10-10 sistemi, araştırmacılara elektroensefalogram (EEG) kaydı için kafa derisinde daha yoğun, daha homojen bir elektrot ızgarası sunmak amacıyla geliştirilmiş olan Uluslararası 10-20 elektrot yerleşim yönteminin bir uzantısıdır. Eski 10-20 düzeninin bıraktığı uzamsal boşlukları doldurarak kapsama alanını 19 standart konumdan 74 veya daha fazla kayıt alanına çıkarır.
Bu ek yoğunluk, elektriksel aktivitenin herhangi bir anda kafa derisi yüzeyinde nerede yoğunlaştığının ayrıntılı bir resmini oluşturma süreci olan daha hassas topografik haritalamayı destekler.
10-10 Sistemi EEG Nedir?
10-10 sistemi ilk olarak, hem spontane EEG aktivitesinin (beynin devam eden arka plan sinyali) hem de uyarılmış aktivitenin (belirli bir uyarıcı tarafından tetiklenen sinyaller) topografik çalışmaları için özel olarak geliştirilmiş bir yöntem olan “Yüzde On Elektrot Sistemi” olarak belgelenmiştir.
Orijinal açıklama, Uluslararası 10-20 Sistemindeki her standart ucu olduğu gibi korurken aralarındaki boşluklara ek elektrotlar ekleyen 81 elektrotlu bir dizilim tanımlamaktadır. Bu yeni elektrotlardan bazıları, mevcut iki 10-20 ucu arasında tam orta noktada yer alır. Diğerleri ise bu yeni eklenen orta nokta elektrotlarının arasına yerleştirilerek daha da hassas bir kapsama alanı katmanı oluşturur.
Bu ek bölgelerin isimlendirme mantığı, sıfırdan icat edilmek yerine bilinçli olarak mevcut yapılara dayandırılmıştır. Yardımcı elektrot adlandırmaları, hem belirli bir bölgenin altındaki beyin alanına hem de onu çevreleyen bitişik 10-20 uçlarına atıfta bulunur; böylece 10-20 sistemine aşina olan bir araştırmacı, tamamen ayrı bir kelime dağarcığı öğrenmek zorunda kalmadan bu yeni ağa uyum sağlayabilir.
Bu genişletilmiş dizilimin yayınlanmasındaki belirtilen amaç, yüksek çözünürlüklü EEG çalışmaları yürüten laboratuvarlar arasında standardizasyonu teşvik etmekti. Ortak bir adlandırma kuralı mevcut olmadan önce, standart 10-20 noktaları arasına elektrot ekleyen herhangi bir laboratuvar tutarsız etiketler kullanma riski taşıyor, bu da araştırma grupları arasındaki topografik bulguları karşılaştırmayı zorlaştırıyordu. %10 sistemi, eklenen her bölgeye sabit ve tahmin edilebilir bir ad vererek bu sorunu doğrudan çözmüştür.
Anatomik İşaret Noktaları ve Elektrot Adlandırma Kuralları
10-10 sistemi, bir deneğin kafasında doğrudan ölçülen dört harici işaret noktasına dayanır: nasion (burun kökündeki, iki göz arasındaki oyuk), inion (kafatası tabanındaki kemikli çıkıntı) ve sol ile sağ preauriküler noktalar (her kulağın hemen önündeki küçük çöküntüler). Beşinci bir referans noktası olan verteks veya Cz, kafatasının tam merkezinde yer alır ve nasion ile inion arasındaki orta nokta ve iki preauriküler nokta arasındaki orta nokta olarak hesaplanır.
10-10 sistemi bunun yerine yayları %10'luk aralıklarla alt bölümlere ayırarak her bir çizgi üzerindeki durak sayısını etkili bir şekilde ikiye katlar ve tamamen yeni bir ara konum katmanı oluşturur.
Elektrot etiketleri, her iki sistemde de paylaşılan tutarlı bir harf ve sayı modelini takip eder. Her etiket, o bölgenin altındaki beyin bölgesini belirten bir veya iki harfle başlar:
Frontal pol için Fp
Frontal için F
Santral için C
Parietal için P
Oksipital için O
Temporal için T
Dahası, 10-10 sistemi bu birincil bölgeler arasında yer alan ara bölgeler için FC, CP, FT, TP, AF ve PO dahil olmak üzere birleşik etiketler sunar.
Ardından harf veya harfleri bir sayı takip eder ve bu sayı belirli bir anlam taşır. Çift sayılar sağ yarım küre konumlarını, tek sayılar sol yarım küre konumlarını işaret eder ve "z" (sıfır için) harfi, verteks üzerinden önden arkaya doğru uzanan orta hat üzerinde doğrudan yer alan herhangi bir bölgeyi belirtir.
Genişletilmiş 74 Elektrotlu Ağın Haritalandırılması
10-10 sisteminin günümüz klinik ve araştırma ortamlarında en yaygın kullanılan versiyonu, çalışan bir kayıt düzeneğini tamamlamak için gereken ayrı referans ve toprak elektrotlarının yanı sıra 74 aktif saç derisi elektrotu içerir.
Bu sayı, modern konfigürasyonlarda her zaman kullanılmayan ek kulak memesi bölgelerini de içeren orijinal 81 elektrotlu açıklamadan daha azdır. Her iki sayı da aynı temel tasarım ilkesini temsil eder; temel olarak kulak elektrotlarının toplama dahil edilip edilmediği konusunda farklılık gösterirler.
Önden arkaya uzanan tam orta hat zinciri tipik olarak Fpz, AFz, Fz, FCz, Cz, CPz, Pz, POz ve Oz'yi içerir. Orta hattan yanal olarak uzaklaştıkça, simetrik çiftler paralel olarak her bir yarım küreyi kaplar: Fp1/Fp2, AF3/AF4, AF7/AF8, F3/F4, F7/F8, FC3/FC4, FT7/FT8, C3/C4, T7/T8, CP3/CP4, TP7/TP8, P3/P4, P7/P8, PO3/PO4, PO7/PO8 ve O1/O2, kalan ara boşlukları dolduran diğerlerinin yanı sıra.
Yan yana karşılaştırıldığında, bu düzenleme 10-20 sisteminin uzamsal örnekleme yoğunluğunu kabaca ikiye katlar, çünkü daha önce tek başına duran neredeyse her konum çifti arasına yeni bir kayıt bölgesi yerleştirir.
10-10 Sisteminin 10-20 ve 10-5 Montajlarından Farkı
Elektrot yoğunluğu spektrumuna yerleştirildiğinde, birbiriyle ilişkili üç sistem bu ölçekteki farklı noktaları kapsar.
10-20 sistemi, kafanın genelinde %20'lik aralıklarla yerleştirilmiş, yalnızca 19 kayıtlı saç derisi elektrotu ve kulak referanslarını kullanarak seyrek uçta yer alır. Bu geniş aralık verimlidir ve hızlı kurulur, ancak aynı zamanda iki standart 10-20 bölgesi arasındaki dar alanda zirve yapan aktivitenin kaydedilen sinyalde eksik temsil edilebileceği veya tamamen gözden kaçırılabileceği anlamına gelir.
10-10 sistemi, bu spektrumun ortasında yer alır ve %10'luk aralıklarla yerleştirilmiş yaklaşık 74 ila 81 saç derisi elektrotu kullanır. Tasarım amacı, mevcut en yüksek yoğunluğa geçmeden 10-20 aralığının doğasında var olan kapsama açıklarını kapatmaktır.
Bu uç nokta, saç derisini daha da %5'lik aralıklarla bölen ve 300'den fazla olası elektrot konumu üreten 10-5 sisteminde bulunur.
Sistem | Aralık | Saç Derisi Elektrotları | Anahtar Özellik |
|---|---|---|---|
10-20 | %20 aralıklar | 19 elektrot | Seyrek ve hızlı kurulum |
10-10 | %10 aralıklar | 74-81 elektrot | Uzamsal kapsama açıklarını doldurur |
10-5 | %5 aralıklar | 300+ konum | Araştırma için ekstrem yoğunluk |
EEG Araştırmalarında Uygulamalar ve Faydalar
10-10 sistemi, modern yüksek yoğunluklu EEG araştırmalarında pratik kullanım alanı bulmuştur. Bunun bir örneği, Murugappan ve ark. tarafından yapılan ve EEG sinyallerinden insan duygusal durumlarının sınıflandırılması üzerine odaklanan bir çalışmadan gelmektedir.
Araştırmacılar; iğrenme, mutluluk, şaşkınlık, korku ve nötr bir başlangıç düzeyi olmak üzere beş farklı duygusal durumu tetiklemek için görsel-işitsel bir protokol tasarladılar ve 20 deneğin saç derisine Uluslararası 10-10 sistemine göre yerleştirilmiş 64 elektrot kullanarak beyin aktivitelerini kaydettiler. Ham sinyaller, ayrık dalgacık dönüşümü kullanılarak alfa, beta ve gama frekans bantlarına ayrıştırılmadan önce, Laplasyen montaj yaklaşımıyla ilişkili bir sinyal işleme yöntemi olan Yüzey Laplasyen filtreleme yöntemi kullanılarak temizlendi.
Bu frekans bantlarından çıkarılan enerji tabanlı özellikleri kullanan çalışma, her birinin beyin sinyallerini doğru duygusal kategoriye ne kadar hassas bir şekilde sınıflandırabildiğini görmek için iki kalıp sınıflandırma yöntemini, K-En Yakın Komşu (KNN) ve Doğrusal Diskriminant Analizini (LDA) test etti. Önerilen bir özellik seti, KNN kullanarak %83.26 ve LDA kullanarak %75.21'lik bir ortalama maksimum sınıflandırma oranı üreterek, aynı çalışmada test edilen daha geleneksel özellik çıkarma yaklaşımlarından daha iyi performans gösterdi.
Bu sonuç, 10-10 düzeni üzerine kurulmuş 64 kanallı bir dizilimin anlamlı sinyal sınıflandırma çalışmalarını destekleyebileceğini göstermektedir.
Bu tek uygulamanın ötesinde, doğrudan deneysel karşılaştırmadan ziyade geometrik muhakemeye dayanarak, genellikle 10-10 sistemine çeşitli faydalar atfedilmektedir. Daha yoğun bir elektrot ağının genellikle daha doğru topografik haritalar ve daha iyi kaynak lokalizasyonu ürettiği varsayılır, çünkü saç derisindeki daha fazla örnekleme noktası, prensipte, daha geniş aralıkların üzerinden geçeceği veya kaçıracağı uzamsal ayrıntıları yakalamalıdır.
Daha yoğun bir kapsamanın, saç derisinin küçük bir alanında yoğunlaşan fokal veya yüksek frekanslı aktiviteleri (iki geniş aralıklı 10-20 elektrotu arasına düşebilecek ve tespit edilemeyecek aktiviteleri) daha iyi yakaladığı da varsayılır. Sistemin yoğunluğu, yukarıda açıklanan duygu sınıflandırma çalışmasında uygulanan yöntemin aynısı olan Yüzey Laplasyen işleme gibi uzamsal filtreleme teknikleriyle uyumlu olmasını da sağlar.
10-10 EEG Sistemi İçin Sınırlamalar ve Gelecekteki Yönelimler
Net avantajlarına rağmen, yüksek yoğunluklu dizilimlerin uygulanması kurulum için önemli bir zaman ve sinyal kalitesini etkili bir şekilde yönetmek için uzun vadeli uzmanlık gerektirir. Saç derisinde düzinelerce bölgeyi hazırlamak emek yoğun olabilir, bu durum genellikle hem araştırmacılar hem de hastalar için hazırlık aşamasının süresini ve karmaşıklığını artırır. Bu kadar çok sayıda sensör genelinde tutarlı performansı korumak aynı zamanda sık kalibrasyon gerektirir, bu da uzun ve tekrarlayan deneysel araştırmalar sırasında zorluk yaratabilir.
Dahası, 10-10 sistemi ne kadar kapsamlı olsa da, hacim iletimi ile ilgili sorunlara veya saç derisi seviyesindeki hassasiyetin doğal sınırlamalarına karşı tamamen bağışık değildir. Belirli daha derin beyin aktivitelerini, ağın ne kadar mükemmel yerleştirildiğine bakılmaksızın, yalnızca harici sensörler aracılığıyla izole etmek zor olmaya devam etmektedir. Gelecekteki gelişmeler, sinyal bulanıklığını daha da en aza indirmek ve zorlu laboratuvar koşullarında genel sinyal-gürültü oranını iyileştirmek için bu sistemleri gelişmiş hesaplama filtreleriyle eşleştirmeyi hedeflemektedir.
Geleceğe bakıldığında, otomatik yerleştirme teknolojilerinin entegrasyonu, mevcut kurulum engellerini azaltma potansiyeline sahiptir. Yenilikçi donanımlar, nihayetinde tam yoğunluklu dizilimlerin hızlı ve el değmeden uygulanmasına olanak tanıyabilir ve bu da yüksek çözünürlüklü izlemeye erişimi demokratikleştirecektir. Bu sistemler geliştikçe, muhtemelen daha taşınabilir ve uyarlanabilir hale gelecek ve sonuçta daha konforlu ve doğal ortamlarda uzun vadeli, yüksek yoğunluklu EEG ölçümlerine olanak sağlayacaktır.
Yüksek Yoğunluklu EEG Kaydı İçin Bunun Anlamı Nedir?
10-10 EEG elektrot yerleşim sistemi, tutarlı bir anatomik adlandırma şemasıyla yönetilen 74 veya daha fazla elektrottan oluşan bir ağ ile uzamsal boşlukları kapatmak için oluşturulmuş, 10-20 düzeninin standartlaştırılmış bir uzantısıdır. Her konum, orijinal 10-20 yönteminde kullanılan aynı nasion, inion, preauriküler ve verteks işaret noktalarına dayanır, daha yoğun kapsama alanı ve genel olarak sinirbilim araştırmalarında temel bir ilgi alanı olan beyin elektriksel aktivitesinin daha ayrıntılı topografik incelenmesine izin vermek için daha hassas bir şekilde alt bölümlere ayrılmıştır.
Sistem, düzinelerce saç derisi bölgesinde kaydedilen EEG sinyallerine dalgacık tabanlı sınıflandırma yöntemlerini uygulayan çalışmalar da dahil olmak üzere, araştırma ortamlarında ve EEG montajlarında gerçek bir kullanım alanı bulmuştur.
Laboratuvarlar bu düzeni benimsedikçe, hazırlık süresi, sürekli konfor ve birbirine yakın yerleştirilmiş sensörler arasında jel köprüleme riski gibi pratik endişeler, daha net beyin haritaları potansiyeli kadar önemli hale gelmektedir. Sistemin günümüzdeki gerçek gücü, farklı araştırma gruplarının yüksek çözünürlüklü bulgularını tutarlı bir şekilde karşılaştırmasına olanak tanıyan ortak bir dil oluşturmasında yatmaktadır.
Referanslar
Chatrian, G. E., Lettich, E., & Nelson, P. L. (1985). Topografik spontane ve uyarılmış EEG aktiviteleri çalışmaları için yüzde on elektrot sistemi. American Journal of EEG technology, 25(2), 83-92. https://doi.org/10.1080/00029238.1985.11080163
Murugappan, M., Ramachandran, N., & Sazali, Y. (2010). Ayrık dalgacık dönüşümü kullanılarak EEG'den insan duygusunun sınıflandırılması. Journal of biomedical science and engineering, 3(4), 390-396. http://dx.doi.org/10.4236/jbise.2010.34054
Sıkça Sorulan Sorular
10-10 EEG elektrot yerleşim sistemi nedir?
10-10 sistemi, anatomik işaret noktaları arasında %10'luk aralıklarla elektrotlar ekleyen Uluslararası 10-20 yönteminin bir uzantısıdır. Beynin elektriksel aktivitesi hakkında daha ayrıntılı uzamsal bilgiler yakalamak için genellikle 74 saç derisi elektrotundan oluşan daha yoğun bir ağ oluşturur.
10-10 sisteminin 10-20 sisteminden farkı nedir?
10-20 sistemi elektrotları kafa boyunca %20'lik aralıklarla yerleştirirken, 10-10 sistemi bu aralığı yarıya indirerek %10'a düşürür. Bu, mevcut 10-20 konumları arasındaki boşlukları doldurarak, orijinal elektrotların hiçbirini çıkarmadan kayıt bölgesi sayısını yaklaşık olarak ikiye katlar.
10-10 sistemi neden geliştirildi?
Araştırmacılara topografik EEG çalışmaları için standartlaştırılmış, yüksek çözünürlüklü bir düzen sağlamak amacıyla oluşturuldu. Bu sistem tanıtılmadan önce, ekstra elektrot ekleyen laboratuvarlar genellikle tutarsız etiketler kullanıyor, bu da araştırma grupları arasındaki bulguları karşılaştırmayı zorlaştırıyordu.
Elektrot yerleşimine hangi anatomik işaret noktaları rehberlik eder?
Sistem; nasion (burun köprüsü), inion (kafatası arkasındaki çıkıntı) ve sağ ile sol preauriküler noktalara (her bir kulağın hemen önü) dayanır. Verteks (Cz) daha sonra bu dört işaret noktası arasındaki merkezi orta nokta olarak hesaplanır.
10-10 sisteminde elektrotlar nasıl adlandırılır?
Etiketler, alttaki beyin bölgesini belirten bir veya iki harfle başlar (örneğin, frontal için F, fronto-santral için FC). Bunu bir sayı takip eder: sol yarım küre için tek, sağ için çift ve adı tanıdık 10-20 referans noktalarına bağlı tutarak orta hat için 'z'.
10-10 sistemi genellikle kaç elektrot kullanır?
En yaygın kullanılan konfigürasyon, ayrı referans ve toprak elektrotlarının yanı sıra 74 aktif saç derisi elektrotu içerir. Bu sayı, günümüzde genellikle göz ardı edilen kulak memesi konumlarını da sayan orijinal 81 bölgeli açıklamadan biraz daha azdır.
10-10 sistemini kullanmaktan ne gibi avantajlar beklenmektedir?
Daha yoğun elektrot kapsamasının, topografik haritalamayı iyileştirdiği ve geniş aralıklı sensörlerin arasına düşebilecek fokal veya yüksek frekanslı beyin aktivitelerini daha iyi tespit ettiği düşünülmektedir.
Emotiv, erişilebilir EEG ve beyin verisi araçları aracılığıyla sinirbilim araştırmalarının ilerlemesine yardımcı olan bir nöroteknoloji lideridir.
Christian Burgos
