Przewodnik EEG
Udostępnij:
***Zastrzeżenie - produkty EMOTIV są przeznaczone do użytku wyłącznie w badaniach i osobistym użytku. Nasze produkty nie są sprzedawane jako urządzenia medyczne, jak zdefiniowano w dyrektywie UE 93/42/EEC. Nasze produkty nie są zaprojektowane ani przeznaczone do diagnozowania lub leczenia chorób.
Definicja EEG
EEG oznacza "elektroencefalografię", która jest procesem elektrofyziologicznym rejestrującym aktywność elektryczną mózgu. EEG mierzy zmiany w aktywności elektrycznej wytwarzanej przez mózg. Zmiany napięcia pochodzą z prądu jonowego wewnątrz i między niektórymi komórkami mózgu zwanymi neuronami.
Czym jest EEG?
Test EEG ocenia aktywność elektryczną mózgu. Skany EEG wykonuje się, umieszczając czujniki EEG - małe metalowe dyski zwane również elektrodami EEG - na skórze głowy. Te elektrody rejestrują aktywność elektryczną w Twoim mózgu. Zebrane sygnały EEG są wzmacniane, cyfryzowane, a następnie przesyłane do komputera lub urządzenia mobilnego do przechowywania i przetwarzania danych.
Analiza danych EEG jest wyjątkowym sposobem na badanie procesów poznawczych. Może pomóc lekarzom w ustanowieniu diagnozy medycznej, badaczom w zrozumieniu procesów mózgowych, które leżą u podstaw ludzkiego zachowania, a jednostkom w poprawie ich wydajności i zdrowia.
Jak działa EEG?
Miliony komórek w Twoim mózgu produkują bardzo małe sygnały elektryczne, które tworzą nieliniowe wzory zwane falami mózgowymi. Maszyna EEG mierzy aktywność elektryczną w korze mózgowej, zewnętrznej warstwie mózgu, podczas testu EEG. Czujniki EEG są umieszczane na głowie uczestnika, a następnie elektrody nieinwazyjnie wykrywają fale mózgowe z badanego.
Czujniki EEG mogą rejestrować do kilku tysięcy zdjęć 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 wyglądają jak faliste linie, mogą być rejestrowane na komputerze, urządzeniu mobilnym lub w bazie danych w chmurze.
Oprogramowanie przetwarzania w chmurze jest uważane za kluczową innowację w przetwarzaniu danych EEG, ponieważ umożliwia analizę w czasie rzeczywistym nagrań na dużą skalę - w początkowych dniach pomiaru EEG fale były po prostu rejestrowane na papierze do wykresów. Systemy EEG, w badaniach akademickich i komercyjnych, zazwyczaj przedstawiają dane jako szereg czasowy lub jako ciągły przepływ napięć.
Fale EEG zarejestrowane na papierze do wykresów
Fale EEG zarejestrowane cyfrowo
Fale EEG w nowoczesnym oprogramowaniu do wizualizacji mózgu
Aby zmapować aktywność elektryczną mózgu, lepiej jest uzyskać pomiary EEG z sygnałów z wielu różnych struktur korowych znajdujących się wokół powierzchni mózgu.
Fale EEG w nowoczesnym wykresie czasowym wizualizacji mózgu
Typy fal mózgowych, które mierzy EEG
Elektrody urządzenia EEG rejestrują aktywność elektryczną wyrażoną w różnych częstotliwościach EEG. Za pomocą algorytmu o nazwie szybka transformaty Fouriera (FFT), te surowe sygnały EEG mogą być identyfikowane jako odrębne fale o różnych częstotliwościach. Częstotliwość, która odnosi się do szybkości oscylacji elektrycznych, mierzy się w cyklach na sekundę - jeden Hertz (Hz) jest równy jednemu cyklowi na sekundę. Fale mózgowe są klasyfikowane według częstotliwości na cztery główne typy: Beta, Alpha, Theta i Delta.
Kolejne akapity omawiają niektóre funkcje związane z czterema głównymi częstotliwościami mózgu. Stwierdzono, że te funkcje są powiązane z różnymi częstotliwościami mózgu - nie ma jednego jednego liniowego związku między pasmem częstotliwości a daną funkcją mózgu.
Fale Beta (zakres częstotliwości od 14 Hz do około 30 Hz)
Fale beta są najsilniej związane z byciem świadomym lub w stanie czuwania, uważności 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 ruchowymi (tłumienie ruchu i sensoryczne sprzężenie zwrotne ruchu). Gdy są mierzone przez urządzenie EEG, sygnały są często nazywane falami beta EEG.
Fale Alfa (zakres częstotliwości od 7 Hz do 13 Hz)
Fale alfa są często związane z zrelaksowanym, spokojnym i jasnym stanem umysłu. Fale alfa można znaleźć w okolicy potylicznej i tylnej regionach mózgu. Fale alfa można wywołać przez zamknięcie oczu i relaks, a rzadko występują podczas intensywnych procesów poznawczych, takich jak myślenie, obliczenia mentalne i rozwiązywanie problemów. U większości dorosłych fale alfa wahają się w częstotliwości od 9 do 11 Hz. Gdy są mierzone przez urządzenie EEG, są często nazywane falami alfa EEG.
Fale Theta (zakres częstotliwości od 4 Hz do 7 Hz)
Aktywność mózgu w częstotliwości w zakresie od 4 do 7 Hz określa się jako aktywność theta. Częstość rytmu theta wykryta w pomiarach EEG często znajduje się u młodych dorosłych, szczególnie w obszarach skroniowych oraz podczas hiperwentylacji. U starszych osób aktywność theta z amplitudą większą niż około 30 milivoltów (mV) jest rzadziej spotykana, z wyjątkiem w czasie senności. Gdy są mierzone przez urządzenie EEG, są często nazywane falami theta EEG.
Fale Delta (zakres częstotliwości do 4 Hz)
Aktywność delta przeważa u niemowląt. Fale delta są związane z głębokimi fazami snu u starszych osób. Fale delta zostały udokumentowane interiktalnie (między napadami) u pacjentów z napadami nieobecności, które obejmują krótkie, nagłe epizody utraty uwagi.
Fale delta charakteryzują się niską częstotliwością (około 3 Hz), wysokimi falami amplitudy. Rytmy delta mogą występować podczas czuwania — są one wrażliwe na otwieranie oczu i mogą być wzmacniane przez hiperwentylację. Gdy są mierzone przez urządzenie EEG, są często nazywane falami delta EEG.
Używanie fal EEG do zrozumienia, jak działa mózg
Co pokazuje EEG?
Twój mózg nieustannie absorbuje i przetwarza informacje, nawet gdy śpisz. Cała ta aktywność generuje sygnały elektryczne, które wykrywają czujniki EEG. Pozwala to na uchwycenie zmian w aktywności mózgu, nawet jeśli nie ma widocznej reakcji behawioralnej, takiej jak ruch lub wyraz twarzy.
Monitor EEG zmienia elektryczność, którą wytwarza twój mózg, ale nie myśli ani uczucia. Nie przesyła też żadnej energii elektrycznej do Twojego mózgu.
Wykrywanie aktywności w głównych korach mózgowych jest kluczowe do uzyskania danych EEG wysokiej jakości. Wyniki mogą być aproksymacją do oceny stanów emocjonalnych wpływających na bodźce zewnętrzne.
Krótka historia EEG
Badania nad zjawiskiem aktywności elektrycznej w mózgu prowadzone były na zwierzętach już w 1875 roku, kiedy to lekarz Richard Caton opublikował swoje ustalenia z eksperymentów na królikach i małpach w British Medical Journal.
W 1890 roku Adolf Beck umieścił elektrody bezpośrednio na powierzchni mózgu psa i królika, aby testować stymulację sensoryczną. Jego obserwacja zmiennej aktywności elektrycznej mózgu doprowadziła do odkrycia fal mózgowych i przyczyniła się do powstania EEG jako dziedziny naukowej.
Niemiecki fizjolog i psychiatra Hans Berger jest uznawany za osobę, która zarejestrowała pierwsze ludzkie fale EEG w 1924 roku. Berger wynalazł elektroencefalogram, urządzenie rejestrujące sygnały EEG. W swojej książce "Początki EEG" autor David Millet opisał to odkrycie jako "jedno z najbardziej zaskakujących, niezwykłych i znaczących osiągnięć w historii neurologii klinicznej."
Pierwsze ludzkie nagranie EEG zostało uzyskane przez Hansa Bergera w 1924 roku. Górny sygnał to EEG, a dolny to sygnał czasowy 10 Hz.
Hans Berger, pierwsza osoba, która zarejestrowała fale EEG u ludzi.
Dziedzina klinicznej elektroencefalografii rozpoczęła się w 1935 roku. Powstała z badań neurobiologa Frederica Gibbsa, Hallowella Davisa i Williama Lennoxa dotyczących wyładowań epileptiformnych, fal wyładowań interiktalnych i trzech cykli klinicznych napadów EEG. Gibbs i uczony Herbert Jasper uznali, że wyładowania interiktalne są odrębnym sygnaturą epilepsji. Pierwsze laboratorium EEG otworzyło się w Massachusetts General Hospital w 1936 roku.
W 1947 roku powstało Amerykańskie Towarzystwo EEG, teraz znane jako Amerykańskie Towarzystwo Neurofizjologii Klinicznej, a pierwsza Międzynarodowa Kongres EEG odbyła się.
W latach 50. William Grey Walter rozwinął topografię EEG, uzupełnienie EEG, które pozwalało na mapowanie aktywności elektrycznej wzdłuż powierzchni mózgu. To było popularne w latach 80., ale nigdy nie przyjęto do mainstreamowej neurologii.
Stevo Bozinovski, Liljana Bozinovska i Mihail Sestakov byli pierwszymi naukowcami, którzy osiągnęli kontrolę nad fizycznym obiektem przy użyciu maszyny EEG w 1988 roku. W 2011 roku EEG trafił na rynek konsumencki, gdy przedsiębiorcy technologiczni Tan Le i dr Geoff Mackellar założyli firmę EMOTIV.
Technologia EEG, taka jak zestawy słuchawkowe i czapki, są komponentami BCI (Interfejs Mózg-Komputer). BCI nazywane jest również HMI (Interfejs Człowiek-Maszyna), MMI (Interfejs Umysł-Maszyna), BMI (Interfejs Mózg-Maszyna) oraz DNI (Bezpośredni Interfejs Neuralny) - DNI może dekodować sygnały z mózgu i innych części układu nerwowego. BCI ma na celu śledzenie wydajności poznawczej i kontrolowanie zarówno wirtualnych, jak i fizycznych obiektów za pomocą uczenia maszynowego trenowanych poleceń mentalnych.
W 2017 roku lekkoatleta cierpiący na niedowład czterokończynowy Rodrigo Hübner Mendes stał się pierwszą osobą, która prowadziła samochód Formuły 1, używając tylko fal mózgowych, dzięki zestawowi słuchawkowemu EEG EMOTIV.
Do czego używa się EEG?
Wydajność i zdrowie
Athleci, biohackerzy i każdy zainteresowany konsument mogą używać EEG do "śledzenia" aktywności swojego mózgu w ten sam sposób, w jaki mogą śledzić liczbę kroków, które wykonują w ciągu dnia. EEG może mierzyć funkcje poznawcze - takie jak uwaga i rozproszenie, stres i obciążenie poznawcze (łączna zdolność mózgu do aktywności mentalnej narzucona na pamięć roboczą w danym momencie). Te odkrycia mogą ujawnić cenne wnioski na temat tego, jak mózg reaguje na codzienne wydarzenia. Dane EEG dostarczają informacji zwrotnej, które mogą być wykorzystane do opracowania naukowo uzasadnionych strategii zmniejszenia stresu, poprawy koncentracji lub zwiększenia medytacji.
Badania konsumenckie
Dane EEG mogą być potężnym narzędziem wyszukiwania dla spostrzeżeń konsumenckich. Reakcje mózgu dostarczają bezprecedensowych informacji zwrotnych od konsumentów - w przypadku, gdy EEG jest używane do pomiaru różnicy między tym, na co konsumenci naprawdę zwracają uwagę, a tym, co sami zgłaszają, że im się podoba lub zauważają. Łączenie EEG z innymi czujnikami biometrycznymi, takimi jak śledzenie ruchu oczu, analiza wyrazów twarzy i pomiary tętna, może dostarczyć pełne zrozumienie zachowań klientów dla firm. Użycie neurotechnologii, takich jak EEG, do badania reakcji konsumentów nazywa się neuromarketingiem.
Opieka zdrowotna
Ponieważ testy EEG pokazują aktywność mózgu podczas kontrolowanej procedury, wyniki mogą zawierać informacje używane do diagnozowania różnych zaburzeń mózgu. Abnormalne dane EEG są wyświetlane jako nieregularne fale mózgowe. Abnormalne dane EEG mogą wskazywać oznaki dysfunkcji mózgu, urazu głowy, zaburzeń snu, problemów z pamięcią, guzów mózgu, udaru, demencji, zaburzeń drgawkowych, takich jak epilepsja oraz inne różne schorzenia. W zależności od zamierzonej diagnozy lekarze czasami łączą EEG z testami poznawczymi, monitorowaniem aktywności mózgu i technikami neuroobrazowania.
Diagonstykowanie napadów
Testy EEG są często zalecane dla pacjentów doświadczających aktywności napadowej. W takich przypadkach lekarze mogą przeprowadzać ambulatoryjne EEG. Ambulatoryjne EEG rejestruje nieprzerwanie przez maksymalnie 72 godziny, podczas gdy tradycyjne EEG trwa od 1 do 2 godzin. Pacjent może poruszać się w swoim domu, nosząc zestaw słuchawkowy EEG. Wydłużenie nagrywania zwiększa prawdopodobieństwo rejestrowania nieprawidłowej aktywności mózgu. Z tego powodu ambulatoryjne EEG są często używane do diagnozowania epilepsji (EEG epilepsja), zaburzeń drgawkowych lub zaburzeń snu.
Badania snu w przypadku zaburzeń snu
Test snu EEG lub test "polisemnograficzny" mierzy aktywność ciała oprócz wykonywania badania mózgu. Technik EEG monitoruje tętno, oddech i poziom tlenu we krwi podczas nocnej procedury. Polisomnografia jest głównie stosowana w badaniach medycznych i jako test diagnostyczny dla zaburzeń snu.
Neuroscience ilościowa
Ponieważ EEG mierzy aktywność elektryczną w zewnętrznej warstwie mózgu (korze mózgowej), może uchwycić fale mózgowe z Twojej skóry głowy. Łącząc badania mózgowe EEG z danymi z innych technik monitorowania mózgu, badacze mogą uzyskać nowe spostrzeżenia na temat złożonych interakcji mających miejsce w naszych mózgach - jak również w naszych ciałach.
To właśnie ma na celu ilościowa elektroencefalografia (qEEG). Ilościowe EEG rejestruje fale mózgowe tak samo jak tradycyjne EEG. Używając uczenia maszynowego, qEEG porównuje fale mózgowe z falami mózgowymi osób w tej samej grupie wiekowej i płci, ale które nie mają dysfunkcji mózgu. Proces qEEG tworzy "mapę" Twojego mózgu poprzez ilościowe porównanie. Ten proces jest powszechny w subdziedzinie neurologii zwanej neuroinformatyką.
Umiejscowienie elektrod EEG jest kluczową częścią udanego qEEG. Tradycyjne umiejscowienia elektrod EEG należą do systemu 10-20, międzynarodowego standardu stosowania elektrod przymocowanych do skóry głowy. "10-20" oznacza odległość między elektrodami EEG wynoszącą 10% lub 20% całkowitej odległości czaszki.
Liczba elektrod na urządzeniu może się różnić - niektóre systemy rejestrujące EEG mogą mieć aż 256 elektrod. Nagrania qEEG używają czapki z 19 czujnikami, aby zbierać dane ze wszystkich 19 obszarów skórki głowy. Ponieważ elektrody EEG wzmacniają sygnały z miejsca, w którym są umieszczane, uzyskiwanie map mózgu qEEG identyfikuje na poziomie mózgu przyczyny dysfunkcji zauważonej na poziomie behawioralnym i/lub poznawczym.
Badania akademickie
Nieprawidłowe wyniki EEG nie są jedynymi wartościowymi informacjami, jakie można uzyskać z wyniku testu EEG. Wielu badaczy używa normalnych EEG w swoich badaniach, w tym rewolucyjnych badań z 1957 roku na aktywności mózgu podczas snu REM.
Jak wprowadzono w sekcji o typach fal mózgowych, które mierzy EEG, badanie nagrań EEG ujawnia szereg częstotliwości zawartych w sygnałach mózgowych. Te częstotliwości odzwierciedlają różne stany uwagi i poznawcze. Na przykład badacze śledzili aktywność pasma gamma (często związane z uwagę świadomą) badając neurologiczne reakcje podczas medytacji (EEG medytacja).
Aktywność pasma gamma jest związana z szczytową wydajnością mentalną lub fizyczną. Eksperymenty, w których uczestnik noszący urządzenie EEG przeprowadzał głęboką medytację, doprowadziły do teorii, że fale gamma są związane ze świadomością lub stanami mentalnymi transcendentalnymi. Jednak nie ma zgody wśród badaczy akademickich co do tego, z jakimi funkcjami poznawczymi jest związana aktywność pasma gamma.
Badacze potrzebują sposobu na przetwarzanie i obsługę całej bogatej danych mózgowych, które zbierają - a nawet dzielenie się nimi z różnymi instytucjami. "Neuroinformatyka" jest dziedziną badań, która dostarcza narzędzi komputerowych i modeli matematycznych dla danych neurobiologicznych. Neuroinformatyka ma na celu stworzenie technologii do organizowania baz danych, dzielenia się danymi i modelowania danych. Dotyczy to różnorodnej ilości danych, ponieważ "neurobiologia" jest szeroko definiowana jako naukowe badanie układu nerwowego. Jedną z subdyscyplin neurobiologii jest psychologia poznawcza, która używa metod neuroobrazowania, takich jak EEG, aby przeanalizować, które części mózgu i układu nerwowego leżą u podstaw różnych procesów poznawczych.
Badania rynkowe: wykorzystanie zestawów słuchawkowych EEG do zrozumienia stanów emocjonalnych i poznawczych
Proces testowania EEG
Przygotowanie do procedury EEG
Następujące sekcje dotyczące monitorowania EEG, interpretacji i wyników zawierają informacje dla osób przechodzących testy EEG w ustawieniu opieki zdrowotnej. Najlepszym sposobem przygotowania się do testu jest zawsze zapytanie pracowników prowadzących test o konkretne instrukcje przygotowawcze. Instrukcje dotyczące przygotowania mogą się różnić w zależności od przypadku użycia - na przykład zapisy EEG do badań konsumenckich, badań akademickich lub wydajności i zdrowia mogą wymagać, aby uczestnicy byli aktywni, a nie leżeli.
Firmy takie jak EMOTIV wprowadziły innowacje w technologii EEG, które umożliwiają szybsze i bardziej wygodne przeprowadzanie, przetwarzanie i interpretację testów. Bezprzewodowe zestawy słuchawkowe EEG EMOTIV można ustawić w mniej niż pięć minut, a umożliwiają one uczestnikowi swobodne poruszanie się, zamiast ograniczać go do ośrodka testowego.
Przed testem EEG, poinformuj profesjonalistę przeprowadzającego test - czy to lekarza, pracodawcę czy badacza - o jakichkolwiek regularnych lekach, które przyjmujesz. Zaleca się umycie włosów w noc przed procedurą i pozostawienie ich wolnych od jakichkolwiek produktów. Unikaj picia lub jedzenia jakiejkolwiek kawy co najmniej 8 godzin przed testem. Jeśli musisz spać podczas procedury EEG, możesz zostać poproszony o ograniczenie snu w noc przedtem, aby upewnić się, że Twój mózg może odpowiednio się zrelaksować podczas testu.
Monitorowanie EEG
Podczas procedury EEG nie poczujesz bólu ani dyskomfortu. Podczas klinicznej procedury EEG będziesz leżał na łóżku lub na fotelu i zostałeś poproszony o zamknięcie oczu. Technik EEG zmierzy twoją głowę i oznaczy miejsca, w których należy zastosować elektrody.
Gdy test się rozpocznie, elektrody rejestrują twoje fale mózgowe i wysyłają aktywność do maszyny rejestrującej. Maszyna EEG przekształca dane w wzór fali do interpretacji. Po zakończeniu nagrywania technik usunie elektrody z Twojej skóry głowy.
Rutynowe testy EEG w środowisku naukowym lub klinicznym zajmują od 30 do 60 minut, w tym około 20 minut na początkowe ustawienie. Testy EEG przeprowadzane dla badań konsumenckich, indywidualnych wydajności i badań w miejscu pracy mogą być krótsze lub dłuższe w zależności od celu testu. Bezprzewodowe zestawy słuchawkowe EEG EMOTIV obsługują szybsze ustawienie dla tych przypadków użycia (mniej niż pięć minut).
Nie będzie potrzebny żaden czas na regenerację po procedurze. Jeśli zażywałeś lek, który spowodował senność w celu spania podczas testu, administrator testu może zalecić oczekiwanie w obiekcie, aż jego działanie zniknie, lub żeby ktoś przewiózł Cię do domu.
Efekty uboczne testu EEG są rzadkie. Elektrody nie produkują żadnych doznań; tylko rejestrują aktywność mózgu. Osoby z epilepsją mogą doświadczać napadu spowodowanego bodźcami takimi jak migające światła podczas procedury. Napad podczas testu EEG nie jest czymś, co należy się obawiać - może faktycznie pomóc lekarzom zdiagnozować typ epilepsji i odpowiednio dopasować leczenie.
Interpretacja EEG i wyniki procedury
Jeśli zalecano Ci test EEG z przyczyn klinicznych, wyniki testu będą interpretowane przez lekarza, który specjalizuje się w układzie nerwowym. Neurolog przeanalizuje nagranie w celu wykrycia normalnych i nieprawidłowych wzorców mózgowych. Wzorce fal mózgowych są bardzo rozpoznawalne przez cechy ich fal. Na przykład wzór tłumienia skokowego, często obserwowany u pacjentów z nieaktywnym stanem mózgu, takim jak w śpiączce lub ogólną anestezji, pokazuje krótkie skoki (tłumienie) naprzemiennie z okresami płaskości (tłumienie).
Różne rodzaje epilepsji charakteryzują się odrębnymi wzorcami EEG. Wzór skokowy-fala - uogólniony, symetryczny wzór EEG - jest często obserwowany podczas napadu nieobecności, w którym osoba doświadcza krótkiej utraty przytomności. Napad ogniskowy, w którym aktywność napadowa wpływa tylko na jeden obszar mózgu, charakteryzuje się wzorcem o niskiej częstotliwości i szybkiej rytmiki, który pojawia się w kanale danych EEG związanym z tym obszarem.
Neurolog następnie przesyła pomiar EEG z powrotem do lekarza, który zlecił test. Twój lekarz może umówić się na wizytę, aby omówić wyniki EEG z Tobą. W zależności od Twojego stanu zdrowia, możesz zostać skierowany na usługę zwaną neurofeedback EEG lub biofeedback jako follow-up. Na przykład, ludzie szukający wzmocnienia wzorców fal mózgowych związanych z koncentracją mogą brać udział w terapii neurofeedback terapia ADHD.
Terapię biofeedbacku pomaga osobom w kontrolowaniu nieświadomych procesów ciała. Osoba doświadczająca, na przykład, wysokiego ciśnienia krwi, może obserwować swoje pomiary ciała na monitorze odbierającym dane z elektrod na swojej skórze. Monitorowanie tej aktywności pomaga nauczyć relaksacji i ćwiczeń umysłowych, które mogą złagodzić objawy.
W podobny sposób neurofeedback korzysta z EEG do treningu mózgu, aby działał lepiej. Podczas tego treningu pacjent jest podłączany do maszyny EEG i obserwuje swoją aktywność mózgu w akcji. To często przypomina rodzaj gry wideo, w której pacjent "gra" w grę swoim mózgiem, aby kontrolować swoją aktywność mózgu. Pacjent stara się poprawić częstotliwości mózgu związane z dysfunkcją mózgu, w ten sam sposób, w jaki sportowiec pracuje nad osłabioną mięśni.
Neurofeedback EEG często jest zalecany w przypadku takich schorzeń jak epilepsja, zaburzenia afektywne dwubiegunowe, ADHD i autyzm. Chociaż może pomóc w tych zaburzeniach, nie może ich wyleczyć.
Różne rodzaje urządzeń EEG
Maszyny EEG występują w formie kilku różnych urządzeń EEG do noszenia. Na najwyższym poziomie różnica występuje między klinicznymi urządzeniami EEG (używanymi w ustawieniu opieki zdrowotnej i badaniach naukowych) a urządzeniami EEG konsumenckimi (używanymi w badaniach konsumenckich, badaniach akademickich oraz w wydajności i zdrowiu). W urządzeniach klinicznych uczestnicy nie mogą się poruszać podczas ich używania, a dane muszą być zbierane w kontrolowanym i osłoniętym środowisku, aby uniknąć zniekształceń sygnału. Urządzenia EEG dla konsumentów, takie jak bezprzewodowe zestawy słuchawkowe EMOTIV, pozwalają użytkownikom monitorować aktywność mózgu gdziekolwiek.
Różnice między różnymi rodzajami urządzeń EEG do noszenia są konieczne, aby wspierać wymagania fachowców korzystających z systemów EEG oraz warunkiem, w jakim zbierane są dane. Na przykład neurologowie i neurobiolodzy często potrzebują większej gęstości czujników do przeprowadzenia swojej analizy danych niż badacz konsumencki. Oprócz umiejscowienia elektrod EEG istnieje kilka innych istotnych różnic między systemami EEG do rozważenia.
Czapy EEG VS. Słuchawki EEG
Jaka jest różnica między czepkiem EEG a zestawem słuchawkowym EEG? Główna różnica między tymi dwoma najczęściej używanymi typami urządzeń EEG do noszenia polega na liczbie elektrod. Zestawy słuchawkowe mają zazwyczaj od 5 do 20 elektrod. Czapki mogą obsługiwać więcej czujników, ponieważ mają większą powierzchnię do umieszczania elektrod. Czapki EEG, takie jak EMOTIV EPOC FLEX oferują ruchome czujniki do elastycznego umiejscowienia. Konfiguracja czujników w EMOTIV INSIGHT i EPOC X jest stała.
EPOC Flex
Żelowe lub soli elektrody
EPOC+ i EPOC X
Elektrody solne
Wilgotne VS. Suche elektrody EEG
Urządzenia EEG głównie wykorzystują albo wilgotne, albo suche elektrody. Istnieje nowo opracowana forma elektrod zwana „elektrodami tatuażowymi”, które są nadrukowane jak tymczasowy tatuaż. Wilgotne elektrody umożliwiają lepszą dokładność danych, ponieważ używają żelu klejowego dla lepszego kontaktu ze skórą głowy. Wilgotne elektrody są głównie stosowane w ustawieniach klinicznych i badawczych. Suche elektrody nie wymagają żelu klejowego. Urządzenia EEG ze suchymi elektrodami są często używane w badaniach konsumenckich EEG, ponieważ pozwalają na szybsze przygotowanie. Naukowcy ciągle porównują zalety i wady wilgotnych i suchych elektrod EEG.
Urządzenia EEG przewodowe VS. bezprzewodowe
W początkowych latach EEG pacjenci musieli być podłączani do maszyny EEG w ustawieniu klinicznym. Teraz testy EEG bezprzewodowe są możliwe, ponieważ sygnały EEG mogą być cyfryzowane i przesyłane do maszyny rejestrującej, takiej jak smartfon, komputer lub chmura. Testy mogą być przeprowadzane w różnorodnych środowiskach przy użyciu przenośnych EEG. Możesz przeprowadzić eksperyment, w którym uczestnicy noszą bezprzewodowe zestawy słuchawkowe EEG i przechadzają się po parku, a ruch uczestników będzie ograniczony tylko zasięgiem transmisji danych. Jeśli potrzebujesz kontrolować środowisko testowe, aby zastosować bodźce, takie jak migające światła, możesz wybrać ustawienie kliniczne - w takim przypadku nie ma ograniczeń co do używania przewodowej maszyny EEG.
Przewodowe zestawy słuchawkowe EEG
Połączenie kablowe
Bezprzewodowy zestaw słuchawkowy EEG Emotiv
Technologia bezprzewodowa Bluetooth
Pomiar EEG vs. inne techniki pomiaru mózgu
Zaletą pomiaru EEG jest to, że jest to najmniej inwazyjny sposób pomiaru aktywności mózgu, jaki mamy dostępny i dostarcza wiele ilościowych informacji podczas odpowiednich procesów poznawczych. Inne metody badania funkcji mózgu obejmują:
Funkcjonalne obrazowanie rezonansu magnetycznego (fMRI)
Magnetoencefalografia (MEG)
Nuklearne obrazowanie rezonansu magnetycznego (NMR lub MRS)
Elektrokortykografia
Tomografia komputerowa emisji pojedynczych fotonów (SPECT)
Tomografia pozytonowa (PET)
Spektroskopia bliskiej podczerwieni (NIRS)
Optyczny sygnał związany z wydarzeniem (EROS)
Zalety EEG
Pomimo stosunkowo niskiej czułości przestrzennej EEG, ma wiele zalet w porównaniu z niektórymi wcześniej wymienionymi technikami obrazowania mózgu i badania mózgu:
EEG ma bardzo dużą rozdzielczość czasową w porównaniu do fMRI. Może uchwycić szybką reakcję mózgu, która zachodzi z prędkością milisekund, co pozwala na dokładne synchronizowanie tego, co dzieje się w mózgu i w otoczeniu. EEG rejestrowane jest z częstością próbkowania wynoszącą od 250 do 2000 Hz w ustawieniach klinicznych i badawczych. Nowocześniejsze systemy zbierania danych EEG mogą rejestrować z częstotliwością próbkowania powyżej 20 000 Hz.
Znacząco niższe koszty sprzętu i całkowity koszt posiadania (TCO).
Dane EEG zbierane są w sposób nieinwazyjny, w przeciwieństwie do elektrokortykografii, która wymaga neurochirurgii w celu umiejscowienia elektrod bezpośrednio na powierzchni mózgu.
Mobilne czujniki EEG mogą być używane w większej liczbie miejsc niż fMRI, SPECT, PET, MRS lub MEG, ponieważ techniki te wymagają ciężkiego, kosztownego i nieprzenośnego sprzętu.
EEG działa nieinwazyjnie, umożliwiając badanie reakcji na bodźce akustyczne.
W porównaniu z fMRI i MRI nie ma zagrożenia fizycznego w okolice maszyny EEG. fMRI i MRI są potężnymi magnesami, które uniemożliwiają ich użycie przez pacjentów z metalowymi elementami, takimi jak rozruszniki serca.
fMRI, PET, MRS i SPECT mogą pogarszać klaustrofobię, co może zaszkodzić wyników testów. EEG nie wywołuje klaustrofobii, ponieważ uczestnicy nie są ograniczeni do małej przestrzeni.
Skany EEG dla konsumentów pozwalają na większy ruch uczestników podczas testów, w przeciwieństwie do większości innych technik neuroobrazowania.
EEG nie wiąże się z wystawieniem na działanie radioligandów, w przeciwieństwie do tomografii pozytonowej, ani z wysokimi polami magnetycznymi, takimi jak MRI czy fMRI.
EEG nie wiąże się z wystawieniem na działanie pól magnetycznych o wysokiej intensywności (>1 tesla).
W odróżnieniu od metod testowania zachowań EEG może wykrywać ukryte przetwarzanie (przetwarzanie, które nie wymaga reakcji). Ta technologia jest również wykorzystywana w przypadku uczestników, którzy nie mogą wykonać odpowiedzi ruchowej.
EEG ma niski próg wejścia dla użycia przez konsumentów, przez co jest potężnym narzędziem do śledzenia i rejestrowania aktywności mózgu podczas różnych codziennych czynności, umożliwiając niemal nieograniczoną liczbę zastosowań.
Analiza snu EEG może wskazywać na istotne aspekty rozwoju mózgu, w tym oceny dojrzałości mózgu u nastolatków.
Lepsza wiedza na temat tego, co dokładnie mierzy EEG, w porównaniu z obrazowaniem BOLD (Blood-oxygen-level-dependent) stosowanym w fMRI.
Gry EEG
Technologia EEG została dostosowana do świata gier zarówno w celach medycznych, jak i rozrywkowych. Firmy wykorzystują EEG do zapewnienia sposobów interakcji z grami wideo w VR, AR i BCI. Maszyny EEG wykrywają sygnał, a algorytmy w oprogramowaniu interpretują twoje fale mózgowe, aby kontrolować twojego awatara na ekranie.
Zestaw słuchawkowy EPOC firmy EMOTIV jest pierwszym interfejsem mózg-komputer (BCI) o wysokiej wierności, który może monitorować i interpretować świadome i nieświadome myśli oraz emocje. BCI jest w stanie wykrywać złożone fale mózgowe 30 różnych wyrażeń, emocji i działań. Ta detekcja jest osiągana dzięki uczeniu maszynowemu. Algorytmy uczenia maszynowego są szkolone w celu rozpoznawania wzorców mózgowych występujących, gdy uczestnik przetwarza różne wyrażenia, emocje i działania.
Gdy algorytmy wychwytują falę mózgową EEG w swoim zbiorze danych, BCI może powiązać wzór z fizycznym lub cyfrowym poleceniem. Na przykład pomyślenie o słowie wyzwalającym takim jak "pchaj!" spowoduje, że twój awatar pchnie obiekt z ich drogi.
TechCrunch TV: Urządzenia sterowane umysłem i inne używające EEG
Przykłady użycia EEG
Istnieje wiele nowoczesnych zastosowań pomiaru EEG. Niektóre znane zastosowania EEG obejmują:
Neurobiologia
Programy edukacji mózgu
Neuromarketing
Badania snu
Interfejs Mózg-Komputer (BCI)
Wydajność poznawcza
Samokwantyfikacja
Stany emocjonalne
Terapia ADHD
Zaburzenia neurologiczne
Synchronizacja fal mózgowych
Terapia poznawczo-behawioralna
Neuroinformatyka
Gry związane z falami mózgowymi
Uzupełnienie AR i VR
Dysfagia i demencja
Rehabilitacja udarowa
Testy pamięci roboczej (N-back)
Uwaga: To tylko ogólna informacja o EEG. Produkty EMOTIV są przeznaczone do użytku wyłącznie w badaniach i osobistym użytku. Nasze produkty nie są sprzedawane jako urządzenia medyczne, jak zdefiniowano w dyrektywie UE 93/42/EEC. Nasze produkty nie są zaprojektowane ani przeznaczone do diagnozowania lub leczenia chorób.
***Zastrzeżenie - produkty EMOTIV są przeznaczone do użytku wyłącznie w badaniach i osobistym użytku. Nasze produkty nie są sprzedawane jako urządzenia medyczne, jak zdefiniowano w dyrektywie UE 93/42/EEC. Nasze produkty nie są zaprojektowane ani przeznaczone do diagnozowania lub leczenia chorób.
Definicja EEG
EEG oznacza "elektroencefalografię", która jest procesem elektrofyziologicznym rejestrującym aktywność elektryczną mózgu. EEG mierzy zmiany w aktywności elektrycznej wytwarzanej przez mózg. Zmiany napięcia pochodzą z prądu jonowego wewnątrz i między niektórymi komórkami mózgu zwanymi neuronami.
Czym jest EEG?
Test EEG ocenia aktywność elektryczną mózgu. Skany EEG wykonuje się, umieszczając czujniki EEG - małe metalowe dyski zwane również elektrodami EEG - na skórze głowy. Te elektrody rejestrują aktywność elektryczną w Twoim mózgu. Zebrane sygnały EEG są wzmacniane, cyfryzowane, a następnie przesyłane do komputera lub urządzenia mobilnego do przechowywania i przetwarzania danych.
Analiza danych EEG jest wyjątkowym sposobem na badanie procesów poznawczych. Może pomóc lekarzom w ustanowieniu diagnozy medycznej, badaczom w zrozumieniu procesów mózgowych, które leżą u podstaw ludzkiego zachowania, a jednostkom w poprawie ich wydajności i zdrowia.
Jak działa EEG?
Miliony komórek w Twoim mózgu produkują bardzo małe sygnały elektryczne, które tworzą nieliniowe wzory zwane falami mózgowymi. Maszyna EEG mierzy aktywność elektryczną w korze mózgowej, zewnętrznej warstwie mózgu, podczas testu EEG. Czujniki EEG są umieszczane na głowie uczestnika, a następnie elektrody nieinwazyjnie wykrywają fale mózgowe z badanego.
Czujniki EEG mogą rejestrować do kilku tysięcy zdjęć 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 wyglądają jak faliste linie, mogą być rejestrowane na komputerze, urządzeniu mobilnym lub w bazie danych w chmurze.
Oprogramowanie przetwarzania w chmurze jest uważane za kluczową innowację w przetwarzaniu danych EEG, ponieważ umożliwia analizę w czasie rzeczywistym nagrań na dużą skalę - w początkowych dniach pomiaru EEG fale były po prostu rejestrowane na papierze do wykresów. Systemy EEG, w badaniach akademickich i komercyjnych, zazwyczaj przedstawiają dane jako szereg czasowy lub jako ciągły przepływ napięć.
Fale EEG zarejestrowane na papierze do wykresów
Fale EEG zarejestrowane cyfrowo
Fale EEG w nowoczesnym oprogramowaniu do wizualizacji mózgu
Aby zmapować aktywność elektryczną mózgu, lepiej jest uzyskać pomiary EEG z sygnałów z wielu różnych struktur korowych znajdujących się wokół powierzchni mózgu.
Fale EEG w nowoczesnym wykresie czasowym wizualizacji mózgu
Typy fal mózgowych, które mierzy EEG
Elektrody urządzenia EEG rejestrują aktywność elektryczną wyrażoną w różnych częstotliwościach EEG. Za pomocą algorytmu o nazwie szybka transformaty Fouriera (FFT), te surowe sygnały EEG mogą być identyfikowane jako odrębne fale o różnych częstotliwościach. Częstotliwość, która odnosi się do szybkości oscylacji elektrycznych, mierzy się w cyklach na sekundę - jeden Hertz (Hz) jest równy jednemu cyklowi na sekundę. Fale mózgowe są klasyfikowane według częstotliwości na cztery główne typy: Beta, Alpha, Theta i Delta.
Kolejne akapity omawiają niektóre funkcje związane z czterema głównymi częstotliwościami mózgu. Stwierdzono, że te funkcje są powiązane z różnymi częstotliwościami mózgu - nie ma jednego jednego liniowego związku między pasmem częstotliwości a daną funkcją mózgu.
Fale Beta (zakres częstotliwości od 14 Hz do około 30 Hz)
Fale beta są najsilniej związane z byciem świadomym lub w stanie czuwania, uważności 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 ruchowymi (tłumienie ruchu i sensoryczne sprzężenie zwrotne ruchu). Gdy są mierzone przez urządzenie EEG, sygnały są często nazywane falami beta EEG.
Fale Alfa (zakres częstotliwości od 7 Hz do 13 Hz)
Fale alfa są często związane z zrelaksowanym, spokojnym i jasnym stanem umysłu. Fale alfa można znaleźć w okolicy potylicznej i tylnej regionach mózgu. Fale alfa można wywołać przez zamknięcie oczu i relaks, a rzadko występują podczas intensywnych procesów poznawczych, takich jak myślenie, obliczenia mentalne i rozwiązywanie problemów. U większości dorosłych fale alfa wahają się w częstotliwości od 9 do 11 Hz. Gdy są mierzone przez urządzenie EEG, są często nazywane falami alfa EEG.
Fale Theta (zakres częstotliwości od 4 Hz do 7 Hz)
Aktywność mózgu w częstotliwości w zakresie od 4 do 7 Hz określa się jako aktywność theta. Częstość rytmu theta wykryta w pomiarach EEG często znajduje się u młodych dorosłych, szczególnie w obszarach skroniowych oraz podczas hiperwentylacji. U starszych osób aktywność theta z amplitudą większą niż około 30 milivoltów (mV) jest rzadziej spotykana, z wyjątkiem w czasie senności. Gdy są mierzone przez urządzenie EEG, są często nazywane falami theta EEG.
Fale Delta (zakres częstotliwości do 4 Hz)
Aktywność delta przeważa u niemowląt. Fale delta są związane z głębokimi fazami snu u starszych osób. Fale delta zostały udokumentowane interiktalnie (między napadami) u pacjentów z napadami nieobecności, które obejmują krótkie, nagłe epizody utraty uwagi.
Fale delta charakteryzują się niską częstotliwością (około 3 Hz), wysokimi falami amplitudy. Rytmy delta mogą występować podczas czuwania — są one wrażliwe na otwieranie oczu i mogą być wzmacniane przez hiperwentylację. Gdy są mierzone przez urządzenie EEG, są często nazywane falami delta EEG.
Używanie fal EEG do zrozumienia, jak działa mózg
Co pokazuje EEG?
Twój mózg nieustannie absorbuje i przetwarza informacje, nawet gdy śpisz. Cała ta aktywność generuje sygnały elektryczne, które wykrywają czujniki EEG. Pozwala to na uchwycenie zmian w aktywności mózgu, nawet jeśli nie ma widocznej reakcji behawioralnej, takiej jak ruch lub wyraz twarzy.
Monitor EEG zmienia elektryczność, którą wytwarza twój mózg, ale nie myśli ani uczucia. Nie przesyła też żadnej energii elektrycznej do Twojego mózgu.
Wykrywanie aktywności w głównych korach mózgowych jest kluczowe do uzyskania danych EEG wysokiej jakości. Wyniki mogą być aproksymacją do oceny stanów emocjonalnych wpływających na bodźce zewnętrzne.
Krótka historia EEG
Badania nad zjawiskiem aktywności elektrycznej w mózgu prowadzone były na zwierzętach już w 1875 roku, kiedy to lekarz Richard Caton opublikował swoje ustalenia z eksperymentów na królikach i małpach w British Medical Journal.
W 1890 roku Adolf Beck umieścił elektrody bezpośrednio na powierzchni mózgu psa i królika, aby testować stymulację sensoryczną. Jego obserwacja zmiennej aktywności elektrycznej mózgu doprowadziła do odkrycia fal mózgowych i przyczyniła się do powstania EEG jako dziedziny naukowej.
Niemiecki fizjolog i psychiatra Hans Berger jest uznawany za osobę, która zarejestrowała pierwsze ludzkie fale EEG w 1924 roku. Berger wynalazł elektroencefalogram, urządzenie rejestrujące sygnały EEG. W swojej książce "Początki EEG" autor David Millet opisał to odkrycie jako "jedno z najbardziej zaskakujących, niezwykłych i znaczących osiągnięć w historii neurologii klinicznej."
Pierwsze ludzkie nagranie EEG zostało uzyskane przez Hansa Bergera w 1924 roku. Górny sygnał to EEG, a dolny to sygnał czasowy 10 Hz.
Hans Berger, pierwsza osoba, która zarejestrowała fale EEG u ludzi.
Dziedzina klinicznej elektroencefalografii rozpoczęła się w 1935 roku. Powstała z badań neurobiologa Frederica Gibbsa, Hallowella Davisa i Williama Lennoxa dotyczących wyładowań epileptiformnych, fal wyładowań interiktalnych i trzech cykli klinicznych napadów EEG. Gibbs i uczony Herbert Jasper uznali, że wyładowania interiktalne są odrębnym sygnaturą epilepsji. Pierwsze laboratorium EEG otworzyło się w Massachusetts General Hospital w 1936 roku.
W 1947 roku powstało Amerykańskie Towarzystwo EEG, teraz znane jako Amerykańskie Towarzystwo Neurofizjologii Klinicznej, a pierwsza Międzynarodowa Kongres EEG odbyła się.
W latach 50. William Grey Walter rozwinął topografię EEG, uzupełnienie EEG, które pozwalało na mapowanie aktywności elektrycznej wzdłuż powierzchni mózgu. To było popularne w latach 80., ale nigdy nie przyjęto do mainstreamowej neurologii.
Stevo Bozinovski, Liljana Bozinovska i Mihail Sestakov byli pierwszymi naukowcami, którzy osiągnęli kontrolę nad fizycznym obiektem przy użyciu maszyny EEG w 1988 roku. W 2011 roku EEG trafił na rynek konsumencki, gdy przedsiębiorcy technologiczni Tan Le i dr Geoff Mackellar założyli firmę EMOTIV.
Technologia EEG, taka jak zestawy słuchawkowe i czapki, są komponentami BCI (Interfejs Mózg-Komputer). BCI nazywane jest również HMI (Interfejs Człowiek-Maszyna), MMI (Interfejs Umysł-Maszyna), BMI (Interfejs Mózg-Maszyna) oraz DNI (Bezpośredni Interfejs Neuralny) - DNI może dekodować sygnały z mózgu i innych części układu nerwowego. BCI ma na celu śledzenie wydajności poznawczej i kontrolowanie zarówno wirtualnych, jak i fizycznych obiektów za pomocą uczenia maszynowego trenowanych poleceń mentalnych.
W 2017 roku lekkoatleta cierpiący na niedowład czterokończynowy Rodrigo Hübner Mendes stał się pierwszą osobą, która prowadziła samochód Formuły 1, używając tylko fal mózgowych, dzięki zestawowi słuchawkowemu EEG EMOTIV.
Do czego używa się EEG?
Wydajność i zdrowie
Athleci, biohackerzy i każdy zainteresowany konsument mogą używać EEG do "śledzenia" aktywności swojego mózgu w ten sam sposób, w jaki mogą śledzić liczbę kroków, które wykonują w ciągu dnia. EEG może mierzyć funkcje poznawcze - takie jak uwaga i rozproszenie, stres i obciążenie poznawcze (łączna zdolność mózgu do aktywności mentalnej narzucona na pamięć roboczą w danym momencie). Te odkrycia mogą ujawnić cenne wnioski na temat tego, jak mózg reaguje na codzienne wydarzenia. Dane EEG dostarczają informacji zwrotnej, które mogą być wykorzystane do opracowania naukowo uzasadnionych strategii zmniejszenia stresu, poprawy koncentracji lub zwiększenia medytacji.
Badania konsumenckie
Dane EEG mogą być potężnym narzędziem wyszukiwania dla spostrzeżeń konsumenckich. Reakcje mózgu dostarczają bezprecedensowych informacji zwrotnych od konsumentów - w przypadku, gdy EEG jest używane do pomiaru różnicy między tym, na co konsumenci naprawdę zwracają uwagę, a tym, co sami zgłaszają, że im się podoba lub zauważają. Łączenie EEG z innymi czujnikami biometrycznymi, takimi jak śledzenie ruchu oczu, analiza wyrazów twarzy i pomiary tętna, może dostarczyć pełne zrozumienie zachowań klientów dla firm. Użycie neurotechnologii, takich jak EEG, do badania reakcji konsumentów nazywa się neuromarketingiem.
Opieka zdrowotna
Ponieważ testy EEG pokazują aktywność mózgu podczas kontrolowanej procedury, wyniki mogą zawierać informacje używane do diagnozowania różnych zaburzeń mózgu. Abnormalne dane EEG są wyświetlane jako nieregularne fale mózgowe. Abnormalne dane EEG mogą wskazywać oznaki dysfunkcji mózgu, urazu głowy, zaburzeń snu, problemów z pamięcią, guzów mózgu, udaru, demencji, zaburzeń drgawkowych, takich jak epilepsja oraz inne różne schorzenia. W zależności od zamierzonej diagnozy lekarze czasami łączą EEG z testami poznawczymi, monitorowaniem aktywności mózgu i technikami neuroobrazowania.
Diagonstykowanie napadów
Testy EEG są często zalecane dla pacjentów doświadczających aktywności napadowej. W takich przypadkach lekarze mogą przeprowadzać ambulatoryjne EEG. Ambulatoryjne EEG rejestruje nieprzerwanie przez maksymalnie 72 godziny, podczas gdy tradycyjne EEG trwa od 1 do 2 godzin. Pacjent może poruszać się w swoim domu, nosząc zestaw słuchawkowy EEG. Wydłużenie nagrywania zwiększa prawdopodobieństwo rejestrowania nieprawidłowej aktywności mózgu. Z tego powodu ambulatoryjne EEG są często używane do diagnozowania epilepsji (EEG epilepsja), zaburzeń drgawkowych lub zaburzeń snu.
Badania snu w przypadku zaburzeń snu
Test snu EEG lub test "polisemnograficzny" mierzy aktywność ciała oprócz wykonywania badania mózgu. Technik EEG monitoruje tętno, oddech i poziom tlenu we krwi podczas nocnej procedury. Polisomnografia jest głównie stosowana w badaniach medycznych i jako test diagnostyczny dla zaburzeń snu.
Neuroscience ilościowa
Ponieważ EEG mierzy aktywność elektryczną w zewnętrznej warstwie mózgu (korze mózgowej), może uchwycić fale mózgowe z Twojej skóry głowy. Łącząc badania mózgowe EEG z danymi z innych technik monitorowania mózgu, badacze mogą uzyskać nowe spostrzeżenia na temat złożonych interakcji mających miejsce w naszych mózgach - jak również w naszych ciałach.
To właśnie ma na celu ilościowa elektroencefalografia (qEEG). Ilościowe EEG rejestruje fale mózgowe tak samo jak tradycyjne EEG. Używając uczenia maszynowego, qEEG porównuje fale mózgowe z falami mózgowymi osób w tej samej grupie wiekowej i płci, ale które nie mają dysfunkcji mózgu. Proces qEEG tworzy "mapę" Twojego mózgu poprzez ilościowe porównanie. Ten proces jest powszechny w subdziedzinie neurologii zwanej neuroinformatyką.
Umiejscowienie elektrod EEG jest kluczową częścią udanego qEEG. Tradycyjne umiejscowienia elektrod EEG należą do systemu 10-20, międzynarodowego standardu stosowania elektrod przymocowanych do skóry głowy. "10-20" oznacza odległość między elektrodami EEG wynoszącą 10% lub 20% całkowitej odległości czaszki.
Liczba elektrod na urządzeniu może się różnić - niektóre systemy rejestrujące EEG mogą mieć aż 256 elektrod. Nagrania qEEG używają czapki z 19 czujnikami, aby zbierać dane ze wszystkich 19 obszarów skórki głowy. Ponieważ elektrody EEG wzmacniają sygnały z miejsca, w którym są umieszczane, uzyskiwanie map mózgu qEEG identyfikuje na poziomie mózgu przyczyny dysfunkcji zauważonej na poziomie behawioralnym i/lub poznawczym.
Badania akademickie
Nieprawidłowe wyniki EEG nie są jedynymi wartościowymi informacjami, jakie można uzyskać z wyniku testu EEG. Wielu badaczy używa normalnych EEG w swoich badaniach, w tym rewolucyjnych badań z 1957 roku na aktywności mózgu podczas snu REM.
Jak wprowadzono w sekcji o typach fal mózgowych, które mierzy EEG, badanie nagrań EEG ujawnia szereg częstotliwości zawartych w sygnałach mózgowych. Te częstotliwości odzwierciedlają różne stany uwagi i poznawcze. Na przykład badacze śledzili aktywność pasma gamma (często związane z uwagę świadomą) badając neurologiczne reakcje podczas medytacji (EEG medytacja).
Aktywność pasma gamma jest związana z szczytową wydajnością mentalną lub fizyczną. Eksperymenty, w których uczestnik noszący urządzenie EEG przeprowadzał głęboką medytację, doprowadziły do teorii, że fale gamma są związane ze świadomością lub stanami mentalnymi transcendentalnymi. Jednak nie ma zgody wśród badaczy akademickich co do tego, z jakimi funkcjami poznawczymi jest związana aktywność pasma gamma.
Badacze potrzebują sposobu na przetwarzanie i obsługę całej bogatej danych mózgowych, które zbierają - a nawet dzielenie się nimi z różnymi instytucjami. "Neuroinformatyka" jest dziedziną badań, która dostarcza narzędzi komputerowych i modeli matematycznych dla danych neurobiologicznych. Neuroinformatyka ma na celu stworzenie technologii do organizowania baz danych, dzielenia się danymi i modelowania danych. Dotyczy to różnorodnej ilości danych, ponieważ "neurobiologia" jest szeroko definiowana jako naukowe badanie układu nerwowego. Jedną z subdyscyplin neurobiologii jest psychologia poznawcza, która używa metod neuroobrazowania, takich jak EEG, aby przeanalizować, które części mózgu i układu nerwowego leżą u podstaw różnych procesów poznawczych.
Badania rynkowe: wykorzystanie zestawów słuchawkowych EEG do zrozumienia stanów emocjonalnych i poznawczych
Proces testowania EEG
Przygotowanie do procedury EEG
Następujące sekcje dotyczące monitorowania EEG, interpretacji i wyników zawierają informacje dla osób przechodzących testy EEG w ustawieniu opieki zdrowotnej. Najlepszym sposobem przygotowania się do testu jest zawsze zapytanie pracowników prowadzących test o konkretne instrukcje przygotowawcze. Instrukcje dotyczące przygotowania mogą się różnić w zależności od przypadku użycia - na przykład zapisy EEG do badań konsumenckich, badań akademickich lub wydajności i zdrowia mogą wymagać, aby uczestnicy byli aktywni, a nie leżeli.
Firmy takie jak EMOTIV wprowadziły innowacje w technologii EEG, które umożliwiają szybsze i bardziej wygodne przeprowadzanie, przetwarzanie i interpretację testów. Bezprzewodowe zestawy słuchawkowe EEG EMOTIV można ustawić w mniej niż pięć minut, a umożliwiają one uczestnikowi swobodne poruszanie się, zamiast ograniczać go do ośrodka testowego.
Przed testem EEG, poinformuj profesjonalistę przeprowadzającego test - czy to lekarza, pracodawcę czy badacza - o jakichkolwiek regularnych lekach, które przyjmujesz. Zaleca się umycie włosów w noc przed procedurą i pozostawienie ich wolnych od jakichkolwiek produktów. Unikaj picia lub jedzenia jakiejkolwiek kawy co najmniej 8 godzin przed testem. Jeśli musisz spać podczas procedury EEG, możesz zostać poproszony o ograniczenie snu w noc przedtem, aby upewnić się, że Twój mózg może odpowiednio się zrelaksować podczas testu.
Monitorowanie EEG
Podczas procedury EEG nie poczujesz bólu ani dyskomfortu. Podczas klinicznej procedury EEG będziesz leżał na łóżku lub na fotelu i zostałeś poproszony o zamknięcie oczu. Technik EEG zmierzy twoją głowę i oznaczy miejsca, w których należy zastosować elektrody.
Gdy test się rozpocznie, elektrody rejestrują twoje fale mózgowe i wysyłają aktywność do maszyny rejestrującej. Maszyna EEG przekształca dane w wzór fali do interpretacji. Po zakończeniu nagrywania technik usunie elektrody z Twojej skóry głowy.
Rutynowe testy EEG w środowisku naukowym lub klinicznym zajmują od 30 do 60 minut, w tym około 20 minut na początkowe ustawienie. Testy EEG przeprowadzane dla badań konsumenckich, indywidualnych wydajności i badań w miejscu pracy mogą być krótsze lub dłuższe w zależności od celu testu. Bezprzewodowe zestawy słuchawkowe EEG EMOTIV obsługują szybsze ustawienie dla tych przypadków użycia (mniej niż pięć minut).
Nie będzie potrzebny żaden czas na regenerację po procedurze. Jeśli zażywałeś lek, który spowodował senność w celu spania podczas testu, administrator testu może zalecić oczekiwanie w obiekcie, aż jego działanie zniknie, lub żeby ktoś przewiózł Cię do domu.
Efekty uboczne testu EEG są rzadkie. Elektrody nie produkują żadnych doznań; tylko rejestrują aktywność mózgu. Osoby z epilepsją mogą doświadczać napadu spowodowanego bodźcami takimi jak migające światła podczas procedury. Napad podczas testu EEG nie jest czymś, co należy się obawiać - może faktycznie pomóc lekarzom zdiagnozować typ epilepsji i odpowiednio dopasować leczenie.
Interpretacja EEG i wyniki procedury
Jeśli zalecano Ci test EEG z przyczyn klinicznych, wyniki testu będą interpretowane przez lekarza, który specjalizuje się w układzie nerwowym. Neurolog przeanalizuje nagranie w celu wykrycia normalnych i nieprawidłowych wzorców mózgowych. Wzorce fal mózgowych są bardzo rozpoznawalne przez cechy ich fal. Na przykład wzór tłumienia skokowego, często obserwowany u pacjentów z nieaktywnym stanem mózgu, takim jak w śpiączce lub ogólną anestezji, pokazuje krótkie skoki (tłumienie) naprzemiennie z okresami płaskości (tłumienie).
Różne rodzaje epilepsji charakteryzują się odrębnymi wzorcami EEG. Wzór skokowy-fala - uogólniony, symetryczny wzór EEG - jest często obserwowany podczas napadu nieobecności, w którym osoba doświadcza krótkiej utraty przytomności. Napad ogniskowy, w którym aktywność napadowa wpływa tylko na jeden obszar mózgu, charakteryzuje się wzorcem o niskiej częstotliwości i szybkiej rytmiki, który pojawia się w kanale danych EEG związanym z tym obszarem.
Neurolog następnie przesyła pomiar EEG z powrotem do lekarza, który zlecił test. Twój lekarz może umówić się na wizytę, aby omówić wyniki EEG z Tobą. W zależności od Twojego stanu zdrowia, możesz zostać skierowany na usługę zwaną neurofeedback EEG lub biofeedback jako follow-up. Na przykład, ludzie szukający wzmocnienia wzorców fal mózgowych związanych z koncentracją mogą brać udział w terapii neurofeedback terapia ADHD.
Terapię biofeedbacku pomaga osobom w kontrolowaniu nieświadomych procesów ciała. Osoba doświadczająca, na przykład, wysokiego ciśnienia krwi, może obserwować swoje pomiary ciała na monitorze odbierającym dane z elektrod na swojej skórze. Monitorowanie tej aktywności pomaga nauczyć relaksacji i ćwiczeń umysłowych, które mogą złagodzić objawy.
W podobny sposób neurofeedback korzysta z EEG do treningu mózgu, aby działał lepiej. Podczas tego treningu pacjent jest podłączany do maszyny EEG i obserwuje swoją aktywność mózgu w akcji. To często przypomina rodzaj gry wideo, w której pacjent "gra" w grę swoim mózgiem, aby kontrolować swoją aktywność mózgu. Pacjent stara się poprawić częstotliwości mózgu związane z dysfunkcją mózgu, w ten sam sposób, w jaki sportowiec pracuje nad osłabioną mięśni.
Neurofeedback EEG często jest zalecany w przypadku takich schorzeń jak epilepsja, zaburzenia afektywne dwubiegunowe, ADHD i autyzm. Chociaż może pomóc w tych zaburzeniach, nie może ich wyleczyć.
Różne rodzaje urządzeń EEG
Maszyny EEG występują w formie kilku różnych urządzeń EEG do noszenia. Na najwyższym poziomie różnica występuje między klinicznymi urządzeniami EEG (używanymi w ustawieniu opieki zdrowotnej i badaniach naukowych) a urządzeniami EEG konsumenckimi (używanymi w badaniach konsumenckich, badaniach akademickich oraz w wydajności i zdrowiu). W urządzeniach klinicznych uczestnicy nie mogą się poruszać podczas ich używania, a dane muszą być zbierane w kontrolowanym i osłoniętym środowisku, aby uniknąć zniekształceń sygnału. Urządzenia EEG dla konsumentów, takie jak bezprzewodowe zestawy słuchawkowe EMOTIV, pozwalają użytkownikom monitorować aktywność mózgu gdziekolwiek.
Różnice między różnymi rodzajami urządzeń EEG do noszenia są konieczne, aby wspierać wymagania fachowców korzystających z systemów EEG oraz warunkiem, w jakim zbierane są dane. Na przykład neurologowie i neurobiolodzy często potrzebują większej gęstości czujników do przeprowadzenia swojej analizy danych niż badacz konsumencki. Oprócz umiejscowienia elektrod EEG istnieje kilka innych istotnych różnic między systemami EEG do rozważenia.
Czapy EEG VS. Słuchawki EEG
Jaka jest różnica między czepkiem EEG a zestawem słuchawkowym EEG? Główna różnica między tymi dwoma najczęściej używanymi typami urządzeń EEG do noszenia polega na liczbie elektrod. Zestawy słuchawkowe mają zazwyczaj od 5 do 20 elektrod. Czapki mogą obsługiwać więcej czujników, ponieważ mają większą powierzchnię do umieszczania elektrod. Czapki EEG, takie jak EMOTIV EPOC FLEX oferują ruchome czujniki do elastycznego umiejscowienia. Konfiguracja czujników w EMOTIV INSIGHT i EPOC X jest stała.
EPOC Flex
Żelowe lub soli elektrody
EPOC+ i EPOC X
Elektrody solne
Wilgotne VS. Suche elektrody EEG
Urządzenia EEG głównie wykorzystują albo wilgotne, albo suche elektrody. Istnieje nowo opracowana forma elektrod zwana „elektrodami tatuażowymi”, które są nadrukowane jak tymczasowy tatuaż. Wilgotne elektrody umożliwiają lepszą dokładność danych, ponieważ używają żelu klejowego dla lepszego kontaktu ze skórą głowy. Wilgotne elektrody są głównie stosowane w ustawieniach klinicznych i badawczych. Suche elektrody nie wymagają żelu klejowego. Urządzenia EEG ze suchymi elektrodami są często używane w badaniach konsumenckich EEG, ponieważ pozwalają na szybsze przygotowanie. Naukowcy ciągle porównują zalety i wady wilgotnych i suchych elektrod EEG.
Urządzenia EEG przewodowe VS. bezprzewodowe
W początkowych latach EEG pacjenci musieli być podłączani do maszyny EEG w ustawieniu klinicznym. Teraz testy EEG bezprzewodowe są możliwe, ponieważ sygnały EEG mogą być cyfryzowane i przesyłane do maszyny rejestrującej, takiej jak smartfon, komputer lub chmura. Testy mogą być przeprowadzane w różnorodnych środowiskach przy użyciu przenośnych EEG. Możesz przeprowadzić eksperyment, w którym uczestnicy noszą bezprzewodowe zestawy słuchawkowe EEG i przechadzają się po parku, a ruch uczestników będzie ograniczony tylko zasięgiem transmisji danych. Jeśli potrzebujesz kontrolować środowisko testowe, aby zastosować bodźce, takie jak migające światła, możesz wybrać ustawienie kliniczne - w takim przypadku nie ma ograniczeń co do używania przewodowej maszyny EEG.
Przewodowe zestawy słuchawkowe EEG
Połączenie kablowe
Bezprzewodowy zestaw słuchawkowy EEG Emotiv
Technologia bezprzewodowa Bluetooth
Pomiar EEG vs. inne techniki pomiaru mózgu
Zaletą pomiaru EEG jest to, że jest to najmniej inwazyjny sposób pomiaru aktywności mózgu, jaki mamy dostępny i dostarcza wiele ilościowych informacji podczas odpowiednich procesów poznawczych. Inne metody badania funkcji mózgu obejmują:
Funkcjonalne obrazowanie rezonansu magnetycznego (fMRI)
Magnetoencefalografia (MEG)
Nuklearne obrazowanie rezonansu magnetycznego (NMR lub MRS)
Elektrokortykografia
Tomografia komputerowa emisji pojedynczych fotonów (SPECT)
Tomografia pozytonowa (PET)
Spektroskopia bliskiej podczerwieni (NIRS)
Optyczny sygnał związany z wydarzeniem (EROS)
Zalety EEG
Pomimo stosunkowo niskiej czułości przestrzennej EEG, ma wiele zalet w porównaniu z niektórymi wcześniej wymienionymi technikami obrazowania mózgu i badania mózgu:
EEG ma bardzo dużą rozdzielczość czasową w porównaniu do fMRI. Może uchwycić szybką reakcję mózgu, która zachodzi z prędkością milisekund, co pozwala na dokładne synchronizowanie tego, co dzieje się w mózgu i w otoczeniu. EEG rejestrowane jest z częstością próbkowania wynoszącą od 250 do 2000 Hz w ustawieniach klinicznych i badawczych. Nowocześniejsze systemy zbierania danych EEG mogą rejestrować z częstotliwością próbkowania powyżej 20 000 Hz.
Znacząco niższe koszty sprzętu i całkowity koszt posiadania (TCO).
Dane EEG zbierane są w sposób nieinwazyjny, w przeciwieństwie do elektrokortykografii, która wymaga neurochirurgii w celu umiejscowienia elektrod bezpośrednio na powierzchni mózgu.
Mobilne czujniki EEG mogą być używane w większej liczbie miejsc niż fMRI, SPECT, PET, MRS lub MEG, ponieważ techniki te wymagają ciężkiego, kosztownego i nieprzenośnego sprzętu.
EEG działa nieinwazyjnie, umożliwiając badanie reakcji na bodźce akustyczne.
W porównaniu z fMRI i MRI nie ma zagrożenia fizycznego w okolice maszyny EEG. fMRI i MRI są potężnymi magnesami, które uniemożliwiają ich użycie przez pacjentów z metalowymi elementami, takimi jak rozruszniki serca.
fMRI, PET, MRS i SPECT mogą pogarszać klaustrofobię, co może zaszkodzić wyników testów. EEG nie wywołuje klaustrofobii, ponieważ uczestnicy nie są ograniczeni do małej przestrzeni.
Skany EEG dla konsumentów pozwalają na większy ruch uczestników podczas testów, w przeciwieństwie do większości innych technik neuroobrazowania.
EEG nie wiąże się z wystawieniem na działanie radioligandów, w przeciwieństwie do tomografii pozytonowej, ani z wysokimi polami magnetycznymi, takimi jak MRI czy fMRI.
EEG nie wiąże się z wystawieniem na działanie pól magnetycznych o wysokiej intensywności (>1 tesla).
W odróżnieniu od metod testowania zachowań EEG może wykrywać ukryte przetwarzanie (przetwarzanie, które nie wymaga reakcji). Ta technologia jest również wykorzystywana w przypadku uczestników, którzy nie mogą wykonać odpowiedzi ruchowej.
EEG ma niski próg wejścia dla użycia przez konsumentów, przez co jest potężnym narzędziem do śledzenia i rejestrowania aktywności mózgu podczas różnych codziennych czynności, umożliwiając niemal nieograniczoną liczbę zastosowań.
Analiza snu EEG może wskazywać na istotne aspekty rozwoju mózgu, w tym oceny dojrzałości mózgu u nastolatków.
Lepsza wiedza na temat tego, co dokładnie mierzy EEG, w porównaniu z obrazowaniem BOLD (Blood-oxygen-level-dependent) stosowanym w fMRI.
Gry EEG
Technologia EEG została dostosowana do świata gier zarówno w celach medycznych, jak i rozrywkowych. Firmy wykorzystują EEG do zapewnienia sposobów interakcji z grami wideo w VR, AR i BCI. Maszyny EEG wykrywają sygnał, a algorytmy w oprogramowaniu interpretują twoje fale mózgowe, aby kontrolować twojego awatara na ekranie.
Zestaw słuchawkowy EPOC firmy EMOTIV jest pierwszym interfejsem mózg-komputer (BCI) o wysokiej wierności, który może monitorować i interpretować świadome i nieświadome myśli oraz emocje. BCI jest w stanie wykrywać złożone fale mózgowe 30 różnych wyrażeń, emocji i działań. Ta detekcja jest osiągana dzięki uczeniu maszynowemu. Algorytmy uczenia maszynowego są szkolone w celu rozpoznawania wzorców mózgowych występujących, gdy uczestnik przetwarza różne wyrażenia, emocje i działania.
Gdy algorytmy wychwytują falę mózgową EEG w swoim zbiorze danych, BCI może powiązać wzór z fizycznym lub cyfrowym poleceniem. Na przykład pomyślenie o słowie wyzwalającym takim jak "pchaj!" spowoduje, że twój awatar pchnie obiekt z ich drogi.
TechCrunch TV: Urządzenia sterowane umysłem i inne używające EEG
Przykłady użycia EEG
Istnieje wiele nowoczesnych zastosowań pomiaru EEG. Niektóre znane zastosowania EEG obejmują:
Neurobiologia
Programy edukacji mózgu
Neuromarketing
Badania snu
Interfejs Mózg-Komputer (BCI)
Wydajność poznawcza
Samokwantyfikacja
Stany emocjonalne
Terapia ADHD
Zaburzenia neurologiczne
Synchronizacja fal mózgowych
Terapia poznawczo-behawioralna
Neuroinformatyka
Gry związane z falami mózgowymi
Uzupełnienie AR i VR
Dysfagia i demencja
Rehabilitacja udarowa
Testy pamięci roboczej (N-back)
Uwaga: To tylko ogólna informacja o EEG. Produkty EMOTIV są przeznaczone do użytku wyłącznie w badaniach i osobistym użytku. Nasze produkty nie są sprzedawane jako urządzenia medyczne, jak zdefiniowano w dyrektywie UE 93/42/EEC. Nasze produkty nie są zaprojektowane ani przeznaczone do diagnozowania lub leczenia chorób.
***Zastrzeżenie - produkty EMOTIV są przeznaczone do użytku wyłącznie w badaniach i osobistym użytku. Nasze produkty nie są sprzedawane jako urządzenia medyczne, jak zdefiniowano w dyrektywie UE 93/42/EEC. Nasze produkty nie są zaprojektowane ani przeznaczone do diagnozowania lub leczenia chorób.
Definicja EEG
EEG oznacza "elektroencefalografię", która jest procesem elektrofyziologicznym rejestrującym aktywność elektryczną mózgu. EEG mierzy zmiany w aktywności elektrycznej wytwarzanej przez mózg. Zmiany napięcia pochodzą z prądu jonowego wewnątrz i między niektórymi komórkami mózgu zwanymi neuronami.
Czym jest EEG?
Test EEG ocenia aktywność elektryczną mózgu. Skany EEG wykonuje się, umieszczając czujniki EEG - małe metalowe dyski zwane również elektrodami EEG - na skórze głowy. Te elektrody rejestrują aktywność elektryczną w Twoim mózgu. Zebrane sygnały EEG są wzmacniane, cyfryzowane, a następnie przesyłane do komputera lub urządzenia mobilnego do przechowywania i przetwarzania danych.
Analiza danych EEG jest wyjątkowym sposobem na badanie procesów poznawczych. Może pomóc lekarzom w ustanowieniu diagnozy medycznej, badaczom w zrozumieniu procesów mózgowych, które leżą u podstaw ludzkiego zachowania, a jednostkom w poprawie ich wydajności i zdrowia.
Jak działa EEG?
Miliony komórek w Twoim mózgu produkują bardzo małe sygnały elektryczne, które tworzą nieliniowe wzory zwane falami mózgowymi. Maszyna EEG mierzy aktywność elektryczną w korze mózgowej, zewnętrznej warstwie mózgu, podczas testu EEG. Czujniki EEG są umieszczane na głowie uczestnika, a następnie elektrody nieinwazyjnie wykrywają fale mózgowe z badanego.
Czujniki EEG mogą rejestrować do kilku tysięcy zdjęć 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 wyglądają jak faliste linie, mogą być rejestrowane na komputerze, urządzeniu mobilnym lub w bazie danych w chmurze.
Oprogramowanie przetwarzania w chmurze jest uważane za kluczową innowację w przetwarzaniu danych EEG, ponieważ umożliwia analizę w czasie rzeczywistym nagrań na dużą skalę - w początkowych dniach pomiaru EEG fale były po prostu rejestrowane na papierze do wykresów. Systemy EEG, w badaniach akademickich i komercyjnych, zazwyczaj przedstawiają dane jako szereg czasowy lub jako ciągły przepływ napięć.
Fale EEG zarejestrowane na papierze do wykresów
Fale EEG zarejestrowane cyfrowo
Fale EEG w nowoczesnym oprogramowaniu do wizualizacji mózgu
Aby zmapować aktywność elektryczną mózgu, lepiej jest uzyskać pomiary EEG z sygnałów z wielu różnych struktur korowych znajdujących się wokół powierzchni mózgu.
Fale EEG w nowoczesnym wykresie czasowym wizualizacji mózgu
Typy fal mózgowych, które mierzy EEG
Elektrody urządzenia EEG rejestrują aktywność elektryczną wyrażoną w różnych częstotliwościach EEG. Za pomocą algorytmu o nazwie szybka transformaty Fouriera (FFT), te surowe sygnały EEG mogą być identyfikowane jako odrębne fale o różnych częstotliwościach. Częstotliwość, która odnosi się do szybkości oscylacji elektrycznych, mierzy się w cyklach na sekundę - jeden Hertz (Hz) jest równy jednemu cyklowi na sekundę. Fale mózgowe są klasyfikowane według częstotliwości na cztery główne typy: Beta, Alpha, Theta i Delta.
Kolejne akapity omawiają niektóre funkcje związane z czterema głównymi częstotliwościami mózgu. Stwierdzono, że te funkcje są powiązane z różnymi częstotliwościami mózgu - nie ma jednego jednego liniowego związku między pasmem częstotliwości a daną funkcją mózgu.
Fale Beta (zakres częstotliwości od 14 Hz do około 30 Hz)
Fale beta są najsilniej związane z byciem świadomym lub w stanie czuwania, uważności 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 ruchowymi (tłumienie ruchu i sensoryczne sprzężenie zwrotne ruchu). Gdy są mierzone przez urządzenie EEG, sygnały są często nazywane falami beta EEG.
Fale Alfa (zakres częstotliwości od 7 Hz do 13 Hz)
Fale alfa są często związane z zrelaksowanym, spokojnym i jasnym stanem umysłu. Fale alfa można znaleźć w okolicy potylicznej i tylnej regionach mózgu. Fale alfa można wywołać przez zamknięcie oczu i relaks, a rzadko występują podczas intensywnych procesów poznawczych, takich jak myślenie, obliczenia mentalne i rozwiązywanie problemów. U większości dorosłych fale alfa wahają się w częstotliwości od 9 do 11 Hz. Gdy są mierzone przez urządzenie EEG, są często nazywane falami alfa EEG.
Fale Theta (zakres częstotliwości od 4 Hz do 7 Hz)
Aktywność mózgu w częstotliwości w zakresie od 4 do 7 Hz określa się jako aktywność theta. Częstość rytmu theta wykryta w pomiarach EEG często znajduje się u młodych dorosłych, szczególnie w obszarach skroniowych oraz podczas hiperwentylacji. U starszych osób aktywność theta z amplitudą większą niż około 30 milivoltów (mV) jest rzadziej spotykana, z wyjątkiem w czasie senności. Gdy są mierzone przez urządzenie EEG, są często nazywane falami theta EEG.
Fale Delta (zakres częstotliwości do 4 Hz)
Aktywność delta przeważa u niemowląt. Fale delta są związane z głębokimi fazami snu u starszych osób. Fale delta zostały udokumentowane interiktalnie (między napadami) u pacjentów z napadami nieobecności, które obejmują krótkie, nagłe epizody utraty uwagi.
Fale delta charakteryzują się niską częstotliwością (około 3 Hz), wysokimi falami amplitudy. Rytmy delta mogą występować podczas czuwania — są one wrażliwe na otwieranie oczu i mogą być wzmacniane przez hiperwentylację. Gdy są mierzone przez urządzenie EEG, są często nazywane falami delta EEG.
Używanie fal EEG do zrozumienia, jak działa mózg
Co pokazuje EEG?
Twój mózg nieustannie absorbuje i przetwarza informacje, nawet gdy śpisz. Cała ta aktywność generuje sygnały elektryczne, które wykrywają czujniki EEG. Pozwala to na uchwycenie zmian w aktywności mózgu, nawet jeśli nie ma widocznej reakcji behawioralnej, takiej jak ruch lub wyraz twarzy.
Monitor EEG zmienia elektryczność, którą wytwarza twój mózg, ale nie myśli ani uczucia. Nie przesyła też żadnej energii elektrycznej do Twojego mózgu.
Wykrywanie aktywności w głównych korach mózgowych jest kluczowe do uzyskania danych EEG wysokiej jakości. Wyniki mogą być aproksymacją do oceny stanów emocjonalnych wpływających na bodźce zewnętrzne.
Krótka historia EEG
Badania nad zjawiskiem aktywności elektrycznej w mózgu prowadzone były na zwierzętach już w 1875 roku, kiedy to lekarz Richard Caton opublikował swoje ustalenia z eksperymentów na królikach i małpach w British Medical Journal.
W 1890 roku Adolf Beck umieścił elektrody bezpośrednio na powierzchni mózgu psa i królika, aby testować stymulację sensoryczną. Jego obserwacja zmiennej aktywności elektrycznej mózgu doprowadziła do odkrycia fal mózgowych i przyczyniła się do powstania EEG jako dziedziny naukowej.
Niemiecki fizjolog i psychiatra Hans Berger jest uznawany za osobę, która zarejestrowała pierwsze ludzkie fale EEG w 1924 roku. Berger wynalazł elektroencefalogram, urządzenie rejestrujące sygnały EEG. W swojej książce "Początki EEG" autor David Millet opisał to odkrycie jako "jedno z najbardziej zaskakujących, niezwykłych i znaczących osiągnięć w historii neurologii klinicznej."
Pierwsze ludzkie nagranie EEG zostało uzyskane przez Hansa Bergera w 1924 roku. Górny sygnał to EEG, a dolny to sygnał czasowy 10 Hz.
Hans Berger, pierwsza osoba, która zarejestrowała fale EEG u ludzi.
Dziedzina klinicznej elektroencefalografii rozpoczęła się w 1935 roku. Powstała z badań neurobiologa Frederica Gibbsa, Hallowella Davisa i Williama Lennoxa dotyczących wyładowań epileptiformnych, fal wyładowań interiktalnych i trzech cykli klinicznych napadów EEG. Gibbs i uczony Herbert Jasper uznali, że wyładowania interiktalne są odrębnym sygnaturą epilepsji. Pierwsze laboratorium EEG otworzyło się w Massachusetts General Hospital w 1936 roku.
W 1947 roku powstało Amerykańskie Towarzystwo EEG, teraz znane jako Amerykańskie Towarzystwo Neurofizjologii Klinicznej, a pierwsza Międzynarodowa Kongres EEG odbyła się.
W latach 50. William Grey Walter rozwinął topografię EEG, uzupełnienie EEG, które pozwalało na mapowanie aktywności elektrycznej wzdłuż powierzchni mózgu. To było popularne w latach 80., ale nigdy nie przyjęto do mainstreamowej neurologii.
Stevo Bozinovski, Liljana Bozinovska i Mihail Sestakov byli pierwszymi naukowcami, którzy osiągnęli kontrolę nad fizycznym obiektem przy użyciu maszyny EEG w 1988 roku. W 2011 roku EEG trafił na rynek konsumencki, gdy przedsiębiorcy technologiczni Tan Le i dr Geoff Mackellar założyli firmę EMOTIV.
Technologia EEG, taka jak zestawy słuchawkowe i czapki, są komponentami BCI (Interfejs Mózg-Komputer). BCI nazywane jest również HMI (Interfejs Człowiek-Maszyna), MMI (Interfejs Umysł-Maszyna), BMI (Interfejs Mózg-Maszyna) oraz DNI (Bezpośredni Interfejs Neuralny) - DNI może dekodować sygnały z mózgu i innych części układu nerwowego. BCI ma na celu śledzenie wydajności poznawczej i kontrolowanie zarówno wirtualnych, jak i fizycznych obiektów za pomocą uczenia maszynowego trenowanych poleceń mentalnych.
W 2017 roku lekkoatleta cierpiący na niedowład czterokończynowy Rodrigo Hübner Mendes stał się pierwszą osobą, która prowadziła samochód Formuły 1, używając tylko fal mózgowych, dzięki zestawowi słuchawkowemu EEG EMOTIV.
Do czego używa się EEG?
Wydajność i zdrowie
Athleci, biohackerzy i każdy zainteresowany konsument mogą używać EEG do "śledzenia" aktywności swojego mózgu w ten sam sposób, w jaki mogą śledzić liczbę kroków, które wykonują w ciągu dnia. EEG może mierzyć funkcje poznawcze - takie jak uwaga i rozproszenie, stres i obciążenie poznawcze (łączna zdolność mózgu do aktywności mentalnej narzucona na pamięć roboczą w danym momencie). Te odkrycia mogą ujawnić cenne wnioski na temat tego, jak mózg reaguje na codzienne wydarzenia. Dane EEG dostarczają informacji zwrotnej, które mogą być wykorzystane do opracowania naukowo uzasadnionych strategii zmniejszenia stresu, poprawy koncentracji lub zwiększenia medytacji.
Badania konsumenckie
Dane EEG mogą być potężnym narzędziem wyszukiwania dla spostrzeżeń konsumenckich. Reakcje mózgu dostarczają bezprecedensowych informacji zwrotnych od konsumentów - w przypadku, gdy EEG jest używane do pomiaru różnicy między tym, na co konsumenci naprawdę zwracają uwagę, a tym, co sami zgłaszają, że im się podoba lub zauważają. Łączenie EEG z innymi czujnikami biometrycznymi, takimi jak śledzenie ruchu oczu, analiza wyrazów twarzy i pomiary tętna, może dostarczyć pełne zrozumienie zachowań klientów dla firm. Użycie neurotechnologii, takich jak EEG, do badania reakcji konsumentów nazywa się neuromarketingiem.
Opieka zdrowotna
Ponieważ testy EEG pokazują aktywność mózgu podczas kontrolowanej procedury, wyniki mogą zawierać informacje używane do diagnozowania różnych zaburzeń mózgu. Abnormalne dane EEG są wyświetlane jako nieregularne fale mózgowe. Abnormalne dane EEG mogą wskazywać oznaki dysfunkcji mózgu, urazu głowy, zaburzeń snu, problemów z pamięcią, guzów mózgu, udaru, demencji, zaburzeń drgawkowych, takich jak epilepsja oraz inne różne schorzenia. W zależności od zamierzonej diagnozy lekarze czasami łączą EEG z testami poznawczymi, monitorowaniem aktywności mózgu i technikami neuroobrazowania.
Diagonstykowanie napadów
Testy EEG są często zalecane dla pacjentów doświadczających aktywności napadowej. W takich przypadkach lekarze mogą przeprowadzać ambulatoryjne EEG. Ambulatoryjne EEG rejestruje nieprzerwanie przez maksymalnie 72 godziny, podczas gdy tradycyjne EEG trwa od 1 do 2 godzin. Pacjent może poruszać się w swoim domu, nosząc zestaw słuchawkowy EEG. Wydłużenie nagrywania zwiększa prawdopodobieństwo rejestrowania nieprawidłowej aktywności mózgu. Z tego powodu ambulatoryjne EEG są często używane do diagnozowania epilepsji (EEG epilepsja), zaburzeń drgawkowych lub zaburzeń snu.
Badania snu w przypadku zaburzeń snu
Test snu EEG lub test "polisemnograficzny" mierzy aktywność ciała oprócz wykonywania badania mózgu. Technik EEG monitoruje tętno, oddech i poziom tlenu we krwi podczas nocnej procedury. Polisomnografia jest głównie stosowana w badaniach medycznych i jako test diagnostyczny dla zaburzeń snu.
Neuroscience ilościowa
Ponieważ EEG mierzy aktywność elektryczną w zewnętrznej warstwie mózgu (korze mózgowej), może uchwycić fale mózgowe z Twojej skóry głowy. Łącząc badania mózgowe EEG z danymi z innych technik monitorowania mózgu, badacze mogą uzyskać nowe spostrzeżenia na temat złożonych interakcji mających miejsce w naszych mózgach - jak również w naszych ciałach.
To właśnie ma na celu ilościowa elektroencefalografia (qEEG). Ilościowe EEG rejestruje fale mózgowe tak samo jak tradycyjne EEG. Używając uczenia maszynowego, qEEG porównuje fale mózgowe z falami mózgowymi osób w tej samej grupie wiekowej i płci, ale które nie mają dysfunkcji mózgu. Proces qEEG tworzy "mapę" Twojego mózgu poprzez ilościowe porównanie. Ten proces jest powszechny w subdziedzinie neurologii zwanej neuroinformatyką.
Umiejscowienie elektrod EEG jest kluczową częścią udanego qEEG. Tradycyjne umiejscowienia elektrod EEG należą do systemu 10-20, międzynarodowego standardu stosowania elektrod przymocowanych do skóry głowy. "10-20" oznacza odległość między elektrodami EEG wynoszącą 10% lub 20% całkowitej odległości czaszki.
Liczba elektrod na urządzeniu może się różnić - niektóre systemy rejestrujące EEG mogą mieć aż 256 elektrod. Nagrania qEEG używają czapki z 19 czujnikami, aby zbierać dane ze wszystkich 19 obszarów skórki głowy. Ponieważ elektrody EEG wzmacniają sygnały z miejsca, w którym są umieszczane, uzyskiwanie map mózgu qEEG identyfikuje na poziomie mózgu przyczyny dysfunkcji zauważonej na poziomie behawioralnym i/lub poznawczym.
Badania akademickie
Nieprawidłowe wyniki EEG nie są jedynymi wartościowymi informacjami, jakie można uzyskać z wyniku testu EEG. Wielu badaczy używa normalnych EEG w swoich badaniach, w tym rewolucyjnych badań z 1957 roku na aktywności mózgu podczas snu REM.
Jak wprowadzono w sekcji o typach fal mózgowych, które mierzy EEG, badanie nagrań EEG ujawnia szereg częstotliwości zawartych w sygnałach mózgowych. Te częstotliwości odzwierciedlają różne stany uwagi i poznawcze. Na przykład badacze śledzili aktywność pasma gamma (często związane z uwagę świadomą) badając neurologiczne reakcje podczas medytacji (EEG medytacja).
Aktywność pasma gamma jest związana z szczytową wydajnością mentalną lub fizyczną. Eksperymenty, w których uczestnik noszący urządzenie EEG przeprowadzał głęboką medytację, doprowadziły do teorii, że fale gamma są związane ze świadomością lub stanami mentalnymi transcendentalnymi. Jednak nie ma zgody wśród badaczy akademickich co do tego, z jakimi funkcjami poznawczymi jest związana aktywność pasma gamma.
Badacze potrzebują sposobu na przetwarzanie i obsługę całej bogatej danych mózgowych, które zbierają - a nawet dzielenie się nimi z różnymi instytucjami. "Neuroinformatyka" jest dziedziną badań, która dostarcza narzędzi komputerowych i modeli matematycznych dla danych neurobiologicznych. Neuroinformatyka ma na celu stworzenie technologii do organizowania baz danych, dzielenia się danymi i modelowania danych. Dotyczy to różnorodnej ilości danych, ponieważ "neurobiologia" jest szeroko definiowana jako naukowe badanie układu nerwowego. Jedną z subdyscyplin neurobiologii jest psychologia poznawcza, która używa metod neuroobrazowania, takich jak EEG, aby przeanalizować, które części mózgu i układu nerwowego leżą u podstaw różnych procesów poznawczych.
Badania rynkowe: wykorzystanie zestawów słuchawkowych EEG do zrozumienia stanów emocjonalnych i poznawczych
Proces testowania EEG
Przygotowanie do procedury EEG
Następujące sekcje dotyczące monitorowania EEG, interpretacji i wyników zawierają informacje dla osób przechodzących testy EEG w ustawieniu opieki zdrowotnej. Najlepszym sposobem przygotowania się do testu jest zawsze zapytanie pracowników prowadzących test o konkretne instrukcje przygotowawcze. Instrukcje dotyczące przygotowania mogą się różnić w zależności od przypadku użycia - na przykład zapisy EEG do badań konsumenckich, badań akademickich lub wydajności i zdrowia mogą wymagać, aby uczestnicy byli aktywni, a nie leżeli.
Firmy takie jak EMOTIV wprowadziły innowacje w technologii EEG, które umożliwiają szybsze i bardziej wygodne przeprowadzanie, przetwarzanie i interpretację testów. Bezprzewodowe zestawy słuchawkowe EEG EMOTIV można ustawić w mniej niż pięć minut, a umożliwiają one uczestnikowi swobodne poruszanie się, zamiast ograniczać go do ośrodka testowego.
Przed testem EEG, poinformuj profesjonalistę przeprowadzającego test - czy to lekarza, pracodawcę czy badacza - o jakichkolwiek regularnych lekach, które przyjmujesz. Zaleca się umycie włosów w noc przed procedurą i pozostawienie ich wolnych od jakichkolwiek produktów. Unikaj picia lub jedzenia jakiejkolwiek kawy co najmniej 8 godzin przed testem. Jeśli musisz spać podczas procedury EEG, możesz zostać poproszony o ograniczenie snu w noc przedtem, aby upewnić się, że Twój mózg może odpowiednio się zrelaksować podczas testu.
Monitorowanie EEG
Podczas procedury EEG nie poczujesz bólu ani dyskomfortu. Podczas klinicznej procedury EEG będziesz leżał na łóżku lub na fotelu i zostałeś poproszony o zamknięcie oczu. Technik EEG zmierzy twoją głowę i oznaczy miejsca, w których należy zastosować elektrody.
Gdy test się rozpocznie, elektrody rejestrują twoje fale mózgowe i wysyłają aktywność do maszyny rejestrującej. Maszyna EEG przekształca dane w wzór fali do interpretacji. Po zakończeniu nagrywania technik usunie elektrody z Twojej skóry głowy.
Rutynowe testy EEG w środowisku naukowym lub klinicznym zajmują od 30 do 60 minut, w tym około 20 minut na początkowe ustawienie. Testy EEG przeprowadzane dla badań konsumenckich, indywidualnych wydajności i badań w miejscu pracy mogą być krótsze lub dłuższe w zależności od celu testu. Bezprzewodowe zestawy słuchawkowe EEG EMOTIV obsługują szybsze ustawienie dla tych przypadków użycia (mniej niż pięć minut).
Nie będzie potrzebny żaden czas na regenerację po procedurze. Jeśli zażywałeś lek, który spowodował senność w celu spania podczas testu, administrator testu może zalecić oczekiwanie w obiekcie, aż jego działanie zniknie, lub żeby ktoś przewiózł Cię do domu.
Efekty uboczne testu EEG są rzadkie. Elektrody nie produkują żadnych doznań; tylko rejestrują aktywność mózgu. Osoby z epilepsją mogą doświadczać napadu spowodowanego bodźcami takimi jak migające światła podczas procedury. Napad podczas testu EEG nie jest czymś, co należy się obawiać - może faktycznie pomóc lekarzom zdiagnozować typ epilepsji i odpowiednio dopasować leczenie.
Interpretacja EEG i wyniki procedury
Jeśli zalecano Ci test EEG z przyczyn klinicznych, wyniki testu będą interpretowane przez lekarza, który specjalizuje się w układzie nerwowym. Neurolog przeanalizuje nagranie w celu wykrycia normalnych i nieprawidłowych wzorców mózgowych. Wzorce fal mózgowych są bardzo rozpoznawalne przez cechy ich fal. Na przykład wzór tłumienia skokowego, często obserwowany u pacjentów z nieaktywnym stanem mózgu, takim jak w śpiączce lub ogólną anestezji, pokazuje krótkie skoki (tłumienie) naprzemiennie z okresami płaskości (tłumienie).
Różne rodzaje epilepsji charakteryzują się odrębnymi wzorcami EEG. Wzór skokowy-fala - uogólniony, symetryczny wzór EEG - jest często obserwowany podczas napadu nieobecności, w którym osoba doświadcza krótkiej utraty przytomności. Napad ogniskowy, w którym aktywność napadowa wpływa tylko na jeden obszar mózgu, charakteryzuje się wzorcem o niskiej częstotliwości i szybkiej rytmiki, który pojawia się w kanale danych EEG związanym z tym obszarem.
Neurolog następnie przesyła pomiar EEG z powrotem do lekarza, który zlecił test. Twój lekarz może umówić się na wizytę, aby omówić wyniki EEG z Tobą. W zależności od Twojego stanu zdrowia, możesz zostać skierowany na usługę zwaną neurofeedback EEG lub biofeedback jako follow-up. Na przykład, ludzie szukający wzmocnienia wzorców fal mózgowych związanych z koncentracją mogą brać udział w terapii neurofeedback terapia ADHD.
Terapię biofeedbacku pomaga osobom w kontrolowaniu nieświadomych procesów ciała. Osoba doświadczająca, na przykład, wysokiego ciśnienia krwi, może obserwować swoje pomiary ciała na monitorze odbierającym dane z elektrod na swojej skórze. Monitorowanie tej aktywności pomaga nauczyć relaksacji i ćwiczeń umysłowych, które mogą złagodzić objawy.
W podobny sposób neurofeedback korzysta z EEG do treningu mózgu, aby działał lepiej. Podczas tego treningu pacjent jest podłączany do maszyny EEG i obserwuje swoją aktywność mózgu w akcji. To często przypomina rodzaj gry wideo, w której pacjent "gra" w grę swoim mózgiem, aby kontrolować swoją aktywność mózgu. Pacjent stara się poprawić częstotliwości mózgu związane z dysfunkcją mózgu, w ten sam sposób, w jaki sportowiec pracuje nad osłabioną mięśni.
Neurofeedback EEG często jest zalecany w przypadku takich schorzeń jak epilepsja, zaburzenia afektywne dwubiegunowe, ADHD i autyzm. Chociaż może pomóc w tych zaburzeniach, nie może ich wyleczyć.
Różne rodzaje urządzeń EEG
Maszyny EEG występują w formie kilku różnych urządzeń EEG do noszenia. Na najwyższym poziomie różnica występuje między klinicznymi urządzeniami EEG (używanymi w ustawieniu opieki zdrowotnej i badaniach naukowych) a urządzeniami EEG konsumenckimi (używanymi w badaniach konsumenckich, badaniach akademickich oraz w wydajności i zdrowiu). W urządzeniach klinicznych uczestnicy nie mogą się poruszać podczas ich używania, a dane muszą być zbierane w kontrolowanym i osłoniętym środowisku, aby uniknąć zniekształceń sygnału. Urządzenia EEG dla konsumentów, takie jak bezprzewodowe zestawy słuchawkowe EMOTIV, pozwalają użytkownikom monitorować aktywność mózgu gdziekolwiek.
Różnice między różnymi rodzajami urządzeń EEG do noszenia są konieczne, aby wspierać wymagania fachowców korzystających z systemów EEG oraz warunkiem, w jakim zbierane są dane. Na przykład neurologowie i neurobiolodzy często potrzebują większej gęstości czujników do przeprowadzenia swojej analizy danych niż badacz konsumencki. Oprócz umiejscowienia elektrod EEG istnieje kilka innych istotnych różnic między systemami EEG do rozważenia.
Czapy EEG VS. Słuchawki EEG
Jaka jest różnica między czepkiem EEG a zestawem słuchawkowym EEG? Główna różnica między tymi dwoma najczęściej używanymi typami urządzeń EEG do noszenia polega na liczbie elektrod. Zestawy słuchawkowe mają zazwyczaj od 5 do 20 elektrod. Czapki mogą obsługiwać więcej czujników, ponieważ mają większą powierzchnię do umieszczania elektrod. Czapki EEG, takie jak EMOTIV EPOC FLEX oferują ruchome czujniki do elastycznego umiejscowienia. Konfiguracja czujników w EMOTIV INSIGHT i EPOC X jest stała.
EPOC Flex
Żelowe lub soli elektrody
EPOC+ i EPOC X
Elektrody solne
Wilgotne VS. Suche elektrody EEG
Urządzenia EEG głównie wykorzystują albo wilgotne, albo suche elektrody. Istnieje nowo opracowana forma elektrod zwana „elektrodami tatuażowymi”, które są nadrukowane jak tymczasowy tatuaż. Wilgotne elektrody umożliwiają lepszą dokładność danych, ponieważ używają żelu klejowego dla lepszego kontaktu ze skórą głowy. Wilgotne elektrody są głównie stosowane w ustawieniach klinicznych i badawczych. Suche elektrody nie wymagają żelu klejowego. Urządzenia EEG ze suchymi elektrodami są często używane w badaniach konsumenckich EEG, ponieważ pozwalają na szybsze przygotowanie. Naukowcy ciągle porównują zalety i wady wilgotnych i suchych elektrod EEG.
Urządzenia EEG przewodowe VS. bezprzewodowe
W początkowych latach EEG pacjenci musieli być podłączani do maszyny EEG w ustawieniu klinicznym. Teraz testy EEG bezprzewodowe są możliwe, ponieważ sygnały EEG mogą być cyfryzowane i przesyłane do maszyny rejestrującej, takiej jak smartfon, komputer lub chmura. Testy mogą być przeprowadzane w różnorodnych środowiskach przy użyciu przenośnych EEG. Możesz przeprowadzić eksperyment, w którym uczestnicy noszą bezprzewodowe zestawy słuchawkowe EEG i przechadzają się po parku, a ruch uczestników będzie ograniczony tylko zasięgiem transmisji danych. Jeśli potrzebujesz kontrolować środowisko testowe, aby zastosować bodźce, takie jak migające światła, możesz wybrać ustawienie kliniczne - w takim przypadku nie ma ograniczeń co do używania przewodowej maszyny EEG.
Przewodowe zestawy słuchawkowe EEG
Połączenie kablowe
Bezprzewodowy zestaw słuchawkowy EEG Emotiv
Technologia bezprzewodowa Bluetooth
Pomiar EEG vs. inne techniki pomiaru mózgu
Zaletą pomiaru EEG jest to, że jest to najmniej inwazyjny sposób pomiaru aktywności mózgu, jaki mamy dostępny i dostarcza wiele ilościowych informacji podczas odpowiednich procesów poznawczych. Inne metody badania funkcji mózgu obejmują:
Funkcjonalne obrazowanie rezonansu magnetycznego (fMRI)
Magnetoencefalografia (MEG)
Nuklearne obrazowanie rezonansu magnetycznego (NMR lub MRS)
Elektrokortykografia
Tomografia komputerowa emisji pojedynczych fotonów (SPECT)
Tomografia pozytonowa (PET)
Spektroskopia bliskiej podczerwieni (NIRS)
Optyczny sygnał związany z wydarzeniem (EROS)
Zalety EEG
Pomimo stosunkowo niskiej czułości przestrzennej EEG, ma wiele zalet w porównaniu z niektórymi wcześniej wymienionymi technikami obrazowania mózgu i badania mózgu:
EEG ma bardzo dużą rozdzielczość czasową w porównaniu do fMRI. Może uchwycić szybką reakcję mózgu, która zachodzi z prędkością milisekund, co pozwala na dokładne synchronizowanie tego, co dzieje się w mózgu i w otoczeniu. EEG rejestrowane jest z częstością próbkowania wynoszącą od 250 do 2000 Hz w ustawieniach klinicznych i badawczych. Nowocześniejsze systemy zbierania danych EEG mogą rejestrować z częstotliwością próbkowania powyżej 20 000 Hz.
Znacząco niższe koszty sprzętu i całkowity koszt posiadania (TCO).
Dane EEG zbierane są w sposób nieinwazyjny, w przeciwieństwie do elektrokortykografii, która wymaga neurochirurgii w celu umiejscowienia elektrod bezpośrednio na powierzchni mózgu.
Mobilne czujniki EEG mogą być używane w większej liczbie miejsc niż fMRI, SPECT, PET, MRS lub MEG, ponieważ techniki te wymagają ciężkiego, kosztownego i nieprzenośnego sprzętu.
EEG działa nieinwazyjnie, umożliwiając badanie reakcji na bodźce akustyczne.
W porównaniu z fMRI i MRI nie ma zagrożenia fizycznego w okolice maszyny EEG. fMRI i MRI są potężnymi magnesami, które uniemożliwiają ich użycie przez pacjentów z metalowymi elementami, takimi jak rozruszniki serca.
fMRI, PET, MRS i SPECT mogą pogarszać klaustrofobię, co może zaszkodzić wyników testów. EEG nie wywołuje klaustrofobii, ponieważ uczestnicy nie są ograniczeni do małej przestrzeni.
Skany EEG dla konsumentów pozwalają na większy ruch uczestników podczas testów, w przeciwieństwie do większości innych technik neuroobrazowania.
EEG nie wiąże się z wystawieniem na działanie radioligandów, w przeciwieństwie do tomografii pozytonowej, ani z wysokimi polami magnetycznymi, takimi jak MRI czy fMRI.
EEG nie wiąże się z wystawieniem na działanie pól magnetycznych o wysokiej intensywności (>1 tesla).
W odróżnieniu od metod testowania zachowań EEG może wykrywać ukryte przetwarzanie (przetwarzanie, które nie wymaga reakcji). Ta technologia jest również wykorzystywana w przypadku uczestników, którzy nie mogą wykonać odpowiedzi ruchowej.
EEG ma niski próg wejścia dla użycia przez konsumentów, przez co jest potężnym narzędziem do śledzenia i rejestrowania aktywności mózgu podczas różnych codziennych czynności, umożliwiając niemal nieograniczoną liczbę zastosowań.
Analiza snu EEG może wskazywać na istotne aspekty rozwoju mózgu, w tym oceny dojrzałości mózgu u nastolatków.
Lepsza wiedza na temat tego, co dokładnie mierzy EEG, w porównaniu z obrazowaniem BOLD (Blood-oxygen-level-dependent) stosowanym w fMRI.
Gry EEG
Technologia EEG została dostosowana do świata gier zarówno w celach medycznych, jak i rozrywkowych. Firmy wykorzystują EEG do zapewnienia sposobów interakcji z grami wideo w VR, AR i BCI. Maszyny EEG wykrywają sygnał, a algorytmy w oprogramowaniu interpretują twoje fale mózgowe, aby kontrolować twojego awatara na ekranie.
Zestaw słuchawkowy EPOC firmy EMOTIV jest pierwszym interfejsem mózg-komputer (BCI) o wysokiej wierności, który może monitorować i interpretować świadome i nieświadome myśli oraz emocje. BCI jest w stanie wykrywać złożone fale mózgowe 30 różnych wyrażeń, emocji i działań. Ta detekcja jest osiągana dzięki uczeniu maszynowemu. Algorytmy uczenia maszynowego są szkolone w celu rozpoznawania wzorców mózgowych występujących, gdy uczestnik przetwarza różne wyrażenia, emocje i działania.
Gdy algorytmy wychwytują falę mózgową EEG w swoim zbiorze danych, BCI może powiązać wzór z fizycznym lub cyfrowym poleceniem. Na przykład pomyślenie o słowie wyzwalającym takim jak "pchaj!" spowoduje, że twój awatar pchnie obiekt z ich drogi.
TechCrunch TV: Urządzenia sterowane umysłem i inne używające EEG
Przykłady użycia EEG
Istnieje wiele nowoczesnych zastosowań pomiaru EEG. Niektóre znane zastosowania EEG obejmują:
Neurobiologia
Programy edukacji mózgu
Neuromarketing
Badania snu
Interfejs Mózg-Komputer (BCI)
Wydajność poznawcza
Samokwantyfikacja
Stany emocjonalne
Terapia ADHD
Zaburzenia neurologiczne
Synchronizacja fal mózgowych
Terapia poznawczo-behawioralna
Neuroinformatyka
Gry związane z falami mózgowymi
Uzupełnienie AR i VR
Dysfagia i demencja
Rehabilitacja udarowa
Testy pamięci roboczej (N-back)
Uwaga: To tylko ogólna informacja o EEG. Produkty EMOTIV są przeznaczone do użytku wyłącznie w badaniach i osobistym użytku. Nasze produkty nie są sprzedawane jako urządzenia medyczne, jak zdefiniowano w dyrektywie UE 93/42/EEC. Nasze produkty nie są zaprojektowane ani przeznaczone do diagnozowania lub leczenia chorób.
Rozwiązania
Wsparcie
Firma
Zastrzeżenie dotyczące produktu
© 2025 EMOTIV, Wszelkie prawa zastrzeżone.
Twoje wybory dotyczące prywatności (ustawienia plików cookie)
*Zastrzeżenie – Produkty EMOTIV przeznaczone są wyłącznie do zastosowań badawczych i osobistych. Nasze produkty nie są sprzedawane jako wyroby medyczne, jak określono w dyrektywie UE 93/42/EEC. Nasze produkty nie są zaprojektowane ani przeznaczone do diagnozowania ani leczenia chorób.
Uwaga dotycząca tłumaczeń: nieangielskie wersje tej witryny zostały przetłumaczone dla Twojej wygody przy użyciu sztucznej inteligencji. Chociaż dążymy do dokładności, automatyczne tłumaczenia mogą zawierać błędy lub niuanse różniące się od oryginalnego tekstu. Aby uzyskać najdokładniejsze informacje, prosimy o odniesienie się do angielskiej wersji tej witryny.
Rozwiązania
Wsparcie
Firma
Zastrzeżenie dotyczące produktu
© 2025 EMOTIV, Wszelkie prawa zastrzeżone.
Twoje wybory dotyczące prywatności (ustawienia plików cookie)
*Zastrzeżenie – Produkty EMOTIV przeznaczone są wyłącznie do zastosowań badawczych i osobistych. Nasze produkty nie są sprzedawane jako wyroby medyczne, jak określono w dyrektywie UE 93/42/EEC. Nasze produkty nie są zaprojektowane ani przeznaczone do diagnozowania ani leczenia chorób.
Uwaga dotycząca tłumaczeń: nieangielskie wersje tej witryny zostały przetłumaczone dla Twojej wygody przy użyciu sztucznej inteligencji. Chociaż dążymy do dokładności, automatyczne tłumaczenia mogą zawierać błędy lub niuanse różniące się od oryginalnego tekstu. Aby uzyskać najdokładniejsze informacje, prosimy o odniesienie się do angielskiej wersji tej witryny.
Rozwiązania
Wsparcie
Firma
Zastrzeżenie dotyczące produktu
© 2025 EMOTIV, Wszelkie prawa zastrzeżone.
Twoje wybory dotyczące prywatności (ustawienia plików cookie)
*Zastrzeżenie – Produkty EMOTIV przeznaczone są wyłącznie do zastosowań badawczych i osobistych. Nasze produkty nie są sprzedawane jako wyroby medyczne, jak określono w dyrektywie UE 93/42/EEC. Nasze produkty nie są zaprojektowane ani przeznaczone do diagnozowania ani leczenia chorób.
Uwaga dotycząca tłumaczeń: nieangielskie wersje tej witryny zostały przetłumaczone dla Twojej wygody przy użyciu sztucznej inteligencji. Chociaż dążymy do dokładności, automatyczne tłumaczenia mogą zawierać błędy lub niuanse różniące się od oryginalnego tekstu. Aby uzyskać najdokładniejsze informacje, prosimy o odniesienie się do angielskiej wersji tej witryny.