ईईजी गाइड
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EEG की परिभाषा
EEG का अर्थ “electroencephalography” है, जो मस्तिष्क की विद्युत गतिविधि को रिकॉर्ड करने की एक electrophysiological प्रक्रिया है। EEG मस्तिष्क द्वारा उत्पन्न विद्युत गतिविधि में होने वाले परिवर्तनों को मापता है। वोल्टेज में परिवर्तन न्यूरॉन्स कहलाने वाली कुछ मस्तिष्क कोशिकाओं के भीतर और उनके बीच ionic current से आते हैं।
EEG क्या है?
EEG test मस्तिष्क की विद्युत गतिविधि का मूल्यांकन करता है। EEG scans EEG sensors — छोटे धातु के डिस्क जिन्हें EEG electrodes भी कहा जाता है — को आपकी खोपड़ी पर रखकर किए जाते हैं। ये electrodes आपके मस्तिष्क में विद्युत गतिविधि को पकड़ते और रिकॉर्ड करते हैं। एकत्रित EEG signals को amplify, digitize किया जाता है, और फिर storage तथा data processing के लिए computer या mobile device को भेज दिया जाता है।
EEG data का विश्लेषण संज्ञानात्मक प्रक्रियाओं का अध्ययन करने का एक असाधारण तरीका है। यह डॉक्टरों को medical diagnosis स्थापित करने, शोधकर्ताओं को मानव व्यवहार के आधारभूत brain processes समझने, और व्यक्तियों को अपनी productivity तथा wellness सुधारने में मदद कर सकता है।
EEG कैसे काम करता है?
आपके मस्तिष्क की अरबों कोशिकाएँ बहुत छोटे विद्युत संकेत उत्पन्न करती हैं जो non-linear patterns बनाती हैं, जिन्हें brainwaves कहा जाता है। एक EEG machine एक EEG test के दौरान cerebral cortex, यानी मस्तिष्क की बाहरी परत, में विद्युत गतिविधि को मापती है। EEG sensors को प्रतिभागी के सिर पर रखा जाता है, फिर electrodes बिना सर्जरी के subject से brainwaves को detect करते हैं।
EEG sensors एक ही सेकंड के भीतर मस्तिष्क में उत्पन्न विद्युत गतिविधि के कई हज़ार snapshots तक रिकॉर्ड कर सकते हैं। रिकॉर्ड की गई brainwaves को amplifiers, फिर data को process करने के लिए computer या cloud को भेजा जाता है। amplify किए गए संकेत, जो लहरदार रेखाओं जैसे दिखते हैं, computer, mobile device, या cloud database पर रिकॉर्ड किए जा सकते हैं।
Cloud-computing software को EEG data processing में एक महत्वपूर्ण innovation माना जाता है, क्योंकि यह recordings का real-time analysis बड़े पैमाने पर संभव बनाता है — EEG measurement के शुरुआती दिनों में waves को बस graph paper पर रिकॉर्ड किया जाता था। शैक्षणिक और वाणिज्यिक शोध में EEG systems आमतौर पर data को time series के रूप में, या voltages के निरंतर प्रवाह के रूप में दिखाते हैं।
Graph paper पर रिकॉर्ड की गई EEG Waves
डिजिटल रूप से रिकॉर्ड की गई EEG Waves
आधुनिक brain visualizer software में EEG Waves
मस्तिष्क की विद्युत गतिविधि को map करने के लिए, मस्तिष्क की सतह के चारों ओर स्थित कई अलग-अलग cortical structures से EEG measurements लेना बेहतर होता है।
आधुनिक brain visualizer time series graph में EEG Waves
Brainwaves के प्रकार जिन्हें EEG मापता है
एक EEG device के electrodes विभिन्न EEG frequencies में व्यक्त विद्युत गतिविधि को पकड़ते हैं। Fast Fourier Transform (FFT) नामक algorithm का उपयोग करके, इन कच्चे EEG signals को अलग-अलग frequencies वाली distinct waves के रूप में पहचाना जा सकता है। Frequency, जो विद्युत oscillations की गति को संदर्भित करती है, प्रति सेकंड cycles में मापी जाती है — एक Hertz (Hz) एक cycle per second के बराबर है। Brainwaves को frequency के आधार पर चार मुख्य प्रकारों में वर्गीकृत किया जाता है: Beta, Alpha, Theta और Delta।
नीचे के पैराग्राफ चार मुख्य brain frequencies से जुड़ी कुछ functions पर चर्चा करते हैं। ये functions केवल विभिन्न brain frequencies से जुड़े पाए गए हैं — किसी frequency band और मस्तिष्क के किसी दिए गए function के बीच एक-to-one linear correspondence नहीं होती।
Beta Waves (frequency range 14 Hz से लगभग 30 Hz तक)
Beta waves सबसे अधिक चेतन, जागृत, सतर्क और alert अवस्था से जुड़ी होती हैं। कम amplitude वाली beta waves active concentration, या व्यस्त अथवा चिंतित मानसिक अवस्था से जुड़ी होती हैं। Beta waves motor decisions (movement suppression और motion के sensory feedback) से भी जुड़ी होती हैं। जब इन्हें EEG device से मापा जाता है, तो signals को अक्सर EEG beta waves कहा जाता है।
Alpha Waves (frequency range 7 Hz से 13 Hz तक)
Alpha waves अक्सर relaxed, calm और lucid मानसिक अवस्था से जुड़ी होती हैं। Alpha waves मस्तिष्क के occipital और posterior regions में पाई जा सकती हैं। Alpha waves को अपनी आँखें बंद करके और आराम करके induce किया जा सकता है, और ये intense cognitive processes जैसे सोचना, mental calculus और problem-solving के दौरान शायद ही मौजूद होती हैं। अधिकांश वयस्कों में alpha waves की frequency 9 से 11 Hz के बीच होती है। जब इन्हें EEG device से मापा जाता है, तो इन्हें अक्सर EEG alpha waves कहा जाता है।
Theta Waves (frequency range 4 Hz से 7 Hz तक)
4 और 7 Hz के बीच की frequency range में मस्तिष्क गतिविधि को Theta activity कहा जाता है। EEG measurement में detected Theta rhythm अक्सर युवा वयस्कों में, विशेष रूप से temporal regions के ऊपर और hyperventilation के दौरान, पाई जाती है। वृद्ध व्यक्तियों में, लगभग 30 millivolts (mV) से अधिक amplitude वाली theta activity कम सामान्य होती है, सिवाय उनींदापन के दौरान। जब इन्हें EEG device से मापा जाता है, तो इन्हें अक्सर EEG theta waves कहा जाता है।
Delta Waves (frequency range 4 Hz तक)
Delta activity मुख्य रूप से शिशुओं में पाई जाती है। Delta waves बड़े उम्र के विषयों में गहरी नींद की अवस्थाओं से जुड़ी होती हैं। Absence seizures वाले मरीजों में, जिनमें attention में संक्षिप्त, अचानक lapses होते हैं, delta waves interictally (seizures के बीच) दर्ज की गई हैं।
Delta waves की विशेषता कम-frequency (लगभग 3 Hz), high amplitude waves है। जागृत अवस्था के दौरान भी delta rhythms मौजूद हो सकते हैं — वे eye-opening के प्रति प्रतिक्रिया करती हैं और hyperventilation से भी बढ़ सकती हैं। जब इन्हें EEG device से मापा जाता है, तो इन्हें अक्सर EEG delta waves कहा जाता है।
EEG Waves का उपयोग करके समझना कि मस्तिष्क कैसे काम करता है
EEG क्या दिखाता है?
आपका मस्तिष्क लगातार जानकारी को absorb और process करता रहता है, यहाँ तक कि जब आप सो रहे होते हैं तब भी। यह सारी गतिविधि ऐसे विद्युत संकेत उत्पन्न करती है जिन्हें EEG sensors पकड़ लेते हैं। इससे मस्तिष्क गतिविधि में होने वाले परिवर्तनों को रिकॉर्ड किया जा सकता है, भले ही कोई दृश्य व्यवहारिक प्रतिक्रिया न हो, जैसे movement या facial expression।
एक EEG monitor आपके मस्तिष्क द्वारा उत्पन्न बिजली में होने वाले परिवर्तनों को मापता है, लेकिन विचारों या भावनाओं को नहीं। यह आपके मस्तिष्क में कोई बिजली नहीं भेजता।
मस्तिष्क के मुख्य cortices में गतिविधि का पता लगाना उच्च-गुणवत्ता वाले EEG data को प्राप्त करने के लिए महत्वपूर्ण है। Results बाहरी stimuli से प्रभावित भावनात्मक अवस्थाओं का आकलन करने के लिए proxy हो सकते हैं।
EEG का संक्षिप्त इतिहास
मस्तिष्क में विद्युत गतिविधि की घटनाओं पर शोध 1875 तक जानवरों पर किया गया था, जब चिकित्सक Richard Caton ने British Medical Journal में खरगोशों और बंदरों पर अपने प्रयोगों के निष्कर्ष प्रकाशित किए।
1890 में, Adolf Beck ने sensory stimulation की जाँच के लिए एक कुत्ते और एक खरगोश के मस्तिष्क की सतह पर सीधे electrodes लगाए। मस्तिष्क की उतार-चढ़ाव वाली विद्युत गतिविधि के उनके अवलोकन ने brainwaves की खोज की ओर अग्रसर किया और EEG को एक वैज्ञानिक क्षेत्र बनने में मदद की।
जर्मन physiologist और psychiatrist Hans Berger को 1924 में पहली मानव EEG brainwaves रिकॉर्ड करने का श्रेय दिया जाता है। Berger ने electroencephalogram का आविष्कार किया, एक ऐसा उपकरण जो EEG signals रिकॉर्ड करता है। अपनी पुस्तक “The Origins of EEG” में लेखक David Millet ने इस आविष्कार को “clinical neurology के इतिहास में सबसे आश्चर्यजनक, उल्लेखनीय और महत्वपूर्ण विकासों में से एक” बताया।
पहला मानव EEG recording Hans Berger द्वारा 1924 में प्राप्त किया गया था। ऊपरी signal EEG है और निचला 10 Hz timing signal है।
Hans Berger, मानवों में EEG brainwaves रिकॉर्ड करने वाले पहले व्यक्ति।
Clinical electroencephalography का क्षेत्र 1935 में शुरू हुआ। यह epileptiform spikes, interictal spike waves और clinical absence EEG seizures के तीन cycles के आसपास neuroscientist Frederic Gibbs, Hallowell Davis और William Lennox के शोध से विकसित हुआ। Gibbs और scientist Herbert Jasper ने निष्कर्ष निकाला कि interictal spikes epilepsy का एक विशिष्ट संकेत हैं। पहला EEG laboratory 1936 में Massachusetts General Hospital में खोला गया।
1947 में, The American EEG Society, जिसे अब The American Clinical Neurophysiology Society के नाम से जाना जाता है, की स्थापना हुई और पहला International EEG Congress आयोजित हुआ।
1950 के दशक में, William Grey Walter ने EEG topography विकसित की, जो EEG का एक supplement था, जिसने मस्तिष्क की सतह पर विद्युत गतिविधि का mapping संभव बनाया। यह 1980 के दशक में लोकप्रिय था, लेकिन इसे mainstream neurology में कभी नहीं अपनाया गया।
Stevo Bozinovski, Liljana Bozinovska, और Mihail Sestakov 1988 में EEG machine का उपयोग करके किसी भौतिक वस्तु को नियंत्रित करने वाले पहले वैज्ञानिक थे। 2011 में, EEG उपभोक्ता बाजार में तब आया जब tech entrepreneurs Tan Le और Dr. Geoff Mackellar ने Emotiv कंपनी लॉन्च की।
हेडसेट और कैप जैसे EEG technology घटक BCI (Brain-Computer Interface) के हिस्से हैं। BCI को HMI (Human Machine Interface), MMI (Mind Machine Interface), BMI (Brain Machine Interface) और DNI (Direct Neural Interface) भी कहा जाता है — DNI मस्तिष्क और तंत्रिका तंत्र के अन्य भागों से signals decode कर सकता है। BCI का उद्देश्य प्रशिक्षित मानसिक commands की machine learning के माध्यम से cognitive performance को track करना और virtual तथा physical दोनों वस्तुओं को नियंत्रित करना है।
2017 में, quadriplegic racer Rodrigo Hübner Mendes केवल अपनी brainwaves का उपयोग करके Formula 1 कार चलाने वाले पहले व्यक्ति बने, Emotiv EEG Headset की बदौलत।
EEG किस लिए उपयोग होता है?
Performance और Wellness
Athletes, biohackers, और कोई भी रुचि रखने वाला consumer EEG का उपयोग अपनी brain activity को उसी तरह “track” करने के लिए कर सकता है जैसे वे दिन भर में उठाए गए कदमों की संख्या को track करते हैं। EEG cognitive functions — जैसे attention और distraction, stress और cognitive load (किसी भी क्षण working memory पर लागू mental activity की मस्तिष्क की कुल क्षमता) — को माप सकता है। ये निष्कर्ष इस बारे में मूल्यवान insight दे सकते हैं कि मस्तिष्क दैनिक जीवन की घटनाओं पर कैसे प्रतिक्रिया करता है। EEG data ऐसी feedback प्रदान करता है जिसका उपयोग तनाव कम करने, focus सुधारने या meditation को बेहतर बनाने के लिए वैज्ञानिक रूप से सूचित रणनीतियाँ डिज़ाइन करने में किया जा सकता है।
Consumer Research
EEG data consumer insights के लिए एक शक्तिशाली search -tool हो सकता है। मस्तिष्क की प्रतिक्रियाएँ अभूतपूर्व consumer feedback प्रदान करती हैं — क्योंकि EEG का उपयोग यह मापने के लिए किया जा रहा है कि उपभोक्ता वास्तव में किस पर ध्यान देते हैं बनाम वे स्वयं-रिपोर्ट में क्या पसंद या नोटिस करना बताते हैं। Eye-tracking, facial expression analysis, और heart rate measurements जैसे अन्य biometric sensors के साथ EEG को मिलाकर कंपनियों को ग्राहक व्यवहार की संपूर्ण समझ मिल सकती है। उपभोक्ता प्रतिक्रियाओं के अध्ययन के लिए EEG जैसी neurotechnologies के उपयोग को neuromarketing कहा जाता है।
स्वास्थ्य सेवा
क्योंकि EEG tests नियंत्रित प्रक्रिया के दौरान मस्तिष्क गतिविधि दिखाते हैं, परिणामों में विभिन्न brain disorders का निदान करने के लिए उपयोगी जानकारी हो सकती है। असामान्य EEG data अनियमित brainwaves के माध्यम से प्रदर्शित होता है। असामान्य EEG data मस्तिष्क dysfunction, सिर की चोट, sleep disorders, memory problems, brain tumors, stroke, dementia, epilepsy जैसे seizure disorders और अन्य विभिन्न स्थितियों के संकेत दे सकता है। इच्छित diagnosis के आधार पर, डॉक्टर कभी-कभी EEG को cognitive tests, brain activity monitoring और neuroimaging techniques के साथ जोड़ते हैं
Seizure Diagnosis
Seizure activity का अनुभव कर रहे मरीजों को अक्सर EEG tests की सलाह दी जाती है। इन मामलों में, डॉक्टर ambulatory EEG कर सकते हैं। एक ambulatory EEG लगातार 72 घंटों तक रिकॉर्ड करता है, जबकि traditional EEG 1-2 घंटे तक चलता है। मरीज को EEG headset पहने हुए अपने घर में घूमने-फिरने की अनुमति होती है। रिकॉर्डिंग बढ़ाने से असामान्य मस्तिष्क गतिविधि रिकॉर्ड होने की संभावना बढ़ती है। इसी कारण, ambulatory EEGs का उपयोग अक्सर epilepsy (EEG epilepsy), seizure disorders या sleep disorders के निदान के लिए किया जाता है।
Sleep Disorders के लिए Sleep Study
एक EEG sleep study या “polysomnography” test मस्तिष्क स्कैन करने के साथ-साथ body activity को भी मापता है। एक EEG technologist रात भर की प्रक्रिया के दौरान आपके रक्त में heart rate, breathing और oxygen levels की निगरानी करता है। Polysomnography का उपयोग मुख्यतः medical research और sleep disorders के diagnostic test के रूप में किया जाता है।
Quantitative Neuroscience
चूँकि EEG मस्तिष्क की बाहरी परत (cerebral cortex) में विद्युत गतिविधि को मापता है, यह आपकी खोपड़ी से brainwaves पकड़ सकता है। EEG brain tests को अन्य brain monitoring techniques के data के साथ मिलाकर, शोधकर्ता हमारे मस्तिष्कों के साथ-साथ हमारे शरीरों में होने वाली जटिल interactions के बारे में नई insights प्राप्त कर सकते हैं।
यही वह चीज़ है जिसे quantitative electroencephalography (qEEG) हासिल करने का लक्ष्य रखता है। Quantitative EEG आपकी brainwaves को पारंपरिक EEG की तरह ही रिकॉर्ड करता है। Machine learning का उपयोग करके, qEEG आपकी brainwaves की तुलना समान gender और age range वाले उन व्यक्तियों की brainwaves से करता है, लेकिन ऐसे लोगों से जिनमें brain dysfunction नहीं है। qEEG प्रक्रिया quantitative comparison के माध्यम से आपके मस्तिष्क का एक “map” बनाती है। यह प्रक्रिया neuroscience की sub-discipline में common है जिसे computational neuroscience कहा जाता है।
EEG electrode placement सफल qEEG का एक महत्वपूर्ण हिस्सा है। Traditional EEG lead placements 10-20 system का पालन करते हैं, जो आपकी खोपड़ी पर जुड़े electrodes लगाने के लिए एक internationally recognized standard है। “10-20” का अर्थ EEG leads के बीच की दूरी खोपड़ी की कुल दूरी का 10% या 20% होना है।
किसी device पर electrodes की संख्या अलग-अलग हो सकती है — कुछ EEG recording systems में 256 electrodes तक हो सकते हैं। qEEG की recordings डेटा एकत्र करने के लिए 19-sensor cap का उपयोग करती हैं ताकि आपकी खोपड़ी के सभी 19 क्षेत्रों से data लिया जा सके। चूँकि EEG leads उस स्थान से signals amplify करते हैं जहाँ वे रखे गए हैं, qEEG brain mappings प्राप्त करने से व्यवहारिक और/या संज्ञानात्मक स्तर पर देखे गए dysfunction के कारण को मस्तिष्क स्तर पर पहचाना जा सकता है।
Academic Research
असामान्य EEG results ही EEG test result से प्राप्त एकमात्र मूल्यवान जानकारी नहीं हैं। कई शोधकर्ता अपने शोध में normal EEG का उपयोग करते हैं, जिसमें REM sleep के दौरान मस्तिष्क गतिविधि पर 1957 का एक क्रांतिकारी अध्ययन भी शामिल है।
जैसा कि EEG द्वारा मापी जाने वाली brainwaves के प्रकारों वाले अनुभाग में प्रस्तुत किया गया है, EEG recordings का अध्ययन मस्तिष्क संकेतों में निहित frequency की एक श्रृंखला को प्रकट करता है। ये frequencies अलग-अलग attentional और cognitive states को दर्शाती हैं। उदाहरण के लिए, शोधकर्ताओं ने meditation (EEG meditation) के दौरान neurological responses की जांच करते समय gamma-band activity (जो अक्सर conscious attention से जुड़ी होती है) की निगरानी की है।
Gamma band activity peak mental या physical performance से जुड़ी है। वे प्रयोग जिनमें EEG device पहने एक subject deep meditation का अभ्यास करता है, इस सिद्धांत को जन्म देते हैं कि gamma waves conscious experiences या transcendental mental states से जुड़ी हैं। हालांकि, academic researchers में इस बात पर कोई सहमति नहीं है कि gamma-band activity किन cognitive functions से जुड़ी है।
शोधकर्ताओं को अपने द्वारा एकत्र किए गए brain data के पूरे भंडार को process और handle करने — और उसे अलग-अलग संस्थानों के साथ साझा करने — का एक तरीका चाहिए। “Neuroinformatics” शोध का वह क्षेत्र है जो neuroscience data के लिए computational tools और mathematical models प्रदान करता है। Neuroinformatics databases को organize करने, data sharing, और data modeling के लिए technologies बनाने का लक्ष्य रखता है। यह विविध प्रकार के data से संबंधित है, क्योंकि “neuroscience” को व्यापक रूप से nervous system के वैज्ञानिक अध्ययन के रूप में परिभाषित किया जाता है। Neuroscience की एक sub-discipline cognitive psychology भी शामिल करती है, जो EEG जैसी neuroimaging methods का उपयोग करके विश्लेषण करती है कि मस्तिष्क और nervous system के कौन से हिस्से किन cognitive processes के आधार हैं।
Market Research: भावनात्मक & संज्ञानात्मक अवस्था को समझने के लिए EEG Headsets का उपयोग
EEG Testing Process
EEG Procedure के लिए तैयारी
EEG monitoring, interpretation और results पर निम्नलिखित अनुभाग स्वास्थ्य सेवा परिवेश में EEG tests से गुजर रहे दर्शकों के लिए जानकारी शामिल करते हैं। किसी test की तैयारी का सबसे अच्छा तरीका हमेशा test administers से विशिष्ट तैयारी निर्देश पूछना है। तैयारी के निर्देश use case के अनुसार भिन्न हो सकते हैं — उदाहरण के लिए, consumer research, academic research या performance and wellness के लिए EEG recordings में subjects को लेटने के बजाय सक्रिय रहने की आवश्यकता हो सकती है।
Emotiv जैसी कंपनियों ने EEG technology में ऐसे advances की शुरुआत की है जो tests को conduct, process और interpret करना तेज़ और अधिक सुविधाजनक बनाते हैं। Emotiv के mobile और wireless EEG headsets पाँच मिनट से कम समय में set up किए जा सकते हैं, और वे प्रतिभागी को testing facility तक सीमित रखने के बजाय स्वतंत्र रूप से हिलने-डुलने की अनुमति देते हैं।
EEG test से पहले, test administer करने वाले professional — चाहे वह doctor, employer या researcher हो — को उन किसी भी नियमित दवाओं के बारे में बताएं जो आप लेते हैं। प्रक्रिया से कम-से-कम एक रात पहले अपने बाल धोने और उन पर कोई product न लगाने की सलाह दी जाती है। test से कम से कम 8 घंटे पहले किसी भी caffeine को पीने या खाने से बचें। यदि EEG procedure के दौरान आपको सोना है, तो आपको रात पहले अपनी नींद सीमित करने के लिए कहा जा सकता है ताकि test के दौरान आपका मस्तिष्क ठीक से आराम कर सके।
EEG Monitoring
EEG procedure के दौरान आपको कोई दर्द या असुविधा महसूस नहीं होगी। एक clinical EEG procedure के दौरान, आप बिस्तर या reclining chair पर लेटे होंगे और आपको अपनी आँखें बंद करने के लिए कहा जाएगा। एक EEG technician आपके सिर का माप लेता है और marks करता है कि leads कहाँ लगानी हैं।
जब test शुरू होता है, electrodes आपकी brainwaves रिकॉर्ड करते हैं और activity को recording machine तक भेजते हैं। फिर EEG machine data को interpretation के लिए एक wave pattern में परिवर्तित करती है। recording समाप्त होने के बाद, technician आपकी खोपड़ी से electrodes हटा देगा।
Scientific या clinical settings में routine EEG tests को पूरा होने में 30-60 मिनट लगते हैं, जिसमें लगभग 20 मिनट का initial set-up time शामिल है। Consumer, individual performance और workplace research के लिए किए गए EEG tests की अवधि परीक्षण के उद्देश्यों के आधार पर कम या अधिक हो सकती है। Emotiv के wireless EEG headsets इन use cases के लिए तेज़ set up का समर्थन करते हैं (पाँच मिनट से कम)।
प्रक्रिया के बाद किसी recovery time की आवश्यकता नहीं होनी चाहिए। यदि आपने test के दौरान सोने के लिए कोई ऐसी medication ली है जिससे उनींदापन हुआ है, तो test administrator सुविधा में तब तक प्रतीक्षा करने की सलाह दे सकता है जब तक प्रभाव समाप्त न हो जाएँ, या फिर आपके घर ले जाने के लिए किसी की व्यवस्था हो।
EEG test side effects दुर्लभ हैं। Electrodes कोई sensations उत्पन्न नहीं करते; वे केवल brain activity रिकॉर्ड करते हैं। Epilepsy वाले व्यक्तियों को प्रक्रिया के दौरान flashing lights जैसे stimuli से seizure हो सकता है। EEG test के दौरान seizure से डरने की कोई बात नहीं है — यह वास्तव में डॉक्टरों को epilepsy के प्रकार का निदान करने और उसके अनुसार उपचार को अनुकूलित करने में मदद कर सकता है।
EEG Interpretation और Procedure Results
यदि आपको clinical कारणों से EEG test की सलाह दी गई है, तो आपके test results की व्याख्या तंत्रिका तंत्र में विशेषज्ञता रखने वाला doctor करेगा। Neurologist normal और abnormal brain patterns के लिए recording का अध्ययन करेगा। Brain wave patterns अपने waveforms की विशेषताओं से बहुत आसानी से पहचाने जाते हैं। उदाहरण के लिए, burst suppression pattern, जो अक्सर coma या general anesthesia जैसी inactive brain states वाले मरीजों में देखा जाता है, brief spikes (burst) को flatness की अवधियों (suppression) के साथ बारी-बारी से दिखाता है।
Epilepsy के विभिन्न प्रकार distinct EEG patterns से पहचाने जाते हैं। Spike-wave pattern — एक generalized, symmetrical EEG pattern — अक्सर absence seizure के दौरान देखा जाता है, जहाँ व्यक्ति थोड़े समय के लिए consciousness खो देता है। Partial focal seizure, जिसमें seizure activity केवल मस्तिष्क के एक क्षेत्र को प्रभावित करती है, low-voltage, fast rhythm pattern द्वारा विशेषित होती है जो उस क्षेत्र से संबंधित EEGs data channel में दिखाई देती है।
फिर neurologist EEG measurement उस doctor को वापस भेजता है जिसने test का आदेश दिया था। आपका doctor EEG images की समीक्षा करने और परिणामों पर चर्चा करने के लिए appointment तय कर सकता है। आपकी स्थिति के आधार पर, follow-up के रूप में EEG neurofeedback या biofeedback नामक सेवा की सलाह दी जा सकती है। उदाहरण के लिए, focus से जुड़ी brainwave patterns को मजबूत करने की चाह रखने वाले लोग ADHD के लिए neurofeedback therapy में शामिल हो सकते हैं।
Biofeedback therapy subjects को अनैच्छिक शारीरिक प्रक्रियाओं को नियंत्रित करने में मदद करती है। उदाहरण के लिए, उच्च रक्तचाप का अनुभव करने वाला subject अपनी शारीरिक measurements monitor पर देख सकता है, जो त्वचा पर लगे electrodes से data प्राप्त कर रहा होता है। इस activity की निगरानी से relaxation और mental exercises सिखाने में मदद मिलती है जो लक्षणों को कम कर सकती हैं।
इसी तरह, Neurofeedback मस्तिष्क को बेहतर तरीके से काम करने के लिए प्रशिक्षित करने हेतु EEG पर निर्भर करता है। इस training के दौरान, patient को EEG machine से जोड़ा जाता है और वह अपनी brain activity को action में देख रहा होता है। यह अक्सर एक तरह के video game जैसा लगता है, जहाँ patient अपने मस्तिष्क का उपयोग करके game को “खेल” रहा होता है और अपनी brain activity नियंत्रित करता है। Patient मस्तिष्क dysfunction से जुड़ी brain frequencies को सुधारने की कोशिश करता है, ठीक वैसे ही जैसे एक athlete किसी कमजोर muscle पर काम करता है। EEG neurofeedback अक्सर epilepsy, bipolar disorder, ADHD और autism जैसी स्थितियों के लिए सुझाया जाता है। यह इन विकारों में मदद कर सकता है, लेकिन इन्हें ठीक नहीं कर सकता।
EEG Devices के विभिन्न प्रकार
EEG machines कुछ अलग-अलग wearable EEG devices के रूप में आती हैं। सबसे उच्च स्तर पर clinical EEG devices (जो healthcare और scientific research setting में उपयोग होते हैं) और consumer EEG devices (जो consumer research, academic research और performance and wellness में उपयोग होते हैं) के बीच अंतर होता है। Clinical devices के साथ, प्रतिभागी device पहनकर हिल-डुल नहीं सकते, और signal को विकृत होने से बचाने के लिए data को नियंत्रित और shielded environment में एकत्र करना पड़ता है। Emotiv के wireless headsets जैसे consumer EEG devices उपयोगकर्ताओं को कहीं भी brain activity की निगरानी करने की अनुमति देते हैं।
विभिन्न प्रकार के wearable EEG devices के बीच अंतर उन professionals की आवश्यकताओं और उन settings का समर्थन करने के लिए ज़रूरी है जिनमें data एकत्र किया जाता है। उदाहरण के लिए, neurologists और neuroscientists को data analysis करने के लिए consumer researcher की तुलना में अक्सर अधिक sensor density की आवश्यकता होती है। EEG electrode placement के अलावा, EEG systems के बीच कुछ अन्य उल्लेखनीय variations पर भी विचार करना होता है।
EEG Caps VS. EEG Headsets
EEG cap और EEG headset में क्या अंतर है? इन दो सबसे सामान्य wearable EEG devices के बीच मुख्य अंतर electrodes की संख्या में है। Headsets आमतौर पर 5-20 electrodes तक होते हैं। Caps अधिक sensors का समर्थन कर सकते हैं, क्योंकि electrode placement के लिए उनके पास बड़ा surface area होता है। EEG caps, जैसे Emotiv EPOC FLEX, flexible positioning के लिए movable sensors प्रदान करते हैं। Emotiv Insight और Epoc X headsets में sensor configuration fixed है।
EPOC Flex
Gel या Saline sensors
EPOC+ और EPOC X
Saline sensors
Wet VS. Dry EEG Electrodes
EEG devices मुख्यतः wet या dry electrodes में से किसी एक का उपयोग करते हैं। “tattoo electrodes” नामक electrodes का एक नया विकसित रूप भी है, जो printed electrodes होते हैं और temporary tattoo की तरह लगाए जाते हैं। Wet electrodes बेहतर data accuracy देते हैं, क्योंकि वे scalp के साथ बेहतर संपर्क के लिए adhesive gel का उपयोग करते हैं। Wet electrodes का उपयोग मुख्यतः clinical और research settings में किया जाता है। Dry electrodes को adhesive gel की आवश्यकता नहीं होती। Dry electrodes वाले EEG devices अक्सर EEG consumer research में उपयोग किए जाते हैं, क्योंकि वे setup time कम करते हैं। शोधकर्ता wet बनाम dry EEG electrodes के फायदे और नुकसान की लगातार तुलना कर रहे हैं।
Wired VS. Wireless EEG Devices
EEG के शुरुआती दौर में, मरीजों को clinical setting में EEG machine से जोड़ा जाना पड़ता था। अब, wireless EEG tests संभव हैं, क्योंकि EEG signals को digitize करके recording machine जैसे smartphone, computer या cloud को भेजा जा सकता है। Portable EEGs का उपयोग करके विभिन्न environments में tests किए जा सकते हैं। आप ऐसा experiment कर सकते हैं जिसमें subjects wireless EEG headsets पहनकर पार्क में चलते हों, और subject की movement केवल data transmission range तक सीमित होगी। यदि आपको flashing lights जैसे stimuli देने के लिए test environment को नियंत्रित करने की आवश्यकता है, तो आप clinical setting चुन सकते हैं — ऐसी स्थिति में wired EEG machine का उपयोग करने पर कोई सीमा नहीं होती।
Wired EEG headsets
Cable connection
Wireless Emotiv EEG Headset
Bluetooth wireless technology
EEG Measurement बनाम अन्य Brain Measurement Techniques
EEG measurement का लाभ यह है कि यह brain activity का सबसे कम invasive measure है जो हमारे पास उपलब्ध है, और प्रासंगिक cognitive processes के दौरान बहुत सारी quantitative information प्रदान करता है। Brain function का अध्ययन करने के अन्य तरीकों में शामिल हैं:
Functional magnetic resonance imaging (fMRI)
Magnetoencephalography (MEG)
Nuclear magnetic resonance spectroscopy (NMR or MRS)
Electrocorticography
Single-photon emission computed tomography (SPECT)
Positron emission tomography (PET)
Near-infrared spectroscopy (NIRS)
Event-related optical signal (EROS)
EEG के लाभ
EEG की अपेक्षाकृत कम spatial sensitivity के बावजूद, यह पहले सूचीबद्ध कुछ brain imaging और brain research techniques की तुलना में कई लाभ प्रदान करता है:
fMRI की तुलना में EEG की temporal resolution बहुत अधिक होती है। यह मस्तिष्क की उन तेज़ प्रतिक्रियाओं को पकड़ सकता है जो milliseconds की गति से होती हैं, जिससे यह मस्तिष्क में और वातावरण में क्या हो रहा है, इसे सही-सही sync कर सकता है। Clinical और research settings में EEG को 250 से 2000 Hz के बीच sampling rates पर रिकॉर्ड किया जाता है। अधिक आधुनिक EEG data collection systems चाहें तो 20,000 Hz से ऊपर sampling rates पर रिकॉर्ड कर सकते हैं।
Hardware लागत और total cost of ownership (TCO) काफी कम होती है।
EEG data non-invasively एकत्र किया जाता है, electrocorticography के विपरीत, जिसमें electrodes को सीधे मस्तिष्क की सतह पर लगाने के लिए neurosurgery की आवश्यकता होती है।
Mobile EEG sensors को fMRI, SPECT, PET, MRS, या MEG की तुलना में अधिक स्थानों पर उपयोग किया जा सकता है, क्योंकि ये techniques भारी, महंगे और स्थिर उपकरणों पर निर्भर करती हैं।
EEG silent होता है, जिससे auditory stimuli के प्रति प्रतिक्रियाओं का अध्ययन संभव होता है।
fMRI और MRI की तुलना में, EEG machine के आसपास कोई भौतिक खतरा नहीं होता। fMRI और MRI शक्तिशाली magnets हैं जो pacemakers जैसे metallic gear वाले मरीजों द्वारा उपयोग को रोकते हैं।
fMRI, PET, MRS, और SPECT claustrophobia को बढ़ा सकते हैं, जिससे test results प्रभावित हो सकते हैं। EEG claustrophobia उत्पन्न नहीं करता क्योंकि subjects को छोटी जगह में बंद नहीं किया जाता।
Consumer EEG scans testing के दौरान अधिक subject movement की अनुमति देते हैं, अधिकांश अन्य neuroimaging techniques के विपरीत।
EEG में radioligands का exposure शामिल नहीं होता, positron emission tomography के विपरीत, या MRI या fMRI जैसे उच्च-स्तरीय magnetic fields का exposure नहीं होता।
EEG में उच्च-तीव्रता (>1 tesla) magnetic fields का exposure शामिल नहीं होता।
Behavioral testing methods की तुलना में, EEG covert processing (ऐसा processing जिसमें response की आवश्यकता नहीं होती) का पता लगा सकता है। यह technology उन subjects में भी उपयोग की जाती है जो motor response देने में असमर्थ होते हैं।
Consumer use के लिए EEG की प्रवेश बाधा कम है, इसलिए यह दैनिक जीवन की विभिन्न गतिविधियों के दौरान brain activity को track और record करने का एक शक्तिशाली tool है, जिससे लगभग असीमित अनुप्रयोग संभव होते हैं।
EEG sleep analysis मस्तिष्क विकास के समय से जुड़े महत्वपूर्ण पहलुओं का संकेत दे सकती है, जिसमें adolescent brain maturation का मूल्यांकन भी शामिल है।
fMRI में उपयोग किए जाने वाले BOLD (Blood-oxygen-level-dependent) imaging की तुलना में EEG से वास्तव में कौन सा signal मापा जा रहा है, इसकी बेहतर समझ होती है।
EEG Games
EEG technology को medical और entertainment दोनों उद्देश्यों के लिए gaming world में अनुकूलित किया गया है। कंपनियाँ VR, AR और BCI में video games के साथ interaction के तरीके प्रदान करने के लिए EEG का उपयोग कर रही हैं। EEG machines signal का पता लगाती हैं और software में algorithms आपकी brainwaves की व्याख्या करके स्क्रीन पर आपके avatar को नियंत्रित करते हैं।
Emotiv का EPOC headset पहला high-fidelity brain-computer interface (BCI) है जो conscious और unconscious thoughts तथा emotions की निगरानी और व्याख्या कर सकता है। BCI 30 विभिन्न expressions, emotions और actions की complex brainwaves का पता लगा सकता है। यह detection machine learning के माध्यम से हासिल की जाती है। Machine learning algorithms को उन brain patterns को पहचानने के लिए प्रशिक्षित किया गया है जो तब उत्पन्न होते हैं जब प्रतिभागी विभिन्न expressions, emotions और actions को process करता है।
जब algorithms अपने data set में किसी EEG brainwave को पहचान लेते हैं, तो BCI pattern को किसी physical या digital command से जोड़ सकता है। उदाहरण के लिए, “push!” जैसा trigger word सोचने पर आपका avatar अपने रास्ते से कोई object हटा देगा।
TechCrunch TV: Mind Controlled Devices और EEG का उपयोग करके और भी बहुत कुछ
EEG Use Cases
EEG measurement के कई आधुनिक अनुप्रयोग हैं। कुछ उल्लेखनीय EEG use cases में शामिल हैं:
Neuroscience
Brain education programs
Neuromarketing
Sleep Studies
Brain Computer Interface (BCI)
Cognitive Performance
Self-Quantification
Emotional States
ADHD Therapy
Neurological disorders
Brainwave entrainment
Cognitive behavioral therapy
Neuroinformatics
Brainwave gaming
AR & VR supplement
Dysphagia and Dementia
Stroke rehabilitation
Working memory tests (N-back)
नोट: यह EEG के बारे में केवल सामान्य जानकारी है। Emotiv उत्पाद केवल शोध अनुप्रयोगों और व्यक्तिगत उपयोग के लिए हैं। हमारे उत्पाद EU directive 93/42/EEC में परिभाषित Medical Devices के रूप में नहीं बेचे जाते हैं। हमारे उत्पाद रोग के निदान या उपचार के लिए उपयोग हेतु डिज़ाइन या अभिप्रेत नहीं हैं।
***अस्वीकरण - Emotiv उत्पाद केवल शोध अनुप्रयोगों और व्यक्तिगत उपयोग के लिए हैं। हमारे उत्पाद EU directive 93/42/EEC में परिभाषित Medical Devices के रूप में नहीं बेचे जाते हैं। हमारे उत्पाद रोग के निदान या उपचार के लिए उपयोग हेतु डिज़ाइन या अभिप्रेत नहीं हैं।
EEG की परिभाषा
EEG का अर्थ “electroencephalography” है, जो मस्तिष्क की विद्युत गतिविधि को रिकॉर्ड करने की एक electrophysiological प्रक्रिया है। EEG मस्तिष्क द्वारा उत्पन्न विद्युत गतिविधि में होने वाले परिवर्तनों को मापता है। वोल्टेज में परिवर्तन न्यूरॉन्स कहलाने वाली कुछ मस्तिष्क कोशिकाओं के भीतर और उनके बीच ionic current से आते हैं।
EEG क्या है?
EEG test मस्तिष्क की विद्युत गतिविधि का मूल्यांकन करता है। EEG scans EEG sensors — छोटे धातु के डिस्क जिन्हें EEG electrodes भी कहा जाता है — को आपकी खोपड़ी पर रखकर किए जाते हैं। ये electrodes आपके मस्तिष्क में विद्युत गतिविधि को पकड़ते और रिकॉर्ड करते हैं। एकत्रित EEG signals को amplify, digitize किया जाता है, और फिर storage तथा data processing के लिए computer या mobile device को भेज दिया जाता है।
EEG data का विश्लेषण संज्ञानात्मक प्रक्रियाओं का अध्ययन करने का एक असाधारण तरीका है। यह डॉक्टरों को medical diagnosis स्थापित करने, शोधकर्ताओं को मानव व्यवहार के आधारभूत brain processes समझने, और व्यक्तियों को अपनी productivity तथा wellness सुधारने में मदद कर सकता है।
EEG कैसे काम करता है?
आपके मस्तिष्क की अरबों कोशिकाएँ बहुत छोटे विद्युत संकेत उत्पन्न करती हैं जो non-linear patterns बनाती हैं, जिन्हें brainwaves कहा जाता है। एक EEG machine एक EEG test के दौरान cerebral cortex, यानी मस्तिष्क की बाहरी परत, में विद्युत गतिविधि को मापती है। EEG sensors को प्रतिभागी के सिर पर रखा जाता है, फिर electrodes बिना सर्जरी के subject से brainwaves को detect करते हैं।
EEG sensors एक ही सेकंड के भीतर मस्तिष्क में उत्पन्न विद्युत गतिविधि के कई हज़ार snapshots तक रिकॉर्ड कर सकते हैं। रिकॉर्ड की गई brainwaves को amplifiers, फिर data को process करने के लिए computer या cloud को भेजा जाता है। amplify किए गए संकेत, जो लहरदार रेखाओं जैसे दिखते हैं, computer, mobile device, या cloud database पर रिकॉर्ड किए जा सकते हैं।
Cloud-computing software को EEG data processing में एक महत्वपूर्ण innovation माना जाता है, क्योंकि यह recordings का real-time analysis बड़े पैमाने पर संभव बनाता है — EEG measurement के शुरुआती दिनों में waves को बस graph paper पर रिकॉर्ड किया जाता था। शैक्षणिक और वाणिज्यिक शोध में EEG systems आमतौर पर data को time series के रूप में, या voltages के निरंतर प्रवाह के रूप में दिखाते हैं।
Graph paper पर रिकॉर्ड की गई EEG Waves
डिजिटल रूप से रिकॉर्ड की गई EEG Waves
आधुनिक brain visualizer software में EEG Waves
मस्तिष्क की विद्युत गतिविधि को map करने के लिए, मस्तिष्क की सतह के चारों ओर स्थित कई अलग-अलग cortical structures से EEG measurements लेना बेहतर होता है।
आधुनिक brain visualizer time series graph में EEG Waves
Brainwaves के प्रकार जिन्हें EEG मापता है
एक EEG device के electrodes विभिन्न EEG frequencies में व्यक्त विद्युत गतिविधि को पकड़ते हैं। Fast Fourier Transform (FFT) नामक algorithm का उपयोग करके, इन कच्चे EEG signals को अलग-अलग frequencies वाली distinct waves के रूप में पहचाना जा सकता है। Frequency, जो विद्युत oscillations की गति को संदर्भित करती है, प्रति सेकंड cycles में मापी जाती है — एक Hertz (Hz) एक cycle per second के बराबर है। Brainwaves को frequency के आधार पर चार मुख्य प्रकारों में वर्गीकृत किया जाता है: Beta, Alpha, Theta और Delta।
नीचे के पैराग्राफ चार मुख्य brain frequencies से जुड़ी कुछ functions पर चर्चा करते हैं। ये functions केवल विभिन्न brain frequencies से जुड़े पाए गए हैं — किसी frequency band और मस्तिष्क के किसी दिए गए function के बीच एक-to-one linear correspondence नहीं होती।
Beta Waves (frequency range 14 Hz से लगभग 30 Hz तक)
Beta waves सबसे अधिक चेतन, जागृत, सतर्क और alert अवस्था से जुड़ी होती हैं। कम amplitude वाली beta waves active concentration, या व्यस्त अथवा चिंतित मानसिक अवस्था से जुड़ी होती हैं। Beta waves motor decisions (movement suppression और motion के sensory feedback) से भी जुड़ी होती हैं। जब इन्हें EEG device से मापा जाता है, तो signals को अक्सर EEG beta waves कहा जाता है।
Alpha Waves (frequency range 7 Hz से 13 Hz तक)
Alpha waves अक्सर relaxed, calm और lucid मानसिक अवस्था से जुड़ी होती हैं। Alpha waves मस्तिष्क के occipital और posterior regions में पाई जा सकती हैं। Alpha waves को अपनी आँखें बंद करके और आराम करके induce किया जा सकता है, और ये intense cognitive processes जैसे सोचना, mental calculus और problem-solving के दौरान शायद ही मौजूद होती हैं। अधिकांश वयस्कों में alpha waves की frequency 9 से 11 Hz के बीच होती है। जब इन्हें EEG device से मापा जाता है, तो इन्हें अक्सर EEG alpha waves कहा जाता है।
Theta Waves (frequency range 4 Hz से 7 Hz तक)
4 और 7 Hz के बीच की frequency range में मस्तिष्क गतिविधि को Theta activity कहा जाता है। EEG measurement में detected Theta rhythm अक्सर युवा वयस्कों में, विशेष रूप से temporal regions के ऊपर और hyperventilation के दौरान, पाई जाती है। वृद्ध व्यक्तियों में, लगभग 30 millivolts (mV) से अधिक amplitude वाली theta activity कम सामान्य होती है, सिवाय उनींदापन के दौरान। जब इन्हें EEG device से मापा जाता है, तो इन्हें अक्सर EEG theta waves कहा जाता है।
Delta Waves (frequency range 4 Hz तक)
Delta activity मुख्य रूप से शिशुओं में पाई जाती है। Delta waves बड़े उम्र के विषयों में गहरी नींद की अवस्थाओं से जुड़ी होती हैं। Absence seizures वाले मरीजों में, जिनमें attention में संक्षिप्त, अचानक lapses होते हैं, delta waves interictally (seizures के बीच) दर्ज की गई हैं।
Delta waves की विशेषता कम-frequency (लगभग 3 Hz), high amplitude waves है। जागृत अवस्था के दौरान भी delta rhythms मौजूद हो सकते हैं — वे eye-opening के प्रति प्रतिक्रिया करती हैं और hyperventilation से भी बढ़ सकती हैं। जब इन्हें EEG device से मापा जाता है, तो इन्हें अक्सर EEG delta waves कहा जाता है।
EEG Waves का उपयोग करके समझना कि मस्तिष्क कैसे काम करता है
EEG क्या दिखाता है?
आपका मस्तिष्क लगातार जानकारी को absorb और process करता रहता है, यहाँ तक कि जब आप सो रहे होते हैं तब भी। यह सारी गतिविधि ऐसे विद्युत संकेत उत्पन्न करती है जिन्हें EEG sensors पकड़ लेते हैं। इससे मस्तिष्क गतिविधि में होने वाले परिवर्तनों को रिकॉर्ड किया जा सकता है, भले ही कोई दृश्य व्यवहारिक प्रतिक्रिया न हो, जैसे movement या facial expression।
एक EEG monitor आपके मस्तिष्क द्वारा उत्पन्न बिजली में होने वाले परिवर्तनों को मापता है, लेकिन विचारों या भावनाओं को नहीं। यह आपके मस्तिष्क में कोई बिजली नहीं भेजता।
मस्तिष्क के मुख्य cortices में गतिविधि का पता लगाना उच्च-गुणवत्ता वाले EEG data को प्राप्त करने के लिए महत्वपूर्ण है। Results बाहरी stimuli से प्रभावित भावनात्मक अवस्थाओं का आकलन करने के लिए proxy हो सकते हैं।
EEG का संक्षिप्त इतिहास
मस्तिष्क में विद्युत गतिविधि की घटनाओं पर शोध 1875 तक जानवरों पर किया गया था, जब चिकित्सक Richard Caton ने British Medical Journal में खरगोशों और बंदरों पर अपने प्रयोगों के निष्कर्ष प्रकाशित किए।
1890 में, Adolf Beck ने sensory stimulation की जाँच के लिए एक कुत्ते और एक खरगोश के मस्तिष्क की सतह पर सीधे electrodes लगाए। मस्तिष्क की उतार-चढ़ाव वाली विद्युत गतिविधि के उनके अवलोकन ने brainwaves की खोज की ओर अग्रसर किया और EEG को एक वैज्ञानिक क्षेत्र बनने में मदद की।
जर्मन physiologist और psychiatrist Hans Berger को 1924 में पहली मानव EEG brainwaves रिकॉर्ड करने का श्रेय दिया जाता है। Berger ने electroencephalogram का आविष्कार किया, एक ऐसा उपकरण जो EEG signals रिकॉर्ड करता है। अपनी पुस्तक “The Origins of EEG” में लेखक David Millet ने इस आविष्कार को “clinical neurology के इतिहास में सबसे आश्चर्यजनक, उल्लेखनीय और महत्वपूर्ण विकासों में से एक” बताया।
पहला मानव EEG recording Hans Berger द्वारा 1924 में प्राप्त किया गया था। ऊपरी signal EEG है और निचला 10 Hz timing signal है।
Hans Berger, मानवों में EEG brainwaves रिकॉर्ड करने वाले पहले व्यक्ति।
Clinical electroencephalography का क्षेत्र 1935 में शुरू हुआ। यह epileptiform spikes, interictal spike waves और clinical absence EEG seizures के तीन cycles के आसपास neuroscientist Frederic Gibbs, Hallowell Davis और William Lennox के शोध से विकसित हुआ। Gibbs और scientist Herbert Jasper ने निष्कर्ष निकाला कि interictal spikes epilepsy का एक विशिष्ट संकेत हैं। पहला EEG laboratory 1936 में Massachusetts General Hospital में खोला गया।
1947 में, The American EEG Society, जिसे अब The American Clinical Neurophysiology Society के नाम से जाना जाता है, की स्थापना हुई और पहला International EEG Congress आयोजित हुआ।
1950 के दशक में, William Grey Walter ने EEG topography विकसित की, जो EEG का एक supplement था, जिसने मस्तिष्क की सतह पर विद्युत गतिविधि का mapping संभव बनाया। यह 1980 के दशक में लोकप्रिय था, लेकिन इसे mainstream neurology में कभी नहीं अपनाया गया।
Stevo Bozinovski, Liljana Bozinovska, और Mihail Sestakov 1988 में EEG machine का उपयोग करके किसी भौतिक वस्तु को नियंत्रित करने वाले पहले वैज्ञानिक थे। 2011 में, EEG उपभोक्ता बाजार में तब आया जब tech entrepreneurs Tan Le और Dr. Geoff Mackellar ने Emotiv कंपनी लॉन्च की।
हेडसेट और कैप जैसे EEG technology घटक BCI (Brain-Computer Interface) के हिस्से हैं। BCI को HMI (Human Machine Interface), MMI (Mind Machine Interface), BMI (Brain Machine Interface) और DNI (Direct Neural Interface) भी कहा जाता है — DNI मस्तिष्क और तंत्रिका तंत्र के अन्य भागों से signals decode कर सकता है। BCI का उद्देश्य प्रशिक्षित मानसिक commands की machine learning के माध्यम से cognitive performance को track करना और virtual तथा physical दोनों वस्तुओं को नियंत्रित करना है।
2017 में, quadriplegic racer Rodrigo Hübner Mendes केवल अपनी brainwaves का उपयोग करके Formula 1 कार चलाने वाले पहले व्यक्ति बने, Emotiv EEG Headset की बदौलत।
EEG किस लिए उपयोग होता है?
Performance और Wellness
Athletes, biohackers, और कोई भी रुचि रखने वाला consumer EEG का उपयोग अपनी brain activity को उसी तरह “track” करने के लिए कर सकता है जैसे वे दिन भर में उठाए गए कदमों की संख्या को track करते हैं। EEG cognitive functions — जैसे attention और distraction, stress और cognitive load (किसी भी क्षण working memory पर लागू mental activity की मस्तिष्क की कुल क्षमता) — को माप सकता है। ये निष्कर्ष इस बारे में मूल्यवान insight दे सकते हैं कि मस्तिष्क दैनिक जीवन की घटनाओं पर कैसे प्रतिक्रिया करता है। EEG data ऐसी feedback प्रदान करता है जिसका उपयोग तनाव कम करने, focus सुधारने या meditation को बेहतर बनाने के लिए वैज्ञानिक रूप से सूचित रणनीतियाँ डिज़ाइन करने में किया जा सकता है।
Consumer Research
EEG data consumer insights के लिए एक शक्तिशाली search -tool हो सकता है। मस्तिष्क की प्रतिक्रियाएँ अभूतपूर्व consumer feedback प्रदान करती हैं — क्योंकि EEG का उपयोग यह मापने के लिए किया जा रहा है कि उपभोक्ता वास्तव में किस पर ध्यान देते हैं बनाम वे स्वयं-रिपोर्ट में क्या पसंद या नोटिस करना बताते हैं। Eye-tracking, facial expression analysis, और heart rate measurements जैसे अन्य biometric sensors के साथ EEG को मिलाकर कंपनियों को ग्राहक व्यवहार की संपूर्ण समझ मिल सकती है। उपभोक्ता प्रतिक्रियाओं के अध्ययन के लिए EEG जैसी neurotechnologies के उपयोग को neuromarketing कहा जाता है।
स्वास्थ्य सेवा
क्योंकि EEG tests नियंत्रित प्रक्रिया के दौरान मस्तिष्क गतिविधि दिखाते हैं, परिणामों में विभिन्न brain disorders का निदान करने के लिए उपयोगी जानकारी हो सकती है। असामान्य EEG data अनियमित brainwaves के माध्यम से प्रदर्शित होता है। असामान्य EEG data मस्तिष्क dysfunction, सिर की चोट, sleep disorders, memory problems, brain tumors, stroke, dementia, epilepsy जैसे seizure disorders और अन्य विभिन्न स्थितियों के संकेत दे सकता है। इच्छित diagnosis के आधार पर, डॉक्टर कभी-कभी EEG को cognitive tests, brain activity monitoring और neuroimaging techniques के साथ जोड़ते हैं
Seizure Diagnosis
Seizure activity का अनुभव कर रहे मरीजों को अक्सर EEG tests की सलाह दी जाती है। इन मामलों में, डॉक्टर ambulatory EEG कर सकते हैं। एक ambulatory EEG लगातार 72 घंटों तक रिकॉर्ड करता है, जबकि traditional EEG 1-2 घंटे तक चलता है। मरीज को EEG headset पहने हुए अपने घर में घूमने-फिरने की अनुमति होती है। रिकॉर्डिंग बढ़ाने से असामान्य मस्तिष्क गतिविधि रिकॉर्ड होने की संभावना बढ़ती है। इसी कारण, ambulatory EEGs का उपयोग अक्सर epilepsy (EEG epilepsy), seizure disorders या sleep disorders के निदान के लिए किया जाता है।
Sleep Disorders के लिए Sleep Study
एक EEG sleep study या “polysomnography” test मस्तिष्क स्कैन करने के साथ-साथ body activity को भी मापता है। एक EEG technologist रात भर की प्रक्रिया के दौरान आपके रक्त में heart rate, breathing और oxygen levels की निगरानी करता है। Polysomnography का उपयोग मुख्यतः medical research और sleep disorders के diagnostic test के रूप में किया जाता है।
Quantitative Neuroscience
चूँकि EEG मस्तिष्क की बाहरी परत (cerebral cortex) में विद्युत गतिविधि को मापता है, यह आपकी खोपड़ी से brainwaves पकड़ सकता है। EEG brain tests को अन्य brain monitoring techniques के data के साथ मिलाकर, शोधकर्ता हमारे मस्तिष्कों के साथ-साथ हमारे शरीरों में होने वाली जटिल interactions के बारे में नई insights प्राप्त कर सकते हैं।
यही वह चीज़ है जिसे quantitative electroencephalography (qEEG) हासिल करने का लक्ष्य रखता है। Quantitative EEG आपकी brainwaves को पारंपरिक EEG की तरह ही रिकॉर्ड करता है। Machine learning का उपयोग करके, qEEG आपकी brainwaves की तुलना समान gender और age range वाले उन व्यक्तियों की brainwaves से करता है, लेकिन ऐसे लोगों से जिनमें brain dysfunction नहीं है। qEEG प्रक्रिया quantitative comparison के माध्यम से आपके मस्तिष्क का एक “map” बनाती है। यह प्रक्रिया neuroscience की sub-discipline में common है जिसे computational neuroscience कहा जाता है।
EEG electrode placement सफल qEEG का एक महत्वपूर्ण हिस्सा है। Traditional EEG lead placements 10-20 system का पालन करते हैं, जो आपकी खोपड़ी पर जुड़े electrodes लगाने के लिए एक internationally recognized standard है। “10-20” का अर्थ EEG leads के बीच की दूरी खोपड़ी की कुल दूरी का 10% या 20% होना है।
किसी device पर electrodes की संख्या अलग-अलग हो सकती है — कुछ EEG recording systems में 256 electrodes तक हो सकते हैं। qEEG की recordings डेटा एकत्र करने के लिए 19-sensor cap का उपयोग करती हैं ताकि आपकी खोपड़ी के सभी 19 क्षेत्रों से data लिया जा सके। चूँकि EEG leads उस स्थान से signals amplify करते हैं जहाँ वे रखे गए हैं, qEEG brain mappings प्राप्त करने से व्यवहारिक और/या संज्ञानात्मक स्तर पर देखे गए dysfunction के कारण को मस्तिष्क स्तर पर पहचाना जा सकता है।
Academic Research
असामान्य EEG results ही EEG test result से प्राप्त एकमात्र मूल्यवान जानकारी नहीं हैं। कई शोधकर्ता अपने शोध में normal EEG का उपयोग करते हैं, जिसमें REM sleep के दौरान मस्तिष्क गतिविधि पर 1957 का एक क्रांतिकारी अध्ययन भी शामिल है।
जैसा कि EEG द्वारा मापी जाने वाली brainwaves के प्रकारों वाले अनुभाग में प्रस्तुत किया गया है, EEG recordings का अध्ययन मस्तिष्क संकेतों में निहित frequency की एक श्रृंखला को प्रकट करता है। ये frequencies अलग-अलग attentional और cognitive states को दर्शाती हैं। उदाहरण के लिए, शोधकर्ताओं ने meditation (EEG meditation) के दौरान neurological responses की जांच करते समय gamma-band activity (जो अक्सर conscious attention से जुड़ी होती है) की निगरानी की है।
Gamma band activity peak mental या physical performance से जुड़ी है। वे प्रयोग जिनमें EEG device पहने एक subject deep meditation का अभ्यास करता है, इस सिद्धांत को जन्म देते हैं कि gamma waves conscious experiences या transcendental mental states से जुड़ी हैं। हालांकि, academic researchers में इस बात पर कोई सहमति नहीं है कि gamma-band activity किन cognitive functions से जुड़ी है।
शोधकर्ताओं को अपने द्वारा एकत्र किए गए brain data के पूरे भंडार को process और handle करने — और उसे अलग-अलग संस्थानों के साथ साझा करने — का एक तरीका चाहिए। “Neuroinformatics” शोध का वह क्षेत्र है जो neuroscience data के लिए computational tools और mathematical models प्रदान करता है। Neuroinformatics databases को organize करने, data sharing, और data modeling के लिए technologies बनाने का लक्ष्य रखता है। यह विविध प्रकार के data से संबंधित है, क्योंकि “neuroscience” को व्यापक रूप से nervous system के वैज्ञानिक अध्ययन के रूप में परिभाषित किया जाता है। Neuroscience की एक sub-discipline cognitive psychology भी शामिल करती है, जो EEG जैसी neuroimaging methods का उपयोग करके विश्लेषण करती है कि मस्तिष्क और nervous system के कौन से हिस्से किन cognitive processes के आधार हैं।
Market Research: भावनात्मक & संज्ञानात्मक अवस्था को समझने के लिए EEG Headsets का उपयोग
EEG Testing Process
EEG Procedure के लिए तैयारी
EEG monitoring, interpretation और results पर निम्नलिखित अनुभाग स्वास्थ्य सेवा परिवेश में EEG tests से गुजर रहे दर्शकों के लिए जानकारी शामिल करते हैं। किसी test की तैयारी का सबसे अच्छा तरीका हमेशा test administers से विशिष्ट तैयारी निर्देश पूछना है। तैयारी के निर्देश use case के अनुसार भिन्न हो सकते हैं — उदाहरण के लिए, consumer research, academic research या performance and wellness के लिए EEG recordings में subjects को लेटने के बजाय सक्रिय रहने की आवश्यकता हो सकती है।
Emotiv जैसी कंपनियों ने EEG technology में ऐसे advances की शुरुआत की है जो tests को conduct, process और interpret करना तेज़ और अधिक सुविधाजनक बनाते हैं। Emotiv के mobile और wireless EEG headsets पाँच मिनट से कम समय में set up किए जा सकते हैं, और वे प्रतिभागी को testing facility तक सीमित रखने के बजाय स्वतंत्र रूप से हिलने-डुलने की अनुमति देते हैं।
EEG test से पहले, test administer करने वाले professional — चाहे वह doctor, employer या researcher हो — को उन किसी भी नियमित दवाओं के बारे में बताएं जो आप लेते हैं। प्रक्रिया से कम-से-कम एक रात पहले अपने बाल धोने और उन पर कोई product न लगाने की सलाह दी जाती है। test से कम से कम 8 घंटे पहले किसी भी caffeine को पीने या खाने से बचें। यदि EEG procedure के दौरान आपको सोना है, तो आपको रात पहले अपनी नींद सीमित करने के लिए कहा जा सकता है ताकि test के दौरान आपका मस्तिष्क ठीक से आराम कर सके।
EEG Monitoring
EEG procedure के दौरान आपको कोई दर्द या असुविधा महसूस नहीं होगी। एक clinical EEG procedure के दौरान, आप बिस्तर या reclining chair पर लेटे होंगे और आपको अपनी आँखें बंद करने के लिए कहा जाएगा। एक EEG technician आपके सिर का माप लेता है और marks करता है कि leads कहाँ लगानी हैं।
जब test शुरू होता है, electrodes आपकी brainwaves रिकॉर्ड करते हैं और activity को recording machine तक भेजते हैं। फिर EEG machine data को interpretation के लिए एक wave pattern में परिवर्तित करती है। recording समाप्त होने के बाद, technician आपकी खोपड़ी से electrodes हटा देगा।
Scientific या clinical settings में routine EEG tests को पूरा होने में 30-60 मिनट लगते हैं, जिसमें लगभग 20 मिनट का initial set-up time शामिल है। Consumer, individual performance और workplace research के लिए किए गए EEG tests की अवधि परीक्षण के उद्देश्यों के आधार पर कम या अधिक हो सकती है। Emotiv के wireless EEG headsets इन use cases के लिए तेज़ set up का समर्थन करते हैं (पाँच मिनट से कम)।
प्रक्रिया के बाद किसी recovery time की आवश्यकता नहीं होनी चाहिए। यदि आपने test के दौरान सोने के लिए कोई ऐसी medication ली है जिससे उनींदापन हुआ है, तो test administrator सुविधा में तब तक प्रतीक्षा करने की सलाह दे सकता है जब तक प्रभाव समाप्त न हो जाएँ, या फिर आपके घर ले जाने के लिए किसी की व्यवस्था हो।
EEG test side effects दुर्लभ हैं। Electrodes कोई sensations उत्पन्न नहीं करते; वे केवल brain activity रिकॉर्ड करते हैं। Epilepsy वाले व्यक्तियों को प्रक्रिया के दौरान flashing lights जैसे stimuli से seizure हो सकता है। EEG test के दौरान seizure से डरने की कोई बात नहीं है — यह वास्तव में डॉक्टरों को epilepsy के प्रकार का निदान करने और उसके अनुसार उपचार को अनुकूलित करने में मदद कर सकता है।
EEG Interpretation और Procedure Results
यदि आपको clinical कारणों से EEG test की सलाह दी गई है, तो आपके test results की व्याख्या तंत्रिका तंत्र में विशेषज्ञता रखने वाला doctor करेगा। Neurologist normal और abnormal brain patterns के लिए recording का अध्ययन करेगा। Brain wave patterns अपने waveforms की विशेषताओं से बहुत आसानी से पहचाने जाते हैं। उदाहरण के लिए, burst suppression pattern, जो अक्सर coma या general anesthesia जैसी inactive brain states वाले मरीजों में देखा जाता है, brief spikes (burst) को flatness की अवधियों (suppression) के साथ बारी-बारी से दिखाता है।
Epilepsy के विभिन्न प्रकार distinct EEG patterns से पहचाने जाते हैं। Spike-wave pattern — एक generalized, symmetrical EEG pattern — अक्सर absence seizure के दौरान देखा जाता है, जहाँ व्यक्ति थोड़े समय के लिए consciousness खो देता है। Partial focal seizure, जिसमें seizure activity केवल मस्तिष्क के एक क्षेत्र को प्रभावित करती है, low-voltage, fast rhythm pattern द्वारा विशेषित होती है जो उस क्षेत्र से संबंधित EEGs data channel में दिखाई देती है।
फिर neurologist EEG measurement उस doctor को वापस भेजता है जिसने test का आदेश दिया था। आपका doctor EEG images की समीक्षा करने और परिणामों पर चर्चा करने के लिए appointment तय कर सकता है। आपकी स्थिति के आधार पर, follow-up के रूप में EEG neurofeedback या biofeedback नामक सेवा की सलाह दी जा सकती है। उदाहरण के लिए, focus से जुड़ी brainwave patterns को मजबूत करने की चाह रखने वाले लोग ADHD के लिए neurofeedback therapy में शामिल हो सकते हैं।
Biofeedback therapy subjects को अनैच्छिक शारीरिक प्रक्रियाओं को नियंत्रित करने में मदद करती है। उदाहरण के लिए, उच्च रक्तचाप का अनुभव करने वाला subject अपनी शारीरिक measurements monitor पर देख सकता है, जो त्वचा पर लगे electrodes से data प्राप्त कर रहा होता है। इस activity की निगरानी से relaxation और mental exercises सिखाने में मदद मिलती है जो लक्षणों को कम कर सकती हैं।
इसी तरह, Neurofeedback मस्तिष्क को बेहतर तरीके से काम करने के लिए प्रशिक्षित करने हेतु EEG पर निर्भर करता है। इस training के दौरान, patient को EEG machine से जोड़ा जाता है और वह अपनी brain activity को action में देख रहा होता है। यह अक्सर एक तरह के video game जैसा लगता है, जहाँ patient अपने मस्तिष्क का उपयोग करके game को “खेल” रहा होता है और अपनी brain activity नियंत्रित करता है। Patient मस्तिष्क dysfunction से जुड़ी brain frequencies को सुधारने की कोशिश करता है, ठीक वैसे ही जैसे एक athlete किसी कमजोर muscle पर काम करता है। EEG neurofeedback अक्सर epilepsy, bipolar disorder, ADHD और autism जैसी स्थितियों के लिए सुझाया जाता है। यह इन विकारों में मदद कर सकता है, लेकिन इन्हें ठीक नहीं कर सकता।
EEG Devices के विभिन्न प्रकार
EEG machines कुछ अलग-अलग wearable EEG devices के रूप में आती हैं। सबसे उच्च स्तर पर clinical EEG devices (जो healthcare और scientific research setting में उपयोग होते हैं) और consumer EEG devices (जो consumer research, academic research और performance and wellness में उपयोग होते हैं) के बीच अंतर होता है। Clinical devices के साथ, प्रतिभागी device पहनकर हिल-डुल नहीं सकते, और signal को विकृत होने से बचाने के लिए data को नियंत्रित और shielded environment में एकत्र करना पड़ता है। Emotiv के wireless headsets जैसे consumer EEG devices उपयोगकर्ताओं को कहीं भी brain activity की निगरानी करने की अनुमति देते हैं।
विभिन्न प्रकार के wearable EEG devices के बीच अंतर उन professionals की आवश्यकताओं और उन settings का समर्थन करने के लिए ज़रूरी है जिनमें data एकत्र किया जाता है। उदाहरण के लिए, neurologists और neuroscientists को data analysis करने के लिए consumer researcher की तुलना में अक्सर अधिक sensor density की आवश्यकता होती है। EEG electrode placement के अलावा, EEG systems के बीच कुछ अन्य उल्लेखनीय variations पर भी विचार करना होता है।
EEG Caps VS. EEG Headsets
EEG cap और EEG headset में क्या अंतर है? इन दो सबसे सामान्य wearable EEG devices के बीच मुख्य अंतर electrodes की संख्या में है। Headsets आमतौर पर 5-20 electrodes तक होते हैं। Caps अधिक sensors का समर्थन कर सकते हैं, क्योंकि electrode placement के लिए उनके पास बड़ा surface area होता है। EEG caps, जैसे Emotiv EPOC FLEX, flexible positioning के लिए movable sensors प्रदान करते हैं। Emotiv Insight और Epoc X headsets में sensor configuration fixed है।
EPOC Flex
Gel या Saline sensors
EPOC+ और EPOC X
Saline sensors
Wet VS. Dry EEG Electrodes
EEG devices मुख्यतः wet या dry electrodes में से किसी एक का उपयोग करते हैं। “tattoo electrodes” नामक electrodes का एक नया विकसित रूप भी है, जो printed electrodes होते हैं और temporary tattoo की तरह लगाए जाते हैं। Wet electrodes बेहतर data accuracy देते हैं, क्योंकि वे scalp के साथ बेहतर संपर्क के लिए adhesive gel का उपयोग करते हैं। Wet electrodes का उपयोग मुख्यतः clinical और research settings में किया जाता है। Dry electrodes को adhesive gel की आवश्यकता नहीं होती। Dry electrodes वाले EEG devices अक्सर EEG consumer research में उपयोग किए जाते हैं, क्योंकि वे setup time कम करते हैं। शोधकर्ता wet बनाम dry EEG electrodes के फायदे और नुकसान की लगातार तुलना कर रहे हैं।
Wired VS. Wireless EEG Devices
EEG के शुरुआती दौर में, मरीजों को clinical setting में EEG machine से जोड़ा जाना पड़ता था। अब, wireless EEG tests संभव हैं, क्योंकि EEG signals को digitize करके recording machine जैसे smartphone, computer या cloud को भेजा जा सकता है। Portable EEGs का उपयोग करके विभिन्न environments में tests किए जा सकते हैं। आप ऐसा experiment कर सकते हैं जिसमें subjects wireless EEG headsets पहनकर पार्क में चलते हों, और subject की movement केवल data transmission range तक सीमित होगी। यदि आपको flashing lights जैसे stimuli देने के लिए test environment को नियंत्रित करने की आवश्यकता है, तो आप clinical setting चुन सकते हैं — ऐसी स्थिति में wired EEG machine का उपयोग करने पर कोई सीमा नहीं होती।
Wired EEG headsets
Cable connection
Wireless Emotiv EEG Headset
Bluetooth wireless technology
EEG Measurement बनाम अन्य Brain Measurement Techniques
EEG measurement का लाभ यह है कि यह brain activity का सबसे कम invasive measure है जो हमारे पास उपलब्ध है, और प्रासंगिक cognitive processes के दौरान बहुत सारी quantitative information प्रदान करता है। Brain function का अध्ययन करने के अन्य तरीकों में शामिल हैं:
Functional magnetic resonance imaging (fMRI)
Magnetoencephalography (MEG)
Nuclear magnetic resonance spectroscopy (NMR or MRS)
Electrocorticography
Single-photon emission computed tomography (SPECT)
Positron emission tomography (PET)
Near-infrared spectroscopy (NIRS)
Event-related optical signal (EROS)
EEG के लाभ
EEG की अपेक्षाकृत कम spatial sensitivity के बावजूद, यह पहले सूचीबद्ध कुछ brain imaging और brain research techniques की तुलना में कई लाभ प्रदान करता है:
fMRI की तुलना में EEG की temporal resolution बहुत अधिक होती है। यह मस्तिष्क की उन तेज़ प्रतिक्रियाओं को पकड़ सकता है जो milliseconds की गति से होती हैं, जिससे यह मस्तिष्क में और वातावरण में क्या हो रहा है, इसे सही-सही sync कर सकता है। Clinical और research settings में EEG को 250 से 2000 Hz के बीच sampling rates पर रिकॉर्ड किया जाता है। अधिक आधुनिक EEG data collection systems चाहें तो 20,000 Hz से ऊपर sampling rates पर रिकॉर्ड कर सकते हैं।
Hardware लागत और total cost of ownership (TCO) काफी कम होती है।
EEG data non-invasively एकत्र किया जाता है, electrocorticography के विपरीत, जिसमें electrodes को सीधे मस्तिष्क की सतह पर लगाने के लिए neurosurgery की आवश्यकता होती है।
Mobile EEG sensors को fMRI, SPECT, PET, MRS, या MEG की तुलना में अधिक स्थानों पर उपयोग किया जा सकता है, क्योंकि ये techniques भारी, महंगे और स्थिर उपकरणों पर निर्भर करती हैं।
EEG silent होता है, जिससे auditory stimuli के प्रति प्रतिक्रियाओं का अध्ययन संभव होता है।
fMRI और MRI की तुलना में, EEG machine के आसपास कोई भौतिक खतरा नहीं होता। fMRI और MRI शक्तिशाली magnets हैं जो pacemakers जैसे metallic gear वाले मरीजों द्वारा उपयोग को रोकते हैं।
fMRI, PET, MRS, और SPECT claustrophobia को बढ़ा सकते हैं, जिससे test results प्रभावित हो सकते हैं। EEG claustrophobia उत्पन्न नहीं करता क्योंकि subjects को छोटी जगह में बंद नहीं किया जाता।
Consumer EEG scans testing के दौरान अधिक subject movement की अनुमति देते हैं, अधिकांश अन्य neuroimaging techniques के विपरीत।
EEG में radioligands का exposure शामिल नहीं होता, positron emission tomography के विपरीत, या MRI या fMRI जैसे उच्च-स्तरीय magnetic fields का exposure नहीं होता।
EEG में उच्च-तीव्रता (>1 tesla) magnetic fields का exposure शामिल नहीं होता।
Behavioral testing methods की तुलना में, EEG covert processing (ऐसा processing जिसमें response की आवश्यकता नहीं होती) का पता लगा सकता है। यह technology उन subjects में भी उपयोग की जाती है जो motor response देने में असमर्थ होते हैं।
Consumer use के लिए EEG की प्रवेश बाधा कम है, इसलिए यह दैनिक जीवन की विभिन्न गतिविधियों के दौरान brain activity को track और record करने का एक शक्तिशाली tool है, जिससे लगभग असीमित अनुप्रयोग संभव होते हैं।
EEG sleep analysis मस्तिष्क विकास के समय से जुड़े महत्वपूर्ण पहलुओं का संकेत दे सकती है, जिसमें adolescent brain maturation का मूल्यांकन भी शामिल है।
fMRI में उपयोग किए जाने वाले BOLD (Blood-oxygen-level-dependent) imaging की तुलना में EEG से वास्तव में कौन सा signal मापा जा रहा है, इसकी बेहतर समझ होती है।
EEG Games
EEG technology को medical और entertainment दोनों उद्देश्यों के लिए gaming world में अनुकूलित किया गया है। कंपनियाँ VR, AR और BCI में video games के साथ interaction के तरीके प्रदान करने के लिए EEG का उपयोग कर रही हैं। EEG machines signal का पता लगाती हैं और software में algorithms आपकी brainwaves की व्याख्या करके स्क्रीन पर आपके avatar को नियंत्रित करते हैं।
Emotiv का EPOC headset पहला high-fidelity brain-computer interface (BCI) है जो conscious और unconscious thoughts तथा emotions की निगरानी और व्याख्या कर सकता है। BCI 30 विभिन्न expressions, emotions और actions की complex brainwaves का पता लगा सकता है। यह detection machine learning के माध्यम से हासिल की जाती है। Machine learning algorithms को उन brain patterns को पहचानने के लिए प्रशिक्षित किया गया है जो तब उत्पन्न होते हैं जब प्रतिभागी विभिन्न expressions, emotions और actions को process करता है।
जब algorithms अपने data set में किसी EEG brainwave को पहचान लेते हैं, तो BCI pattern को किसी physical या digital command से जोड़ सकता है। उदाहरण के लिए, “push!” जैसा trigger word सोचने पर आपका avatar अपने रास्ते से कोई object हटा देगा।
TechCrunch TV: Mind Controlled Devices और EEG का उपयोग करके और भी बहुत कुछ
EEG Use Cases
EEG measurement के कई आधुनिक अनुप्रयोग हैं। कुछ उल्लेखनीय EEG use cases में शामिल हैं:
Neuroscience
Brain education programs
Neuromarketing
Sleep Studies
Brain Computer Interface (BCI)
Cognitive Performance
Self-Quantification
Emotional States
ADHD Therapy
Neurological disorders
Brainwave entrainment
Cognitive behavioral therapy
Neuroinformatics
Brainwave gaming
AR & VR supplement
Dysphagia and Dementia
Stroke rehabilitation
Working memory tests (N-back)
नोट: यह EEG के बारे में केवल सामान्य जानकारी है। Emotiv उत्पाद केवल शोध अनुप्रयोगों और व्यक्तिगत उपयोग के लिए हैं। हमारे उत्पाद EU directive 93/42/EEC में परिभाषित Medical Devices के रूप में नहीं बेचे जाते हैं। हमारे उत्पाद रोग के निदान या उपचार के लिए उपयोग हेतु डिज़ाइन या अभिप्रेत नहीं हैं।
***अस्वीकरण - Emotiv उत्पाद केवल शोध अनुप्रयोगों और व्यक्तिगत उपयोग के लिए हैं। हमारे उत्पाद EU directive 93/42/EEC में परिभाषित Medical Devices के रूप में नहीं बेचे जाते हैं। हमारे उत्पाद रोग के निदान या उपचार के लिए उपयोग हेतु डिज़ाइन या अभिप्रेत नहीं हैं।
EEG की परिभाषा
EEG का अर्थ “electroencephalography” है, जो मस्तिष्क की विद्युत गतिविधि को रिकॉर्ड करने की एक electrophysiological प्रक्रिया है। EEG मस्तिष्क द्वारा उत्पन्न विद्युत गतिविधि में होने वाले परिवर्तनों को मापता है। वोल्टेज में परिवर्तन न्यूरॉन्स कहलाने वाली कुछ मस्तिष्क कोशिकाओं के भीतर और उनके बीच ionic current से आते हैं।
EEG क्या है?
EEG test मस्तिष्क की विद्युत गतिविधि का मूल्यांकन करता है। EEG scans EEG sensors — छोटे धातु के डिस्क जिन्हें EEG electrodes भी कहा जाता है — को आपकी खोपड़ी पर रखकर किए जाते हैं। ये electrodes आपके मस्तिष्क में विद्युत गतिविधि को पकड़ते और रिकॉर्ड करते हैं। एकत्रित EEG signals को amplify, digitize किया जाता है, और फिर storage तथा data processing के लिए computer या mobile device को भेज दिया जाता है।
EEG data का विश्लेषण संज्ञानात्मक प्रक्रियाओं का अध्ययन करने का एक असाधारण तरीका है। यह डॉक्टरों को medical diagnosis स्थापित करने, शोधकर्ताओं को मानव व्यवहार के आधारभूत brain processes समझने, और व्यक्तियों को अपनी productivity तथा wellness सुधारने में मदद कर सकता है।
EEG कैसे काम करता है?
आपके मस्तिष्क की अरबों कोशिकाएँ बहुत छोटे विद्युत संकेत उत्पन्न करती हैं जो non-linear patterns बनाती हैं, जिन्हें brainwaves कहा जाता है। एक EEG machine एक EEG test के दौरान cerebral cortex, यानी मस्तिष्क की बाहरी परत, में विद्युत गतिविधि को मापती है। EEG sensors को प्रतिभागी के सिर पर रखा जाता है, फिर electrodes बिना सर्जरी के subject से brainwaves को detect करते हैं।
EEG sensors एक ही सेकंड के भीतर मस्तिष्क में उत्पन्न विद्युत गतिविधि के कई हज़ार snapshots तक रिकॉर्ड कर सकते हैं। रिकॉर्ड की गई brainwaves को amplifiers, फिर data को process करने के लिए computer या cloud को भेजा जाता है। amplify किए गए संकेत, जो लहरदार रेखाओं जैसे दिखते हैं, computer, mobile device, या cloud database पर रिकॉर्ड किए जा सकते हैं।
Cloud-computing software को EEG data processing में एक महत्वपूर्ण innovation माना जाता है, क्योंकि यह recordings का real-time analysis बड़े पैमाने पर संभव बनाता है — EEG measurement के शुरुआती दिनों में waves को बस graph paper पर रिकॉर्ड किया जाता था। शैक्षणिक और वाणिज्यिक शोध में EEG systems आमतौर पर data को time series के रूप में, या voltages के निरंतर प्रवाह के रूप में दिखाते हैं।
Graph paper पर रिकॉर्ड की गई EEG Waves
डिजिटल रूप से रिकॉर्ड की गई EEG Waves
आधुनिक brain visualizer software में EEG Waves
मस्तिष्क की विद्युत गतिविधि को map करने के लिए, मस्तिष्क की सतह के चारों ओर स्थित कई अलग-अलग cortical structures से EEG measurements लेना बेहतर होता है।
आधुनिक brain visualizer time series graph में EEG Waves
Brainwaves के प्रकार जिन्हें EEG मापता है
एक EEG device के electrodes विभिन्न EEG frequencies में व्यक्त विद्युत गतिविधि को पकड़ते हैं। Fast Fourier Transform (FFT) नामक algorithm का उपयोग करके, इन कच्चे EEG signals को अलग-अलग frequencies वाली distinct waves के रूप में पहचाना जा सकता है। Frequency, जो विद्युत oscillations की गति को संदर्भित करती है, प्रति सेकंड cycles में मापी जाती है — एक Hertz (Hz) एक cycle per second के बराबर है। Brainwaves को frequency के आधार पर चार मुख्य प्रकारों में वर्गीकृत किया जाता है: Beta, Alpha, Theta और Delta।
नीचे के पैराग्राफ चार मुख्य brain frequencies से जुड़ी कुछ functions पर चर्चा करते हैं। ये functions केवल विभिन्न brain frequencies से जुड़े पाए गए हैं — किसी frequency band और मस्तिष्क के किसी दिए गए function के बीच एक-to-one linear correspondence नहीं होती।
Beta Waves (frequency range 14 Hz से लगभग 30 Hz तक)
Beta waves सबसे अधिक चेतन, जागृत, सतर्क और alert अवस्था से जुड़ी होती हैं। कम amplitude वाली beta waves active concentration, या व्यस्त अथवा चिंतित मानसिक अवस्था से जुड़ी होती हैं। Beta waves motor decisions (movement suppression और motion के sensory feedback) से भी जुड़ी होती हैं। जब इन्हें EEG device से मापा जाता है, तो signals को अक्सर EEG beta waves कहा जाता है।
Alpha Waves (frequency range 7 Hz से 13 Hz तक)
Alpha waves अक्सर relaxed, calm और lucid मानसिक अवस्था से जुड़ी होती हैं। Alpha waves मस्तिष्क के occipital और posterior regions में पाई जा सकती हैं। Alpha waves को अपनी आँखें बंद करके और आराम करके induce किया जा सकता है, और ये intense cognitive processes जैसे सोचना, mental calculus और problem-solving के दौरान शायद ही मौजूद होती हैं। अधिकांश वयस्कों में alpha waves की frequency 9 से 11 Hz के बीच होती है। जब इन्हें EEG device से मापा जाता है, तो इन्हें अक्सर EEG alpha waves कहा जाता है।
Theta Waves (frequency range 4 Hz से 7 Hz तक)
4 और 7 Hz के बीच की frequency range में मस्तिष्क गतिविधि को Theta activity कहा जाता है। EEG measurement में detected Theta rhythm अक्सर युवा वयस्कों में, विशेष रूप से temporal regions के ऊपर और hyperventilation के दौरान, पाई जाती है। वृद्ध व्यक्तियों में, लगभग 30 millivolts (mV) से अधिक amplitude वाली theta activity कम सामान्य होती है, सिवाय उनींदापन के दौरान। जब इन्हें EEG device से मापा जाता है, तो इन्हें अक्सर EEG theta waves कहा जाता है।
Delta Waves (frequency range 4 Hz तक)
Delta activity मुख्य रूप से शिशुओं में पाई जाती है। Delta waves बड़े उम्र के विषयों में गहरी नींद की अवस्थाओं से जुड़ी होती हैं। Absence seizures वाले मरीजों में, जिनमें attention में संक्षिप्त, अचानक lapses होते हैं, delta waves interictally (seizures के बीच) दर्ज की गई हैं।
Delta waves की विशेषता कम-frequency (लगभग 3 Hz), high amplitude waves है। जागृत अवस्था के दौरान भी delta rhythms मौजूद हो सकते हैं — वे eye-opening के प्रति प्रतिक्रिया करती हैं और hyperventilation से भी बढ़ सकती हैं। जब इन्हें EEG device से मापा जाता है, तो इन्हें अक्सर EEG delta waves कहा जाता है।
EEG Waves का उपयोग करके समझना कि मस्तिष्क कैसे काम करता है
EEG क्या दिखाता है?
आपका मस्तिष्क लगातार जानकारी को absorb और process करता रहता है, यहाँ तक कि जब आप सो रहे होते हैं तब भी। यह सारी गतिविधि ऐसे विद्युत संकेत उत्पन्न करती है जिन्हें EEG sensors पकड़ लेते हैं। इससे मस्तिष्क गतिविधि में होने वाले परिवर्तनों को रिकॉर्ड किया जा सकता है, भले ही कोई दृश्य व्यवहारिक प्रतिक्रिया न हो, जैसे movement या facial expression।
एक EEG monitor आपके मस्तिष्क द्वारा उत्पन्न बिजली में होने वाले परिवर्तनों को मापता है, लेकिन विचारों या भावनाओं को नहीं। यह आपके मस्तिष्क में कोई बिजली नहीं भेजता।
मस्तिष्क के मुख्य cortices में गतिविधि का पता लगाना उच्च-गुणवत्ता वाले EEG data को प्राप्त करने के लिए महत्वपूर्ण है। Results बाहरी stimuli से प्रभावित भावनात्मक अवस्थाओं का आकलन करने के लिए proxy हो सकते हैं।
EEG का संक्षिप्त इतिहास
मस्तिष्क में विद्युत गतिविधि की घटनाओं पर शोध 1875 तक जानवरों पर किया गया था, जब चिकित्सक Richard Caton ने British Medical Journal में खरगोशों और बंदरों पर अपने प्रयोगों के निष्कर्ष प्रकाशित किए।
1890 में, Adolf Beck ने sensory stimulation की जाँच के लिए एक कुत्ते और एक खरगोश के मस्तिष्क की सतह पर सीधे electrodes लगाए। मस्तिष्क की उतार-चढ़ाव वाली विद्युत गतिविधि के उनके अवलोकन ने brainwaves की खोज की ओर अग्रसर किया और EEG को एक वैज्ञानिक क्षेत्र बनने में मदद की।
जर्मन physiologist और psychiatrist Hans Berger को 1924 में पहली मानव EEG brainwaves रिकॉर्ड करने का श्रेय दिया जाता है। Berger ने electroencephalogram का आविष्कार किया, एक ऐसा उपकरण जो EEG signals रिकॉर्ड करता है। अपनी पुस्तक “The Origins of EEG” में लेखक David Millet ने इस आविष्कार को “clinical neurology के इतिहास में सबसे आश्चर्यजनक, उल्लेखनीय और महत्वपूर्ण विकासों में से एक” बताया।
पहला मानव EEG recording Hans Berger द्वारा 1924 में प्राप्त किया गया था। ऊपरी signal EEG है और निचला 10 Hz timing signal है।
Hans Berger, मानवों में EEG brainwaves रिकॉर्ड करने वाले पहले व्यक्ति।
Clinical electroencephalography का क्षेत्र 1935 में शुरू हुआ। यह epileptiform spikes, interictal spike waves और clinical absence EEG seizures के तीन cycles के आसपास neuroscientist Frederic Gibbs, Hallowell Davis और William Lennox के शोध से विकसित हुआ। Gibbs और scientist Herbert Jasper ने निष्कर्ष निकाला कि interictal spikes epilepsy का एक विशिष्ट संकेत हैं। पहला EEG laboratory 1936 में Massachusetts General Hospital में खोला गया।
1947 में, The American EEG Society, जिसे अब The American Clinical Neurophysiology Society के नाम से जाना जाता है, की स्थापना हुई और पहला International EEG Congress आयोजित हुआ।
1950 के दशक में, William Grey Walter ने EEG topography विकसित की, जो EEG का एक supplement था, जिसने मस्तिष्क की सतह पर विद्युत गतिविधि का mapping संभव बनाया। यह 1980 के दशक में लोकप्रिय था, लेकिन इसे mainstream neurology में कभी नहीं अपनाया गया।
Stevo Bozinovski, Liljana Bozinovska, और Mihail Sestakov 1988 में EEG machine का उपयोग करके किसी भौतिक वस्तु को नियंत्रित करने वाले पहले वैज्ञानिक थे। 2011 में, EEG उपभोक्ता बाजार में तब आया जब tech entrepreneurs Tan Le और Dr. Geoff Mackellar ने Emotiv कंपनी लॉन्च की।
हेडसेट और कैप जैसे EEG technology घटक BCI (Brain-Computer Interface) के हिस्से हैं। BCI को HMI (Human Machine Interface), MMI (Mind Machine Interface), BMI (Brain Machine Interface) और DNI (Direct Neural Interface) भी कहा जाता है — DNI मस्तिष्क और तंत्रिका तंत्र के अन्य भागों से signals decode कर सकता है। BCI का उद्देश्य प्रशिक्षित मानसिक commands की machine learning के माध्यम से cognitive performance को track करना और virtual तथा physical दोनों वस्तुओं को नियंत्रित करना है।
2017 में, quadriplegic racer Rodrigo Hübner Mendes केवल अपनी brainwaves का उपयोग करके Formula 1 कार चलाने वाले पहले व्यक्ति बने, Emotiv EEG Headset की बदौलत।
EEG किस लिए उपयोग होता है?
Performance और Wellness
Athletes, biohackers, और कोई भी रुचि रखने वाला consumer EEG का उपयोग अपनी brain activity को उसी तरह “track” करने के लिए कर सकता है जैसे वे दिन भर में उठाए गए कदमों की संख्या को track करते हैं। EEG cognitive functions — जैसे attention और distraction, stress और cognitive load (किसी भी क्षण working memory पर लागू mental activity की मस्तिष्क की कुल क्षमता) — को माप सकता है। ये निष्कर्ष इस बारे में मूल्यवान insight दे सकते हैं कि मस्तिष्क दैनिक जीवन की घटनाओं पर कैसे प्रतिक्रिया करता है। EEG data ऐसी feedback प्रदान करता है जिसका उपयोग तनाव कम करने, focus सुधारने या meditation को बेहतर बनाने के लिए वैज्ञानिक रूप से सूचित रणनीतियाँ डिज़ाइन करने में किया जा सकता है।
Consumer Research
EEG data consumer insights के लिए एक शक्तिशाली search -tool हो सकता है। मस्तिष्क की प्रतिक्रियाएँ अभूतपूर्व consumer feedback प्रदान करती हैं — क्योंकि EEG का उपयोग यह मापने के लिए किया जा रहा है कि उपभोक्ता वास्तव में किस पर ध्यान देते हैं बनाम वे स्वयं-रिपोर्ट में क्या पसंद या नोटिस करना बताते हैं। Eye-tracking, facial expression analysis, और heart rate measurements जैसे अन्य biometric sensors के साथ EEG को मिलाकर कंपनियों को ग्राहक व्यवहार की संपूर्ण समझ मिल सकती है। उपभोक्ता प्रतिक्रियाओं के अध्ययन के लिए EEG जैसी neurotechnologies के उपयोग को neuromarketing कहा जाता है।
स्वास्थ्य सेवा
क्योंकि EEG tests नियंत्रित प्रक्रिया के दौरान मस्तिष्क गतिविधि दिखाते हैं, परिणामों में विभिन्न brain disorders का निदान करने के लिए उपयोगी जानकारी हो सकती है। असामान्य EEG data अनियमित brainwaves के माध्यम से प्रदर्शित होता है। असामान्य EEG data मस्तिष्क dysfunction, सिर की चोट, sleep disorders, memory problems, brain tumors, stroke, dementia, epilepsy जैसे seizure disorders और अन्य विभिन्न स्थितियों के संकेत दे सकता है। इच्छित diagnosis के आधार पर, डॉक्टर कभी-कभी EEG को cognitive tests, brain activity monitoring और neuroimaging techniques के साथ जोड़ते हैं
Seizure Diagnosis
Seizure activity का अनुभव कर रहे मरीजों को अक्सर EEG tests की सलाह दी जाती है। इन मामलों में, डॉक्टर ambulatory EEG कर सकते हैं। एक ambulatory EEG लगातार 72 घंटों तक रिकॉर्ड करता है, जबकि traditional EEG 1-2 घंटे तक चलता है। मरीज को EEG headset पहने हुए अपने घर में घूमने-फिरने की अनुमति होती है। रिकॉर्डिंग बढ़ाने से असामान्य मस्तिष्क गतिविधि रिकॉर्ड होने की संभावना बढ़ती है। इसी कारण, ambulatory EEGs का उपयोग अक्सर epilepsy (EEG epilepsy), seizure disorders या sleep disorders के निदान के लिए किया जाता है।
Sleep Disorders के लिए Sleep Study
एक EEG sleep study या “polysomnography” test मस्तिष्क स्कैन करने के साथ-साथ body activity को भी मापता है। एक EEG technologist रात भर की प्रक्रिया के दौरान आपके रक्त में heart rate, breathing और oxygen levels की निगरानी करता है। Polysomnography का उपयोग मुख्यतः medical research और sleep disorders के diagnostic test के रूप में किया जाता है।
Quantitative Neuroscience
चूँकि EEG मस्तिष्क की बाहरी परत (cerebral cortex) में विद्युत गतिविधि को मापता है, यह आपकी खोपड़ी से brainwaves पकड़ सकता है। EEG brain tests को अन्य brain monitoring techniques के data के साथ मिलाकर, शोधकर्ता हमारे मस्तिष्कों के साथ-साथ हमारे शरीरों में होने वाली जटिल interactions के बारे में नई insights प्राप्त कर सकते हैं।
यही वह चीज़ है जिसे quantitative electroencephalography (qEEG) हासिल करने का लक्ष्य रखता है। Quantitative EEG आपकी brainwaves को पारंपरिक EEG की तरह ही रिकॉर्ड करता है। Machine learning का उपयोग करके, qEEG आपकी brainwaves की तुलना समान gender और age range वाले उन व्यक्तियों की brainwaves से करता है, लेकिन ऐसे लोगों से जिनमें brain dysfunction नहीं है। qEEG प्रक्रिया quantitative comparison के माध्यम से आपके मस्तिष्क का एक “map” बनाती है। यह प्रक्रिया neuroscience की sub-discipline में common है जिसे computational neuroscience कहा जाता है।
EEG electrode placement सफल qEEG का एक महत्वपूर्ण हिस्सा है। Traditional EEG lead placements 10-20 system का पालन करते हैं, जो आपकी खोपड़ी पर जुड़े electrodes लगाने के लिए एक internationally recognized standard है। “10-20” का अर्थ EEG leads के बीच की दूरी खोपड़ी की कुल दूरी का 10% या 20% होना है।
किसी device पर electrodes की संख्या अलग-अलग हो सकती है — कुछ EEG recording systems में 256 electrodes तक हो सकते हैं। qEEG की recordings डेटा एकत्र करने के लिए 19-sensor cap का उपयोग करती हैं ताकि आपकी खोपड़ी के सभी 19 क्षेत्रों से data लिया जा सके। चूँकि EEG leads उस स्थान से signals amplify करते हैं जहाँ वे रखे गए हैं, qEEG brain mappings प्राप्त करने से व्यवहारिक और/या संज्ञानात्मक स्तर पर देखे गए dysfunction के कारण को मस्तिष्क स्तर पर पहचाना जा सकता है।
Academic Research
असामान्य EEG results ही EEG test result से प्राप्त एकमात्र मूल्यवान जानकारी नहीं हैं। कई शोधकर्ता अपने शोध में normal EEG का उपयोग करते हैं, जिसमें REM sleep के दौरान मस्तिष्क गतिविधि पर 1957 का एक क्रांतिकारी अध्ययन भी शामिल है।
जैसा कि EEG द्वारा मापी जाने वाली brainwaves के प्रकारों वाले अनुभाग में प्रस्तुत किया गया है, EEG recordings का अध्ययन मस्तिष्क संकेतों में निहित frequency की एक श्रृंखला को प्रकट करता है। ये frequencies अलग-अलग attentional और cognitive states को दर्शाती हैं। उदाहरण के लिए, शोधकर्ताओं ने meditation (EEG meditation) के दौरान neurological responses की जांच करते समय gamma-band activity (जो अक्सर conscious attention से जुड़ी होती है) की निगरानी की है।
Gamma band activity peak mental या physical performance से जुड़ी है। वे प्रयोग जिनमें EEG device पहने एक subject deep meditation का अभ्यास करता है, इस सिद्धांत को जन्म देते हैं कि gamma waves conscious experiences या transcendental mental states से जुड़ी हैं। हालांकि, academic researchers में इस बात पर कोई सहमति नहीं है कि gamma-band activity किन cognitive functions से जुड़ी है।
शोधकर्ताओं को अपने द्वारा एकत्र किए गए brain data के पूरे भंडार को process और handle करने — और उसे अलग-अलग संस्थानों के साथ साझा करने — का एक तरीका चाहिए। “Neuroinformatics” शोध का वह क्षेत्र है जो neuroscience data के लिए computational tools और mathematical models प्रदान करता है। Neuroinformatics databases को organize करने, data sharing, और data modeling के लिए technologies बनाने का लक्ष्य रखता है। यह विविध प्रकार के data से संबंधित है, क्योंकि “neuroscience” को व्यापक रूप से nervous system के वैज्ञानिक अध्ययन के रूप में परिभाषित किया जाता है। Neuroscience की एक sub-discipline cognitive psychology भी शामिल करती है, जो EEG जैसी neuroimaging methods का उपयोग करके विश्लेषण करती है कि मस्तिष्क और nervous system के कौन से हिस्से किन cognitive processes के आधार हैं।
Market Research: भावनात्मक & संज्ञानात्मक अवस्था को समझने के लिए EEG Headsets का उपयोग
EEG Testing Process
EEG Procedure के लिए तैयारी
EEG monitoring, interpretation और results पर निम्नलिखित अनुभाग स्वास्थ्य सेवा परिवेश में EEG tests से गुजर रहे दर्शकों के लिए जानकारी शामिल करते हैं। किसी test की तैयारी का सबसे अच्छा तरीका हमेशा test administers से विशिष्ट तैयारी निर्देश पूछना है। तैयारी के निर्देश use case के अनुसार भिन्न हो सकते हैं — उदाहरण के लिए, consumer research, academic research या performance and wellness के लिए EEG recordings में subjects को लेटने के बजाय सक्रिय रहने की आवश्यकता हो सकती है।
Emotiv जैसी कंपनियों ने EEG technology में ऐसे advances की शुरुआत की है जो tests को conduct, process और interpret करना तेज़ और अधिक सुविधाजनक बनाते हैं। Emotiv के mobile और wireless EEG headsets पाँच मिनट से कम समय में set up किए जा सकते हैं, और वे प्रतिभागी को testing facility तक सीमित रखने के बजाय स्वतंत्र रूप से हिलने-डुलने की अनुमति देते हैं।
EEG test से पहले, test administer करने वाले professional — चाहे वह doctor, employer या researcher हो — को उन किसी भी नियमित दवाओं के बारे में बताएं जो आप लेते हैं। प्रक्रिया से कम-से-कम एक रात पहले अपने बाल धोने और उन पर कोई product न लगाने की सलाह दी जाती है। test से कम से कम 8 घंटे पहले किसी भी caffeine को पीने या खाने से बचें। यदि EEG procedure के दौरान आपको सोना है, तो आपको रात पहले अपनी नींद सीमित करने के लिए कहा जा सकता है ताकि test के दौरान आपका मस्तिष्क ठीक से आराम कर सके।
EEG Monitoring
EEG procedure के दौरान आपको कोई दर्द या असुविधा महसूस नहीं होगी। एक clinical EEG procedure के दौरान, आप बिस्तर या reclining chair पर लेटे होंगे और आपको अपनी आँखें बंद करने के लिए कहा जाएगा। एक EEG technician आपके सिर का माप लेता है और marks करता है कि leads कहाँ लगानी हैं।
जब test शुरू होता है, electrodes आपकी brainwaves रिकॉर्ड करते हैं और activity को recording machine तक भेजते हैं। फिर EEG machine data को interpretation के लिए एक wave pattern में परिवर्तित करती है। recording समाप्त होने के बाद, technician आपकी खोपड़ी से electrodes हटा देगा।
Scientific या clinical settings में routine EEG tests को पूरा होने में 30-60 मिनट लगते हैं, जिसमें लगभग 20 मिनट का initial set-up time शामिल है। Consumer, individual performance और workplace research के लिए किए गए EEG tests की अवधि परीक्षण के उद्देश्यों के आधार पर कम या अधिक हो सकती है। Emotiv के wireless EEG headsets इन use cases के लिए तेज़ set up का समर्थन करते हैं (पाँच मिनट से कम)।
प्रक्रिया के बाद किसी recovery time की आवश्यकता नहीं होनी चाहिए। यदि आपने test के दौरान सोने के लिए कोई ऐसी medication ली है जिससे उनींदापन हुआ है, तो test administrator सुविधा में तब तक प्रतीक्षा करने की सलाह दे सकता है जब तक प्रभाव समाप्त न हो जाएँ, या फिर आपके घर ले जाने के लिए किसी की व्यवस्था हो।
EEG test side effects दुर्लभ हैं। Electrodes कोई sensations उत्पन्न नहीं करते; वे केवल brain activity रिकॉर्ड करते हैं। Epilepsy वाले व्यक्तियों को प्रक्रिया के दौरान flashing lights जैसे stimuli से seizure हो सकता है। EEG test के दौरान seizure से डरने की कोई बात नहीं है — यह वास्तव में डॉक्टरों को epilepsy के प्रकार का निदान करने और उसके अनुसार उपचार को अनुकूलित करने में मदद कर सकता है।
EEG Interpretation और Procedure Results
यदि आपको clinical कारणों से EEG test की सलाह दी गई है, तो आपके test results की व्याख्या तंत्रिका तंत्र में विशेषज्ञता रखने वाला doctor करेगा। Neurologist normal और abnormal brain patterns के लिए recording का अध्ययन करेगा। Brain wave patterns अपने waveforms की विशेषताओं से बहुत आसानी से पहचाने जाते हैं। उदाहरण के लिए, burst suppression pattern, जो अक्सर coma या general anesthesia जैसी inactive brain states वाले मरीजों में देखा जाता है, brief spikes (burst) को flatness की अवधियों (suppression) के साथ बारी-बारी से दिखाता है।
Epilepsy के विभिन्न प्रकार distinct EEG patterns से पहचाने जाते हैं। Spike-wave pattern — एक generalized, symmetrical EEG pattern — अक्सर absence seizure के दौरान देखा जाता है, जहाँ व्यक्ति थोड़े समय के लिए consciousness खो देता है। Partial focal seizure, जिसमें seizure activity केवल मस्तिष्क के एक क्षेत्र को प्रभावित करती है, low-voltage, fast rhythm pattern द्वारा विशेषित होती है जो उस क्षेत्र से संबंधित EEGs data channel में दिखाई देती है।
फिर neurologist EEG measurement उस doctor को वापस भेजता है जिसने test का आदेश दिया था। आपका doctor EEG images की समीक्षा करने और परिणामों पर चर्चा करने के लिए appointment तय कर सकता है। आपकी स्थिति के आधार पर, follow-up के रूप में EEG neurofeedback या biofeedback नामक सेवा की सलाह दी जा सकती है। उदाहरण के लिए, focus से जुड़ी brainwave patterns को मजबूत करने की चाह रखने वाले लोग ADHD के लिए neurofeedback therapy में शामिल हो सकते हैं।
Biofeedback therapy subjects को अनैच्छिक शारीरिक प्रक्रियाओं को नियंत्रित करने में मदद करती है। उदाहरण के लिए, उच्च रक्तचाप का अनुभव करने वाला subject अपनी शारीरिक measurements monitor पर देख सकता है, जो त्वचा पर लगे electrodes से data प्राप्त कर रहा होता है। इस activity की निगरानी से relaxation और mental exercises सिखाने में मदद मिलती है जो लक्षणों को कम कर सकती हैं।
इसी तरह, Neurofeedback मस्तिष्क को बेहतर तरीके से काम करने के लिए प्रशिक्षित करने हेतु EEG पर निर्भर करता है। इस training के दौरान, patient को EEG machine से जोड़ा जाता है और वह अपनी brain activity को action में देख रहा होता है। यह अक्सर एक तरह के video game जैसा लगता है, जहाँ patient अपने मस्तिष्क का उपयोग करके game को “खेल” रहा होता है और अपनी brain activity नियंत्रित करता है। Patient मस्तिष्क dysfunction से जुड़ी brain frequencies को सुधारने की कोशिश करता है, ठीक वैसे ही जैसे एक athlete किसी कमजोर muscle पर काम करता है। EEG neurofeedback अक्सर epilepsy, bipolar disorder, ADHD और autism जैसी स्थितियों के लिए सुझाया जाता है। यह इन विकारों में मदद कर सकता है, लेकिन इन्हें ठीक नहीं कर सकता।
EEG Devices के विभिन्न प्रकार
EEG machines कुछ अलग-अलग wearable EEG devices के रूप में आती हैं। सबसे उच्च स्तर पर clinical EEG devices (जो healthcare और scientific research setting में उपयोग होते हैं) और consumer EEG devices (जो consumer research, academic research और performance and wellness में उपयोग होते हैं) के बीच अंतर होता है। Clinical devices के साथ, प्रतिभागी device पहनकर हिल-डुल नहीं सकते, और signal को विकृत होने से बचाने के लिए data को नियंत्रित और shielded environment में एकत्र करना पड़ता है। Emotiv के wireless headsets जैसे consumer EEG devices उपयोगकर्ताओं को कहीं भी brain activity की निगरानी करने की अनुमति देते हैं।
विभिन्न प्रकार के wearable EEG devices के बीच अंतर उन professionals की आवश्यकताओं और उन settings का समर्थन करने के लिए ज़रूरी है जिनमें data एकत्र किया जाता है। उदाहरण के लिए, neurologists और neuroscientists को data analysis करने के लिए consumer researcher की तुलना में अक्सर अधिक sensor density की आवश्यकता होती है। EEG electrode placement के अलावा, EEG systems के बीच कुछ अन्य उल्लेखनीय variations पर भी विचार करना होता है।
EEG Caps VS. EEG Headsets
EEG cap और EEG headset में क्या अंतर है? इन दो सबसे सामान्य wearable EEG devices के बीच मुख्य अंतर electrodes की संख्या में है। Headsets आमतौर पर 5-20 electrodes तक होते हैं। Caps अधिक sensors का समर्थन कर सकते हैं, क्योंकि electrode placement के लिए उनके पास बड़ा surface area होता है। EEG caps, जैसे Emotiv EPOC FLEX, flexible positioning के लिए movable sensors प्रदान करते हैं। Emotiv Insight और Epoc X headsets में sensor configuration fixed है।
EPOC Flex
Gel या Saline sensors
EPOC+ और EPOC X
Saline sensors
Wet VS. Dry EEG Electrodes
EEG devices मुख्यतः wet या dry electrodes में से किसी एक का उपयोग करते हैं। “tattoo electrodes” नामक electrodes का एक नया विकसित रूप भी है, जो printed electrodes होते हैं और temporary tattoo की तरह लगाए जाते हैं। Wet electrodes बेहतर data accuracy देते हैं, क्योंकि वे scalp के साथ बेहतर संपर्क के लिए adhesive gel का उपयोग करते हैं। Wet electrodes का उपयोग मुख्यतः clinical और research settings में किया जाता है। Dry electrodes को adhesive gel की आवश्यकता नहीं होती। Dry electrodes वाले EEG devices अक्सर EEG consumer research में उपयोग किए जाते हैं, क्योंकि वे setup time कम करते हैं। शोधकर्ता wet बनाम dry EEG electrodes के फायदे और नुकसान की लगातार तुलना कर रहे हैं।
Wired VS. Wireless EEG Devices
EEG के शुरुआती दौर में, मरीजों को clinical setting में EEG machine से जोड़ा जाना पड़ता था। अब, wireless EEG tests संभव हैं, क्योंकि EEG signals को digitize करके recording machine जैसे smartphone, computer या cloud को भेजा जा सकता है। Portable EEGs का उपयोग करके विभिन्न environments में tests किए जा सकते हैं। आप ऐसा experiment कर सकते हैं जिसमें subjects wireless EEG headsets पहनकर पार्क में चलते हों, और subject की movement केवल data transmission range तक सीमित होगी। यदि आपको flashing lights जैसे stimuli देने के लिए test environment को नियंत्रित करने की आवश्यकता है, तो आप clinical setting चुन सकते हैं — ऐसी स्थिति में wired EEG machine का उपयोग करने पर कोई सीमा नहीं होती।
Wired EEG headsets
Cable connection
Wireless Emotiv EEG Headset
Bluetooth wireless technology
EEG Measurement बनाम अन्य Brain Measurement Techniques
EEG measurement का लाभ यह है कि यह brain activity का सबसे कम invasive measure है जो हमारे पास उपलब्ध है, और प्रासंगिक cognitive processes के दौरान बहुत सारी quantitative information प्रदान करता है। Brain function का अध्ययन करने के अन्य तरीकों में शामिल हैं:
Functional magnetic resonance imaging (fMRI)
Magnetoencephalography (MEG)
Nuclear magnetic resonance spectroscopy (NMR or MRS)
Electrocorticography
Single-photon emission computed tomography (SPECT)
Positron emission tomography (PET)
Near-infrared spectroscopy (NIRS)
Event-related optical signal (EROS)
EEG के लाभ
EEG की अपेक्षाकृत कम spatial sensitivity के बावजूद, यह पहले सूचीबद्ध कुछ brain imaging और brain research techniques की तुलना में कई लाभ प्रदान करता है:
fMRI की तुलना में EEG की temporal resolution बहुत अधिक होती है। यह मस्तिष्क की उन तेज़ प्रतिक्रियाओं को पकड़ सकता है जो milliseconds की गति से होती हैं, जिससे यह मस्तिष्क में और वातावरण में क्या हो रहा है, इसे सही-सही sync कर सकता है। Clinical और research settings में EEG को 250 से 2000 Hz के बीच sampling rates पर रिकॉर्ड किया जाता है। अधिक आधुनिक EEG data collection systems चाहें तो 20,000 Hz से ऊपर sampling rates पर रिकॉर्ड कर सकते हैं।
Hardware लागत और total cost of ownership (TCO) काफी कम होती है।
EEG data non-invasively एकत्र किया जाता है, electrocorticography के विपरीत, जिसमें electrodes को सीधे मस्तिष्क की सतह पर लगाने के लिए neurosurgery की आवश्यकता होती है।
Mobile EEG sensors को fMRI, SPECT, PET, MRS, या MEG की तुलना में अधिक स्थानों पर उपयोग किया जा सकता है, क्योंकि ये techniques भारी, महंगे और स्थिर उपकरणों पर निर्भर करती हैं।
EEG silent होता है, जिससे auditory stimuli के प्रति प्रतिक्रियाओं का अध्ययन संभव होता है।
fMRI और MRI की तुलना में, EEG machine के आसपास कोई भौतिक खतरा नहीं होता। fMRI और MRI शक्तिशाली magnets हैं जो pacemakers जैसे metallic gear वाले मरीजों द्वारा उपयोग को रोकते हैं।
fMRI, PET, MRS, और SPECT claustrophobia को बढ़ा सकते हैं, जिससे test results प्रभावित हो सकते हैं। EEG claustrophobia उत्पन्न नहीं करता क्योंकि subjects को छोटी जगह में बंद नहीं किया जाता।
Consumer EEG scans testing के दौरान अधिक subject movement की अनुमति देते हैं, अधिकांश अन्य neuroimaging techniques के विपरीत।
EEG में radioligands का exposure शामिल नहीं होता, positron emission tomography के विपरीत, या MRI या fMRI जैसे उच्च-स्तरीय magnetic fields का exposure नहीं होता।
EEG में उच्च-तीव्रता (>1 tesla) magnetic fields का exposure शामिल नहीं होता।
Behavioral testing methods की तुलना में, EEG covert processing (ऐसा processing जिसमें response की आवश्यकता नहीं होती) का पता लगा सकता है। यह technology उन subjects में भी उपयोग की जाती है जो motor response देने में असमर्थ होते हैं।
Consumer use के लिए EEG की प्रवेश बाधा कम है, इसलिए यह दैनिक जीवन की विभिन्न गतिविधियों के दौरान brain activity को track और record करने का एक शक्तिशाली tool है, जिससे लगभग असीमित अनुप्रयोग संभव होते हैं।
EEG sleep analysis मस्तिष्क विकास के समय से जुड़े महत्वपूर्ण पहलुओं का संकेत दे सकती है, जिसमें adolescent brain maturation का मूल्यांकन भी शामिल है।
fMRI में उपयोग किए जाने वाले BOLD (Blood-oxygen-level-dependent) imaging की तुलना में EEG से वास्तव में कौन सा signal मापा जा रहा है, इसकी बेहतर समझ होती है।
EEG Games
EEG technology को medical और entertainment दोनों उद्देश्यों के लिए gaming world में अनुकूलित किया गया है। कंपनियाँ VR, AR और BCI में video games के साथ interaction के तरीके प्रदान करने के लिए EEG का उपयोग कर रही हैं। EEG machines signal का पता लगाती हैं और software में algorithms आपकी brainwaves की व्याख्या करके स्क्रीन पर आपके avatar को नियंत्रित करते हैं।
Emotiv का EPOC headset पहला high-fidelity brain-computer interface (BCI) है जो conscious और unconscious thoughts तथा emotions की निगरानी और व्याख्या कर सकता है। BCI 30 विभिन्न expressions, emotions और actions की complex brainwaves का पता लगा सकता है। यह detection machine learning के माध्यम से हासिल की जाती है। Machine learning algorithms को उन brain patterns को पहचानने के लिए प्रशिक्षित किया गया है जो तब उत्पन्न होते हैं जब प्रतिभागी विभिन्न expressions, emotions और actions को process करता है।
जब algorithms अपने data set में किसी EEG brainwave को पहचान लेते हैं, तो BCI pattern को किसी physical या digital command से जोड़ सकता है। उदाहरण के लिए, “push!” जैसा trigger word सोचने पर आपका avatar अपने रास्ते से कोई object हटा देगा।
TechCrunch TV: Mind Controlled Devices और EEG का उपयोग करके और भी बहुत कुछ
EEG Use Cases
EEG measurement के कई आधुनिक अनुप्रयोग हैं। कुछ उल्लेखनीय EEG use cases में शामिल हैं:
Neuroscience
Brain education programs
Neuromarketing
Sleep Studies
Brain Computer Interface (BCI)
Cognitive Performance
Self-Quantification
Emotional States
ADHD Therapy
Neurological disorders
Brainwave entrainment
Cognitive behavioral therapy
Neuroinformatics
Brainwave gaming
AR & VR supplement
Dysphagia and Dementia
Stroke rehabilitation
Working memory tests (N-back)
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