***Zastrzeżenie - Produkty Emotiv są przeznaczone wyłącznie do zastosowań badawczych i użytku osobistego. Nasze produkty nie są sprzedawane jako wyroby medyczne w rozumieniu dyrektywy UE 93/42/EWG. Nasze produkty nie są zaprojektowane ani przeznaczone do diagnozowania lub leczenia chorób.

Definicja EEG

EEG oznacza „elektroencefalografię”, czyli proces elektrofizjologiczny służący do rejestrowania aktywności elektrycznej mózgu. EEG mierzy zmiany w aktywności elektrycznej wytwarzanej przez mózg. Zmiany napięcia wynikają z prądu jonowego wewnątrz i pomiędzy niektórymi komórkami mózgowymi zwanymi neuronami.

Co to jest EEG?

Badanie EEG ocenia aktywność elektryczną mózgu. Skanowanie EEG odbywa się poprzez umieszczenie na skórze głowy czujników EEG — małych metalowych krążków zwanych również elektrodami EEG. Elektrody te wychwytują i rejestrują aktywność elektryczną w Twoim mózgu. Zebrane sygnały EEG są wzmacniane, cyfryzowane, a następnie przesyłane do komputera lub urządzenia mobilnego w celu przechowywania i przetwarzania danych.

Analiza danych EEG to wyjątkowy sposób na badanie procesów poznawczych. Może pomóc lekarzom w ustaleniu diagnozy medycznej, naukowcom w zrozumieniu procesów mózgowych leżących u podstaw ludzkiego zachowania, a osobom prywatnym w poprawie ich produktywności i samopoczucia.

Jak działa EEG?

Miliardy komórek w Twoim mózgu wytwarzają bardzo małe sygnały elektryczne, które tworzą nieliniowe wzorce zwane falami mózgowymi. Aparat EEG mierzy aktywność elektryczną w korze mózgowej, zewnętrznej warstwie mózgu, podczas badania EEG. Czujniki EEG są umieszczane na głowie uczestnika, a następnie elektrody w sposób nieinwazyjny wykrywają fale mózgowe badanego.

Czujniki EEG mogą zarejestrować do kilku tysięcy migawek aktywności elektrycznej generowanej w mózgu w ciągu jednej sekundy. Zarejestrowane fale mózgowe są przesyłane do wzmacniaczy, a następnie do komputera lub chmury w celu przetworzenia danych. Wzmocnione sygnały, które przypominają faliste linie, mogą być rejestrowane na komputerze, urządzeniu mobilnym lub w bazie danych w chmurze.

Oprogramowanie do przetwarzania danych w chmurze jest uważane za kluczową innowację w przetwarzaniu danych EEG, ponieważ pozwala na analizę nagrań w czasie rzeczywistym na szeroką skalę — na początku pomiarów EEG fale były po prostu rejestrowane na papierze milimetrowym. Systemy EEG, w badaniach akademickich i komercyjnych, zazwyczaj prezentują dane jako szeregi czasowe lub ciągły przepływ napięć.

Fale EEG zarejestrowane na papierze milimetrowym

Fale EEG zarejestrowane cyfrowo

Fale EEG w nowoczesnym oprogramowaniu do wizualizacji mózgu

Aby zmapować aktywność elektryczną mózgu, lepiej jest uzyskiwać pomiary EEG z sygnałów za pośrednictwem wielu różnych struktur korowych zlokalizowanych na całej powierzchni mózgu.

Fale EEG na wykresie szeregów czasowych w nowoczesnym oprogramowaniu do wizualizacji mózgu

Rodzaje fal mózgowych mierzonych przez EEG

Elektrody urządzenia EEG rejestrują aktywność elektryczną wyrażaną w różnych częstotliwościach EEG. Za pomocą algorytmu o nazwie szybka transformata Fouriera (FFT) te surowe sygnały EEG można zidentyfikować jako odrębne fale o różnych częstotliwościach. Częstotliwość, która odnosi się do prędkości oscylacji elektrycznych, mierzona jest w cyklach na sekundę — jeden Herc (Hz) jest równy jednemu cyklowi na sekundę. Fale mózgowe dzieli się ze względu na częstotliwość na cztery główne typy: Beta, Alfa, Theta i Delta.

Poniższe akapity omawiają niektóre funkcje związane z czterema głównymi częstotliwościami mózgu. Funkcje te zostały po prostu powiązane z różnymi częstotliwościami mózgu — nie ma jednoznacznej liniowej odpowiedniości między pasmem częstotliwości a daną funkcją mózgu.

Fale Beta (zakres częstotliwości od 14 Hz do około 30 Hz)

Fale beta są najbardziej kojarzone ze stanem świadomości, czuwania, uwagi i czujności. Fale beta o niskiej amplitudzie są związane z aktywną koncentracją lub z zajętym lub niespokojnym stanem umysłu. Fale beta są również związane z decyzjami motorycznymi (tłumieniem ruchu i sensoryczną informacją zwrotną o ruchu). Przy pomiarze za pomocą urządzenia EEG sygnały te są często określane jako fale beta EEG.

Fale Alfa (zakres częstotliwości od 7 Hz do 13 Hz)

Fale alfa są często kojarzone ze zrelaksowanym, spokojnym i jasnym stanem umysłu. Fale alfa można znaleźć w potylicznych i tylnych obszarach mózgu. Fale alfa można wywołać poprzez zamknięcie oczu i relaksację — rzadko występują podczas intensywnych procesów poznawczych, takich jak myślenie, obliczenia w pamięci i rozwiązywanie problemów. U większości dorosłych fale alfa mają częstotliwość od 9 do 11 Hz. Przy pomiarze za pomocą urządzenia EEG są one często określane jako fale alfa EEG.

Fale Theta (zakres częstotliwości od 4 Hz do 7 Hz)

Aktywność mózgu w zakresie częstotliwości od 4 do 7 Hz określana jest jako aktywność Theta. Rytm theta wykrywany w pomiarach EEG jest często spotykany u młodych dorosłych, szczególnie w obszarach skroniowych oraz podczas hiperwentylacji. U osób starszych aktywność theta o amplitudzie większej niż około 30 miliwoltów (mV) jest obserwowana rzadziej, z wyjątkiem stanów senności. Przy pomiarze za pomocą urządzenia EEG są one często określane jako fale theta EEG.

Fale Delta (zakres częstotliwości do 4 Hz)

Aktywność delta występuje głównie u niemowląt. U starszych badanych fale delta są związane z głębokimi fazami snu. Fale delta zostały udokumentowane w okresie międzynapadowym (między napadami) u pacjentów z napadami nieświadomości, które wiążą się z krótkimi, nagłymi zaburzeniami uwagi.

Fale delta charakteryzują się niską częstotliwością (około 3 Hz) i wysoką amplitudą. Rytmy delta mogą występować podczas czuwania — reagują na otwarcie oczu i mogą być również nasilane przez hiperwentylację. Przy pomiarze za pomocą urządzenia EEG są one często określane jako fale delta EEG.

Używanie fal EEG do zrozumienia działania mózgu

Co pokazuje EEG?

Twój mózg stale przyswaja i przetwarza informacje, nawet kiedy śpisz. Cała ta aktywność generuje sygnały elektryczne, które wychwytują czujniki EEG. Pozwala to na rejestrowanie zmian w aktywności mózgu, nawet jeśli nie ma widocznej reakcji behawioralnej, takiej jak ruch czy wyraz twarzy.

Monitor EEG rejestruje zmiany elektryczne zachodzące w Twoim mózgu, a nie myśli czy uczucia. Nie wysyła żadnych impulsów elektrycznych do Twojego mózgu.

Wykrywanie aktywności w głównych obszarach kory mózgowej ma kluczowe znaczenie dla uzyskania wysokiej jakości danych EEG. Wyniki mogą służyć jako wskaźnik do oceny stanów emocjonalnych pod wpływem bodźców zewnętrznych.

Krótka historia EEG

Badania nad zjawiskami aktywności elektrycznej w mózgu prowadzono na zwierzętach już w 1875 roku, kiedy to lekarz Richard Caton opublikował w British Medical Journal wyniki swoich eksperymentów na królikach i małpach.

W 1890 roku Adolf Beck umieścił elektrody bezpośrednio na powierzchni mózgu psa i królika, aby przetestować stymulację sensoryczną. Jego obserwacja fluktuacji aktywności elektrycznej mózgu doprowadziła do odkrycia fal mózgowych i sprawiła, że EEG stało się dziedziną nauki.

Niemieckiemu fizjologowi i psychiatrze Hansowi Bergerowi przypisuje się zarejestrowanie pierwszych ludzkich fal mózgowych EEG w 1924 roku. Berger wynalazł elektroencefalograf, urządzenie rejestrujące sygnały EEG. W swojej książce „The Origins of EEG” autor David Millet określił ten wynalazek jako „jeden z najbardziej zaskakujących, niezwykłych i doniosłych punktów zwrotnych w historii neurologii klinicznej”.

Pierwszy zapis ludzkiego EEG został uzyskany przez Hansa Bergera w 1924 roku. Górny sygnał to EEG, a dolny to sygnał taktujący 10 Hz.

Hans Berger, pierwsza osoba, która zarejestrowała fale mózgowe EEG u ludzi.

Dziedzina klinicznej elektroencefalografii narodziła się w 1935 roku. Wynikała ona z badań neurobiologa Frederica Gibbsa, Hallowella Davisa i Williama Lennoxa wokół iglic padaczkowych, międzynapadowych fal iglicowych oraz trzech cykli klinicznych napadów nieświadomości w EEG. Gibbs i naukowiec Herbert Jasper doszli do wniosku, że iglice międzynapadowe są wyraźnym sygnatura padaczki. Pierwsze laboratorium EEG otwarto w Massachusetts General Hospital w 1936 roku.

W 1947 roku założono Amerykańskie Towarzystwo EEG, obecnie znane jako The American Clinical Neurophysiology Society, i odbył się pierwszy Międzynarodowy Kongres EEG.

W latach 50. XX wieku William Grey Walter opracował topografię EEG, uzupełnienie badania EEG, które umożliwiało mapowanie aktywności elektrycznej na całej powierzchni mózgu. Było to popularne w latach 80., ale nigdy nie zostało przyjęte do głównego nurtu neurologii.

Stevo Bozinovski, Liljana Bozinovska i Mihail Sestakov byli pierwszymi naukowcami, którzy w 1988 roku osiągnęli kontrolę nad fizycznym obiektem za pomocą aparatu EEG. W 2011 roku EEG weszło na rynek konsumencki, gdy przedsiębiorcy technologiczni Tan Le i dr Geoff Mackellar założyli firmę Emotiv.

Technologie EEG, takie jak zestawy słuchawkowe i czepki, są komponentami BCI (interfejsu mózg-komputer). BCI jest również określane jako HMI (interfejs człowiek-maszyna), MMI (interfejs umysł-maszyna), BMI (interfejs mózg-maszyna) i DNI (bezpośredni interfejs neuronowy) — DNI może dekodować sygnały z mózgu i innych części układu nerwowego. Celem BCI jest śledzenie wydajności poznawczej i kontrolowanie zarówno wirtualnych, jak i fizycznych obiektów poprzez uczenie maszynowe wytrenowanych poleceń mentalnych.

W 2017 roku sparaliżowany kierowca wyścigowy Rodrigo Hübner Mendes stał się pierwszą osobą w historii, która poprowadziła samochód Formuły 1 używając wyłącznie swoich fal mózgowych, dzięki bezprzewodowemu zestawowi EEG od Emotiv.

Do czego służy EEG?

Wydajność i samopoczucie

Sportowcy, biohakerzy i wszyscy zainteresowani konsumenci mogą używać EEG do „śledzenia” aktywności swojego mózgu w taki sam sposób, w jaki mogą śledzić liczbę kroków wykonywanych w ciągu dnia. EEG może mierzyć funkcje poznawcze — takie jak uwaga i rozproszenie uwagi, stres i obciążenie poznawcze (całkowita zdolność mózgu do aktywności umysłowej nałożona na pamięć roboczą w danym momencie). Odkrycia te mogą ujawnić cenne informacje o tym, jak mózg reaguje na codzienne wydarzenia życiowe. Dane EEG dostarczają informacji zwrotnych, które można wykorzystać do opracowania opartych na nauce strategii redukcji stresu, poprawy koncentracji lub pogłębienia medytacji.

Badania konsumenckie

Dane EEG mogą być potężnym narzędziem badawczym do poznawania opinii konsumentów. Reakcje mózgu dostarczają bezprecedensowych informacji zwrotnych od konsumentów — w tym sensie, że EEG jest wykorzystywane do mierzenia rozbieżności między tym, na co konsumenci naprawdę zwracają uwagę, a tym, co sami deklarują, że im się podoba lub co zauważyli. Połączenie EEG z innymi czujnikami biometrycznymi, takimi jak śledzenie ruchu gałek ocznych (eye-tracking), analiza ekspresji twarzy i pomiary tętna, może zapewnić firmom pełne zrozumienie zachowań klientów. Wykorzystanie neurotechnologii, takich jak EEG, do badania reakcji konsumentów nazywa się neuromarketingiem.

Ochrona zdrowia

Ponieważ badania EEG pokazują aktywność mózgu podczas kontrolowanej procedury, wyniki mogą zawierać informacje służące do diagnozowania różnych zaburzeń mózgu. Nieprawidłowe dane EEG przejawiają się w postaci nieregularnych fal mózgowych. Nieprawidłowe rekordy EEG mogą wskazywać na oznaki dysfunkcji mózgu, urazy głowy, zaburzenia snu, problemy z pamięcią, guzy mózgu, udar, demencję, zaburzenia napadowe, takie jak padaczka, i różne inne stany. W zależności od planowanej diagnozy lekarze czasami łączą badanie EEG z testami poznawczymi, monitorowaniem aktywności mózgu oraz technikami neuroobrazowania

Diagnostyka napadów

Badania EEG są często zalecane pacjentom doświadczającym aktywności napadowej. W takich przypadkach lekarze mogą przeprowadzić ambulatoryjne badanie EEG. Ambulatoryjne badanie EEG rejestruje aktywność w sposób ciągły do 72 godzin, podczas gdy tradycyjne badanie EEG trwa 1-2 godziny. Pacjent może poruszać się we własnym domu, nosząc zestaw EEG. Wydłużenie czasu rejestracji zwiększa prawdopodobieństwo zarejestrowania nieprawidłowej aktywności mózgu. Z tego powodu ambulatoryjne badania EEG są często stosowane do diagnozowania padaczki (EEG padaczki), zaburzeń napadowych lub zaburzeń snu.

Badanie snu w diagnostyce zaburzeń snu

Badanie snu EEG lub badanie „polisomnograficzne” mierzy aktywność ciała oprócz wykonywania skanu mózgu. Technik EEG monitoruje tętno, oddech i poziom tlenu we krwi podczas nocnej procedury. Polisomnografia jest najczęściej stosowana w badaniach medycznych oraz jako test diagnostyczny w zaburzeniach snu.

Ilościowa neuronauka

Ponieważ badanie EEG mierzy aktywność elektryczną w zewnętrznej warstwie mózgu (korze mózgowej), może ono wychwytywać fale mózgowe z Twojej skóry głowy. Łącząc testy mózgu EEG z danymi z innych technik monitorowania mózgu, badacze mogą uzyskać nowe spostrzeżenia na temat złożonych interakcji zachodzących w naszych mózgach — a także w naszych ciałach.

Dokładnie to ma na celu ilościowa elektroencefalografia (qEEG). Ilościowe EEG rejestruje fale mózgowe tak samo jak tradycyjne badanie EEG. Korzystając z uczenia maszynowego, qEEG porównuje Twoje fale mózgowe z falami mózgowymi osób tej samej płci i w tym samym przedziale wiekowym, u których nie występuje dysfunkcja mózgu. Proces qEEG tworzy „mapę” Twojego mózgu poprzez porównanie ilościowe. Proces ten jest powszechny w subdyscyplinie neuronauki zwanej neuronauką obliczeniową.

Rozmieszczenie elektrod EEG jest kluczowym elementem udanego badania qEEG. Tradycyjne rozmieszczenie odprowadzeń EEG jest zgodne z systemem 10-20, recognized standard for applying the electrodes attached to your scalp. „10-20” odnosi się do odległości między odprowadzeniami EEG wynoszącej 10% lub 20% całkowitej odległości czaszki.

Liczba elektrod w urządzeniu może być różna — niektóre systemy rejestracji EEG mogą mieć nawet 256 elektrod. Rejestracje qEEG wykorzystują czepek z 19 czujnikami, aby zebrać dane ze wszystkich 19 obszarów skóry głowy. Ponieważ odprowadzenia EEG wzmacniają sygnały z miejsca, w którym zostały umieszczone, pozyskanie qEEG mapowania mózgu identyfikuje na poziomie mózgu przyczynę dysfunkcji obserwowanej na poziomie behawioralnym i/lub poznawczym.

Badania akademickie

Nieprawidłowe wyniki EEG to nie jedyne wartościowe informacje płynące z badania EEG. Wielu badaczy wykorzystuje prawidłowe wyniki EEG w swoich pracach, w tym w przełomowym badaniu z 1957 roku nad aktywnością mózgu podczas snu REM.

Jak przedstawiono w sekcji dotyczącej rodzajów fal mózgowych mierzonych przez EEG, badanie zapisów EEG ujawnia zakres częstotliwości zawartych w sygnałach mózgowych. Częstotliwości te odzwierciedlają różne stany uwagi i poznawcze. Na przykład badacze monitorowali aktywność w paśmie gamma (często kojarzoną ze świadomą uwagą) podczas badania reakcji neurologicznych podczas medytacji (medytacja EEG).

Aktywność w paśmie gamma jest związana ze szczytową wydajnością umysłową lub fizyczną. Eksperymenty, w których osoba nosząca urządzenie EEG praktykuje głęboką medytację, przyniosły teorie, że fale gamma są powiązane ze świadomymi doświadczeniami lub transcendentalnymi stanami umysłu. Jednak wśród badaczy akademickich nie ma zgody co do tego, z jakimi funkcjami poznawczymi wiąże się aktywność w paśmie gamma.

Badacze potrzebują sposobu na przetwarzanie i zarządzanie bogactwem gromadzonych danych mózgowych — a nawet dzielenie się nimi z różnymi instytucjami. „Neuroinformatyka” to dziedzina badań, która dostarcza narzędzi obliczeniowych i modeli matematycznych dla danych neuronaukowych. Neuroinformatyka ma na celu tworzenie technologii służących do organizowania baz danych, udostępniania i modelowania danych. Dotyczy ona zróżnicowanej ilości danych, jako że „neuronauka” jest szeroko definiowana jako naukowe badanie układu nerwowego. Jedna z subdyscyplin neuronauki obejmuje psychologię poznawczą, która wykorzystuje metody neuroobrazowania, takie jak EEG, do analizy, które części mózgu i układu nerwowego leżą u podstaw określonych procesów poznawczych.

Badania rynkowe: Używanie zestawów EEG do zrozumienia stanu emocjonalnego i poznawczego

Proces badania EEG

Przygotowanie do procedury EEG

Poniższe sekcje dotyczące monitorowania, interpretacji i wyników EEG zawierają informacje dla osób przechodzących badania EEG w placówkach opieki zdrowotnej. Najlepszym sposobem na przygotowanie się do badania jest zawsze poproszenie osób je przeprowadzających o szczegółowe instrukcje. Instrukcje dotyczące przygotowania mogą się różnić w zależności od przypadku użycia — na przykład rejestracja EEG na potrzeby badań konsumenckich, badań akademickich bądź wydajności i samopoczucia może wymagać od badanych aktywności zamiast leżenia.

Firmy takie jak Emotiv zapoczątkowały postęp w technologii EEG, który sprawia, że przeprowadzanie, przetwarzanie i interpretowanie testów jest szybsze i wygodniejsze. Mobilne i bezprzewodowe zestawy EEG firmy Emotiv można skonfigurować w mniej niż pięć minut, co pozwala uczestnikowi na swobodne poruszanie się, zamiast ograniczać go do placówki badawczej.

Przed badaniem EEG poinformuj specjalistę przeprowadzającego badanie — niezależnie od tego, czy jest to lekarz, pracodawca czy badacz — o wszelkich regularnie przyjmowanych lekach. Zaleca się umycie włosów wieczorem przed zabiegiem i pozostawienie ich bez żadnych kosmetyków do stylizacji. Unikaj picia i jedzenia kofeiny przez co najmniej 8 godzin przed badaniem. Jeśli musisz spać podczas procedury EEG, możesz otrzymać zalecenie ograniczenia snu nienocnego poprzedzającego badanie, aby Twój mózg mógł się odpowiednio zrelaksować podczas testu.

Monitorowanie EEG

Podczas procedury EEG nie odczujesz żadnego bólu ani dyskomfortu. Podczas klinicznej procedury EEG będziesz leżeć na łóżku lub fotelu rozkładanym i zostaniesz poproszony o zamknięcie oczu. Technik EEG mierzy Twoją głowę i zaznacza miejsca przyłożenia odprowadzeń.

Po rozpoczęciu badania elektrody rejestrują Twoje fale mózgowe i przesyłają tę aktywność do rejestratora. Aparat EEG konwertuje następnie dane na wzór fali do interpretacji. Po zakończeniu rejestracji technik usunie elektrody z Twojej skóry głowy.

Rutynowe testy EEG w warunkach naukowych lub klinicznych trwają 30-60 minut, włączając około 20 minut na wstępne przygotowanie. Badania EEG prowadzone na potrzeby badań konsumenckich, indywidualnej wydajności i badań w miejscu pracy mogą być krótsze lub dłuższe w zależności od celów testu. Bezprzewodowe zestawy EEG firmy Emotiv pozwalają na szybsze przygotowanie w takich przypadkach (mniej niż pięć minut).

Po zabiegu nie powinien być wymagany czas na regenerację. Jeśli przyjąłeś lek powodujący senność w celu ułatwienia zaśnięcia podczas badania, osoba przeprowadzająca test może zalecić odczekanie w placówce, aż objawy ustąpią, lub poproszenie kogoś o odwiezienie do domu.

Skutki uboczne badania EEG są rzadkie. Elektrody nie wywołują żadnych odczuć; jedynie rejestrują aktywność mózgu. Osoby z padaczką mogą doświadczyć napadu pod wpływem bodźców takich jak migające światła podczas procedury. Napad podczas badania EEG nie jest czymś, czego należy się obawiać — może wręcz pomóc lekarzom w zdiagnozowaniu typu padaczki i odpowiednim dostosowaniu leczenia.

Interpretacja i wyniki procedury EEG

Jeśli zalecono Ci badanie EEG z przyczyn klinicznych, Twoje wyniki zostaną zinterpretowane przez lekarza specjalizującego się w układzie nerwowym. Neurolog zbada zapis pod kątem prawidłowych i nieprawidłowych wzorców pracy mózgu. Wzorce fal mózgowych są bardzo łatwo rozpoznawalne po charakterystyce ich przebiegu. Na przykład wzorzec typu burst-suppression (seria-tłumienie), który jest często obserwowany u pacjentów z nieaktywnym stanem mózgu, np. w wyniku śpiączki lub znieczulenia ogólnego, wykazuje krótkie iglice (seria) naprzemiennie z okresami płaskimi (tłumienie).

Różne typy padaczki charakteryzują się odrębnymi wzorcami EEG. Wzorzec iglica-fala — uogólniony, symetryczny wzorzec EEG — jest często obserwowany podczas napadu nieświadomości, kiedy to osoba doświadcza krótkiej utraty świadomości. Częściowy napad ogniskowy, w którym aktywność napadowa dotyczy tylko jednego obszaru mózgu, charakteryzuje się szybkim wzorcem o niskim napięciu, który pojawia się w kanale danych EEG powiązanym z tym obszarem.

Następnie neurolog odsyła pomiary EEG do lekarza zleconego badanie. Twój lekarz może zaplanować wizytę w celu przejrzenia obrazów EEG i omówienia z Tobą wyników. W zależności od Twojego stanu zdrowia, jako dalsze postępowanie może zostać zalecana usługa zwana neurofeedbackiem EEG lub biofeedbackiem. Na przykład osoby chcące wzmocnić wzorce fal mózgowych powiązane z koncentracją mogą poddać się terapii neurofeedback na ADHD.

Terapia biofeedback pomaga badanym kontrolować mimowolne procesy zachodzące w organizmie. Badany doświadczający na przykład wysokiego ciśnienia krwi może obserwować pomiary swojego ciała na monitorze odbierającym dane z elektrod umieszczonych na jego skórze. Monitorowanie tej aktywności pomaga w nauce relaksacji i ćwiczeń mentalnych, które mogą złagodzić objawy.

Podobnie neurofeedback opiera się na EEG, aby trenować mózg do lepszego funkcjonowania. Podczas tego treningu pacjent jest podłączony do aparatu EEG i obserwuje aktywność swojego mózgu w działaniu. Często przypomina to rodzaj gry wideo, w której pacjent „gra” za pomocą swojego mózgu, aby kontrolować jego aktywność. Pacjent próbuje poprawić częstotliwości fal mózgowych związane z dysfunkcją mózgu, w taki sam sposób, w jaki sportowiec pracuje nad osłabionym mięśniem. Neurofeedback EEG jest często zalecany w takich stanach jak padaczka, choroba afektywna dwubiegunowa, ADHD czy autyzm. Choć może pomóc w tych zaburzeniach, nie jest w stanie ich wyleczyć.

Różne rodzaje urządzeń EEG

Aparaty EEG występują w postaci kilku różnych ubieralnych urządzeń EEG. Na najwyższym poziomie występuje różnica między klinicznymi urządzeniami EEG (używanymi w placówkach opieki zdrowotnej i badaniach naukowych) a konsumenckimi urządzeniami EEG (używanymi w badaniach konsumenckich, akademickich oraz wydajności i samopoczucia). W przypadku urządzeń klinicznych uczestnicy nie mogą się poruszać podczas noszenia urządzenia, a dane muszą być zbierane w kontrolowanym i ekranowanym środowisku, aby uniknąć zakłóceń sygnału. Konsumenckie urządzenia EEG, takie jak bezprzewodowe zestawy Emotiv, pozwalają użytkownikom monitorować aktywność mózgu w dowolnym miejscu.

Zróżnicowanie między poszczególnymi typami ubieralnych urządzeń EEG jest niezbędne, aby sprostać wymaganiom specjalistów korzystających z systemów EEG oraz warunkom, w jakich zbierane są dane. Na przykład neurolodzy i neurobiolodzy częściej potrzebują większej gęstości czujników do przeprowadzenia analizy danych niż badacze konsumenccy. Oprócz rozmieszczenia elektrod EEG warto wziąć pod uwagę kilka innych istotnych różnic między systemami EEG.

Czepki EEG VS. Zestawy słuchawkowe EEG

Jaka jest różnica między czepkiem EEG a zestawem słuchawkowym EEG? Główna różnica między tymi dwoma najpopularniejszymi typami ubieralnych urządzeń EEG tkwi w liczbie elektrod. Zestawy słuchawkowe posiadają zazwyczaj od 5 do 20 elektrod. Czepki mogą obsługiwać więcej czujników, ponieważ mają większą powierzchnię do rozmieszczenia elektrod. Czepki EEG, takie jak EMOTIV EPOC FLEX, oferują ruchome czujniki dla elastycznego pozycjonowania. Konfiguracja czujników w zestawach słuchawkowych EMOTIV INSIGHT oraz EPOC X jest stała.

EPOC Flex

Czujniki żelowe lub solankowe (Saline)

EPOC+ i EPOC X

Czujniki solankowe (Saline)

Elektrody EEG Mokre VS. Suche

Urządzenia EEG wykorzystują głównie elektrody mokre lub suche. Istnieje nowo opracowana forma elektrod zwana „elektrodami tatuażowymi”, które są drukowanymi elektrodami nakładanymi jak tymczasowy tatuaż. Mokre elektrody pozwalają na lepszą dokładność danych, ponieważ wykorzystują żel przewodzący dla lepszego kontaktu ze skórą głowy. Mokre elektrody są najczęściej używane w warunkach klinicznych i badawczych. Suche elektrody nie wymagają żelu przewodzącego. Urządzenia EEG z suchymi elektrodami są często stosowane w konsumenckich badaniach EEG, ponieważ pozwalają na szybszy czas konfiguracji. Badacze stale porównują wady i zalety mokrych vs. suchych elektrod EEG.

Przewodowe VS. Bezprzewodowe urządzenia EEG

W początkach EEG pacjenci musieli być podłączeni do aparatu EEG w warunkach klinicznych. Obecnie możliwe są bezprzewodowe badania EEG, ponieważ sygnały EEG mogą być cyfryzowane i przesyłane do urządzenia rejestrującego, takiego jak smartfon, komputer lub chmura. Testy można przeprowadzać w różnych środowiskach przy użyciu przenośnych aparatów EEG. Możesz przeprowadzić eksperyment, w którym badani noszą bezprzewodowe zestawy EEG i spacerują po parku, a ruch badanych będzie ograniczony jedynie zasięgiem transmisji danych. Jeśli musisz kontrolować środowisko testowe w celu podania bodźców, takich jak migające światła, możesz zdecydować się na warunki kliniczne — w takim przypadku nie ma ograniczeń w stosowaniu przewodowego aparatu EEG.

Przewodowe zestawy słuchawkowe EEG

Połączenie kablowe

Bezprzewodowy zestaw EEG Emotiv

Bezprzewodowa technologia Bluetooth

Pomiar EEG a inne techniki pomiaru mózgu

Zaletą pomiaru EEG jest to, że jest to najmniej inwazyjna dostępna metoda pomiaru aktywności mózgu, która dostarcza wielu ilościowych informacji podczas istotnych procesów poznawczych. Inne metody badania funkcji mózgu obejmują:

• Funkcjonalny rezonans magnetyczny (fMRI)

• Magnetoencefalografię (MEG)

• Spektroskopię magnetycznego rezonansu jądrowego (NMR lub MRS)

• Elektrokortykografię

• Tomografię komputerową emisji pojedynczych fotonów (SPECT)

• Pozytonową tomografię emisyjną (PET)

• Spektroskopię bliskiej podczerwieni (NIRS)

• Optyczną rejestrację potencjałów wywołanych (EROS)

Zalety EEG

Mimo stosunkowo niskiej rozdzielczości przestrzennej EEG posiada wiele zalet w porównaniu z niektórymi ze wspomnianych wcześniej technik obrazowania i badania mózgu:

• EEG ma bardzo wysoką rozdzielczość czasową w porównaniu do fMRI. Potrafi wychwycić szybkie reakcje mózgu zachodzące w czasie liczonym w milisekundach, co pozwala na dokładną synchronizację tego, co dzieje się w mózgu i w środowisku. W warunkach klinicznych i badawczych EEG rejestruje się z częstotliwością próbkowania od 250 do 2000 Hz. Bardziej nowoczesne systemy zbierania danych EEG mogą na życzenie nagrywać z częstotliwością próbkowania powyżej 20 000 Hz.

• Znacznie niższe koszty sprzętu i całkowity koszt posiadania (TCO).

• Dane EEG są zbierane nieinwazyjnie, w przeciwieństwie do elektrokortykografii, która wymaga neurochirurgii w celu umieszczenia elektrod bezpośrednio na powierzchni kory mózgowej.

• Mobilne czujniki EEG mogą być używane w większej liczbie miejsc niż fMRI, SPECT, PET, MRS czy MEG, ponieważ techniki te opierają się na ciężkim, kosztownym i stacjonarnym sprzęcie.

• EEG jest bezdźwięczne, co pozwala na badanie reakcji na bodźce słuchowe.

• W porównaniu z fMRI i MRI, przy aparacie EEG nie ma fizycznego niebezpieczeństwa. fMRI i MRI to potężne magnesy, które uniemożliwiają badanie pacjentów z metalowymi elementami, takimi jak rozruszniki serca.

• fMRI, PET, MRS i SPECT mogą potęgować klaustrofobię, co może zafałszować wyniki badań. EEG nie wywołuje klaustrofobii, ponieważ badani nie są zamknięci w małej przestrzeni.

• Konsumenckie skany EEG pozwalają na większy ruch badanego podczas testu, w przeciwieństwie do większości innych technik neuroobrazowania.

• EEG nie wiąże się z ekspozycją na radioligandy, w przeciwieństwie do pozytonowej tomografii emisyjnej, ani na silne pola magnetyczne, jak MRI czy fMRI.

• EEG nie wiąże się z ekspozycją na pola magnetyczne o wysokim natężeniu (>1 tesla).

• W porównaniu z metodami testów behawioralnych, EEG może wykryć utajone przetwarzanie (przetwarzanie, które nie wymaga reakcji). Technologia ta jest również stosowana u badanych, którzy nie są w stanie wykonać reakcji motorycznej.

• EEG ma niski prób wejścia do użytku konsumenckiego, dzięki czemu jest potężnym narzędziem do śledzenia i rejestrowania aktywności mózgu podczas różnych codziennych czynności, co pozwala na niemal nieograniczoną liczbę zastosowań.

• Analiza snu EEG może wskazać istotne aspekty czasu rozwoju mózgu, w tym ocenę dojrzewania mózgu u młodzieży.

• Istnieje lepsze zrozumienie tego, jaki dokładnie sygnał jest mierzony za pomocą EEG, w porównaniu z obrazowaniem BOLD (zależnym od poziomu natlenienia krwi) stosowanym w fMRI.

Gry EEG

Technologia EEG została dostosowana do świata gier zarówno w celach medycznych, jak i rozrywkowych. Firmy wykorzystują EEG do interakcji z grami wideo w środowiskach VR, AR i BCI. Aparaty EEG wykrywają sygnał, a algorytmy w oprogramowaniu interpretują fale mózgowe, aby kontrolować awatara na ekranie.

Zestaw słuchawkowy EPOC firmy Emotiv to pierwszy wysokiej wierności interfejs mózg-komputer (BCI), który potrafi monitorować i interpretować świadome i podświadome myśli i emocje. BCI potrafi wykryć złożone fale mózgowe odpowiadające 30 różnym ekspresjom, emocjom i działaniom. Detekcja ta odbywa się za pomocą uczenia maszynowego. Algorytmy uczenia maszynowego zostały przeszkolone w rozpoznawaniu wzorców mózgowych, które występują podczas przetwarzania przez uczestnika różnych ekspresji, emocji i działań.

Kiedy algorytmy wychwycą falę mózgową EEG w swoim zestawie danych, BCI może powiązać ten wzorzec z fizycznym lub cyfrowym poleceniem. Na przykład pomyślenie o słowie kluczowym wyzwalającym, takim jak „pchnij!”, sprawi, że Twój awatar pchnie obiekt na swojej drodze.

TechCrunch TV: Urządzenia sterowane umysłem i inne zastosowania EEG

Przypadki użycia EEG

Istnieje wiele nowoczesnych zastosowań pomiaru EEG. Niektóre z godnych uwagi przypadków użycia EEG obejmują:

• Neuronaukę

• Edukacyjne programy badania mózgu

• Neuromarketing

• Badania snu

• Interfejsy mózg-komputer (BCI)

• Wydajność poznawczą

• Samokontrolę (Self-Quantification)

• Stany emocjonalne

• Terapię ADHD

• Zaburzenia neurologiczne

• Stymulację falami mózgowymi (Brainwave entrainment)

• Terapię poznawczo-behawioralną

• Neuroinformatykę

• Gry sterowane falami mózgowymi

• Dodatki AR & VR

• Dysfagię i demencję

• Rehabilitację po udarze

• Testy pamięci roboczej (N-back)

Uwaga: Są to jedynie ogólne informacje na temat EEG. Produkty Emotiv są przeznaczone wyłącznie do zastosowań badawczych i użytku osobistego. Nasze produkty nie są sprzedawane jako wyroby medyczne w rozumieniu dyrektywy UE 93/42/EWG. Nasze produkty nie są zaprojektowane ani przeznaczone do diagnozowania lub leczenia chorób.