***سلب مسئولیت - محصولات Emotiv فقط برای کاربردهای پژوهشی و استفاده شخصی در نظر گرفته شده‌اند. محصولات ما به‌عنوان تجهیزات پزشکی مطابق با تعریف آن در دستورالعمل 93/42/EEC اتحادیه اروپا فروخته نمی‌شوند. محصولات ما برای تشخیص یا درمان بیماری طراحی نشده‌اند و برای این منظور نیز در نظر گرفته نشده‌اند.

تعریف EEG

EEG مخفف «electroencephalography» است که یک فرایند الکتروفیزیولوژیک برای ثبت فعالیت الکتریکی مغز به‌شمار می‌رود. EEG تغییرات فعالیت الکتریکی تولیدشده توسط مغز را اندازه‌گیری می‌کند. تغییرات ولتاژ از جریان یونی درون و میان برخی سلول‌های مغزی به نام نورون‌ها ناشی می‌شود.

EEG چیست؟

آزمایش EEG فعالیت الکتریکی مغز را ارزیابی می‌کند. اسکن‌های EEG با قرار دادن حسگرهای EEG — دیسک‌های فلزی کوچک که الکترودهای EEG نیز نامیده می‌شوند — روی پوست سر شما انجام می‌شوند. این الکترودها فعالیت الکتریکی مغز شما را دریافت و ثبت می‌کنند. سیگنال‌های جمع‌آوری‌شده EEG تقویت، دیجیتالی و سپس برای ذخیره‌سازی و پردازش داده به یک رایانه یا دستگاه همراه ارسال می‌شوند.

تحلیل داده‌های EEG راهی استثنایی برای مطالعه فرایندهای شناختی است. این کار می‌تواند به پزشکان در تعیین تشخیص پزشکی، به پژوهشگران در درک فرایندهای مغزی زیربنای رفتار انسان، و به افراد در بهبود بهره‌وری و سلامت کمک کند.

EEG چگونه کار می‌کند؟

میلیاردها سلول در مغز شما سیگنال‌های الکتریکی بسیار کوچکی تولید می‌کنند که الگوهای غیرخطی موسوم به امواج مغزی را شکل می‌دهند. یک دستگاه EEG فعالیت الکتریکی در قشر مخ، یعنی لایه بیرونی مغز، را در طول آزمایش EEG اندازه‌گیری می‌کند. حسگرهای EEG روی سرِ شرکت‌کننده قرار می‌گیرند، سپس الکترودها به‌صورت غیرتهاجمی امواج مغزی را از فرد مورد آزمایش تشخیص می‌دهند.

حسگرهای EEG می‌توانند تا چندین هزار تصویر لحظه‌ای از فعالیت الکتریکی تولیدشده در مغز را در هر ثانیه ثبت کنند. امواج مغزی ثبت‌شده به تقویت‌کننده‌ها و سپس به یک رایانه یا فضای ابری برای پردازش داده ارسال می‌شوند. سیگنال‌های تقویت‌شده که شبیه خطوط موج‌دار هستند، می‌توانند روی رایانه، دستگاه همراه یا در یک پایگاه داده ابری ثبت شوند.

نرم‌افزارهای رایانش ابری به‌عنوان یک نوآوری مهم در پردازش داده‌های EEG شناخته می‌شوند، زیرا امکان تحلیل برخطِ داده‌های ثبت‌شده در مقیاس بزرگ را فراهم می‌کنند — در روزهای نخست اندازه‌گیری EEG، امواج صرفاً روی کاغذ شطرنجی ثبت می‌شدند. سامانه‌های EEG در پژوهش‌های دانشگاهی و تجاری معمولاً داده‌ها را به‌صورت یک سری زمانی یا به‌صورت جریان پیوسته‌ای از ولتاژها نمایش می‌دهند.

امواج EEG ثبت‌شده روی کاغذ شطرنجی

امواج EEG ثبت‌شده به‌صورت دیجیتال

امواج EEG در نرم‌افزارهای مدرن نمایشگر مغز

برای نقشه‌برداری از فعالیت الکتریکی مغز، بهتر است اندازه‌گیری‌های EEG را از طریق سیگنال‌های حاصل از ساختارهای قشریِ متعدد که در سراسر سطح مغز قرار دارند به دست آوریم.

امواج EEG در نمودار سری زمانی نمایشگر مدرن مغز

انواع امواج مغزی که EEG اندازه‌گیری می‌کند

الکترودهای یک دستگاه EEG فعالیت الکتریکی را در فرکانس‌های مختلف EEG ثبت می‌کنند. با استفاده از الگوریتمی به نام تبدیل فوریه سریع (FFT)، این سیگنال‌های خام EEG را می‌توان به‌صورت امواج متمایز با فرکانس‌های متفاوت شناسایی کرد. فرکانس که به سرعت نوسانات الکتریکی اشاره دارد، بر حسب چرخه در ثانیه اندازه‌گیری می‌شود — یک هرتز (Hz) برابر با یک چرخه در ثانیه است. امواج مغزی بر اساس فرکانس به چهار نوع اصلی دسته‌بندی می‌شوند: بتا، آلفا، تتا و دلتا.

پاراگراف‌های زیر برخی از کارکردهای مرتبط با چهار فرکانس اصلی مغز را بررسی می‌کنند. این کارکردها صرفاً به این دلیل شناسایی شده‌اند که با فرکانس‌های مختلف مغز مرتبط هستند — هیچ تطابق خطیِ یک‌به‌یک بین یک باند فرکانسی و یک کارکرد مشخص مغز وجود ندارد.

امواج بتا (دامنه فرکانسی از 14 هرتز تا حدود 30 هرتز)

امواج بتا بیش از همه با هوشیار بودن یا در حالت بیدار، متمرکز و هشیار بودن مرتبط هستند. امواج بتای کم‌دامنه با تمرکز فعال، یا با حالت ذهنیِ پرمشغله یا مضطرب مرتبط‌اند. امواج بتا همچنین با تصمیم‌های حرکتی (مهار حرکت و بازخورد حسیِ حرکت) مرتبط هستند. هنگام اندازه‌گیری با دستگاه EEG، این سیگنال‌ها اغلب امواج بتای EEG نامیده می‌شوند.

امواج آلفا (دامنه فرکانسی از 7 هرتز تا 13 هرتز)

امواج آلفا اغلب با حالت ذهنی آرام، خونسرد و شفاف مرتبط هستند. امواج آلفا را می‌توان در نواحی پس‌سری و خلفی مغز یافت. امواج آلفا می‌توانند با بستن چشم‌ها و آرام‌سازی القا شوند و به‌ندرت در فرایندهای شناختی شدید مانند اندیشیدن، محاسبات ذهنی و حل مسئله حضور دارند. در بیشتر بزرگسالان، فرکانس امواج آلفا بین 9 تا 11 هرتز است. هنگام اندازه‌گیری با دستگاه EEG، این‌ها اغلب امواج آلفای EEG نامیده می‌شوند.

امواج تتا (دامنه فرکانسی از 4 هرتز تا 7 هرتز)

فعالیت مغزی در بازه فرکانسی بین 4 تا 7 هرتز، فعالیت تتا نامیده می‌شود. ریتم تتا که در اندازه‌گیری EEG شناسایی می‌شود، اغلب در بزرگسالان جوان دیده می‌شود، به‌ویژه در نواحی گیجگاهی و هنگام بیش‌تنفسی. در افراد مسن‌تر، فعالیت تتا با دامنه‌ای بیش از حدود 30 میلی‌ولت (mV) کمتر دیده می‌شود، مگر در هنگام خواب‌آلودگی. هنگام اندازه‌گیری با دستگاه EEG، این‌ها اغلب امواج تتای EEG نامیده می‌شوند.

امواج دلتا (دامنه فرکانسی تا 4 هرتز)

فعالیت دلتا عمدتاً در نوزادان یافت می‌شود. امواج دلتا با مراحل عمیق خواب در افراد بزرگسال مرتبط هستند. امواج دلتا به‌طور مستند در فاصله بین حملات تشنجی (بین تشنج‌ها) در بیماران مبتلا به تشنج‌های ابسانس، که شامل وقفه‌های کوتاه و ناگهانی در توجه هستند، دیده شده‌اند.

امواج دلتا با فرکانس پایین (حدود 3 هرتز) و دامنه بالا مشخص می‌شوند. ریتم‌های دلتا می‌توانند هنگام بیداری نیز وجود داشته باشند — به باز شدن چشم پاسخ می‌دهند و ممکن است با بیش‌تنفسی نیز تقویت شوند. هنگام اندازه‌گیری با دستگاه EEG، این‌ها اغلب امواج دلتاي EEG نامیده می‌شوند.

استفاده از امواج EEG برای درک نحوه کار مغز

EEG چه چیزی را نشان می‌دهد؟

مغز شما حتی هنگام خواب نیز به‌طور مداوم در حال جذب و پردازش اطلاعات است. تمام این فعالیت، سیگنال‌های الکتریکی‌ای تولید می‌کند که حسگرهای EEG آن‌ها را دریافت می‌کنند. این امر امکان ثبت تغییرات در فعالیت مغز را فراهم می‌کند، حتی اگر هیچ پاسخ رفتاری قابل مشاهده‌ای مانند حرکت یا حالت چهره وجود نداشته باشد.

یک مانیتور EEG تغییرات الکتریسیته‌ای را که مغز شما تولید می‌کند نشان می‌دهد، نه افکار یا احساسات را. این دستگاه هیچ‌گونه الکتریسیته‌ای به داخل مغز شما ارسال نمی‌کند.

تشخیص فعالیت در سراسر قشرهای اصلی مغز برای دستیابی به داده‌های EEG باکیفیت حیاتی است. نتایج می‌توانند به‌عنوان نمایه‌ای برای ارزیابی حالت‌های هیجانیِ تحت تأثیر محرک‌های بیرونی به کار روند.

تاریخچه‌ای کوتاه از EEG

پژوهش درباره پدیده فعالیت الکتریکی در مغز از سال 1875 روی حیوانات انجام شد؛ زمانی که پزشک ریچارد کاتون یافته‌های خود را از آزمایش‌ها روی خرگوش‌ها و میمون‌ها در British Medical Journal منتشر کرد.

در سال 1890، آدولف بک الکترودها را مستقیماً روی سطح مغز یک سگ و یک خرگوش قرار داد تا تحریک حسی را آزمایش کند. مشاهده او از فعالیت الکتریکی متغیر مغز به کشف امواج مغزی انجامید و EEG را به یک حوزه علمی تبدیل کرد.

فیزیولوژیست و روان‌پزشک آلمانی هانس برگر را به‌خاطر ثبت نخستین امواج مغزی EEG انسانی در سال 1924 می‌شناسند. برگر الکتروانسفالوگرام را اختراع کرد؛ دستگاهی که سیگنال‌های EEG را ثبت می‌کند. نویسنده، دیوید میله، در کتاب خود «The Origins of EEG» این اختراع را «یکی از شگفت‌انگیزترین، چشمگیرترین و مهم‌ترین تحولات در تاریخ نورولوژی بالینی» توصیف کرد.

نخستین ثبت EEG انسانی توسط هانس برگر در سال 1924 به دست آمد. سیگنال بالایی EEG است و سیگنال پایینی یک سیگنال زمانی 10 هرتزی است.

هانس برگر، نخستین فردی که امواج مغزی EEG را در انسان ثبت کرد.

حوزه الکتروانسفالوگرافی بالینی در سال 1935 آغاز شد. این حوزه از پژوهش‌های عصب‌شناس فردریک گیبز، هالوول دیویس و ویلیام لنکس درباره اسپایک‌های شبه‌صرعی، موج‌های اسپایکِ بین‌حمله‌ای و سه چرخه تشنج‌های بالینیِ ابسانس EEG نشئت گرفت. گیبز و دانشمند هربرت جاسپر نتیجه گرفتند که اسپایک‌های بین‌حمله‌ای نشانه‌ای متمایز از صرع هستند. نخستین آزمایشگاه EEG در سال 1936 در بیمارستان عمومی ماساچوست افتتاح شد.

در سال 1947، انجمن EEG آمریکا، که اکنون با نام انجمن آمریکایی نوروفیزیولوژی بالینی شناخته می‌شود، تأسیس شد و نخستین کنگره بین‌المللی EEG برگزار شد.

در دهه 1950، ویلیام گری والتر توپوگرافی EEG را توسعه داد؛ افزوده‌ای بر EEG که امکان نقشه‌برداری فعالیت الکتریکی در سراسر سطح مغز را فراهم می‌کرد. این روش در دهه 1980 محبوب بود، اما هرگز در نورولوژی جریان اصلی پذیرفته نشد.

استوو بوزینوفسکی، لیلیانا بوزینوسکا و میهایل سستاکوف نخستین دانشمندانی بودند که در سال 1988 موفق به کنترل یک شیء فیزیکی با استفاده از دستگاه EEG شدند. در سال 2011، EEG وارد بازار مصرف‌کننده شد، زمانی که کارآفرینان فناوری تان له و دکتر جف مک‌لار شرکت Emotiv را راه‌اندازی کردند.

فناوری EEG مانند هدست‌ها و کلاهک‌ها از اجزای BCI (رابط مغز-رایانه) هستند. BCI همچنین با نام‌های HMI (رابط انسان-ماشین)، MMI (رابط ذهن-ماشین)، BMI (رابط مغز-ماشین) و DNI (رابط مستقیم عصبی) نیز شناخته می‌شود — DNI می‌تواند سیگنال‌های مغز و دیگر بخش‌های سامانه عصبی را رمزگشایی کند. BCI هدف دارد عملکرد شناختی را ردیابی کرده و هم اشیای مجازی و هم اشیای فیزیکی را از طریق یادگیری ماشینیِ فرمان‌های ذهنیِ آموزش‌دیده کنترل کند.

در سال 2017، رودریگو هوبرنر مندس، راننده چهاراندام، به کمک یک هدست EEG Emotiv و تنها با استفاده از امواج مغزی خود، نخستین فردی شد که یک خودروی فرمول 1 را براند.

EEG برای چه استفاده می‌شود؟

عملکرد و تندرستی

ورزشکاران، بیوهکرها و هر مصرف‌کننده علاقه‌مند دیگری می‌توانند از EEG برای «ردیابی» فعالیت مغزی خود استفاده کنند، درست همان‌طور که ممکن است تعداد قدم‌های روزانه‌شان را دنبال کنند. EEG می‌تواند کارکردهای شناختی — مانند توجه و حواس‌پرتی، استرس و بار شناختی (ظرفیت کلی مغز برای فعالیت ذهنی که در هر لحظه بر حافظه فعال تحمیل می‌شود) — را اندازه‌گیری کند. این یافته‌ها می‌توانند بینش‌های ارزشمندی درباره نحوه واکنش مغز به رویدادهای زندگی روزمره آشکار کنند. داده‌های EEG بازخوردی فراهم می‌کنند که می‌توان از آن برای طراحی راهبردهای علمیِ کاهش استرس، بهبود تمرکز یا تقویت مدیتیشن استفاده کرد.

پژوهش مصرف‌کننده

داده‌های EEG می‌توانند ابزار جست‌وجو برای بینش‌های مصرف‌کنندهای قدرتمند باشند. پاسخ‌های مغزی بازخوردی بی‌سابقه از مصرف‌کننده فراهم می‌کنند — زیرا EEG برای سنجش فاصله میان آنچه مصرف‌کنندگان واقعاً به آن توجه می‌کنند و آنچه خودشان درباره دوست‌داشتن یا متوجه شدنش گزارش می‌دهند به کار می‌رود. ترکیب EEG با سایر حسگرهای زیستی مانند ردیابی چشم، تحلیل حالت چهره و اندازه‌گیری ضربان قلب می‌تواند درک کاملی از رفتار مشتریان برای شرکت‌ها فراهم کند. استفاده از فناوری‌های عصبی مانند EEG برای مطالعه واکنش‌های مصرف‌کنندگان، نورومارکتینگ نامیده می‌شود.

سلامت

از آنجا که آزمون‌های EEG فعالیت مغز را در طی یک فرایند کنترل‌شده نشان می‌دهند، نتایج می‌توانند حاوی اطلاعاتی باشند که برای تشخیص انواع اختلالات مغزی به کار می‌روند. داده‌های غیرطبیعی EEG از طریق امواج مغزی نامنظم نمایش داده می‌شوند. داده‌های غیرطبیعی EEG می‌توانند نشانه‌هایی از اختلال عملکرد مغز، ضربه به سر، اختلالات خواب، مشکلات حافظه، تومورهای مغزی، سکته، زوال عقل، اختلالات تشنجی مانند صرع و سایر شرایط را نشان دهند. بسته به تشخیص مورد نظر، پزشکان گاهی EEG را با آزمون‌های شناختی، پایش فعالیت مغز و فنون نوروتصویربرداری ترکیب می‌کنند.

تشخیص تشنج

آزمون‌های EEG اغلب برای بیمارانی که فعالیت تشنجی را تجربه می‌کنند توصیه می‌شود. در این موارد، پزشکان ممکن است یک EEG سرپایی انجام دهند. EEG سرپایی به‌صورت پیوسته تا 72 ساعت ثبت می‌کند، در حالی که EEG سنتی 1 تا 2 ساعت طول می‌کشد. بیمار می‌تواند در خانه خود با پوشیدن هدست EEG آزادانه حرکت کند. طولانی‌تر کردن ثبت، احتمال ثبت فعالیت غیرطبیعی مغز را افزایش می‌دهد. به همین دلیل، EEGهای سرپایی اغلب برای تشخیص صرع (صرع EEG)، اختلالات تشنجی یا اختلالات خواب به کار می‌روند.

مطالعه خواب برای اختلالات خواب

آزمایش خواب EEG یا «پلی‌سومنوگرافی» علاوه بر اسکن مغز، فعالیت بدن را نیز اندازه‌گیری می‌کند. یک تکنسین EEG در طول فرایند شبانه، ضربان قلب، تنفس و سطح اکسیژن خون شما را پایش می‌کند. پلی‌سومنوگرافی بیشتر در پژوهش‌های پزشکی و به‌عنوان یک آزمون تشخیصی برای اختلالات خواب استفاده می‌شود.

علوم اعصاب کمی

از آنجا که EEG فعالیت الکتریکی در لایه بیرونی مغز (قشر مخ) را اندازه‌گیری می‌کند، می‌تواند امواج مغزی را از روی پوست سر شما دریافت کند. با ترکیب آزمون‌های مغزی EEG با داده‌های حاصل از سایر روش‌های پایش مغز، پژوهشگران می‌توانند بینش‌های تازه‌ای درباره برهم‌کنش‌های پیچیده‌ای که در مغز ما — و همچنین در بدن ما — رخ می‌دهند به دست آورند.

دقیقاً همین هدفی است که الکتروانسفالوگرافی کمی (qEEG) دنبال می‌کند. EEG کمی امواج مغزی شما را درست مانند یک EEG سنتی ثبت می‌کند. qEEG با استفاده از یادگیری ماشینی، امواج مغزی شما را با امواج مغزی افرادی در همان بازه جنسیت و سن، اما فاقد اختلال عملکرد مغز، مقایسه می‌کند. فرایند qEEG از طریق این مقایسه کمی، یک «نقشه» از مغز شما ایجاد می‌کند. این فرایند در زیرشاخه‌ای از علوم اعصاب به نام علوم اعصاب محاسباتی رایج است.

جانمایی الکترودهای EEG بخش مهمی از موفقیت qEEG است. جای‌گذاری سنتی لیدهای EEG از سیستم 10-20 پیروی می‌کند؛ یک استاندارد بین‌المللیِ شناخته‌شده برای قرار دادن الکترودهای متصل به پوست سر. «10-20» به این اشاره دارد که فاصله میان لیدهای EEG برابر با 10 درصد یا 20 درصد از کل فاصله جمجمه است.

تعداد الکترودهای یک دستگاه می‌تواند متفاوت باشد — برخی سامانه‌های ثبت EEG می‌توانند تا 256 الکترود داشته باشند. ثبت‌های qEEG از یک کلاهک 19 حسگری برای جمع‌آوری داده از هر 19 ناحیه پوست سر شما استفاده می‌کنند. از آنجا که لیدهای EEG سیگنال‌ها را از محلی که روی آن قرار گرفته‌اند تقویت می‌کنند، به‌دست‌آوردن نقشه‌های مغزی qEEG علت اختلال مشاهده‌شده در سطح رفتاری و/یا شناختی را در سطح مغز شناسایی می‌کند.

پژوهش دانشگاهی

نتایج غیرطبیعی EEG تنها اطلاعات ارزشمندی نیستند که از نتیجه یک آزمون EEG به دست می‌آیند. بسیاری از پژوهشگران در کار خود از EEG نرمال استفاده می‌کنند، از جمله یک مطالعه پیشگامانه در سال 1957 درباره فعالیت مغز در طول خواب REM.

همان‌طور که در بخش انواع امواج مغزی که EEG اندازه‌گیری می‌کند معرفی شد، مطالعه ثبت‌های EEG طیفی از فرکانس‌های موجود در سیگنال‌های مغزی را آشکار می‌کند. این فرکانس‌ها بازتاب‌دهنده حالت‌های مختلف توجهی و شناختی هستند. برای مثال، پژوهشگران هنگام بررسی پاسخ‌های عصبی در طول مدیتیشن (مدیتیشن EEG) فعالیت باند گاما را — که اغلب با توجه آگاهانه مرتبط است — پایش کرده‌اند.

فعالیت باند گاما با اوج عملکرد ذهنی یا جسمی مرتبط است. آزمایش‌هایی که در آن فردی با دستگاه EEG در حال تمرین مدیتیشن عمیق است، نظریه‌هایی را برانگیخته‌اند مبنی بر اینکه امواج گاما با تجربه‌های آگاهانه یا حالت‌های ذهنیِ متعالی مرتبط هستند. با این حال، میان پژوهشگران دانشگاهی درباره اینکه فعالیت باند گاما با چه کارکردهای شناختی‌ای مرتبط است، توافقی وجود ندارد.

پژوهشگران به روشی برای پردازش و مدیریت همه انبوه داده‌های مغزی که جمع‌آوری می‌کنند نیاز دارند — و حتی برای به‌اشتراک‌گذاری آن‌ها با مؤسسات مختلف. «نوروانفورماتیک» حوزه‌ای پژوهشی است که ابزارهای محاسباتی و مدل‌های ریاضی برای داده‌های علوم اعصاب فراهم می‌کند. نوروانفورماتیک می‌کوشد فناوری‌هایی برای سازمان‌دهی پایگاه‌های داده، اشتراک‌گذاری داده و مدل‌سازی داده ایجاد کند. این حوزه با حجم متنوعی از داده‌ها سروکار دارد، زیرا «علوم اعصاب» به‌طور گسترده به‌عنوان مطالعه علمی دستگاه عصبی تعریف می‌شود. یکی از زیرشاخه‌های علوم اعصاب شامل روان‌شناسی شناختی است که از روش‌های نوروتصویربرداری مانند EEG برای تحلیل این‌که کدام بخش‌های مغز و دستگاه عصبی زیربنای کدام فرایندهای شناختی هستند استفاده می‌کند.

پژوهش بازار: استفاده از هدست‌های EEG برای درک حالت هیجانی و شناختی

فرایند آزمایش EEG

آماده‌سازی برای یک فرایند EEG

بخش‌های زیر درباره پایش، تفسیر و نتایج EEG شامل اطلاعاتی برای مخاطبانی است که در یک محیط درمانی تحت آزمون‌های EEG قرار می‌گیرند. بهترین راه برای آماده شدن برای آزمون همیشه این است که از مجریان آزمون درباره دستورالعمل‌های مشخصِ آماده‌سازی بپرسید. دستورالعمل‌های آماده‌سازی می‌توانند بسته به کاربرد متفاوت باشند — برای مثال، ثبت‌های EEG برای پژوهش مصرف‌کننده، پژوهش دانشگاهی یا عملکرد و تندرستی ممکن است به این نیاز داشته باشند که افراد فعال باشند، نه این‌که دراز بکشند.

شرکت‌هایی مانند Emotiv پیشرفت‌هایی در فناوری EEG پیشگامانه ایجاد کرده‌اند که انجام، پردازش و تفسیر آزمون‌ها را سریع‌تر و راحت‌تر می‌کند. هدست‌های EEG همراه و بی‌سیم Emotiv را می‌توان در کمتر از پنج دقیقه راه‌اندازی کرد و این امکان را به شرکت‌کننده می‌دهند که آزادانه حرکت کند، به‌جای آنکه به یک مرکز آزمون محدود شود.

پیش از یک آزمون EEG، به متخصصی که آزمون را اجرا می‌کند — چه پزشک باشد، چه کارفرما یا پژوهشگر — درباره هر دارویی که به‌طور منظم مصرف می‌کنید اطلاع دهید. توصیه می‌شود شب قبل از فرایند، موهای خود را بشویید و بدون هیچ‌گونه محصولی رها کنید. دست‌کم 8 ساعت پیش از آزمون از نوشیدن یا خوردن هرگونه کافئین خودداری کنید. اگر لازم است در طول فرایند EEG بخوابید، ممکن است به شما دستور داده شود شب قبل خواب خود را محدود کنید تا مغزتان بتواند در طول آزمون به‌درستی آرام شود.

پایش EEG

در طول فرایند EEG هیچ درد یا ناراحتی‌ای احساس نخواهید کرد. در یک فرایند بالینی EEG، شما روی تخت یا صندلی تکیه‌دار دراز می‌کشید و از شما خواسته می‌شود چشمان خود را ببندید. یک تکنسین EEG سر شما را اندازه‌گیری می‌کند و محل نصب لیدها را علامت‌گذاری می‌کند.

وقتی آزمون آغاز می‌شود، الکترودها امواج مغزی شما را ثبت می‌کنند و فعالیت را به دستگاه ثبت ارسال می‌کنند. سپس دستگاه EEG داده‌ها را برای تفسیر به الگوی موجی تبدیل می‌کند. پس از پایان ثبت، تکنسین الکترودها را از روی پوست سر شما برمی‌دارد.

آزمون‌های معمول EEG در محیط‌های علمی یا بالینی 30 تا 60 دقیقه زمان می‌برند تا کامل شوند، که حدود 20 دقیقه از آن به زمان راه‌اندازی اولیه اختصاص دارد. آزمون‌های EEG که برای پژوهش مصرف‌کننده، عملکرد فردی و پژوهش محیط کار انجام می‌شوند، بسته به هدف آزمون می‌توانند کوتاه‌تر یا بلندتر باشند. هدست‌های بی‌سیم EEG شرکت Emotiv راه‌اندازی سریع‌تری را برای این موارد استفاده پشتیبانی می‌کنند (کمتر از پنج دقیقه).

پس از فرایند، نباید به زمان بهبودی نیازی باشد. اگر دارویی مصرف کرده‌اید که برای خوابیدن در طول آزمون باعث خواب‌آلودگی شده است، ممکن است مسئول آزمون توصیه کند تا رفع اثر دارو در مرکز بمانید یا از کسی بخواهید شما را به خانه برساند.

عوارض جانبی آزمون EEG نادر هستند. الکترودها هیچ حسی ایجاد نمی‌کنند؛ آن‌ها فقط فعالیت مغز را ثبت می‌کنند. افراد مبتلا به صرع ممکن است بر اثر محرک‌هایی مانند چراغ‌های چشمک‌زن در طول فرایند دچار تشنج شوند. تشنج در طول یک آزمون EEG چیز ترسناکی نیست — در واقع می‌تواند به پزشکان کمک کند نوع صرع را تشخیص دهند و در نتیجه درمان را متناسب‌سازی کنند.

تفسیر EEG و نتایج فرایند

اگر به دلایل بالینی انجام یک آزمون EEG برای شما توصیه شده باشد، نتایج آزمون توسط پزشکی که در سیستم عصبی تخصص دارد تفسیر خواهد شد. متخصص مغز و اعصاب ثبت را برای الگوهای طبیعی و غیرطبیعی مغزی بررسی می‌کند. الگوهای امواج مغزی از طریق ویژگی‌های شکل‌موجشان به‌خوبی قابل تشخیص‌اند. برای مثال، الگوی burst suppression که اغلب در بیماران با حالت‌های غیر‌فعال مغزی مانند کما یا بیهوشی عمومی مشاهده می‌شود، جهش‌های کوتاه (burst) را به‌صورت متناوب با دوره‌های تختی (suppression) نشان می‌دهد.

انواع مختلف صرع با الگوهای متمایز EEG مشخص می‌شوند. الگوی spike-wave — یک الگوی عمومی و متقارن EEG — اغلب در طول یک تشنج ابسانس مشاهده می‌شود، زمانی که فرد برای مدت کوتاهی هوشیاری خود را از دست می‌دهد. یک تشنج کانونی جزئی، که در آن فعالیت تشنجی فقط یک ناحیه از مغز را درگیر می‌کند، با الگوی ریتم سریع و کم‌ولتاژ مشخص می‌شود که در کانال داده EEG مربوط به همان ناحیه ظاهر می‌شود.

سپس متخصص مغز و اعصاب اندازه‌گیری EEG را به پزشکی که آزمون را درخواست کرده بود بازمی‌گرداند. ممکن است پزشک شما یک نوبت برای مرور تصاویر EEG و گفت‌وگو درباره نتایج با شما تنظیم کند. بسته به وضعیت شما، ممکن است یک خدمت پیگیری با عنوان نوروفیدبک EEG یا بیوفیدبک به شما توصیه شود. برای مثال، افرادی که می‌خواهند الگوهای امواج مغزیِ مرتبط با تمرکز را تقویت کنند، ممکن است در درمان ADHD مبتنی بر نوروفیدبک شرکت کنند.

درمان بیوفیدبک به افراد کمک می‌کند فرایندهای غیرارادی بدن را کنترل کنند. برای نمونه، فردی که فشار خون بالا دارد می‌تواند اندازه‌گیری‌های بدن خود را روی مانیتوری ببیند که داده‌ها را از الکترودهای روی پوست او دریافت می‌کند. پایش این فعالیت به آموزش آرام‌سازی و تمرین‌های ذهنی کمک می‌کند که می‌توانند علائم را کاهش دهند.

به‌طور مشابه، نوروفیدبک بر EEG تکیه دارد تا مغز را برای عملکرد بهتر آموزش دهد. در طول این آموزش، بیمار به دستگاه EEG متصل می‌شود و فعالیت مغزی خود را در حال انجام مشاهده می‌کند. این فرایند اغلب شبیه نوعی بازی ویدیویی است که در آن بیمار با مغز خود بازی را «اجرا» می‌کند تا فعالیت مغزی‌اش را کنترل کند. بیمار می‌کوشد فرکانس‌های مغزی مرتبط با اختلال عملکرد مغز را بهبود دهد، درست مانند ورزشکاری که روی یک عضله ضعیف کار می‌کند. نوروفیدبک EEG اغلب برای شرایطی مانند صرع، اختلال دوقطبی، ADHD و اوتیسم توصیه می‌شود. اگرچه می‌تواند به این اختلالات کمک کند، اما نمی‌تواند آن‌ها را درمان کند.

انواع مختلف دستگاه‌های EEG

دستگاه‌های EEG در قالب چند نوع مختلف دستگاه پوشیدنی EEG عرضه می‌شوند. در سطح بالا، تفاوت میان دستگاه‌های EEG بالینی (استفاده‌شده در محیط درمانی و پژوهش علمی) و دستگاه‌های EEG مصرفی (استفاده‌شده در پژوهش مصرف‌کننده، پژوهش دانشگاهی و عملکرد و تندرستی) مطرح است. در دستگاه‌های بالینی، شرکت‌کنندگان هنگام پوشیدن دستگاه نمی‌توانند حرکت کنند و داده‌ها باید در محیطی کنترل‌شده و محافظت‌شده جمع‌آوری شوند تا از اعوجاج سیگنال جلوگیری شود. دستگاه‌های EEG مصرفی مانند هدست‌های بی‌سیم Emotiv به کاربران اجازه می‌دهند فعالیت مغز را در هر مکانی پایش کنند.

تنوع میان انواع دستگاه‌های پوشیدنی EEG برای پشتیبانی از نیازهای متخصصانی که از سامانه‌های EEG استفاده می‌کنند و محیط‌هایی که داده‌ها در آن‌ها جمع‌آوری می‌شوند ضروری است. برای مثال، متخصصان مغز و اعصاب و عصب‌پژوهان اغلب برای تحلیل داده‌های خود به تراکم بالاتری از حسگرها نیاز دارند تا یک پژوهشگر مصرف‌کننده. علاوه بر جای‌گذاری الکترودهای EEG، چند تفاوت مهم دیگر نیز میان سامانه‌های EEG وجود دارد که باید در نظر گرفته شوند.

کلاهک‌های EEG در برابر هدست‌های EEG

تفاوت میان یک کلاهک EEG و یک هدست EEG چیست؟ تفاوت اصلی این دو نوع رایج دستگاه پوشیدنی EEG در تعداد الکترودها است. هدست‌ها معمولاً بین 5 تا 20 الکترود دارند. کلاهک‌ها می‌توانند حسگرهای بیشتری را پشتیبانی کنند، زیرا سطح بیشتری برای جای‌گذاری الکترود دارند. کلاهک‌های EEG، مانند Emotiv EPOC Flex، حسگرهای قابل‌جابجایی برای موقعیت‌دهی انعطاف‌پذیر ارائه می‌دهند. پیکربندی حسگرها در هدست‌های Emotiv Insight و Epoc X ثابت است.

EPOC Flex

حسگرهای ژلی یا سالینی

EPOC+ و Epoc X

حسگرهای سالینی

الکترودهای مرطوب در برابر خشک EEG

دستگاه‌های EEG عمدتاً از الکترودهای مرطوب یا خشک استفاده می‌کنند. شکل تازه‌ای از الکترودها به نام «الکترودهای تاتویی» نیز توسعه یافته است که الکترودهای چاپی هستند و مانند یک خالکوبی موقت روی بدن اعمال می‌شوند. الکترودهای مرطوب به‌دلیل استفاده از ژل چسبنده برای تماس بهتر با پوست سر، دقت داده بیشتری فراهم می‌کنند. الکترودهای مرطوب بیشتر در محیط‌های بالینی و پژوهشی استفاده می‌شوند. الکترودهای خشک به ژل چسبنده نیاز ندارند. دستگاه‌های EEG با الکترود خشک اغلب در پژوهش مصرف‌کننده EEG به کار می‌روند، زیرا زمان راه‌اندازی سریع‌تری دارند. پژوهشگران به‌طور مداوم مزایا و معایب الکترودهای مرطوب در برابر خشک EEG را با هم مقایسه می‌کنند.

دستگاه‌های EEG باسیم در برابر بی‌سیم

در روزهای آغازین EEG، بیماران باید در محیط بالینی به دستگاه EEG متصل می‌شدند. اکنون آزمون‌های بی‌سیم EEG ممکن شده‌اند، زیرا سیگنال‌های EEG را می‌توان دیجیتالی کرد و مانند یک تلفن هوشمند، رایانه یا فضای ابری به دستگاه ثبت ارسال کرد. آزمون‌ها را می‌توان در محیط‌های گوناگون با استفاده از EEGهای قابل‌حمل انجام داد. شما می‌توانید آزمایشی انجام دهید که در آن افراد هدست‌های بی‌سیم EEG می‌پوشند و در یک پارک قدم می‌زنند، و حرکت فرد مورد آزمایش فقط به محدوده انتقال داده محدود خواهد بود. اگر لازم باشد محیط آزمون را برای اعمال محرک‌هایی مانند نورهای چشمک‌زن کنترل کنید، ممکن است محیط بالینی را انتخاب کنید — در این صورت، استفاده از دستگاه EEG باسیم هیچ محدودیتی نخواهد داشت.

هدست‌های EEG باسیم

اتصال کابلی

هدست بی‌سیم EEG Emotiv

فناوری بی‌سیم بلوتوث

اندازه‌گیری EEG در برابر سایر تکنیک‌های اندازه‌گیری مغز

مزیت اندازه‌گیری EEG این است که کم‌تهاجمی‌ترین سنجش فعالیت مغز در دسترس ماست و اطلاعات کمّی فراوانی را در طول فرایندهای شناختی مرتبط فراهم می‌کند. روش‌های دیگر برای مطالعه عملکرد مغز عبارت‌اند از:

• تصویربرداری تشدید مغناطیسی کارکردی (fMRI)

• مغناطیس‌نگاری مغزی (MEG)

• طیف‌سنجی تشدید مغناطیسی هسته‌ای (NMR یا MRS)

• الکتروکورتیکوگرافی

• توموگرافی گسیل تک‌فوتونی (SPECT)

• توموگرافی گسیل پوزیترون (PET)

• طیف‌سنجی نزدیک‌فروسرخ (NIRS)

• سیگنال نوری وابسته به رویداد (EROS)

مزایای EEG

با وجود حساسیت مکانی نسبتاً پایین EEG، این روش چندین مزیت نسبت به برخی از تکنیک‌های تصویربرداری و پژوهش مغزِ فهرست‌شده در بالا دارد:

• EEG در مقایسه با fMRI وضوح زمانی بسیار بالایی دارد. این روش می‌تواند واکنش‌های سریع مغز را که در حد میلی‌ثانیه رخ می‌دهند ثبت کند و به این ترتیب آنچه در مغز و در محیط رخ می‌دهد را با دقت همگام‌سازی کند. EEG در محیط‌های بالینی و پژوهشی با نرخ نمونه‌برداری بین 250 تا 2000 هرتز ثبت می‌شود. سامانه‌های مدرن‌تر جمع‌آوری داده EEG در صورت نیاز می‌توانند با نرخ‌های نمونه‌برداری بالاتر از 20,000 هرتز ثبت کنند.

• هزینه سخت‌افزار و کل هزینه مالکیت (TCO) به‌مراتب پایین‌تر است.

• داده‌های EEG برخلاف الکتروکورتیکوگرافی، که برای قرار دادن الکترودها مستلزم جراحی مغز است، به‌صورت غیرتهاجمی جمع‌آوری می‌شوند.

• حسگرهای همراه EEG را می‌توان در مکان‌های بیشتری نسبت به fMRI، SPECT، PET، MRS یا MEG استفاده کرد، زیرا این تکنیک‌ها به تجهیزات سنگین، گران و غیرقابل‌جابه‌جایی متکی هستند.

• EEG بی‌صداست و امکان مطالعه پاسخ‌ها به محرک‌های شنیداری را فراهم می‌کند.

• در مقایسه با fMRI و MRI، استفاده از دستگاه EEG از نظر فیزیکی خطرناک نیست. fMRI و MRI آهن‌رباهای قدرتمندی هستند که استفاده برای بیمارانی با تجهیزات فلزی مانند ضربان‌ساز را ممکن نمی‌کنند.

• fMRI، PET، MRS و SPECT می‌توانند کلاستروفوبیا را تشدید کنند و این مسئله می‌تواند نتایج آزمون را مختل کند. EEG کلاستروفوبیا ایجاد نمی‌کند، زیرا افراد در فضای کوچکی محصور نمی‌شوند.

• اسکن‌های EEG مصرفی در طول آزمون حرکت بیشتری را برای فرد ممکن می‌کنند، برخلاف بیشتر تکنیک‌های نوروتصویربرداری دیگر.

• EEG برخلاف توموگرافی گسیل پوزیترون، در معرض رادیولایگاندها قرار نمی‌گیرد، یا مانند MRI و fMRI در معرض میدان‌های مغناطیسی سطح بالا نیست.

• EEG در معرض میدان‌های مغناطیسی با شدت بالا (>1 تسلا) قرار نمی‌دهد.

• در مقایسه با روش‌های آزمون رفتاری، EEG می‌تواند پردازش پنهان را تشخیص دهد (پردازشی که به پاسخ نیاز ندارد). این فناوری همچنین برای افرادی که قادر به پاسخ حرکتی نیستند استفاده می‌شود.

• EEG برای استفاده مصرفی مانع ورود پایینی دارد، بنابراین ابزاری قدرتمند برای ردیابی و ثبت فعالیت مغز در طول فعالیت‌های گوناگون زندگی روزمره است و امکان کاربردهای تقریباً نامحدودی را فراهم می‌کند.

• تحلیل خواب EEG می‌تواند جنبه‌های مهمی از زمان‌بندی رشد مغز را نشان دهد، از جمله ارزیابی بلوغ مغز در نوجوانان.

• در مقایسه با BOLD (وابسته به سطح اکسیژن خون) که در fMRI استفاده می‌شود، درک دقیق‌تری از این‌که دقیقاً چه سیگنالی با EEG اندازه‌گیری می‌شود وجود دارد.

بازی‌های EEG

فناوری EEG برای اهداف پزشکی و سرگرمی به دنیای بازی‌ها نیز راه یافته است. شرکت‌ها از EEG برای ایجاد راه‌هایی جهت تعامل با بازی‌های ویدیویی در VR، AR و BCI استفاده می‌کنند. دستگاه‌های EEG سیگنال را تشخیص می‌دهند و الگوریتم‌های موجود در نرم‌افزار امواج مغزی شما را تفسیر می‌کنند تا آواتار شما را روی صفحه کنترل کنند.

هدست EPOC شرکت Emotiv نخستین رابط مغز-رایانه (BCI) با دقت بالا است که می‌تواند افکار و احساسات آگاهانه و ناآگاهانه را پایش و تفسیر کند. BCI می‌تواند امواج مغزی پیچیده مربوط به 30 بیان، احساس و عمل مختلف را تشخیص دهد. این تشخیص از طریق یادگیری ماشینی انجام می‌شود. الگوریتم‌های یادگیری ماشینی برای شناسایی الگوهای مغزی‌ای آموزش دیده‌اند که هنگام پردازش بیان‌ها، احساسات و اعمال گوناگون توسط شرکت‌کننده رخ می‌دهند.

وقتی الگوریتم‌ها یک موج مغزی EEG را در مجموعه داده خود شناسایی می‌کنند، BCI می‌تواند آن الگو را با یک فرمان فیزیکی یا دیجیتال مرتبط کند. برای مثال، فکر کردن به یک واژه محرک مانند «هل بده!» باعث می‌شود آواتار شما شیئی را از مسیرش هل دهد.

TechCrunch TV: دستگاه‌های کنترل‌شده با ذهن و موارد دیگر با استفاده از EEG

موارد کاربرد EEG

کاربردهای مدرن بسیاری برای اندازه‌گیری EEG وجود دارد. برخی از موارد برجسته کاربرد EEG عبارت‌اند از:

• علوم اعصاب

• برنامه‌های آموزش مغز

• نورومارکتینگ

• مطالعات خواب

• رابط مغز و رایانه (BCI)

• عملکرد شناختی

• خودسنجی

• حالت‌های هیجانی

• درمان ADHD

• اختلالات عصبی

• هم‌نواسازی امواج مغزی

• درمان شناختی-رفتاری

• نوروانفورماتیک

• بازی مبتنی بر امواج مغزی

• افزونه AR و VR

• دیسفاژی و زوال عقل

• توان‌بخشی سکته

• آزمون‌های حافظه کاری (N-back)

نکته: این فقط اطلاعات عمومی درباره EEG است. محصولات Emotiv فقط برای کاربردهای پژوهشی و استفاده شخصی در نظر گرفته شده‌اند. محصولات ما به‌عنوان تجهیزات پزشکی مطابق با تعریف آن در دستورالعمل 93/42/EEC اتحادیه اروپا فروخته نمی‌شوند. محصولات ما برای تشخیص یا درمان بیماری طراحی نشده‌اند و برای این منظور نیز در نظر گرفته نشده‌اند.