10-10 सिस्टम इंटरनेशनल 10-20 इलेक्ट्रोड प्लेसमेंट विधि का एक विस्तार है, जिसे शोधकर्ताओं को इलेक्ट्रोएन्सेफलोग्राम (EEG) रिकॉर्डिंग के लिए खोपड़ी (स्केल्प) के इलेक्ट्रोड का एक अधिक सघन और अधिक समान ग्रिड प्रदान करने के लिए बनाया गया है। यह पुराने 10-20 लेआउट द्वारा छोड़े गए स्थानिक अंतराल को भरता है, जिससे कवरेज 19 मानक स्थानों से बढ़कर 74 या उससे अधिक रिकॉर्डिंग साइटों तक हो जाता है।
यह अतिरिक्त सघनता अधिक बारीक टोपोग्राफिक मैपिंग का समर्थन करती है, जो किसी भी क्षण खोपड़ी की सतह पर विद्युत गतिविधि कहाँ केंद्रित होती है, इसका एक विस्तृत चित्र बनाने की प्रक्रिया है।
10-10 सिस्टम EEG क्या है?
10-10 प्रणाली को पहली बार "दस प्रतिशत इलेक्ट्रोड प्रणाली" के रूप में प्रलेखित किया गया था, यह एक ऐसी विधि है जो विशेष रूप से स्वतःस्फूर्त EEG गतिविधि (मस्तिष्क के चल रहे बैकग्राउंड सिग्नल) और प्रेरित गतिविधि (एक विशिष्ट उत्तेजना द्वारा ट्रिगर किए गए सिग्नल) दोनों के टोपोग्राफिक अध्ययन के लिए बनाई गई है।
मूल विवरण में 81-इलेक्ट्रोड सरणी को रेखांकित किया गया है जो इंटरनेशनल 10-20 सिस्टम के प्रत्येक मानक लीड को बरकरार रखता है और उनके बीच के अंतरालों में पूरक इलेक्ट्रोड जोड़ता है। इनमें से कुछ नए इलेक्ट्रोड ठीक दो मौजूदा 10-20 लीड के बीच में स्थित होते हैं। अन्य को नव जोड़े गए उन मध्यबिंदु इलेक्ट्रोड के बीच रखा जाता है, जिससे कवरेज की और भी बारीक परत बनती है।
इन पूरक स्थानों के पीछे के नामकरण तर्क को शून्य से शुरू करने के बजाय जानबूझकर मौजूदा संरचनाओं से जोड़ा गया था। सहायक इलेक्ट्रोड पदनाम किसी दिए गए स्थान के नीचे स्थित मस्तिष्क क्षेत्र और उसके आसपास के आस-पास के 10-20 लीड दोनों को संदर्भित करते हैं, ताकि 10-20 प्रणाली से परिचित शोधकर्ता पूरी तरह से अलग शब्दावली सीखे बिना नई ग्रिड के अनुकूल हो सके।
इस विस्तारित सरणी को प्रकाशित करने का घोषित उद्देश्य हाई-रिज़ॉल्यूशन EEG कार्य करने वाली प्रयोगशालाओं में मानकीकरण को बढ़ावा देना था। इससे पहले कि एक साझा नामकरण परंपरा मौजूद हो, मानक 10-20 बिंदुओं के बीच इलेक्ट्रोड जोड़ने वाली कोई भी प्रयोगशाला असंगत लेबल का उपयोग करने का जोखिम उठाती थी, जिससे अनुसंधान समूहों के बीच टोपोग्राफिक निष्कर्षों की तुलना करना मुश्किल हो जाता था। 10% प्रणाली ने प्रत्येक जोड़े गए स्थान को एक निश्चित, अनुमानित नाम देकर उस समस्या का सीधे समाधान किया।
शारीरिक स्थल और इलेक्ट्रोड नामकरण परंपराएं
10-10 प्रणाली विषय के सिर पर सीधे मापे गए चार बाहरी स्थलों पर निर्भर करती है: नेशन (नाक के ऊपर, आंखों के बीच का स्थान), इनियन (खोपड़ी के आधार पर हड्डी का उभार), और बाएं और दाएं प्रीऑरिक्यूलर बिंदु (प्रत्येक कान के ठीक सामने छोटे गड्ढे)। एक पांचवां संदर्भ बिंदु, वर्टेक्स या Cz, खोपड़ी के बिल्कुल केंद्र में स्थित होता है, जिसकी गणना नेशन और इनियन के बीच के मध्यबिंदु और दो प्रीऑरिक्यूलर बिंदुओं के बीच के मध्यबिंदु के रूप में की जाती है।
इसके बजाय, 10-10 प्रणाली 10% के अंतरालों पर चापों को उप-विभाजित करती है, जिससे प्रत्येक रेखा के अनुदिश बिंदुओं की संख्या प्रभावी रूप से दोगुनी हो जाती है और मध्यवर्ती स्थितियों की एक पूरी तरह से नई परत बनती है।
इलेक्ट्रोड लेबल दोनों प्रणालियों में साझा किए गए एक सुसंगत अक्षर-और-संख्या पैटर्न का पालन करते हैं। प्रत्येक लेबल एक या दो अक्षरों से शुरू होता है जो उस स्थान के नीचे स्थित मस्तिष्क क्षेत्र को दर्शाता है:
फ्रंटल पोल के लिए Fp
फ्रंटल के लिए F
सेंट्रल के लिए C
पार्श्विक (parietal) के लिए P
ओसिपिटल के लिए O
टेम्पोरल के लिए T
इसके अलावा, 10-10 प्रणाली इन प्राथमिक क्षेत्रों के बीच आने वाले मध्यवर्ती क्षेत्रों के लिए संयुक्त लेबल पेश करती है, जिसमें FC, CP, FT, TP, AF और PO शामिल हैं।
इसके बाद अक्षर या अक्षरों के पीछे एक संख्या आती है, और इस संख्या का अपना विशिष्ट अर्थ होता है। सम संख्याएं दाएं गोलार्ध की स्थितियों को चिह्नित करती हैं, विषम संख्याएं बाएं गोलार्ध की स्थितियों को चिह्नित करती हैं, और 'z' (शून्य के लिए) अक्षर वर्टेक्स के ऊपर आगे से पीछे जाने वाली मध्य रेखा पर सीधे स्थित किसी भी स्थान को चिह्नित करता है।
विस्तारित 74-इलेक्ट्रोड ग्रिड का मानचित्रण
वर्तमान नैदानिक और अनुसंधान सेटिंग्स में सबसे अधिक उपयोग किए जाने वाले 10-10 प्रणाली के ग्रिड के संस्करण में 74 सक्रिय स्कैल्प इलेक्ट्रोड शामिल हैं, साथ ही एक कार्यशील रिकॉर्डिंग सेटअप को पूरा करने के लिए आवश्यक अलग संदर्भ और ग्राउंड इलेक्ट्रोड भी शामिल हैं।
यह मूल 81-इलेक्ट्रोड विवरण की तुलना में कम संख्या है, जिसमें अतिरिक्त ईयरलोब स्थान शामिल थे जो आधुनिक विन्यासों में हमेशा उपयोग नहीं किए जाते हैं। दोनों संख्याएं एक ही अंतर्निहित डिज़ाइन सिद्धांत का प्रतिनिधित्व करती हैं, वे मुख्य रूप से इस बात में भिन्न हैं कि कुल संख्या में कान के इलेक्ट्रोड शामिल हैं या नहीं।
आगे से पीछे की ओर जाने वाली पूरी मिडलाइन श्रृंखला में आमतौर पर Fpz, AFz, Fz, FCz, Cz, CPz, Pz, POz और Oz शामिल होते हैं। मिडलाइन से पार्श्व रूप से दूर जाने पर, सममित जोड़े प्रत्येक गोलार्ध को समानांतर रूप से कवर करते हैं: Fp1/Fp2, AF3/AF4, AF7/AF8, F3/F4, F7/F8, FC3/FC4, FT7/FT8, C3/C4, T7/T8, CP3/CP4, TP7/TP8, P3/P4, P7/P8, PO3/PO4, PO7/PO8, और O1/O2, तथा शेष मध्यवर्ती स्थानों को भरने वाले अन्य इलेक्ट्रोड।
एक-दूसरे की तुलना में, यह व्यवस्था 10-20 प्रणाली के स्थानिक नमूना घनत्व को लगभग दोगुना कर देती है, क्योंकि यह पहले अकेले रहने वाले लगभग हर जोड़ी स्थानों के बीच एक नया रिकॉर्डिंग स्थल सम्मिलित करती है।
10-10 प्रणाली 10-20 और 10-5 मोंटाज से कैसे भिन्न है
इलेक्ट्रोड घनत्व के स्पेक्ट्रम पर रखे जाने पर, तीन संबंधित प्रणालियां उस पैमाने के विभिन्न बिंदुओं को कवर करती हैं।
10-20 प्रणाली विरल छोर पर स्थित है, जो सिर पर 20% के अंतराल पर केवल 19 रिकॉर्डिंग स्कैल्प इलेक्ट्रोड और कान के संदर्भों का उपयोग करती है। यह विस्तृत अंतराल कुशल और स्थापित करने में तेज़ है, लेकिन इसका अर्थ यह भी है कि दो मानक 10-20 स्थानों के बीच संकीर्ण स्थान में चरम पर होने वाली गतिविधि रिकॉर्ड किए गए सिग्नल में कम प्रतिनिधित्व पा सकती है या पूरी तरह से छूट सकती है।
10-10 प्रणाली उस स्पेक्ट्रम के मध्य में स्थित है, जो 10% के अंतराल पर लगभग 74 से 81 स्कैल्प इलेक्ट्रोड का उपयोग करती है। इसका डिज़ाइन उद्देश्य उपलब्ध सबसे चरम घनत्व की ओर बढ़े बिना 10-20 अंतराल में निहित कवरेज अंतरालों को बंद करना है।
वह चरम घनत्व 10-5 प्रणाली के साथ आता है, जो स्कैल्प को 5% के अंतरालों में विभाजित करती है और 300 से अधिक संभावित इलेक्ट्रोड स्थितियां उत्पन्न करती है।
प्रणाली | अंतराल | स्कैल्प इलेक्ट्रोड | प्रमुख विशेषता |
|---|---|---|---|
10-20 | 20% अंतराल | 19 इलेक्ट्रोड | विरल और तेज़ सेटअप |
10-10 | 10% अंतराल | 74-81 इलेक्ट्रोड | स्थानिक कवरेज के अंतरालों को भरता है |
10-5 | 5% अंतराल | 300+ स्थितियां | अनुसंधान के लिए चरम घनत्व |
EEG अनुसंधान में अनुप्रयोग और लाभ
10-10 प्रणाली ने आधुनिक उच्च-घनत्व वाले EEG अनुसंधान में व्यावहारिक उपयोग देखा है। इसका एक उदाहरण मुरुगप्पन आदि द्वारा EEG सिग्नलों से मानवीय भावनात्मक अवस्थाओं को वर्गीकृत करने पर किए गए एक अध्ययन से मिलता है।
शोधकर्ताओं ने पांच अलग-अलग भावनात्मक अवस्थाओं - घृणा, खुशी, आश्चर्य, भय और एक तटस्थ आधार रेखा को प्रेरित करने के लिए एक दृश्य-श्रव्य प्रोटोकॉल तैयार किया, और 20 विषयों के स्कैल्प पर इंटरनेशनल 10-10 प्रणाली के अनुसार रखे गए 64 इलेक्ट्रोड का उपयोग करके मस्तिष्क गतिविधि को रिकॉर्ड किया। मूल सिग्नलों को सरफेस लैप्लासियन फ़िल्टरिंग विधि (जो कि लैप्लासियन मोंटाज दृष्टिकोण से संबंधित एक सिग्नल प्रोसेसिंग तकनीक है) का उपयोग करके साफ किया गया था, और इसके बाद डिस्क्रीट वेवलेट ट्रांसफॉर्म का उपयोग करके उन्हें अल्फा, बीटा और गामा आवृत्ति बैंड में विभाजित किया गया था।
इन आवृत्ति बैंडों से निकाले गए ऊर्जा-आधारित विशेषताओं का उपयोग करके, अध्ययन में दो पैटर्न वर्गीकरण विधियों, 'K नियरेस्ट नेबर' (KNN) और 'लीनियर डिस्क्रिमिनेटर एनालिसिस' (LDA) का परीक्षण किया गया, ताकि यह देखा जा सके कि प्रत्येक विधि मस्तिष्क सिग्नलों को सही भावनात्मक श्रेणी में कितनी सटीकता से वर्गीकृत कर सकती है। एक प्रस्तावित विशेषता सेट ने KNN का उपयोग करके 83.26% और LDA का उपयोग करके 75.21% की औसत अधिकतम वर्गीकरण दर उत्पन्न की, जो उसी अध्ययन में परीक्षण किए गए अधिक पारंपरिक विशेषता निष्कर्षण दृष्टिकोणों से बेहतर प्रदर्शन करती है।
यह परिणाम दर्शाता है कि 10-10 लेआउट पर निर्मित 64-चैनल सरणी सार्थक सिग्नल वर्गीकरण कार्य का समर्थन कर सकती है।
इस एकल अनुप्रयोग से परे, प्रत्यक्ष प्रयोगात्मक तुलना के बजाय ज्यामितीय तर्क के आधार पर कई लाभ आमतौर पर 10-10 प्रणाली को दिए जाते हैं। आमतौर पर यह माना जाता है कि एक सघन इलेक्ट्रोड ग्रिड अधिक सटीक टोपोग्राफिक मानचित्र और बेहतर स्रोत स्थानीयकरण उत्पन्न करता है, क्योंकि पूरे स्कैल्प पर अधिक नमूना बिंदु उपलब्ध होने से सैद्धांतिक रूप से उन स्थानिक विवरणों को कैप्चर किया जा सकता है जो व्यापक अंतराल की वजह से छूट सकते हैं या धुंधले हो सकते हैं।
यह भी माना जाता है कि सघन कवरेज स्कैल्प के एक छोटे से क्षेत्र में केंद्रित फोकल या उच्च-आवृत्ति गतिविधि को बेहतर ढंग से कैप्चर करता है, जो कि दो व्यापक रूप से दूरी वाले 10-20 इलेक्ट्रोडों के बीच गिर सकती है और अनपेक्षित रह सकती है। सिस्टम का घनत्व इसे सरफेस लैप्लासियन प्रोसेसिंग जैसी स्थानिक फ़िल्टरिंग तकनीकों के भी अनुकूल बनाता है, वही विधि जो ऊपर वर्णित भावना वर्गीकरण अध्ययन में लागू की गई थी।
10-10 EEG प्रणाली की सीमाएं और भविष्य की दिशाएं
अपने स्पष्ट लाभों के बावजूद, उच्च-घनत्व सरणियों के अनुप्रयोग के लिए सेटअप के लिए महत्वपूर्ण समय और सिग्नल की गुणवत्ता को प्रभावी ढंग से प्रबंधित करने के लिए दीर्घकालिक विशेषज्ञता की आवश्यकता होती है। स्कैल्प पर दर्जनों स्थानों को तैयार करना श्रम-गहन हो सकता है, जिससे अक्सर शोधकर्ताओं और रोगियों दोनों के लिए तैयारी के चरण की अवधि और जटिलता बढ़ जाती है। इतनी बड़ी संख्या में सेंसरों में लगातार प्रदर्शन बनाए रखने के लिए लगातार अंशांकन की भी आवश्यकता होती है, जो लंबे, बार-बार किए जाने वाले प्रयोगात्मक परीक्षणों के दौरान एक चुनौती पेश कर सकता है।
इसके अलावा, 10-10 प्रणाली व्यापक होने के बावजूद वॉल्यूम कंडक्शन की समस्याओं या स्कैल्प-स्तर की संवेदनशीलता की अंतर्निहित सीमा से पूरी तरह से अछूती नहीं है। कुछ गहरी मस्तिष्क गतिविधियों को केवल बाहरी सेंसरों के माध्यम से अलग करना मुश्किल बना रहता है, चाहे ग्रिड को कितना भी सही ढंग से क्यों न रखा गया हो। भविष्य की उन्नतियाँ सिग्नल के धुंधलेपन को और कम करने तथा चुनौतीपूर्ण प्रयोगशाला स्थितियों में समग्र सिग्नल-टू-नॉइज़ अनुपात को बेहतर बनाने के लिए इन प्रणालियों को परिष्कृत कम्प्यूटेशनल फ़िल्टर के साथ जोड़ने पर विचार कर रही हैं।
भविष्य की ओर देखते हुए, स्वचालित प्लेसमेंट तकनीकों का एकीकरण वर्तमान सेटअप बाधाओं को कम करने की क्षमता रखता है। अभिनव हार्डवेयर अंततः पूर्ण-घनत्व सरणियों के त्वरित, हैंड्स-फ्री अनुप्रयोग की अनुमति दे सकता है, जो उच्च-रिज़ॉल्यूशन निगरानी तक पहुंच का लोकतंत्रीकरण करेगा। जैसे-जैसे ये प्रणालियाँ विकसित होंगी, वे अधिक पोर्टेबल और अनुकूली बन जाएंगी, जिससे अंततः अधिक आरामदायक और प्राकृतिक वातावरण में दीर्घकालिक, उच्च-घनत्व वाले EEG मापन सक्षम हो सकेंगे।
उच्च-घनत्व EEG रिकॉर्डिंग के लिए इसका क्या अर्थ है
10-10 EEG इलेक्ट्रोड प्लेसमेंट प्रणाली 10-20 लेआउट का एक मानकीकृत विस्तार है, जिसे एक सुसंगत शारीरिक नामकरण योजना द्वारा शासित 74 या अधिक इलेक्ट्रोड के ग्रिड के साथ स्थानिक अंतरालों को पाटने के लिए बनाया गया है। प्रत्येक स्थिति मूल 10-20 विधि में उपयोग किए जाने वाले समान नेशन, इनियन, प्रीऑरिक्यूलर और वर्टेक्स स्थलों से जुड़ी है, जिसे सघन कवरेज और मस्तिष्क की विद्युत गतिविधि के अधिक विस्तृत टोपोग्राफिक अध्ययन की अनुमति देने के लिए और अधिक सूक्ष्मता से उप-विभाजित किया गया है, जो कि व्यापक रूप से तंत्रिका विज्ञान अनुसंधान में एक मुख्य रुचि है।
इस प्रणाली ने अनुसंधान सेटिंग्स और EEG मोंटाज में वास्तविक उपयोग पाया है, जिसमें दर्जनों स्कैल्प स्थानों पर रिकॉर्ड किए गए EEG सिग्नलों पर वेवलेट-आधारित वर्गीकरण विधियों को लागू करने वाले अध्ययन शामिल हैं।
जैसे-जैसे प्रयोगशालाएं इस लेआउट को अपनाती हैं, तैयारी का समय, निरंतर आराम, और बारीकी से पैक किए गए सेंसरों के बीच जेल ब्रिजिंग का जोखिम जैसी व्यावहारिक चिंताएं उतनी ही महत्वपूर्ण हो जाती हैं जितनी कि अधिक स्पष्ट मस्तिष्क मानचित्रों की संभावना। आज इस प्रणाली की वास्तविक ताकत एक साझा भाषा बनाने में निहित है जो विभिन्न शोध समूहों को अपने उच्च-रिज़ॉल्यूशन निष्कर्षों की लगातार तुलना करने की अनुमति देती है।
संदर्भ
Chatrian, G. E., Lettich, E., & Nelson, P. L. (1985). Ten percent electrode system for topographic studies of spontaneous and evoked EEG activities. American Journal of EEG technology, 25(2), 83-92. https://doi.org/10.1080/00029238.1985.11080163
Murugappan, M., Ramachandran, N., & Sazali, Y. (2010). Classification of human emotion from EEG using discrete wavelet transform. Journal of biomedical science and engineering, 3(4), 390-396. http://dx.doi.org/10.4236/jbise.2010.34054
अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्न
10-10 EEG इलेक्ट्रोड प्लेसमेंट प्रणाली क्या है?
10-10 प्रणाली इंटरनेशनल 10-20 विधि का एक विस्तार है जो शारीरिक स्थलों के बीच 10% के अंतराल पर इलेक्ट्रोड जोड़ती है। यह मस्तिष्क की विद्युत गतिविधि के बारे में अधिक विस्तृत स्थानिक जानकारी लेने के लिए आमतौर पर 74 स्कैल्प इलेक्ट्रोडों का एक सघन ग्रिड बनाती है।
10-10 प्रणाली 10-20 प्रणाली से किस प्रकार भिन्न है?
10-20 प्रणाली सिर के अनुदिश 20% के अंतराल पर इलेक्ट्रोड रखती है, जबकि 10-10 प्रणाली उस अंतराल को आधा करके 10% कर देती है। यह मौजूदा 10-20 स्थितियों के बीच के अंतरालों को भरता है, जिससे बिना किसी मूल इलेक्ट्रोड को हटाए रिकॉर्डिंग स्थलों की संख्या लगभग दोगुनी हो जाती है।
10-10 प्रणाली क्यों विकसित की गई थी?
इसे शोधकर्ताओं को टोपोग्राफिक EEG अध्ययनों के लिए एक मानकीकृत, उच्च-रिज़ॉल्यूशन लेआउट देने के लिए बनाया गया था। इसके पेश किए जाने से पहले, अतिरिक्त इलेक्ट्रोड जोड़ने वाली प्रयोगशालाएं अक्सर असंगत लेबलों का उपयोग करती थीं, जिससे अनुसंधान समूहों के बीच निष्कर्षों की तुलना करना कठिन हो जाता था।
कौन से शारीरिक स्थल इलेक्ट्रोड प्लेसमेंट का मार्गदर्शन करते हैं?
यह प्रणाली नेशन (नाक का पुल), इनियन (खोपड़ी के पीछे का उभार), और बाएं तथा दाएं प्रीऑरिक्यूलर बिंदुओं (प्रत्येक कान के ठीक सामने) पर निर्भर करती है। इसके बाद वर्टेक्स (Cz) की गणना इन चार स्थलों के बीच केंद्रीय मध्यबिंदु के रूप में की जाती है।
10-10 प्रणाली में इलेक्ट्रोडों का नामकरण कैसे किया जाता है?
लेबल एक या दो अक्षरों से शुरू होते हैं जो अंतर्निहित मस्तिष्क क्षेत्र को दर्शाते हैं (जैसे, फ्रंटल के लिए F, फ्रन्टो-सेंट्रल के लिए FC)। इसके बाद एक संख्या आती है: बाएं गोलार्ध के लिए विषम, दाएं के लिए सम, और मध्य रेखा के लिए 'z', जिससे नामकरण परिचित 10-20 एंकर बिंदुओं से जुड़ा रहता है।
10-10 प्रणाली आमतौर पर कितने इलेक्ट्रोडों का उपयोग करती है?
सबसे व्यापक रूप से उपयोग किए जाने वाले विन्यास में 74 सक्रिय स्कैल्प इलेक्ट्रोड शामिल हैं, साथ ही अलग संदर्भ और ग्राउंड इलेक्ट्रोड भी शामिल हैं। यह मूल 81-स्थान वाले विवरण से थोड़ा कम है, जिसमें ईयरलोब की स्थितियों को भी गिना गया था जिन्हें अक्सर आजकल छोड़ दिया जाता है।
10-10 प्रणाली का उपयोग करने से क्या लाभ होने की उम्मीद है?
माना जाता है कि सघन इलेक्ट्रोड कवरेज टोपोग्राफिक मैपिंग में सुधार करता है और फोकल या उच्च-आवृत्ति वाली मस्तिष्क गतिविधि का बेहतर पता लगाता है जो व्यापक रूप से दूरी वाले सेंसरों के बीच छूट सकती है।
Emotiv एक न्यूरोटेक्नोलॉजी लीडर है जो सुलभ ईईजी (EEG) और मस्तिष्क डेटा उपकरणों के माध्यम से तंत्रिका विज्ञान (न्यूरोसाइंस) अनुसंधान को आगे बढ़ाने में मदद कर रहा है।
क्रिश्चियन बर्गोस
