***Disclaimer - Emotiv-producten zijn uitsluitend bedoeld voor onderzoeksdoeleinden en persoonlijk gebruik. Onze producten worden niet verkocht als medische hulpmiddelen zoals gedefinieerd in EU-richtlijn 93/42/EEC. Onze producten zijn niet ontworpen of bedoeld voor gebruik bij de diagnose of behandeling van ziekten.

EEG-definitie

EEG staat voor “elektro-encefalografie”, een elektrofysiologisch proces om de elektrische activiteit van de hersenen vast te leggen. EEG meet veranderingen in de elektrische activiteit die door de hersenen wordt geproduceerd. Spanningsveranderingen komen voort uit ionische stroom binnen en tussen sommige hersencellen, neuronen genoemd.

Wat is een EEG?

Een EEG-test beoordeelt de elektrische activiteit van de hersenen. EEG-scans worden uitgevoerd door EEG-sensoren — kleine metalen schijven, ook wel EEG-elektroden genoemd — op je hoofdhuid te plaatsen. Deze elektroden vangen de elektrische activiteit in je hersenen op en registreren die. De verzamelde EEG-signalen worden versterkt, gedigitaliseerd en vervolgens naar een computer of mobiel apparaat gestuurd voor opslag en gegevensverwerking.

Het analyseren van EEG-gegevens is een uitstekende manier om cognitieve processen te bestuderen. Het kan artsen helpen een medische diagnose te stellen, onderzoekers de hersenprocessen te begrijpen die ten grondslag liggen aan menselijk gedrag, en individuen helpen hun productiviteit en welzijn te verbeteren.

Hoe werkt een EEG?

De miljarden cellen in je hersenen produceren zeer kleine elektrische signalen die niet-lineaire patronen vormen, hersengolven genoemd. Een EEG-apparaat meet de elektrische activiteit in de cerebrale cortex, de buitenste laag van de hersenen, tijdens een EEG-test. EEG-sensoren worden op het hoofd van een deelnemer geplaatst, waarna de elektroden op niet-invasieve wijze hersengolven van de proefpersoon detecteren.

EEG-sensoren kunnen tot enkele duizenden momentopnamen van de elektrische activiteit die in de hersenen wordt gegenereerd binnen één seconde registreren. De vastgelegde hersengolven worden naar versterkers gestuurd, en vervolgens naar een computer of de cloud om de gegevens te verwerken. De versterkte signalen, die op golvende lijnen lijken, kunnen worden vastgelegd op een computer, mobiel apparaat of in een clouddatabase.

Software voor cloud computing wordt beschouwd als een cruciale innovatie in EEG-gegevensverwerking, omdat het realtime-analyse van opnames op grote schaal mogelijk maakt — in de beginjaren van EEG-meting werden golven eenvoudigweg op millimeterpapier vastgelegd. EEG-systemen, in academisch en commercieel onderzoek, tonen de gegevens doorgaans als een tijdreeks of als een continue stroom van spanningen.

EEG-golven vastgelegd op millimeterpapier

EEG-golven digitaal vastgelegd

EEG-golven in moderne hersenvisualisatiesoftware

Om de elektrische activiteit van de hersenen in kaart te brengen, is het beter EEG-metingen te verkrijgen uit signalen via veel verschillende corticale structuren die overal rond het oppervlak van de hersenen liggen.

EEG-golven in een moderne tijdreeksdiagram van een hersenvisualisator

Soorten hersengolven die EEG meet

De elektroden van een EEG-apparaat vangen elektrische activiteit op die tot uiting komt in verschillende EEG-frequenties. Met behulp van een algoritme dat Fast Fourier Transform (FFT) heet, kunnen deze ruwe EEG-signalen worden geïdentificeerd als afzonderlijke golven met verschillende frequenties. Frequentie, wat verwijst naar de snelheid van de elektrische oscillaties, wordt gemeten in cycli per seconde — één Hertz (Hz) is gelijk aan één cyclus per seconde. Hersengolven worden op basis van frequentie ingedeeld in vier hoofdtypen: Beta, Alpha, Theta en Delta.

De volgende alinea's bespreken enkele van de functies die worden geassocieerd met de vier belangrijkste hersenfrequenties. Deze functies blijken simpelweg te zijn geassocieerd met verschillende hersenfrequenties — er is geen lineaire één-op-één-correspondentie tussen een frequentieband en een bepaalde hersenfunctie.

Bètagolven (frequentiebereik van 14 Hz tot ongeveer 30 Hz)

Bètagolven worden het sterkst geassocieerd met bewust zijn of in een wakkere, oplettende en alerte toestand verkeren. Bètagolven met een lage amplitude worden geassocieerd met actieve concentratie, of met een drukke of angstige gemoedstoestand. Bètagolven worden ook geassocieerd met motorische beslissingen (onderdrukking van beweging en sensorische feedback van beweging). Wanneer ze worden gemeten door een EEG-apparaat, worden de signalen vaak EEG-bètagolven genoemd.

Alfagolven (frequentiebereik van 7 Hz tot 13 Hz)

Alfagolven worden vaak geassocieerd met een ontspannen, kalme en lucide gemoedstoestand. Alfagolven zijn te vinden in de occipitale en posterieure gebieden van de hersenen. Alfagolven kunnen worden opgewekt door de ogen te sluiten en te ontspannen, en zijn zelden aanwezig tijdens intense cognitieve processen zoals denken, mentaal rekenen en probleemoplossing. Bij de meeste volwassenen liggen alfagolven qua frequentie tussen 9 en 11 Hz. Wanneer ze worden gemeten door een EEG-apparaat, worden deze vaak EEG-alfagolven genoemd.

Thetagolven (frequentiebereik van 4 Hz tot 7 Hz)

Hersenactiviteit binnen een frequentiebereik van 4 tot 7 Hz wordt aangeduid als theta-activiteit. Theta-ritme dat wordt gedetecteerd bij EEG-metingen wordt vaak gevonden bij jongvolwassenen, met name boven de temporale gebieden en tijdens hyperventilatie. Bij oudere personen wordt theta-activiteit met een amplitude groter dan ongeveer 30 millivolt (mV) minder vaak gezien, behalve tijdens slaperigheid. Wanneer ze worden gemeten door een EEG-apparaat, worden deze vaak EEG-thetagolven genoemd.

Deltagolven (frequentiebereik tot 4 Hz)

Delta-activiteit wordt voornamelijk gevonden bij zuigelingen. Deltagolven worden geassocieerd met diepe slaapfasen bij oudere proefpersonen. Deltagolven zijn interictaal (tussen aanvallen) gedocumenteerd bij patiënten met absences, waarbij korte, plotselinge aandachtsverlies optreedt.

Deltagolven worden gekenmerkt door golven met een lage frequentie (ongeveer 3 Hz) en hoge amplitude. Delta-ritmes kunnen aanwezig zijn tijdens waakzaamheid — ze reageren op het openen van de ogen en kunnen ook worden versterkt door hyperventilatie. Wanneer ze worden gemeten door een EEG-apparaat, worden deze vaak EEG-deltagolven genoemd.

EEG-golven gebruiken om te begrijpen hoe de hersenen werken

Wat laat een EEG zien?

Je hersenen nemen voortdurend informatie op en verwerken die, zelfs wanneer je slaapt. Al deze activiteit genereert elektrische signalen die door EEG-sensoren worden opgepikt. Hierdoor kunnen veranderingen in hersenactiviteit worden vastgelegd, zelfs als er geen zichtbare gedragsreactie is, zoals een beweging of een gezichtsuitdrukking.

Een EEG-monitor meet veranderingen in de elektriciteit die je hersenen produceren, maar niet gedachten of gevoelens. Hij stuurt geen elektriciteit je hersenen in.

Activiteit detecteren over de belangrijkste cortices van de hersenen is cruciaal om EEG-gegevens van hoge kwaliteit te verkrijgen. Resultaten kunnen dienen als een proxy om emotionele toestanden te beoordelen die worden beïnvloed door externe prikkels.

Een korte geschiedenis van EEG

Onderzoek naar de verschijnselen van elektrische activiteit in de hersenen werd al in 1875 bij dieren uitgevoerd, toen arts Richard Caton zijn bevindingen publiceerde uit experimenten op konijnen en apen in het British Medical Journal.

In 1890 plaatste Adolf Beck elektroden rechtstreeks op het oppervlak van de hersenen van een hond en een konijn om sensorische stimulatie te testen. Zijn observatie van fluctuerende elektrische hersenactiviteit leidde tot de ontdekking van hersengolven en maakte van EEG een wetenschappelijk vakgebied.

De Duitse fysioloog en psychiater Hans Berger krijgt de eer voor het registreren van de eerste menselijke EEG-hersengolven in 1924. Berger vond het elektro-encefalogram uit, een apparaat dat EEG-signalen registreert. In zijn boek “The Origins of EEG” beschreef auteur David Millet de uitvinding als “een van de meest verrassende, opmerkelijke en ingrijpende ontwikkelingen in de geschiedenis van de klinische neurologie.”

De eerste menselijke EEG-opname werd in 1924 verkregen door Hans Berger. Het bovenste signaal is EEG en het onderste is een 10 Hz-tijdsignaal.

Hans Berger, de eerste persoon die EEG-hersengolven bij mensen registreerde.

Het vakgebied van de klinische elektro-encefalografie begon in 1935. Het kwam voort uit het onderzoek van neurowetenschapper Frederic Gibbs, Hallowell Davis en William Lennox naar epileptiforme pieken, interictale piekgolfpatronen en de drie cycli van klinische EEG-absences. Gibbs en wetenschapper Herbert Jasper concludeerden dat interictale pieken een duidelijk kenmerk van epilepsie zijn. Het eerste EEG-laboratorium werd in 1936 geopend in Massachusetts General Hospital.

In 1947 werd de American EEG Society, nu bekend als The American Clinical Neurophysiology Society, opgericht en vond het eerste Internationale EEG-congres plaats.

In de jaren 1950 ontwikkelde William Grey Walter EEG-topografie, een aanvulling op EEG, die het mogelijk maakte de elektrische activiteit over het oppervlak van de hersenen in kaart te brengen. Dit was populair in de jaren 1980, maar werd nooit overgenomen in de reguliere neurologie.

Stevo Bozinovski, Liljana Bozinovska en Mihail Sestakov waren de eerste wetenschappers die in 1988 controle over een fysiek object bereikten met behulp van een EEG-apparaat. In 2011 deed EEG zijn intrede op de consumentenmarkt toen techondernemers Tan Le en Dr. Geoff Mackellar het bedrijf Emotiv lanceerden.

EEG-technologie zoals headsets en caps zijn onderdelen van BCI (Brain-Computer Interface). BCI wordt ook wel HMI (Human Machine Interface), MMI (Mind Machine Interface), BMI (Brain Machine Interface) en DNI (Direct Neural Interface) genoemd — DNI kan signalen van de hersenen en andere delen van het neurale systeem decoderen. BCI heeft als doel cognitieve prestaties te volgen en zowel virtuele als fysieke objecten te besturen via machine learning van getrainde mentale commando's.

In 2017 werd de viervoudig verlamde coureur Rodrigo Hübner Mendes de eerste persoon ooit die een Formule 1-auto bestuurde met alleen zijn hersengolven, dankzij een Emotiv EEG-headset.

Waar wordt EEG voor gebruikt?

Prestaties en welzijn

Atleten, biohackers en elke geïnteresseerde consument kunnen EEG gebruiken om hun hersenactiviteit te “tracken”, op dezelfde manier als ze het aantal stappen dat ze op een dag zetten kunnen bijhouden. EEG kan cognitieve functies meten — zoals aandacht en afleiding, stress en cognitieve belasting (de totale capaciteit van de hersenen voor mentale activiteit die op een bepaald moment aan het werkgeheugen wordt opgelegd). Deze bevindingen kunnen waardevolle inzichten onthullen in hoe de hersenen reageren op gebeurtenissen uit het dagelijks leven. EEG-gegevens bieden feedback die kan worden gebruikt om wetenschappelijk onderbouwde strategieën te ontwikkelen om stress te verminderen, de focus te verbeteren of meditatie te versterken.

Consumentenonderzoek

EEG-gegevens kunnen een krachtige zoektool voor consumenteninzichten zijn. Hersenreacties bieden ongekende consumentenfeedback — doordat EEG wordt gebruikt om het verschil te meten tussen waar consumenten werkelijk aandacht aan besteden versus wat ze zelf rapporteren leuk te vinden of op te merken. Door EEG te combineren met andere biometrische sensoren zoals eye-tracking, analyse van gezichtsuitdrukkingen en metingen van de hartslag, kunnen bedrijven een volledig begrip krijgen van klantgedrag. Het gebruik van neurotechnologieën zoals EEG om consumentenreacties te bestuderen heet neuromarketing.

Gezondheidszorg

Omdat EEG-tests hersenactiviteit laten zien tijdens een gecontroleerde procedure, kunnen de resultaten informatie bevatten die wordt gebruikt om verschillende hersenaandoeningen te diagnosticeren. Abnormale EEG-gegevens worden weergegeven door onregelmatige hersengolven. Abnormale EEG-gegevens kunnen tekenen aangeven van hersendisfunctie, hoofdtrauma, slaapstoornissen, geheugenproblemen, hersentumoren, beroerte, dementie, aanvalsstoornissen zoals epilepsie en diverse andere aandoeningen. Afhankelijk van de beoogde diagnose combineren artsen EEG soms met cognitieve tests, monitoring van hersenactiviteit en neurobeeldvormingstechnieken

Diagnose van aanvallen

EEG-tests worden vaak aanbevolen voor patiënten die aanvalsactiviteit ervaren. In deze gevallen kunnen artsen een ambulante EEG uitvoeren. Een ambulante EEG registreert continu tot 72 uur, terwijl een traditionele EEG 1-2 uur duurt. De patiënt mag thuis rondlopen terwijl hij een EEG-headset draagt. Door de registratie te verlengen neemt de kans toe dat abnormale hersenactiviteit wordt vastgelegd. Daarom worden ambulante EEG's vaak gebruikt om epilepsie (EEG-epilepsie), aanvalsstoornissen of slaapstoornissen te diagnosticeren.

Slaaponderzoek voor slaapstoornissen

Een EEG-slaaponderzoek of “polysomnografie”-test meet naast een hersenscan ook lichaamsactiviteit. Een EEG-technoloog bewaakt de hartslag, ademhaling en zuurstofniveaus in je bloed tijdens een nachtelijke procedure. Polysomnografie wordt vooral gebruikt in medisch onderzoek en als diagnostische test voor slaapstoornissen.

Kwantitatieve neurowetenschap

Omdat EEG de elektrische activiteit in de buitenste laag van de hersenen (de cerebrale cortex) meet, kan het hersengolven van je hoofdhuid oppikken. Door EEG-hersentests te combineren met gegevens van andere technieken voor hersenmonitoring, kunnen onderzoekers nieuwe inzichten krijgen in de complexe interacties die plaatsvinden in onze hersenen — evenals in ons lichaam.

Dat is precies wat kwantitatieve elektro-encefalografie (qEEG) wil bereiken. Kwantitatieve EEG registreert je hersengolven net als een traditionele EEG. Met behulp van machine learning vergelijkt qEEG je hersengolven met de hersengolven van personen in dezelfde geslachts- en leeftijdscategorie, maar van wie geen hersendisfunctie aanwezig is. Het qEEG-proces creëert een “kaart” van je hersenen via de kwantitatieve vergelijking. Dit proces is gebruikelijk binnen de subdiscipline van de neurowetenschap die computationele neurowetenschap heet.

De plaatsing van EEG-elektroden is een cruciaal onderdeel van succesvolle qEEG. Traditionele EEG-elektrodeplaatsingen volgen het 10-20-systeem, een internationaal erkende standaard voor het aanbrengen van de elektroden op je hoofdhuid. “10-20” verwijst naar de afstand tussen EEG-elektroden, die 10% of 20% is van de totale afstand van de schedel.

Het aantal elektroden op een apparaat kan variëren — sommige EEG-opnamesystemen kunnen wel 256 elektroden hebben. Opnames van qEEG gebruiken een cap met 19 sensoren om gegevens uit alle 19 gebieden van je hoofdhuid te verzamelen. Omdat EEG-elektroden de signalen versterken vanaf de plek waar ze zijn geplaatst, identificeren qEEG-hersenmappings de oorzaak van op het hersenniveau waargenomen disfunctie op het gedrags- en/of cognitieve niveau.

Academisch onderzoek

Abnormale EEG-resultaten zijn niet de enige waardevolle informatie die uit een EEG-testresultaat wordt afgeleid. Veel onderzoekers gebruiken normale EEG's in hun onderzoek, waaronder een baanbrekende studie uit 1957 over hersenactiviteit tijdens REM-slaap.

Zoals geïntroduceerd in het gedeelte over de soorten hersengolven die EEG meet, onthult het bestuderen van EEG-opnames een reeks frequenties in hersensignalen. Deze frequenties weerspiegelen verschillende aandachts- en cognitieve toestanden. Zo hebben onderzoekers gamma-bandactiviteit gemonitord (vaak geassocieerd met bewuste aandacht) tijdens het onderzoeken van neurologische reacties tijdens meditatie (EEG-meditatie).

Gamma-bandactiviteit wordt geassocieerd met piekmentale of fysieke prestaties. Experimenten waarbij een proefpersoon met een EEG-apparaat diepe meditatie beoefent, hebben geleid tot theorieën dat gammagolven geassocieerd zijn met bewuste ervaringen of transcendente mentale toestanden. Er is echter geen consensus onder academische onderzoekers over met welke cognitieve functies gamma-bandactiviteit geassocieerd is.

Onderzoekers hebben een manier nodig om al die rijke hersengegevens die ze verzamelen te verwerken en te beheren — en ze zelfs te delen met verschillende instellingen. “Neuro-informatica” is het onderzoeksgebied dat computationele hulpmiddelen en wiskundige modellen biedt voor neurowetenschappelijke gegevens. Neuro-informatica heeft als doel technologieën te creëren voor het organiseren van databases, het delen van gegevens en het modelleren van gegevens. Het omvat een diverse hoeveelheid data, aangezien “neurowetenschap” breed wordt gedefinieerd als de wetenschappelijke studie van het zenuwstelsel. Een van de subdisciplines van de neurowetenschap is cognitieve psychologie, die neurobeeldvormingsmethoden zoals EEG gebruikt om te analyseren welke delen van de hersenen en het zenuwstelsel ten grondslag liggen aan welke cognitieve processen.

Marktonderzoek: EEG-headsets gebruiken om emotionele & cognitieve toestand te begrijpen

EEG-testproces

Voorbereiding op een EEG-procedure

De volgende secties over EEG-monitoring, interpretatie en resultaten bevatten informatie voor doelgroepen die de EEG-tests in een zorgomgeving ondergaan. De beste manier om je voor te bereiden op een test is altijd om de testafnemers om specifieke voorbereidingsinstructies te vragen. Instructies voor voorbereiding kunnen per gebruikssituatie verschillen — bijvoorbeeld kunnen EEG-opnames voor consumentenonderzoek, academisch onderzoek of prestaties en welzijn vereisen dat proefpersonen actief zijn in plaats van liggen.

Bedrijven zoals Emotiv hebben baanbrekende vooruitgang geboekt in EEG-technologie die het uitvoeren, verwerken en interpreteren van tests sneller en handiger maakt. Emotiv's mobiele en draadloze EEG-headsets kunnen in minder dan vijf minuten worden opgezet, en ze stellen de deelnemer in staat vrij te bewegen in plaats van hem of haar tot een testfaciliteit te beperken.

Vertel vóór een EEG-test de professional die de test afneemt — of dat nu een arts, werkgever of onderzoeker is — over alle medicijnen die je regelmatig gebruikt. Het wordt aanbevolen om je haar de avond voor de procedure te wassen en zonder producten te laten. Vermijd het drinken of eten van cafeïne gedurende ten minste 8 uur vóór de test. Als je tijdens de EEG-procedure moet slapen, kan je worden opgedragen je slaap de nacht ervoor te beperken zodat je hersenen tijdens de test goed kunnen ontspannen.

EEG-monitoring

Je zult tijdens een EEG-procedure geen pijn of ongemak voelen. Tijdens een klinische EEG-procedure lig je op een bed of in een verstelbare stoel en krijg je de instructie je ogen te sluiten. Een EEG-technicus meet je hoofd op en markeert waar de leads moeten worden aangebracht.

Wanneer de test begint, registreren de elektroden je hersengolven en sturen de activiteit naar een opnameapparaat. Het EEG-apparaat zet de gegevens vervolgens om in een golfpatroon voor interpretatie. Nadat de opname is voltooid, verwijdert de technicus de elektroden van je hoofdhuid.

Routine-EEG-tests in wetenschappelijke of klinische omgevingen duren 30-60 minuten, inclusief ongeveer 20 minuten voor de initiële opstelling. EEG-tests die worden uitgevoerd voor consumenten-, individuele prestatie- en werkplekonderzoek kunnen korter of langer duren, afhankelijk van het doel van de test. De draadloze EEG-headsets van Emotiv ondersteunen een snellere opzet voor deze toepassingen (minder dan vijf minuten).

Na de procedure is er geen hersteltijd nodig. Als je een medicijn hebt ingenomen dat slaperigheid heeft veroorzaakt om tijdens de test te kunnen slapen, kan de testafnemer aanbevelen om in de faciliteit te wachten totdat de effecten zijn uitgewerkt of iemand je naar huis te laten rijden.

Bijwerkingen van EEG-tests zijn zeldzaam. De elektroden veroorzaken geen sensaties; ze registreren alleen hersenactiviteit. Personen met epilepsie kunnen door prikkels zoals knipperende lichten tijdens de procedure een aanval krijgen. Een aanval tijdens een EEG-test is niets om bang voor te zijn — het kan artsen juist helpen het type epilepsie te diagnosticeren en de behandeling daarop af te stemmen.

EEG-interpretatie en resultaten van de procedure

Als je om klinische redenen een EEG-test hebt gekregen, worden je testresultaten geïnterpreteerd door een arts die gespecialiseerd is in het zenuwstelsel. De neuroloog bestudeert de opname op normale en afwijkende hersenpatronen. Hersengolfpatronen zijn zeer herkenbaar aan de kenmerken van hun golfvormen. Een burst-suppressiepatroon, dat vaak wordt waargenomen bij patiënten met inactieve hersentoestanden zoals coma of algemene anesthesie, toont korte pieken (de burst) afgewisseld met perioden van vlakheid (de suppressie).

Verschillende soorten epilepsie worden gekenmerkt door duidelijke EEG-patronen. Een piek-golfpatroon — een gegeneraliseerd, symmetrisch EEG-patroon — wordt vaak waargenomen tijdens een absence-aanval, waarbij iemand een korte bewustzijnsverlies ervaart. Een partiële focale aanval, waarbij de aanval slechts één gebied van de hersenen treft, wordt gekenmerkt door een patroon met lage spanning en hoge frequentie dat verschijnt in het EEG-datakanaal dat aan dat gebied is gekoppeld.

De neuroloog stuurt de EEG-meting vervolgens terug naar de arts die de test heeft aangevraagd. Je arts kan een afspraak plannen om de EEG-afbeeldingen te bekijken en de resultaten met je te bespreken. Afhankelijk van je aandoening kan een dienst genaamd EEG-neurofeedback of biofeedback als vervolg worden aanbevolen. Mensen die bijvoorbeeld hersengolfpatronen willen versterken die geassocieerd zijn met focus, kunnen neurofeedback therapie voor ADHD volgen.

Biofeedbacktherapie helpt proefpersonen onwillekeurige lichaamsprocessen te beheersen. Een proefpersoon die bijvoorbeeld een hoge bloeddruk ervaart, kan zijn lichaamsmetingen zien op een monitor die gegevens ontvangt van elektroden op zijn huid. Het monitoren van deze activiteit helpt ontspanning en mentale oefeningen aan te leren die symptomen kunnen verlichten.

Evenzo vertrouwt neurofeedback op EEG om de hersenen beter te laten functioneren. Tijdens deze training is de patiënt aangesloten op een EEG-apparaat en bekijkt hij zijn hersenactiviteit in actie. Dit lijkt vaak op een soort videogame waarbij de patiënt met zijn hersenen het spel “speelt” om zijn hersenactiviteit te sturen. De patiënt probeert de hersenfrequenties te verbeteren die geassocieerd zijn met hersendisfunctie, op dezelfde manier als een atleet werkt aan een zwakke spier. EEG-neurofeedback wordt vaak aanbevolen voor aandoeningen zoals epilepsie, bipolaire stoornis, ADHD en autisme. Hoewel het deze aandoeningen kan helpen, kan het ze niet genezen.

Verschillende soorten EEG-apparaten

EEG-apparaten komen in de vorm van een paar verschillende draagbare EEG-apparaten. Op het hoogste niveau is er een verschil tussen klinische EEG-apparaten (gebruikt in een zorg- en wetenschappelijke onderzoeksomgeving) en consumenten-EEG-apparaten (gebruikt in consumentenonderzoek, academisch onderzoek en prestaties en welzijn). Bij klinische apparaten kunnen deelnemers niet bewegen terwijl ze het apparaat dragen, en de gegevens moeten in een gecontroleerde en afgeschermde omgeving worden verzameld om vervorming van het signaal te voorkomen. Consumenten-EEG-apparaten zoals de draadloze headsets van Emotiv stellen gebruikers in staat om overal hersenactiviteit te monitoren.

De variatie tussen verschillende soorten draagbare EEG-apparaten is nodig om te voldoen aan de eisen van professionals die EEG-systemen gebruiken en de omgevingen waarin gegevens worden verzameld. Neurologen en neurowetenschappers hebben bijvoorbeeld vaak een hogere sensordichtheid nodig om hun data-analyse uit te voeren dan een consumentonderzoeker. Naast de plaatsing van EEG-elektroden zijn er nog een paar andere opvallende verschillen tussen EEG-systemen om te overwegen.

EEG-caps versus EEG-headsets

Wat is het verschil tussen een EEG-cap en een EEG-headset? Het belangrijkste verschil tussen deze twee meest voorkomende typen draagbare EEG-apparaten zit in het aantal elektroden. Headsets hebben meestal 5-20 elektroden. Caps kunnen meer sensoren ondersteunen, omdat ze een groter oppervlak hebben voor elektrodeplaatsing. EEG-caps, zoals de Emotiv EPOC Flex, bieden verplaatsbare sensoren voor flexibele positionering. De sensorconfiguratie in de Emotiv Insight en Epoc X headsets is vast.

EPOC Flex

Gel- of zoutoplossingsensoren

EPOC+ en Epoc X

Zoutoplossingsensoren

Natte versus droge EEG-elektroden

EEG-apparaten gebruiken meestal natte of droge elektroden. Er is een nieuw ontwikkelde vorm van elektroden, “tattoo-elektroden” genoemd, die als geprinte elektroden op de huid worden aangebracht als een tijdelijke tatoeage. Natte elektroden zorgen voor een betere gegevensnauwkeurigheid, omdat ze een hechtende gel gebruiken voor beter contact met de hoofdhuid. Natte elektroden worden vooral gebruikt in klinische en onderzoeksomgevingen. Droge elektroden hebben geen hechtende gel nodig. EEG-apparaten met droge elektroden worden vaak gebruikt in consumentonderzoek met EEG, omdat ze een snellere opzettijd mogelijk maken. Onderzoekers vergelijken voortdurend de voor- en nadelen van natte versus droge EEG-elektroden.

Bedrade versus draadloze EEG-apparaten

In de beginjaren van EEG moesten patiënten in een klinische setting worden aangesloten op het EEG-apparaat. Tegenwoordig zijn draadloze EEG-tests mogelijk, omdat EEG-signalen kunnen worden gedigitaliseerd en naar het opnameapparaat kunnen worden gestuurd, zoals een smartphone, computer of de cloud. Tests kunnen in verschillende omgevingen worden uitgevoerd met draagbare EEG's. Je kunt een experiment uitvoeren waarbij proefpersonen draadloze EEG-headsets dragen en door een park lopen, en de beweging van je proefpersoon wordt alleen beperkt door het gegevensoverdrachtsbereik. Als je de testomgeving moet controleren om prikkels zoals knipperende lichten toe te dienen, kun je kiezen voor een klinische setting — in dat geval zijn er geen beperkingen voor het gebruik van een bedrade EEG-machine.

Bedrade EEG-headsets

Kabelverbinding

Draadloze Emotiv EEG-headset

Bluetooth-draadloze technologie

EEG-meting versus andere technieken voor hersenmeting

Het voordeel van EEG-meting is dat het de minst invasieve meting van hersenactiviteit is die we tot onze beschikking hebben, en dat het veel kwantitatieve informatie biedt tijdens relevante cognitieve processen. Andere methoden om hersenfunctie te bestuderen zijn onder meer:

• Functionele magnetische resonantiebeeldvorming (fMRI)

• Magneto-encefalografie (MEG)

• Magnetische resonantiespectroscopie (NMR of MRS)

• Elektrocorticografie

• Single-photon emissiecomputertomografie (SPECT)

• Positronemissietomografie (PET)

• Nabij-infraroodspectroscopie (NIRS)

• Event-related optical signal (EROS)

Voordelen van EEG

Ondanks de relatief lage ruimtelijke gevoeligheid van EEG, heeft het meerdere voordelen ten opzichte van enkele van de eerder genoemde beeldvormings- en onderzoekstechnieken van de hersenen:

• EEG heeft een zeer hoge temporele resolutie in vergelijking met fMRI. Het kan de snelle reacties van de hersenen oppikken die plaatsvinden op de schaal van milliseconden, waardoor het nauwkeurig kan synchroniseren wat er in de hersenen en in de omgeving gebeurt. EEG wordt in klinische en onderzoeksomgevingen opgenomen met bemonsteringsfrequenties tussen 250 en 2000 Hz. Modernere systemen voor EEG-gegevensverzameling kunnen indien gewenst opnemen met bemonsteringsfrequenties boven 20.000 Hz.

• Aanzienlijk lagere hardwarekosten en lagere totale eigendomskosten (TCO).

• EEG-gegevens worden niet-invasief verzameld, in tegenstelling tot elektrocorticografie, waarvoor neurochirurgie nodig is om elektroden rechtstreeks op het oppervlak van de hersenen te plaatsen.

• Mobiele EEG-sensoren kunnen op meer plaatsen worden gebruikt dan fMRI, SPECT, PET, MRS of MEG, omdat deze technieken afhankelijk zijn van zware, kostbare en onbeweeglijke apparatuur.

• EEG is stil, zodat reacties op auditieve stimuli kunnen worden bestudeerd.

• In vergelijking met fMRI en MRI is er geen fysiek gevaar rond een EEG-apparaat. fMRI en MRI maken gebruik van krachtige magneten die gebruik door patiënten met metalen apparatuur zoals pacemakers verhinderen.

• fMRI, PET, MRS en SPECT kunnen claustrofobie verergeren, waardoor testresultaten kunnen worden verstoord. EEG veroorzaakt geen claustrofobie, omdat proefpersonen niet in een kleine ruimte worden opgesloten.

• Consumenten-EEG-scans maken meer beweging van proefpersonen tijdens het testen mogelijk, in tegenstelling tot de meeste andere neurobeeldvormingstechnieken.

• EEG omvat geen blootstelling aan radioliganden, in tegenstelling tot positronemissietomografie, of aan magnetische velden met een hoog niveau zoals MRI of fMRI.

• EEG omvat geen blootstelling aan magnetische velden met hoge intensiteit (>1 tesla).

• In vergelijking met gedragsmatige testmethoden kan EEG verborgen verwerking detecteren (verwerking waarvoor geen reactie nodig is). Deze technologie wordt ook gebruikt bij proefpersonen die geen motorische reactie kunnen geven.

• EEG heeft een lage drempel voor consumentengebruik en is daarom een krachtig hulpmiddel voor het volgen en registreren van hersenactiviteit tijdens verschillende activiteiten in het dagelijks leven, waardoor een vrijwel onbeperkt aantal toepassingen mogelijk is.

• EEG-slaapanalyse kan belangrijke aspecten van het tijdsverloop van de hersenontwikkeling aangeven, waaronder het evalueren van de rijping van de hersenen bij adolescenten.

• Er is een beter begrip van precies welk signaal wordt gemeten met EEG, in vergelijking met de BOLD (Blood-oxygen-level-dependent)-beeldvorming die in fMRI wordt gebruikt.

EEG-games

EEG-technologie is aangepast aan de gamewereld voor zowel medische als entertainmentdoeleinden. Bedrijven gebruiken EEG om manieren te bieden om met videogames te interageren in VR, AR en BCI. EEG-apparaten detecteren het signaal en de algoritmen in de software interpreteren je hersengolven om je avatar op het scherm te besturen.

Emotiv's EPOC-headset is de eerste high-fidelity brain-computer interface (BCI) die bewuste en onbewuste gedachten en emoties kan monitoren en interpreteren. De BCI kan de complexe hersengolven van 30 verschillende uitdrukkingen, emoties en acties detecteren. Deze detectie wordt bereikt door middel van machine learning. Machine-learningalgoritmen zijn getraind om de hersenpatronen te herkennen die optreden terwijl de deelnemer de verschillende uitdrukkingen, emoties en acties verwerkt.

Wanneer de algoritmen een EEG-hersengolf in hun dataset detecteren, kan de BCI het patroon koppelen aan een fysieke of digitale opdracht. Bijvoorbeeld door aan een triggerwoord zoals “push!” te denken, laat je je avatar een object uit zijn pad duwen.

TechCrunch TV: Door de geest aangestuurde apparaten en meer met EEG

EEG-gebruikstoepassingen

Er zijn veel moderne toepassingen voor EEG-meting. Enkele opvallende EEG-gebruikstoepassingen zijn:

• Neurowetenschap

• Programma's voor herseneducatie

• Neuromarketing

• Slaaponderzoeken

• Brain-Computer Interface (BCI)

• Cognitieve prestaties

• Zelfkwantificatie

• Emotionele toestanden

• ADHD-therapie

• Neurologische aandoeningen

• Hersengolf-entrainment

• Cognitieve gedragstherapie

• Neuro-informatica

• Hersengolfgaming

• AR- & VR-ondersteuning

• Disfagie en dementie

• Revalidatie na beroerte

• Werkgeheugentests (N-back)

Opmerking: Dit is alleen algemene informatie over EEG. Emotiv-producten zijn uitsluitend bedoeld voor onderzoeksdoeleinden en persoonlijk gebruik. Onze producten worden niet verkocht als medische hulpmiddelen zoals gedefinieerd in EU-richtlijn 93/42/EEC. Onze producten zijn niet ontworpen of bedoeld voor gebruik bij de diagnose of behandeling van ziekten.