***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/EEC. Nasze produkty nie są projektowane ani przeznaczone do użycia w diagnostyce lub leczeniu 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 pochodzą z prądu jonowego wewnątrz i pomiędzy niektórymi komórkami mózgowymi, zwanymi neuronami.

Czym jest EEG?

Badanie EEG ocenia aktywność elektryczną mózgu. Skanowanie EEG wykonuje się poprzez umieszczenie czujników EEG — małych metalowych krążków, zwanych także elektrodami EEG — na skórze głowy. Elektrody te odbierają i rejestrują aktywność elektryczną w 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 badania procesów poznawczych. Może pomóc lekarzom ustalić diagnozę medyczną, badaczom zrozumieć procesy mózgowe leżące u podstaw ludzkich zachowań, a także pomóc jednostkom poprawić produktywność i dobrostan.

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, czyli zewnętrznej warstwie mózgu, podczas badania EEG. Czujniki EEG umieszcza się na głowie uczestnika, a następnie elektrody w sposób nieinwazyjny wykrywają fale mózgowe z badanego.

Czujniki EEG mogą rejestrować nawet kilka tysięcy próbek 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, przypominające faliste linie, mogą być zapisywane na komputerze, urządzeniu mobilnym lub w bazie danych w chmurze.

Oprogramowanie chmurowe jest uznawane za kluczową innowację w przetwarzaniu danych EEG, ponieważ umożliwia analizę zapisów w czasie rzeczywistym na dużą skalę — w początkowych latach pomiarów EEG fale były po prostu zapisywane na papierze milimetrowym. Systemy EEG, w badaniach akademickich i komercyjnych, zwykle pokazują dane jako szereg czasowy albo jako ciągły przepływ napięć.

Fale EEG zapisane na papierze milimetrowym

Fale EEG zapisane cyfrowo

Fale EEG w nowoczesnym oprogramowaniu do wizualizacji mózgu

Aby odwzorować aktywność elektryczną mózgu, najlepiej jest uzyskiwać pomiary EEG z sygnałów pochodzących z wielu różnych struktur korowych rozmieszczonych na całej powierzchni mózgu.

Fale EEG w nowoczesnym wykresie szeregu czasowego w wizualizatorze mózgu

Rodzaje fal mózgowych mierzonych przez EEG

Elektrody urządzenia EEG rejestrują aktywność elektryczną wyrażoną w różnych częstotliwościach EEG. Za pomocą algorytmu zwanego szybką transformacją Fouriera (FFT) te surowe sygnały EEG można zidentyfikować jako odrębne fale o różnych częstotliwościach. Częstotliwość, odnosząca się do szybkości oscylacji elektrycznych, jest mierzona w cyklach na sekundę — jeden herc (Hz) jest równy jednemu cyklowi na sekundę. Fale mózgowe dzieli się według częstotliwości na cztery główne typy: beta, alfa, theta i delta.

Poniższe akapity omawiają niektóre funkcje związane z czterema głównymi częstotliwościami mózgowymi. Zauważono jedynie, że funkcje te są powiązane z różnymi częstotliwościami mózgowymi — nie istnieje relacja jeden do jednego między pasmem częstotliwości a daną funkcją mózgu.

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

Fale beta są najściślej związane ze stanem świadomości lub ze stanem czuwania, uwagi i czujności. Fale beta o niskiej amplitudzie są powiązane z aktywną koncentracją albo z zajętym bądź lękowym stanem umysłu. Fale beta są również związane z decyzjami motorycznymi (hamowaniem ruchu i sensorycznym sprzężeniem zwrotnym ruchu). Podczas pomiaru urządzeniem EEG sygnały te często określa się jako fale beta EEG.

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

Fale alfa są często kojarzone ze stanem odprężenia, spokoju i jasności umysłu. Fale alfa można znaleźć w regionach potylicznych i tylnych 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 mają częstotliwość od 9 do 11 Hz. Podczas pomiaru urządzeniem 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 określa się jako aktywność theta. Rytm theta wykrywany w pomiarach EEG często występuje u młodych dorosłych, szczególnie w okolicach skroniowych oraz podczas hiperwentylacji. U osób starszych aktywność theta o amplitudzie większej niż około 30 miliwoltów (mV) jest obserwowana rzadziej, z wyjątkiem stanów senności. Podczas pomiaru urządzeniem EEG są one często określane jako fale theta EEG.

Fale delta (zakres częstotliwości do 4 Hz)

Aktywność delta występuje głównie u niemowląt. Fale delta są związane z głębokimi fazami snu u starszych osób. Fale delta zostały udokumentowane międzynapadowo (między napadami) u pacjentów z napadami nieświadomości, które wiążą się z krótkimi, nagłymi przerwami w uwadze.

Fale delta charakteryzują się niską częstotliwością (około 3 Hz) i wysoką amplitudą. Rytmy delta mogą występować podczas czuwania — reagują na otwieranie oczu i mogą być również wzmacniane przez hiperwentylację. Podczas pomiaru urządzeniem EEG są one często określane jako fale delta EEG.

Wykorzystanie fal EEG do zrozumienia, jak działa mózg

Co pokazuje EEG?

Twój mózg nieustannie przyswaja i przetwarza informacje, nawet kiedy śpisz. Cała ta aktywność generuje sygnały elektryczne, które wychwytują czujniki EEG. Dzięki temu można zarejestrować zmiany w aktywności mózgu, nawet jeśli nie występuje widoczna reakcja behawioralna, taka jak ruch lub mimika twarzy.

Monitor EEG pokazuje zmiany w elektryczności wytwarzanej przez Twój mózg, ale nie myśli ani uczuć. Nie wysyła też żadnej elektryczności do Twojego mózgu.

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

Krótka historia EEG

Badania nad zjawiskiem aktywności elektrycznej w mózgu prowadzono na zwierzętach już w 1875 roku, kiedy lekarz Richard Caton opublikował swoje wyniki 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 pobudzenie sensoryczne. Jego obserwacja zmiennej aktywności elektrycznej mózgu doprowadziła do odkrycia fal mózgowych i sprawiła, że EEG stało się dziedziną naukową.

Niemiecki fizjolog i psychiatra Hans Berger jest uznawany za osobę, która w 1924 roku zarejestrowała pierwsze ludzkie fale mózgowe EEG. Berger wynalazł elektroencefalogram, urządzenie rejestrujące sygnały EEG. W swojej książce „The Origins of EEG” autor David Millet opisał ten wynalazek jako „jeden z najbardziej zaskakujących, niezwykłych i doniosłych przełomów w historii neurologii klinicznej”.

Pierwszy zapis EEG u człowieka został uzyskany 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. Wyrosła z badań neurologa Frederica Gibbsa, Hallowella Davisa i Williama Lennoxa nad wyładowaniami padaczkowymi, międzynapadowymi falami iglicowymi oraz trzema cyklami klinicznych napadów nieświadomości w EEG. Gibbs i naukowiec Herbert Jasper doszli do wniosku, że międzynapadowe iglice są charakterystycznym sygnałem padaczki. Pierwsze laboratorium EEG otwarto w Massachusetts General Hospital w 1936 roku.

W 1947 roku założono American EEG Society, obecnie znane jako Amerykańskie Towarzystwo Neurofizjologii Klinicznej, oraz odbył się pierwszy Międzynarodowy Kongres EEG.

W latach 50. William Grey Walter opracował topografię EEG, uzupełnienie EEG, które umożliwiło mapowanie aktywności elektrycznej na 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 trafiło na rynek konsumencki, kiedy przedsiębiorcy technologiczni Tan Le i dr Geoff Mackellar założyli firmę EMOTIV.

Technologia EEG, taka jak zestawy słuchawkowe i czepki, jest komponentem BCI (Interfejs mózg-komputer). BCI jest również określane jako HMI (Interfejs człowiek-maszyna), MMI (Interfejs umysł-maszyna), BMI (Interfejs mózg-maszyna) i DNI (Bezpośredni interfejs neuronalny) — DNI może dekodować sygnały z mózgu i innych części układu nerwowego. BCI ma na celu śledzenie wydajności poznawczej oraz kontrolę zarówno obiektów wirtualnych, jak i fizycznych poprzez uczenie maszynowe wytrenowanych poleceń mentalnych.

W 2017 roku sparaliżowany od szyi w dół kierowca Rodrigo Hübner Mendes został pierwszą osobą na świecie, która poprowadziła samochód Formuły 1, używając wyłącznie swoich fal mózgowych, dzięki zestawowi EEG Emotiv.

Do czego służy EEG?

Wydajność i dobrostan

Sportowcy, biohakerzy i każdy zainteresowany konsument mogą używać EEG do „śledzenia” aktywności mózgu tak samo, jak mogliby śledzić liczbę kroków wykonanych w ciągu dnia. EEG może mierzyć funkcje poznawcze — takie jak uwaga i rozproszenie, stres oraz obciążenie poznawcze (całkowita zdolność mózgu do aktywności umysłowej narzucona pamięci roboczej w danym momencie). Wyniki te mogą ujawnić cenne spostrzeżenia na temat tego, jak mózg reaguje na wydarzenia codziennego życia. Dane EEG dostarczają informacji zwrotnej, którą można wykorzystać do projektowania opartych na wiedzy naukowej strategii redukcji stresu, poprawy koncentracji lub wzmocnienia medytacji.

Badania konsumenckie

Dane EEG mogą być potężnym narzędziem wyszukiwania w zakresie insightów konsumenckich. Reakcje mózgu zapewniają bezprecedensową informację zwrotną od konsumentów — EEG jest wykorzystywane do mierzenia różnicy między tym, na co konsumenci naprawdę zwracają uwagę, a tym, co sami zgłaszają jako lubiane lub zauważone. Łączenie EEG z innymi czujnikami biometrycznymi, takimi jak śledzenie wzroku, analiza mimiki twarzy i pomiary tętna, może zapewnić firmom pełne zrozumienie zachowań klientów. Wykorzystanie 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 wykorzystywane do diagnozowania różnych zaburzeń mózgu. Nieprawidłowe dane EEG są przedstawiane poprzez nieregularne fale mózgowe. Nieprawidłowe dane EEG mogą wskazywać na objawy dysfunkcji mózgu, urazów głowy, zaburzeń snu, problemów z pamięcią, guzów mózgu, udaru, demencji, zaburzeń napadowych, takich jak epilepsja, oraz wielu innych stanów. W zależności od planowanej diagnozy lekarze czasem łączą EEG z testami poznawczymi, monitorowaniem aktywności mózgu i technikami neuroobrazowania

Diagnoza napadów

Badania EEG są często zalecane pacjentom doświadczającym napadów. W takich przypadkach lekarze mogą przeprowadzić ambulatoryjne EEG. Ambulatoryjne EEG rejestruje sygnał nieprzerwanie do 72 godzin, podczas gdy tradycyjne EEG trwa 1–2 godziny. Pacjent może poruszać się we własnym domu, mając na sobie zestaw słuchawkowy EEG. Wydłużenie rejestracji zwiększa prawdopodobieństwo zarejestrowania nieprawidłowej aktywności mózgu. Z tego powodu ambulatoryjne EEG jest często używane do diagnozowania padaczki (EEG epilepsji), zaburzeń napadowych lub zaburzeń snu.

Badanie snu w przypadku zaburzeń snu

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

Neuronauka ilościowa

Ponieważ EEG mierzy aktywność elektryczną w zewnętrznej warstwie mózgu (korze mózgowej), może wykrywać fale mózgowe z powierzchni skóry głowy. Łącząc badania 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.

Właśnie to ma na celu ilościowa elektroencefalografia (qEEG). Ilościowe EEG rejestruje fale mózgowe tak samo jak tradycyjne EEG. Korzystając z uczenia maszynowego, qEEG porównuje fale mózgowe z falami osób tej samej płci i w tym samym przedziale wiekowym, ale takich, które nie mają dysfunkcji mózgu. Proces qEEG tworzy „mapę” mózgu poprzez porównanie ilościowe. Proces ten jest powszechny w subdyscyplinie neuronauki zwanej neuronauką obliczeniową.

Umiejscowienie elektrod EEG jest kluczową częścią skutecznego qEEG. Tradycyjne rozmieszczenie przewodów EEG opiera się na systemie 10–20, międzynarodowo uznanym standardzie umieszczania elektrod na skórze głowy. „10–20” odnosi się do odległości między przewodami EEG wynoszącej 10% lub 20% całkowitej odległości czaszki.

Liczba elektrod w urządzeniu może się różnić — niektóre systemy rejestracji EEG mogą mieć nawet 256 elektrod. Zapisy qEEG wykorzystują czepek z 19 czujnikami do zbierania danych ze wszystkich 19 obszarów skóry głowy. Ponieważ przewody EEG wzmacniają sygnały z miejsca, w którym zostały umieszczone, tworzenie map qEEG pozwala zidentyfikować na poziomie mózgu przyczynę dysfunkcji obserwowanej na poziomie behawioralnym i/lub poznawczym.

Badania akademickie

Nieprawidłowe wyniki EEG nie są jedyną cenną informacją uzyskiwaną z wyniku badania EEG. Wielu badaczy używa prawidłowego EEG w swoich badaniach, w tym w przełomowym badaniu z 1957 roku dotyczącym aktywności mózgu podczas snu REM.

Jak wspomniano w sekcji o typach 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 pasma gamma (często związaną ze świadomą uwagą) podczas badania reakcji neurologicznych w trakcie medytacji (EEG medytacja).

Aktywność pasma gamma jest związana z najwyższą wydajnością umysłową lub fizyczną. Eksperymenty, w których badany noszący urządzenie EEG praktykuje głęboką medytację, doprowadziły do teorii, że fale gamma są związane ze świadomymi doświadczeniami lub transcendentalnymi stanami umysłu. Jednak wśród badaczy akademickich nie ma zgody co do tego, z jakimi funkcjami poznawczymi związana jest aktywność pasma gamma.

Badacze potrzebują sposobu na przetwarzanie i obsługę całego bogactwa danych mózgowych, które zbierają — 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 do organizowania baz danych, udostępniania danych i modelowania danych. Dotyczy ogromnej różnorodności danych, ponieważ „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 których procesów poznawczych.

Badania rynkowe: wykorzystanie zestawów słuchawkowych EEG do zrozumienia stanu emocjonalnego i poznawczego

Proces badania EEG

Przygotowanie do procedury EEG

Poniższe sekcje dotyczące monitorowania EEG, interpretacji i wyników zawierają informacje dla osób poddawanych testom EEG w warunkach opieki zdrowotnej. Najlepszym sposobem przygotowania się do badania jest zawsze zapytanie osoby przeprowadzającej test o konkretne instrukcje przygotowawcze. Instrukcje przygotowania mogą się różnić w zależności od zastosowania — na przykład rejestracje EEG do badań konsumenckich, akademickich lub dotyczących wydajności i dobrostanu mogą wymagać, aby badani byli aktywni zamiast leżeć.

Firmy takie jak EMOTIV były pionierami postępu w technologii EEG, dzięki którym przeprowadzanie, przetwarzanie i interpretacja testów są szybsze i wygodniejsze. Mobilne i bezprzewodowe zestawy słuchawkowe EEG EMOTIV można skonfigurować w mniej niż pięć minut, a także pozwalają uczestnikowi poruszać się swobodnie zamiast ograniczać go do ośrodka badawczego.

Przed badaniem EEG poinformuj osobę przeprowadzającą test — czy to lekarza, pracodawcę czy badacza — o wszystkich regularnie przyjmowanych lekach. Zaleca się umycie włosów wieczorem przed procedurą i pozostawienie ich bez żadnych produktów. Unikaj picia lub jedzenia kofeiny co najmniej 8 godzin przed badaniem. Jeśli podczas procedury EEG musisz spać, możesz otrzymać zalecenie, aby ograniczyć sen poprzedniej nocy, tak aby mózg mógł się odpowiednio odprężyć podczas badania.

Monitorowanie EEG

Podczas procedury EEG nie odczujesz bólu ani dyskomfortu. W trakcie klinicznej procedury EEG będziesz leżeć na łóżku lub w odchylanym fotelu i zostaniesz poproszony o zamknięcie oczu. Technik EEG mierzy Twoją głowę i zaznacza miejsca, w których należy umieścić przewody.

Gdy test się rozpocznie, elektrody rejestrują fale mózgowe i przekazują aktywność do urządzenia zapisującego. Aparat EEG następnie przekształca dane w wzorzec falowy do interpretacji. Po zakończeniu rejestracji technik usunie elektrody ze skóry głowy.

Rutynowe testy EEG w warunkach naukowych lub klinicznych trwają 30–60 minut, w tym około 20 minut początkowego przygotowania. Testy EEG przeprowadzane na potrzeby badań konsumenckich, indywidualnej wydajności i badań w miejscu pracy mogą trwać krócej lub dłużej, w zależności od celu badania. Bezprzewodowe zestawy słuchawkowe EEG EMOTIV umożliwiają szybsze przygotowanie w tych przypadkach użycia (mniej niż pięć minut).

Po procedurze nie powinien być potrzebny żaden czas rekonwalescencji. Jeśli przyjąłeś lek powodujący senność, aby zasnąć podczas badania, osoba przeprowadzająca test może zalecić czekanie w placówce, aż działanie leku ustąpi, albo poprosić kogoś o odwiezienie Cię do domu.

Działania niepożądane testu EEG są rzadkie. Elektrody nie wywołują żadnych odczuć; jedynie rejestrują aktywność mózgu. Osoby z epilepsją mogą doświadczyć napadu w wyniku bodźców, takich jak migające światła, podczas procedury. Napad podczas badania EEG nie jest czymś, czego należy się obawiać — może on wręcz pomóc lekarzom zdiagnozować typ epilepsji i odpowiednio dobrać leczenie.

Interpretacja EEG i wyniki procedury

Jeśli zalecono Ci badanie EEG ze względów klinicznych, Twoje wyniki zostaną zinterpretowane przez lekarza specjalizującego się w układzie nerwowym. Neurolog przeanalizuje zapis pod kątem prawidłowych i nieprawidłowych wzorców mózgowych. Wzorce fal mózgowych są bardzo rozpoznawalne dzięki charakterystyce ich przebiegów. Na przykład wzorzec burst suppression, często obserwowany u pacjentów ze stanami nieaktywności mózgu, takimi jak śpiączka lub znieczulenie ogólne, pokazuje krótkie skoki (burst) przeplatane okresami spłaszczenia (suppression).

Różne typy epilepsji charakteryzują się odrębnymi wzorcami EEG. Wzorzec iglica-fala — uogólniony, symetryczny wzorzec EEG — często obserwuje się podczas napadu nieświadomości, kiedy osoba doświadcza krótkiej utraty przytomności. Częściowy napad ogniskowy, w którym aktywność napadowa dotyczy tylko jednego obszaru mózgu, charakteryzuje się wzorcem niskonapięciowego, szybkiego rytmu pojawiającym się w kanale danych EEG związanym z tym obszarem.

Następnie neurolog odsyła pomiar EEG z powrotem do lekarza, który zlecił badanie. Twój lekarz może umówić wizytę, aby przejrzeć obrazy EEG i omówić z Tobą wyniki. W zależności od Twojego stanu może zostać zalecana usługa zwana neurofeedbackiem EEG lub biofeedbackiem jako dalsze postępowanie. Na przykład osoby chcące wzmocnić wzorce fal mózgowych związane z koncentracją mogą korzystać z neurofeedbacku terapii ADHD.

Terapia biofeedback pomaga badanym kontrolować mimowolne procesy ciała. Osoba doświadczająca na przykład wysokiego ciśnienia krwi może oglądać swoje pomiary ciała na monitorze, który odbiera dane z elektrod umieszczonych na skórze. Monitorowanie tej aktywności pomaga uczyć technik relaksacyjnych 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 swoją aktywność mózgu w działaniu. Często przypomina to rodzaj gry wideo, w której pacjent „gra” za pomocą mózgu, aby kontrolować swoją aktywność mózgową. Pacjent próbuje poprawić częstotliwości mózgowe związane z dysfunkcją mózgu, tak jak sportowiec pracuje nad słabym mięśniem. Neurofeedback EEG jest często zalecany w przypadku takich schorzeń jak epilepsja, choroba afektywna dwubiegunowa, ADHD i autyzm. Choć może pomagać przy tych zaburzeniach, nie może ich wyleczyć.

Różne rodzaje urządzeń EEG

Aparaty EEG występują w kilku różnych postaciach urządzeń EEG do noszenia. Na najwyższym poziomie istnieje różnica między klinicznymi urządzeniami EEG (używanymi w opiece zdrowotnej i badaniach naukowych) a konsumenckimi urządzeniami EEG (używanymi w badaniach konsumenckich, akademickich oraz w obszarze wydajności i dobrostanu). W przypadku urządzeń klinicznych uczestnicy nie mogą się poruszać podczas noszenia urządzenia, a dane muszą być zbierane w kontrolowanym i ekranowanym środowisku, aby uniknąć zniekształcenia sygnału. Konsumenckie urządzenia EEG, takie jak bezprzewodowe zestawy słuchawkowe EMOTIV, pozwalają użytkownikom monitorować aktywność mózgu w dowolnym miejscu.

Różnice między poszczególnymi rodzajami przenośnych urządzeń EEG są niezbędne, aby spełniać wymagania profesjonalistów korzystających z systemów EEG oraz warunki, w jakich zbierane są dane. Na przykład neurologowie i neuronaukowcy często potrzebują większej gęstości czujników do analizy danych niż badacz konsumencki. Oprócz rozmieszczenia elektrod EEG istnieje jeszcze kilka innych istotnych różnic między systemami EEG, które warto wziąć pod uwagę.

Czepki EEG VS. zestawy słuchawkowe EEG

Jaka jest różnica między czepkiem EEG a zestawem słuchawkowym EEG? Główna różnica między tymi dwoma najczęstszymi typami przenośnych urządzeń EEG polega na liczbie elektrod. Zestawy słuchawkowe zwykle mają 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 rozmieszczenia. Konfiguracja czujników w zestawach słuchawkowych EMOTIV INSIGHT i EPOC X jest stała.

EPOC Flex

Czujniki żelowe lub solankowe

EPOC+ i EPOC X

Czujniki solankowe

Mokre VS. suche elektrody EEG

Urządzenia EEG korzystają głównie z elektrod mokrych lub suchych. Istnieje nowo opracowana forma elektrod zwana „elektrodami tatuażowymi”, czyli drukowanymi elektrodami nakładanymi jak tymczasowy tatuaż. Mokre elektrody pozwalają uzyskać większą dokładność danych, ponieważ wykorzystują klejący żel zapewniający lepszy kontakt ze skórą głowy. Mokre elektrody są używane głównie w warunkach klinicznych i badawczych. Suche elektrody nie wymagają klejącego żelu. Urządzenia EEG z suchymi elektrodami są często używane w badaniach konsumenckich EEG, ponieważ umożliwiają szybsze przygotowanie. Badacze nieustannie porównują zalety i wady mokrych i suchych elektrod EEG.

Przewodowe VS. bezprzewodowe urządzenia EEG

We wczesnych czasach EEG pacjenci musieli być podłączeni do aparatu EEG w warunkach klinicznych. Obecnie możliwe są bezprzewodowe testy EEG, ponieważ sygnały EEG można cyfryzować i przesyłać do urządzenia rejestrującego, takiego jak smartfon, komputer lub chmura. Testy można przeprowadzać w różnych środowiskach, korzystając z przenośnych EEG. Możesz przeprowadzić eksperyment, w którym badani noszą bezprzewodowe zestawy słuchawkowe EEG i spacerują po parku, a ruch badanego będzie ograniczony jedynie zasięgiem transmisji danych. Jeśli trzeba kontrolować środowisko testowe, aby dostarczać bodźce, takie jak migające światła, można wybrać warunki kliniczne — w takim przypadku nie ma ograniczeń związanych z używaniem przewodowego aparatu EEG.

Przewodowe zestawy słuchawkowe EEG

Połączenie kablowe

Bezprzewodowy zestaw słuchawkowy Emotiv EEG

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 i dostarcza wielu informacji ilościowych podczas istotnych procesów poznawczych. Inne metody badania funkcji mózgu obejmują:

• funkcjonalny rezonans magnetyczny (fMRI)

• magnetoencefalografię (MEG)

• jądrowy rezonans magnetyczny (NMR lub MRS)

• elektrokortykografię

• pojedynczą tomografię emisyjną fotonu (SPECT)

• pozytonową tomografię emisyjną (PET)

• spektroskopię bliskiej podczerwieni (NIRS)

• optyczny sygnał związany ze zdarzeniem (EROS)

Zalety EEG

Pomimo stosunkowo niskiej czułości przestrzennej EEG ma wiele zalet w porównaniu z niektórymi z wymienionych wcześniej technik obrazowania mózgu i badań mózgu:

• EEG ma bardzo wysoką rozdzielczość czasową w porównaniu z fMRI. Może wychwytywać szybkie reakcje mózgu zachodzące w skali milisekund, co pozwala dokładnie synchronizować to, co dzieje się w mózgu i w otoczeniu. EEG rejestruje się z częstotliwością próbkowania między 250 a 2000 Hz w warunkach klinicznych i badawczych. Bardziej nowoczesne systemy zbierania danych EEG mogą rejestrować z częstotliwością próbkowania powyżej 20 000 Hz, jeśli zajdzie taka potrzeba.

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

• Dane EEG są zbierane nieinwazyjnie, w przeciwieństwie do elektrokortykografii, która wymaga neurochirurgii, aby elektrody zostały umieszczone bezpośrednio na powierzchni mózgu.

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

• EEG jest ciche, co umożliwia badanie reakcji na bodźce słuchowe.

• W porównaniu z fMRI i MRI nie ma fizycznego zagrożenia związanego z aparatem EEG. fMRI i MRI to silne magnesy, które uniemożliwiają korzystanie z nich pacjentom z metalowymi elementami, takimi jak rozruszniki serca.

• fMRI, PET, MRS i SPECT mogą nasilać klaustrofobię, co może zniekształcić wyniki testu. 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 narażeniem na radioznaczniki, w przeciwieństwie do pozytonowej tomografii emisyjnej, ani na pola magnetyczne wysokiego poziomu, jak MRI czy fMRI.

• EEG nie wiąże się z narażeniem na pola magnetyczne o dużej intensywności (>1 tesla).

• W porównaniu z metodami testów behawioralnych EEG może wykrywać ukryte przetwarzanie (przetwarzanie, które nie wymaga odpowiedzi). Technologia ta jest również używana u badanych, którzy nie są w stanie wykonać odpowiedzi ruchowej.

• EEG ma niski próg wejścia dla zastosowań konsumenckich, więc jest potężnym narzędziem do śledzenia i rejestrowania aktywności mózgu podczas różnych codziennych czynności, umożliwiając niemal nieograniczoną liczbę zastosowań.

• Analiza snu EEG może wskazywać istotne aspekty czasu rozwoju mózgu, w tym ocenę dojrzewania mózgu w okresie adolescencji.

• Istnieje lepsze zrozumienie dokładnie tego, jaki sygnał jest mierzony przez EEG, w porównaniu z obrazowaniem BOLD (Blood-oxygen-level-dependent) używanym w fMRI.

Gry EEG

Technologia EEG została zaadaptowana do świata gier zarówno do celów medycznych, jak i rozrywkowych. Firmy wykorzystują EEG, aby umożliwić interakcję z grami wideo w VR, AR i BCI. Aparaty EEG wykrywają sygnał, a algorytmy w oprogramowaniu interpretują fale mózgowe, aby sterować Twoim awatarem na ekranie.

Zestaw słuchawkowy EPOC firmy EMOTIV to pierwszy wysokiej wierności interfejs mózg-komputer (BCI) mogący monitorować i interpretować świadome oraz nieświadome myśli i emocje. BCI może wykrywać złożone fale mózgowe odpowiadające 30 różnym wyrażeniom, emocjom i działaniom. Wykrywanie to odbywa się za pomocą uczenia maszynowego. Algorytmy uczenia maszynowego zostały wytrenowane, aby rozpoznawać wzorce mózgowe występujące, gdy uczestnik przetwarza różne wyrażenia, emocje i działania.

Gdy algorytmy wychwycą falę mózgową EEG w swoim zbiorze danych, BCI może powiązać ten wzorzec z poleceniem fizycznym lub cyfrowym. Na przykład pomyślenie hasła wyzwalającego, takiego jak „pchnij!”, sprawi, że Twój awatar popchnie obiekt znajdujący się na jego drodze.

TechCrunch TV: Urządzenia sterowane umysłem i więcej z użyciem EEG

Przypadki użycia EEG

Istnieje wiele nowoczesnych zastosowań pomiaru EEG. Do najważniejszych przypadków użycia EEG należą:

• Neuronauka

• Programy edukacji mózgu

• Neuromarketing

• Badania snu

• Interfejs mózg-komputer (BCI)

• Wydajność poznawcza

• Samoilościowanie

• Stany emocjonalne

• Terapia ADHD

• Zaburzenia neurologiczne

• Entrainment fal mózgowych

• Terapeia poznawczo-behawioralna

• Neuroinformatyka

• Gry z falami mózgowymi

• Uzupełnienie AR i VR

• Dysfagia i demencja

• Rehabilitacja po udarze

• Testy pamięci roboczej (N-back)

Uwaga: To są jedynie ogólne informacje o 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/EEC. Nasze produkty nie są projektowane ani przeznaczone do użycia w diagnostyce lub leczeniu chorób.