يعمل كل مخطط كهربية دماغ، أو EEG، بناءً على نفس المبدأ الأساسي: ينتقل النشاط الكهربائي المتولد داخل الدماغ إلى الخارج عبر الأنسجة والجمجمة وفروة الرأس، حيث يمكن التقاطه بواسطة أجهزة استشعار موضوعة على سطح الرأس. تعتمد دقة هذه القراءة بشكل كبير على عدد أجهزة الاستشعار التي تستخدمها وأين تضعها.
يوجد نظام الأقطاب الكهربائية 10-5 للإجابة على سؤال تحديد المواقع هذا بدقة رياضية، مما يوفر للباحثين والأطباء خريطة موحدة تحتوي على أكثر من 300 موقع تسجيل محتمل. ويعد هذا زيادة هائلة عن الـ 21 موضعاً المستخدمة في نظام 10-20 الأصلي الذي اعتمد عليه تخطيط كهربية الدماغ السريري منذ خمسينيات القرن الماضي.
ما هو نظام 10-5؟
نظام 10-5 هو المرحلة الثالثة والأكثر دقة في سلسلة معايير وضع الأقطاب الكهربائية. وقد بدأ بنظام 10-20 system، وهو مخطط يعتمد على تقسيم الرأس إلى فترات مقاسة بالنسبة المئوية بحيث تظل مواضع الأقطاب الكهربائية متسقة عبر أحجام الرأس المختلفة والمختبرات المختلفة.
ومع تطلب EEG research تفاصيل أدق، لا سيما لمهام مثل التمييز بين مناطق الدماغ المتجاورة، ظهر نظام 10-10. وقد ضاعف هذا النظام عدد الأقطاب الكهربائية عن طريق إضافة نقاط في منتصف المسافة بين مواقع 10-20 الأصلية، مما أدى إلى إنتاج حوالي 74 موقعاً.
يأخذ نظام 10-5 نفس منطق التنصيف خطوة إلى الأمام. فهو يعيد تقسيم فترات نظام 10-10 مرة أخرى، مما ينتج عنه أكثر من 300 موضع مسمى عبر فروة الرأس.
الفكرة الأساسية هي أنه بدلاً من أخذ عينات من كهرباء الدماغ عند نقاط متفرقة ومتباعدة على نطاق واسع، فإنك تبني شبكة كثيفة وموزعة بالتساوي عبر سطح الرأس بالكامل. وهذا لا يحل محل نظامي 10-20 أو 10-10 بقدر ما يوسعهما.
المعالم التشريحية وحسابات الإحداثيات لنظام 10-5 EEG
تحدد أربعة معالم النظام بأكمله:
يقع الناتئ الأنفي (nasion) عند جسر الأنف، حيث تلتقي الجبهة بعظم الأنف.
القمحدوة (inion) هي البروز العظمي الصغير الذي يمكن تحسسه عند قاعدة الجمجمة، في مؤخرة الرأس.
تقع النقطتان أمام الأذنية اليسرى واليمنى أمام كل أذن مباشرة، عند المنخفض الصغير فوق عظم الوجنة.
هذه النقاط الأربع ملموسة في كل جمجمة بشرية تقريباً، ولهذا السبب تم اختيارها كأساس هندسي لنظام القياس بأكمله.
من هذه المعالم، يأخذ الفنيون مجموعة من القياسات القياسية:
القوس السهمي: يقيس من الناتئ الأنفي إلى القمحدوة فوق الجزء العلوي من الرأس
القوس الإكليلي: يمتد بين النقطتين أمام الأذنية اليسرى واليمنى عبر قمة الرأس
محيط الرأس: يلتف أفقياً عبر جميع المعالم الرئيسية الأربعة
يتم تقسيم كل قوس إلى أجزاء تعتمد على النسبة المئوية لتحديد موضع الأقطاب الكهربائية
تضمن هذه القياسات الثابتة تكيف الشبكة مع أي حجم رأس
بمجرد قياس هذه الأقواس، يتضح منطق التسمية من خلال التقسيم البسيط. يقسم نظام 10-20 كل قوس إلى أجزاء مقاسة بالنسب المئوية من إجمالي طول القوس، عموماً بخطوات تبلغ 10% و20%، ومن هنا حصل النظام على اسمه. ينتج عن هذا التخطيط الكلاسيكي المكون من 21 قطباً كهربائياً والذي لا يزال مستخدماً في العديد من التسجيلات السريرية القياسية. يأخذ نظام 10-10 كل فترات من تلك النسب المئوية ويقطعها إلى النصف، مما يضاعف الدقة تقريباً ويدفع إجمالي عدد الأقطاب الكهربائية إلى حوالي 74.
يكرر نظام 10-5 عملية التنصيف مرة أخرى، لتقسيم فترات 10-10 مرة أخرى. والنتيجة هي شبكة تضم أكثر من 300 موضع، متباعدة بنحو 2 إلى 3 سنتيمترات على رأس شخص بالغ متوسط الحجم.
يرمز اصطلاح التسمية نفسه إلى معلومات الموقع مباشرة في ملصق كل قطب كهربائي. تتوافق الحروف مع الفص الكامن في الدماغ: Fp للجبهي القطبي، وF للجبهي، وC للمركزي، وT للصدغي، وP للجداري، وO للقذالي. وتوضح الأرقام، إلى جانب الرموز الفرعية الإضافية أو علامات الشرطة في مخطط تسمية 10-5 الأكثر كثافة، مدى بعد هذا الموضع عن خط الوسط كجزء من مسافة القوس.
القطب الكهربائي الذي يحمل رقماً منخفضاً يقع بالقرب من مركز الرأس، بينما تدفع الأرقام الأعلى نحو الصدغين والأذنين. وهذا يعني أنه بمجرد فهمك لمنطق الترميز، فإن اسم القطب الكهربائي وحده يخبرك بمكانه بالضبط على فروة الرأس، دون الحاجة إلى رسم تخطيطي.
تحسين أخذ العينات المكانية: لماذا الكثافة أفضل؟
تتصرف كهرباء الدماغ، عندما تصل إلى فروة الرأس، كإشارة مكونة من العديد من الأنماط المكانية المتداخلة ذات المقاييس المتفاوتة.
بعض الأنماط تكون واسعة وسلسة، وتنتشر برفق عبر مناطق واسعة من الرأس. والبعض الآخر يكون أكثر إحكاماً بكثير، حيث يتغير بحدة من رقعة صغيرة من فروة الرأس إلى الرقعة المجاورة.
لالتقاط الصورة الكاملة دون تفويت أي شيء، يجب وضع أجهزة الاستشعار قريبة بدرجة كافية من بعضها البعض لاكتشاف أصغر هذه الأنماط المكانية. إذا كانت أجهزة الاستشعار متباعدة للغاية، فسيتم تفويت التفاصيل الدقيقة تماماً، أو الأسوأ من ذلك، إساءة قراءتها على أنها شيء آخر. تُعرف مشكلة أخذ العينات العامة هذه في معالجة الإشارات باسم معيار نايكست (Nyquist criterion)، وهي السبب الكامن وراء أهمية كثافة الأقطاب الكهربائية على الإطلاق.
تضع المسافة القياسية لنظام 10-20 الأقطاب الكهربائية متباعدة بنحو 6 إلى 7 سنتيمترات على رأس شخص بالغ متوسط الحجم. هذه الفجوة واسعة بما يكفي لطمس أو تفويت الأنماط المكانية الأدق في المجال الكهربائي الأساسي تماماً. تقترب مسافة 2 إلى 3 سنتيمترات في نظام 10-5 بشكل كبير من معدل أخذ العينات المكاني المطلوب لحل تلك الأنماط الأدق، مما يقترب مما يسمى غالباً بحد نايكست المكاني لتخطيط كهربية الدماغ المسجل من فروة الرأس.
يمكن رؤية دليل مباشر على فائدة المسافات الأكثر إحكاماً في Robinson et al. study التي تقارن بين ما أطلق عليه الباحثون مصفوفات "كثافة سوبر نايكست" مقابل مصفوفات "كثافة نايكست" القياسية.
باستخدام 128 قطباً كهربائياً متباعدة بمسافة 14 ملليمتراً فقط عبر المنطقة القذالية الصدغية، وهي الأجزاء الخلفية والجانبية من الدماغ المرتبطة بالمعالجة البصرية، سجل الباحثون EEG أثناء مشاهدة المشاركين لأنماط رقعة الشطرنج الوامضة المصممة لإنتاج استجابة دماغية متميزة يمكن تتبعها. وعندما قارنوا المصفوفة عالية الكثافة الكاملة بمجموعات فرعية متباعدة من نفس الأقطاب الكهربائية، تفوقت المصفوفة الأكثر كثافة باستمرار على المصفوفة الأكثر تباعداً.
أفاد المؤلفون أن "تخطيط كهربية الدماغ بكثافة سوبر نايكست التقط المزيد من المعلومات العصبية من القشرة البصرية"، وأن المحفزات الوامضة كانت "تصنف بدقة أكبر باستخدام كثافة سوبر نايكست مقارنة بمصفوفات كثافة نايكست في مجالي الوقت والتردد على حد سواء". كما تماشى التسجيل الأكثر كثافة بشكل وثيق مع نموذج حوسبي لنشاط القشرة البصرية الأولية مقارنة بالتسجيلات الأكثر تباعداً.
اقتصرت هذه النتيجة على منطقة واحدة من الدماغ بدلاً من الرأس بأكمله، ولكنها تثبت أن تباعد الأقطاب الكهربائية الأكثر إحكاماً يمكن، من حيث المبدأ، التقاط السمات المكانية والزمانية لنشاط القشرة المخية التي لا يمكن للمسافات الأوسع نطاقاً حلها ببساطة.
تعتمد دقة تحديد المصدر على كثافة المستشعر وتغطيته
تسجيل الإشارة بكثافة ليس سوى نصف التحدي. فغالباً ما يرغب الأطباء والباحثون في العمل بشكل عكسي من تسجيلات فروة الرأس لتقدير مكان نشوء الإشارة داخل الدماغ، وهي عملية تسمى تحديد مصدر الإشارة (source localization). هذه المشكلة الخاصة بالهندسة العكسية صعبة رياضياً، وتعتمد دقتها مباشرة على مقدار البيانات السطحية التي تغذيها.
بحثت simulation-based study ركزت خصيصاً على هذا السؤال في كيفية تأثير كثافة المستشعر وتغطية الرأس على دقة تقديرات تحديد مصدر الإشارة. وباستخدام كل من البيانات المحاكية وتسجيلات تخطيط كهربية الدماغ الحقيقية شبيهة بالصرع، مما يعني أنماط نشاط الدماغ المرتبطة بالتفريغات الكهربائية المرتبطة بنوبات الصرع، اختبر الباحثون العديد من تقنيات النمذجة العكسية الشائعة عبر أعماق مصادر مختلفة.
كانت النتائج مباشرة: "الكثافة الأكبر للمستشعرات تحسن من دقة تحديد مصدر الإشارة."
وعلى نفس القدر من الأهمية، وجدت الدراسة أن التغطية كانت مهمة بغض النظر عن الكثافة. وأشارت إلى أن إضافة عينات من الأقطاب الكهربائية فوق السطح السفلي، وهي الأجزاء السفلية من الرأس بالقرب من الأذنين والصدغين وقاعدة الجمجمة، "تحسن من دقة تقديرات المصدر في جميع الأعماق"، وليس فقط للمصادر الواقعة بالقرب من تلك المنطقة السفلية.
تعزز النتيجة العامة للدراسة تضافر كلا النتيجتين معاً: "يتم الحصول على أدق تحديد لمصدر الإشارة عندما يتم أخذ عينات من سطح الجهد بشكل مكثف على السطحين العلوي والسفلي معاً."
وهذا تفصيل ذو مغزى لأن قبعات 10-20 القياسية تميل إلى تركيز التغطية فوق الجزء العلوي من الرأس، مما يترك مناطق فروة الرأس السفلية متباعدة نسبياً. وتلبي مصفوفة 10-5 الكاملة بطبيعتها كلا المتطلبين في آن واحد، نظراً لأن نظام إحداثياتها يمد التغطية لأسفل نحو السطح السفلي مع توفير الكثافة المطلوبة لتحديد أدق للمواقع.
تطبيقات تخطيط كهربية الدماغ عالي الكثافة
بشكل عام، أدى اعتماد التخطيطات عالية الكثافة إلى توسيع قدرات الملاحظات المخبرية والسريرية بجانب السرير على حد سواء. ومن خلال تمكين التثليث الدقيق لانتشار الموجات الكهربائية، تساعد هذه الأنظمة الباحثين على فهم التحولات السريعة في أنماط العمل العصبي التي تحدد الإدراك.
الأبحاث والتشخيصات العصبية
في مجال علم الأعصاب، غالباً ما تفرض الرغبة في الدقة المنهجية المتبعة. وتسمح المصفوفات عالية الكثافة باكتشاف التغيرات الطبوغرافية الطفيفة التي تحدث أثناء المهام المعرفية، مما يوفر للباحثين دليلاً على كيفية تنظيم الشبكات العصبية في ظل ظروف تحفيز معينة.
ترسم هذه المصفوفات المسارات الكهربائية بفعالية، مما يساعد في تطوير النماذج التي تشرح كيفية تنسيق مناطق الدماغ البعيدة لعملها من خلال التذبذبات المتزامنة.
واجهات الدماغ والحاسوب (BCIs)
تتطلب BCI applications اكتشافاً مستمراً ومستقراً لأنماط التفكير الموجهة بالأوامر. ومن خلال استخدام عدد أكبر من أجهزة الاستشعار، يمكن لمطوري الـ BCI عزل مكونات إشارات معينة مرتبطة بالحركة عن التدخلات العامة في الخلفية.
يؤدي هذا التحسين في عزل الإشارات إلى تحسين دقة التحكم في الأجهزة الاصطناعية الخارجية وأدوات الاتصال الرقمية، حيث يمكن للنظام تمييز إشارات الحركة الأكثر دقة ومحلية.
التطبيقات السريرية والمراقبة باستخدام قبعة EEG عالية الكثافة
في البيئات السريرية، تُستخدم القبعات عالية الكثافة لقياس بؤر الصرع بدقة أفضل. وفي بعض الحالات، يجب على الأطباء تقييم استقرار الحالات الكهربائية باستخدام المنهجيات الموضحة في إرشادات referential montage EEG.
تسمح قبعة عالية الكثافة موضوعة جيداً بتفسير أكثر دقة لهذه الإشارات المرجعية، مما يساعد الأطباء على تحديد مصدر النشاط غير الطبيعي لدى الأفراد الذين يعانون من الصرع البؤري أو اضطرابات المعالجة المعرفية.
مقارنة أجهزة تخطيط كهربية الدماغ عالية الكثافة لدراسات علم الأعصاب
عند إجراء دراسة، غالباً ما يكون من الضروري تقييم كثافة أخذ العينات التي توفر المقايضة الأفضل بين تعقيد الاكتساب والدقة العلمية المطلوبة. يوضح الجدول التالي الاختلافات العامة في كثافة أخذ عينات الأقطاب الكهربائية عبر التكوينات التجريبية الشائعة.
نوع النظام | عدد الأقطاب الكهربائية | الدقة المكانية النموذجية | أفضل استخدام لـ |
|---|---|---|---|
10-20 القياسي | 21-32 | 6-8 سم | المراقبة الروتينية |
الفئة المتوسطة | 64-128 | 3-4 سم | الفحص السريري |
عالي الكثافة بالكامل | +256 | \< 2 سم | أبحاث تحديد مصدر الإشارة |
تسلط هذه المقارنة الضوء على سبب انجذاب الباحثين الذين يعطون الأولوية للتفاصيل المكانية لتبني المصفوفات عالية الكثافة بالكامل لدراسات تحديد المصادر المعقدة. فمن خلال تقليل الفجوات بين أجهزة الاستشعار، تصبح البيانات أكثر قابلية للنمذجة الرياضية المتقدمة، مما يسمح بالتمييز الدقيق لمصادر القشرة المخية التي قد تتداخل في التسجيلات ذات الدقة المنخفضة.
هل يمكن لتخطيط كهربية الدماغ عالي الكثافة اكتشاف النشاط تحت القشري؟
من بين الادعاءات الأكثر جدلاً حول مصفوفات تخطيط كهربية الدماغ الكثيفة هو ما إذا كان بإمكانها التقاط إشارات من هياكل عميقة داخل الدماغ، وتحديداً تحت القشرة المخية، حيث يُفترض تقليدياً أن تخطيط كهربية الدماغ القياسي لديه حساسية ضئيلة لها. لذلك، قارنت 2019 research study تناولت هذا السؤال مباشرة بين تخطيط كهربية الدماغ عالي الكثافة لفروة الرأس والتسجيلات داخل الجمجمة المأخوذة من أقطاب التحفيز العميق للدماغ المزروعة في المهاد الإنسي المركزي والنواة المتكئة، وهما هيكلان يشاركان في تنسيق النشاط عبر شبكات الدماغ الأوسع نطاقاً.
ونظراً لأن أقطاب التحفيز العميق للدماغ في هذه الدراسة تم إخراجها مؤقتاً، مما يعني أنه كان من الممكن تسجيل الإشارات منها قبل توصيلها بالمحفز الداخلي الدائم، فقد تمكن الباحثون من التسجيل من هذه المواقع العميقة داخل الجمجمة في نفس الوقت الذي تم فيه تسجيل تخطيط كهربية الدماغ عالي الكثافة لفروة الرأس بـ 256 قناة، وذلك لدى ثلاثة مرضى أثناء حالة الراحة وأعينهم مغلقة. ثم قاموا بتطبيق تقنيات إعادة بناء المصدر على بيانات فروة الرأس وقارنوا الإشارات الناتجة بالتسجيلات الفعلية من داخل الجمجمة.
أظهرت النتائج وجود ارتباط بين مغلفات ألفا المستمدة من إشارات الدماغ المعاد بناؤها من مصدر تخطيط كهربية الدماغ وتلك المستمدة من داخل الجمجمة، في إشارة إلى نمط الصعود والهبوط البطيء لإيقاعات الدماغ في نطاق ألفا. والجدير بالذكر أن "أعلى ارتباط تم العثور عليه لإشارات المصدر كان على مقربة شديدة من مواقع التسجيل الفعلية"، مما يعني أن التقدير المستند إلى فروة الرأس كان الأكثر دقة تحديداً في العمق والموضع المطابقين لوضع أقطاب التيار الفعلية داخل الجمجمة. وخلص الباحثون إلى أن هذا يقدم دليلاً على أن تخطيط كهربية الدماغ لفروة الرأس يمكنه بالفعل استشعار الإشارات تحت القشرية.
ومع ذلك، يجب قراءة هذا كعرض توضيحي صغير لإثبات المفهوم لدى ثلاثة مرضى خلال حالة سلوكية واحدة. وهو يدعم فكرة أن تصوير المصدر بالمصفوفة الكثيفة يمكن أن يمد الحساسية إلى ما وراء سطح القشرة المخية، ولكنه لا يحدد مدى موثوقية أو إمكانية تكرار تلك الحساسية عبر فئات سكانية أو ظروف أوسع.
تطبيق المصفوفات الكثيفة لتخطيط تفريغ الصرع
تتضح الحالة السريرية لنظام 10-5 بشكل كبير في سياق تقييم الصرع، حيث يمكن أن يؤدي تحديد الأصل الدقيق للتفريغات الكهربائية غير الطبيعية إلى صياغة القرارات المتعلقة بالعلاج الجراحي. وقد وسعت دراسة تحديد مصدر الإشارة القائمة على المحاكاة والمذكورة سابقاً نتائجها بشكل صريح لتشمل بيانات تخطيط كهربية الدماغ الحقيقية للصرع، وفحصت تأثيرات كثافة المستشعر وتغطيته في تحديد مصدر إشارات الصرع.
ولأن النتيجة الأوسع للدراسة كانت أن كثافة المستشعر الأعلى وتغطية السطح السفلي تحسن كلاهما بشكل مستقل من دقة تقدير المصدر، ولأن هذا ظل صحيحاً عند اختباره على تسجيلات الصرع الفعلية بدلاً من بيانات المحاكاة وحدها، فإن ذلك يوفر جسراً أدلتياً مباشراً لحالة الاستخدام السريري لنظام 10-5.
وفي تقييم الصرع قبل الجراحة، يترجم هذا إلى تخطيط أكثر دقة للمنطقة المتهيجة، وهي منطقة القشرة المخية التي تولد تفريغات غير طبيعية بين النوبات، والتي يمكن أن توجه القرارات بشأن إمكانية ومكان إجراء المراقبة الغازية أو الجراحة. ويكثر النقاش حول هذه الفائدة في الأوساط السريرية والبحثية باعتبارها مبرراً أساسياً لاستخدام نظام 10-5 أو مونتاجات EEG montages كثيفة مماثلة في مراكز الصرع.
مستقبل تخطيط كهربية الدماغ عالي الكثافة
من المرجح أن تتركز التطورات المستقبلية لتكنولوجيا التسجيل عالي الكثافة على تصغير مكونات الأقطاب الكهربائية. ومع صغر وزن وحجم هذه الأجهزة، ستتاح للباحثين فرصة إجراء تسجيلات عالية الدقة في بيئات ميدانية حية بسهولة أكبر. وسينقل هذا التنقل عملية الاكتساب عالية الكثافة من الإعدادات المختبرية الثابتة إلى سياقات متنقلة حيث يمكن دراسة السلوك البشري في ظروف طبيعية دون قيود إعدادات الأقطاب الكهربائية التقليدية الضخمة.
وبالتزامن مع ذلك، فإن دمج خوارزميات التعلم الآلي في الوقت الحقيقي سيغير الطريقة التي تتم بها معالجة البيانات الخام. وبدلاً من الاعتماد على التحليل بأثر رجعي، يتم تصميم الأنظمة الحديثة لفك تشفير النشاط العصبي فورياً وبأقل وقت استجابة ممكن. وستوفر هذه القدرة تغذية راجعة فورية لبروتوكولات إعادة التأهيل العصبي ومسارات الـ BCI التكيفية، مما يمكن النظام من ضبط معلمات معالجة الإشارات الخاصة به بناءً على الخصائص الكهربائية المحددة للفرد الذي يتم تسجيل بياناته.
وأخيراً، فإن تطوير مواد الأقطاب الكهربائية الجافة التي تحافظ على مقاومة منخفضة سيحدث ثورة أكبر في هذه الأنظمة. فمن خلال إزالة الحاجة إلى المواد الهلامية الموصلة (gels)، سينخفض وقت إعداد القبعات عالية الكثافة من ساعات إلى مجرد دقائق، مما يقلل بشكل كبير من الحواجز أمام المراقبة طويلة المدى.
يعد هذا التحول نحو الأجهزة سريعة التطبيق بجعل تصوير الدماغ بالمصفوفة الكثيفة brain imaging ممارسة شائعة في كل من التشخيصات السريرية والبحوث المعرفية الطولية، مما يغير بشكل أساسي فهمنا للاتصال العصبي البشري.
خاتمة
يوفر نظام 10-5 إطاراً إحداثياً موحداً تم بناؤه بالكامل من معالم تشريحية قابلة للقياس، مما يمد نظامي 10-20 و10-10 المألوفين إلى شبكة تضم أكثر من 300 موضع للأقطاب الكهربائية متباعدة بنحو 2 إلى 3 سنتيمترات. تقرب تلك الكثافة تسجيل تخطيط كهربية الدماغ لفروة الرأس من الدقة المكانية المطلوبة لالتقاط الأنماط الكهربائية الدقيقة المتولدة عبر سطح الدماغ، وهي فكرة متجذرة في علم الأعصاب العام neuroscience ونظرية معالجة الإشارات.
تشير الأدلة المناقشة إلى أن أخذ العينات الأكثر كثافة إلى جانب تغطية السطح السفلي يحسن من دقة تحديد مصدر الإشارة في كل من البيانات المحاكاة والبيانات الحقيقية لنوبات الصرع. وقد أظهرت المصفوفات عالية الكثافة المقترنة بتقنيات إعادة بناء المصدر قدرة قابلة للقياس، وإن كانت أولية، على الارتباط بالنشاط تحت القشري المسجل مباشرة من هياكل الدماغ العميقة. كما التقطت التسجيلات عالية الكثافة للغاية فوق القشرة البصرية معلومات عصبية قابلة للاستخدام أكثر من المجموعات الفرعية ذات الكثافة القياسية لنفس المصفوفة.
ومعاً، تبني هذه النتائج حجة نظرية وتجريبية مبكرة معقولة لقيمة نظام 10-5 في مهام مثل تخطيط تفريغ الصرع والتصوير العصبي المعرفي الدقيق.
المراجع
Robinson, A. K., Venkatesh, P., Boring, M. J., Tarr, M. J., Grover, P., & Behrmann, M. (2017). Very high density EEG elucidates spatiotemporal aspects of early visual processing. Scientific reports, 7(1), 16248. https://doi.org/10.1038/s41598-017-16377-3
Song, J., Davey, C., Poulsen, C., Luu, P., Turovets, S., Anderson, E., ... & Tucker, D. (2015). EEG source localization: Sensor density and head surface coverage. Journal of neuroscience methods, 256, 9-21. https://doi.org/10.1016/j.jneumeth.2015.08.015
Seeber, M., Cantonas, L. M., Hoevels, M., Sesia, T., Visser-Vandewalle, V., & Michel, C. M. (2019). Subcortical electrophysiological activity is detectable with high-density EEG source imaging. Nature communications, 10(1), 753. https://doi.org/10.1038/s41467-019-08725-w
الأسئلة الشائعة
ما هو نظام 10-5 EEG؟
نظام 10-5 هو شبكة موحدة لوضع الأقطاب الكهربائية تقسم فروة الرأس إلى أكثر من 300 موضع مسمى، تفصل بينها سنتيمترات معدودة. وهو يمد نظامي 10-20 و10-10 الأقدم لتوفير عينات أكثر كثافة لنشاط الدماغ الكهربائي.
كيف يبني نظام 10-5 على نظام 10-20؟
يقسم نظام 10-20 الرأس باستخدام فترات تعتمد على النسبة المئوية لتحديد 21 موضعاً قياسياً. وينصف نظام 10-10 تلك الفترات، بينما ينصفها نظام 10-5 مرة أخرى، مما ينتج شبكة أدق بكثير مع الحفاظ على جميع المعالم الأصلية.
ما هي المعالم التشريحية التي تحدد موضع الأقطاب الكهربائية؟
تعمل أربع نقاط ملموسة—الناتئ الأنفي (nasion) عند جسر الأنف، والقمحدوة (inion) عند قاعدة الجمجمة، والنقاط أمام الأذنية اليسرى واليمنى أمام الأذنين—كنقاط مرجعية ثابتة. ويتم حساب جميع مواضع الأقطاب الكهربائية من الأقواس المقاسة بين هذه المعالم.
لماذا تعتبر المسافات الأكثر كثافة بين الأقطاب الكهربائية مهمة لتخطيط كهربية الدماغ؟
يمكن أن تختلف الأنماط الكهربائية للدماغ عبر مناطق فروة الرأس الصغيرة، وقد تفتقد الأقطاب الكهربائية المتباعدة التفاصيل الدقيقة نظراً لمبدأ أخذ العينات لنايكست. تلتقط المسافات الأكثر كثافة هذه الأنماط المكانية الأصغر، مما يؤدي إلى تسجيلات أكثر دقة.
كيف يحسن نظام 10-5 من تحديد مصدر الإشارة؟
يقدر تحديد المصدر مكان نشوء الإشارة داخل الدماغ، وتعتمد دقته على وجود العديد من نقاط القياس. ويحسن أخذ العينات الكثيف المصحوب بتغطية أسفل الرأس من دقة هذه التقديرات عند جميع أعماق الدماغ.
هل يمكن لتخطيط كهربية الدماغ ذي المصفوفة الكثيفة اكتشاف الإشارات من هياكل الدماغ العميقة؟
سجلت دراسة صغيرة في نفس الوقت من أقطاب فروة الرأس وأقطاب الدماغ العميقة المزروعة، مما أظهر ارتباطاً بين الإشارتين. ويوفر هذا دليلاً مباشراً على أن تخطيط كهربية الدماغ لفروة الرأس يمكنه استشعار النشاط تحت القشري، على الرغم من أنه لا تزال هناك حاجة إلى تحقق أوسع نطاقاً.
هل تحسن الكثافة العالية للأقطاب الكهربائية دائماً من جودة التسجيل؟
توفر الكثافة المتزايدة مزيداً من البيانات للنمذجة المكانية، ولكنها تزيد أيضاً من تعقيد معالجة البيانات ومخاطر مشكلات المقاومة؛ تعتمد الجودة على التطبيق السليم والإدارة الواضحة للإشارات.
هل هناك تحديات محددة مع القبعات عالية الكثافة؟
يتمثل التحدي الأساسي في وقت تطبيق المصفوفات الأكبر حجماً وعبء الحوسبة المتزايد المطلوب لمعالجة مئات القنوات في وقت واحد للحصول على نمذجة نظيفة.
تُعد Emotiv شركة رائدة في تقنيات الأعصاب، تساعد على تطوير أبحاث علم الأعصاب من خلال أدوات EEG وبيانات الدماغ سهلة الوصول.
كريستيان بورغوس
