر الجلسات والأفراد، مما يسد الفجوة بين السمات البيولوجية الخام والرؤى السريرية الواضحة.
المراجع
Rich, T. L., & Gillick, B. T. (2019). Electrode placement in transcranial direct current stimulation—how reliable is the determination of C3/C4?. Brain sciences, 9(3), 69. https://doi.org/10.3390/brainsci9030069
Rusjan, P. M., Barr, M. S., Farzan, F., Arenovich, T., Maller, J. J., Fitzgerald, P. B., & Daskalakis, Z. J. (2010). Optimal transcranial magnetic stimulation coil placement for targeting the dorsolateral prefrontal cortex using novel magnetic resonance image‐guided neuronavigation (Vol. 31, No. 11, pp. 1643-1652). Hoboken: Wiley Subscription Services, Inc., A Wiley Company. https://doi.org/10.1002/hbm.20964
Kakisaka, Y., Alkawadri, R., Wang, Z. I., Enatsu, R., Mosher, J. C., Dubarry, A. S., ... & Burgess, R. C. (2013). Sensitivity of scalp 10‐20 EEG and magnetoencephalography. Epileptic disorders, 15(1), 27-31. https://doi.org/10.1684/epd.2013.0554
الأسئلة الشائعة
ما هو نظام 10-20 الدولي؟
نظام 10-20 الدولي هو طريقة موحدة لوضع أقطاب تخطيط أمواج الدماغ على فروة الرأس بحيث تكون مواضعها متسقة وموحدة لدى مختلف الأشخاص وجلسات التسجيل. ويستخدم قياسات متناسبة بين معالم محددة في الجمجمة لإنشاء شبكة قابلة للتطوير، مما يضمن أخذ عينات من نفس مناطق الدماغ الأساسية بغض النظر عن حجم الرأس أو شكله.
كيف يتم تحديد مواضع الأقطاب الكهربائية في نظام 10-20؟
يقوم الأخصائي أولًا بتحديد أربعة معالم يمكن تحسسها باليد: الـ nasion، والـ inion، والنقطتان أمام الأذن. وتُقاس المسافات بين هذه المعالم على طول الخط الناصف وبين الأذنين بشريط مرن، ثم تُحدد صفوف الأقطاب الكهربائية بفواصل زمنية تبلغ 10% أو 20% من إجمالي هذه المسافات.
ماذا تعني الحروف والأرقام في تسميات الأقطاب الكهربائية؟
يشير الحرف الموجود في التسمية إلى منطقة الدماغ العامة التي تقع تحت هذا الموقع من فروة الرأس (على سبيل المثال، F للجبهي، C للمركزي، O للقذالي). ويشير الرقم إلى مدى بعد القطب الكهربائي إلى يسار أو يمين الخط الناصف، حيث تشير الأرقام الفردية إلى اليسار، والأرقام الزوجية إلى اليمين، والحرف "z" (صفر) يحدد الخط الناصف.
لماذا يعد نظام 10-20 ضروريًا لمقارنات تخطيط أمواج الدماغ؟
لأن كل مختبر يتبع قواعد قياس متطابقة، فإن التسجيلات المأخوذة من أشخاص مختلفين أو من نفس الشخص في أيام مختلفة تأخذ عينات من نفس المناطق القشرية العامة. هذه القدرة على تكرار النتائج هي ما يتيح للأطباء والباحثين مقارنة النتائج بشكل موثوق.
كيف يدعم نظام 10-20 تحفيز الدماغ غير الغازي؟
تستخدم تقنيات مثل التحفيز المغناطيسي عبر الجمجمة (TMS) والتحفيز بالتيار المباشر عبر الجمجمة (tDCS) معالم نظام 10-20 لوضع الملفات أو الأقطاب الكهربائية فوق أهداف الدماغ التقريبية. على سبيل المثال، يُستخدم الموقعان C3 أو C4 بشكل تقليدي لتحفيز القشرة الحركية، بينما قد يستهدف F3 أو F5 القشرة الأمام جبهية الظهرية الجانبية.
ما هي بعض العيوب المعروفة لنظام 10-20؟
تعتمد دقة القياس على تدريب المقيم، وحتى الأخطاء الصغيرة في وضع الأقطاب يمكن أن تكون مؤثرة عندما يطرأ تغيير على تشريح الدماغ بسبب إصابة أو مرض. بالإضافة إلى ذلك، قد تفوت أقطاب فروة الرأس الإشارات الكهربائية التي تنتقل بشكل جانبي أو تنشأ في عمق الدماغ، وذلك ببساطة بسبب الاتجاه الذي تنتشر فيه الإشارة.
ما هما نظاما 10-10 و10-5؟
هذان النظامان عبارة عن امتدادات أكثر كثافة لشبكة 10-20 الأصلية للحالات التي تتطلب دقة مكانية أعلى. يقسم نظام 10-10 المواقع الأصلية لإنتاج 81 موقعًا للأقطاب الكهربائية، بينما يعمل نظام 10-5 على تحسين ذلك بشكل أكبر ليصل إلى أكثر من 300 موقع، ويظل كلاهما مستندين إلى نفس المنطق القائم على النسب المئوية.
هل نظام 10-20 دقيق بما فيه الكفاية لجميع الاحتياجات التي تستهدف الدماغ؟
يضمن النظام وضعًا متسقًا بين المرضى ولكنه لا يوفر تطابقًا بمستوى المليمتر مع التلافيف القشرية الفردية. وعندما يكون الاستهداف الدقيق أمرًا بالغ الأهمية، فإن الملاحة العصبية الموجهة بالرنين المغناطيسي توفر دقة أكبر، على الرغم من أن إطار عمل 10-20 يظل المعيار الأساسي عند عدم توفر مثل هذه الأدوات.
تُعد Emotiv شركة رائدة في تقنيات الأعصاب، تساعد على تطوير أبحاث علم الأعصاب من خلال أدوات EEG وبيانات الدماغ سهلة الوصول.
كريستيان بورغوس
