Hướng dẫn EEG
Chia sẻ:
***Điều khoản miễn trừ - Sản phẩm EMOTIV chỉ được sử dụng cho các ứng dụng nghiên cứu và việc sử dụng cá nhân. Sản phẩm của chúng tôi không được bán như các Thiết bị Y tế như được xác định trong chỉ thị EU 93/42/EEC. Sản phẩm của chúng tôi không được thiết kế hoặc dự định để sử dụng cho chẩn đoán hoặc điều trị bệnh.
Định nghĩa EEG
EEG là viết tắt của "điện não đồ" - một quá trình sinh lý học điện để ghi lại hoạt động điện của não. EEG đo lường những thay đổi trong hoạt động điện do não sản xuất. Những thay đổi điện áp đến từ dòng ion trong và giữa một số tế bào não được gọi là nơron.
EEG là gì?
Một xét nghiệm EEG đánh giá hoạt động điện của não. Các quét EEG được thực hiện bằng cách đặt các cảm biến EEG - những đĩa kim loại nhỏ còn được gọi là điện cực EEG - lên da đầu của bạn. Các điện cực này thu thập và ghi lại hoạt động điện trong não của bạn. Các tín hiệu EEG thu thập được được khuếch đại, số hóa, và sau đó gửi đến máy tính hoặc thiết bị di động để lưu trữ và xử lý dữ liệu.
Phân tích dữ liệu EEG là một cách đặc biệt để nghiên cứu các quy trình nhận thức. Nó có thể giúp bác sĩ xác định chẩn đoán y tế, các nhà nghiên cứu hiểu các quy trình não liên quan đến hành vi con người, và các cá nhân cải thiện năng suất và sức khỏe của họ.
EEG hoạt động như thế nào?
Các tỷ lệ tế bào trong não bạn sản xuất ra các tín hiệu điện rất nhỏ tạo thành các kiểu phi tuyến gọi là sóng não. Một máy EEG đo lường hoạt động điện trong vỏ não, lớp ngoài cùng của não, trong quá trình xét nghiệm EEG. Các cảm biến EEG được đặt trên đầu của người tham gia, sau đó các điện cực không xâm lấn phát hiện sóng não từ đối tượng.
Các cảm biến EEG có thể ghi lại tới hàng nghìn bức ảnh về hoạt động điện phát sinh trong não trong một giây. Các sóng não được ghi lại được gửi đến các bộ khuếch đại, sau đó đến một máy tính hoặc điện toán đám mây để xử lý dữ liệu. Các tín hiệu đã được khuếch đại, trông giống như các đường gợn sóng, có thể được ghi lại trên một máy tính, thiết bị di động, hoặc trên một cơ sở dữ liệu đám mây.
Phần mềm điện toán đám mây được coi là một đổi mới quan trọng trong việc xử lý dữ liệu EEG, vì nó cho phép phân tích thời gian thực các bản ghi ở quy mô lớn - vào những ngày đầu của việc đo EEG, các sóng chỉ được ghi lại trên giấy đồ thị. Các hệ thống EEG, trong nghiên cứu học thuật và thương mại, thường hiển thị dữ liệu dưới dạng chuỗi thời gian, hoặc như một dòng điện áp liên tục.
Các sóng EEG ghi lại trên giấy đồ thị
Các sóng EEG ghi lại kỹ thuật số
Các sóng EEG trong phần mềm hình ảnh não hiện đại
Để lập bản đồ hoạt động điện của não, tốt hơn là lấy các phép đo EEG từ các tín hiệu qua nhiều cấu trúc vỏ não khác nhau nằm rải rác xung quanh bề mặt của não.
Các sóng EEG trong biểu đồ chuỗi thời gian hình ảnh não hiện đại
Các loại sóng não mà EEG đo lường
Các điện cực của một thiết bị EEG ghi lại hoạt động điện được diễn đạt trong các tần số EEG khác nhau. Sử dụng một thuật toán gọi là Biến đổi Fourier Nhanh (FFT), các tín hiệu EEG thô này có thể được xác định là các sóng khác nhau với các tần số khác nhau. Tần số, liên quan đến tốc độ dao động điện, được đo bằng chu kỳ mỗi giây - một Hertz (Hz) bằng một chu kỳ mỗi giây. Các sóng não được phân loại theo tần số thành bốn loại chính: Beta, Alpha, Theta và Delta.
Các đoạn văn sau đây thảo luận về một số chức năng liên quan đến bốn tần số não chính. Những chức năng này chỉ đơn giản đã được tìm thấy là liên quan đến các tần số não khác nhau - không có sự tương ứng tuyến tính một-một giữa một băng tần và một chức năng nhất định của não.
Các sóng Beta (tần số từ 14 Hz đến khoảng 30 Hz)
Các sóng Beta thường liên quan chặt chẽ đến trạng thái tỉnh táo hoặc đang trong trạng thái tỉnh táo, chú ý và cảnh giác. Các sóng beta với biên độ thấp có liên quan đến sự tập trung tích cực, hoặc với một trạng thái tâm trí bận rộn hoặc lo âu. Các sóng Beta cũng liên quan đến các quyết định vận động (sự ức chế chuyển động và phản hồi cảm giác về chuyển động). Khi được đo bởi một thiết bị EEG, các tín hiệu thường được gọi là sóng beta EEG.
Các sóng Alpha (tần số từ 7 Hz đến 13 Hz)
Các sóng Alpha thường liên quan đến một trạng thái tâm trí thư giãn, bình tĩnh và minh mẫn. Các sóng Alpha có thể được tìm thấy trong các vùng chẩm và sau của não. Các sóng Alpha có thể được kích thích bằng cách nhắm mắt và thư giãn, và hiếm khi xuất hiện trong các quy trình nhận thức mạnh như suy nghĩ, tính toán tâm lý và giải quyết vấn đề. Ở hầu hết người trưởng thành, các sóng alpha có tần số trong khoảng từ 9 đến 11 Hz. Khi được đo bởi một thiết bị EEG, chúng thường được gọi là sóng alpha EEG.
Các sóng Theta (tần số từ 4 Hz đến 7 Hz)
Hoạt động não trong khoảng tần số từ 4 đến 7 Hz được gọi là hoạt động Theta. Nhịp theta phát hiện trong đo EEG thường được tìm thấy ở những người trưởng thành trẻ, đặc biệt là trên các vùng thái dương và trong thời gian siêu thông gió. Ở những người lớn tuổi, hoạt động theta với biên độ lớn hơn khoảng 30 mili volt (mV) ít thấy hơn, trừ khi trong tình trạng buồn ngủ. Khi được đo bằng một thiết bị EEG, chúng thường được gọi là sóng theta EEG.
Các sóng Delta (tần số lên đến 4 Hz)
Hoạt động Delta chủ yếu được tìm thấy ở trẻ sơ sinh. Các sóng Delta liên quan đến các giai đoạn sâu của giấc ngủ ở những người lớn tuổi. Các sóng Delta được ghi nhận giữa các cơn co giật ở những bệnh nhân có cơn co giật vắng mặt, liên quan đến những khoảng thời gian ngắn, đột ngột giảm chú ý.
Các sóng Delta đặc trưng bởi tần số thấp (khoảng 3 Hz), sóng biên độ cao. Nhịp Delta có thể hiện diện trong tình trạng tỉnh táo - chúng phản ứng với việc mở mắt và có thể được tăng cường bằng siêu thông gió. Khi được đo bởi một thiết bị EEG, chúng thường được gọi là sóng delta EEG.
Sử dụng các sóng EEG để hiểu cách thức não hoạt động
EEG cho thấy điều gì?
Não của bạn không ngừng hấp thụ và xử lý thông tin, ngay cả khi bạn đang ngủ. Tất cả các hoạt động này tạo ra các tín hiệu điện mà các cảm biến EEG thu nhận. Điều này cho phép ghi lại các thay đổi trong hoạt động não, ngay cả khi không có phản ứng hành vi nào rõ ràng, chẳng hạn như một cử động hay một biểu cảm khuôn mặt.
Một máy theo dõi EEG ghi lại các thay đổi trong điện năng mà não bạn tạo ra, nhưng không ghi lại suy nghĩ hoặc cảm xúc. Nó không gửi bất kỳ điện năng nào vào não của bạn.
Việc phát hiện hoạt động trên các vỏ não chính của não là điều quan trọng để thu được dữ liệu EEG chất lượng cao. Kết quả có thể là proxy để đánh giá các trạng thái cảm xúc bị ảnh hưởng bởi các kích thích bên ngoài.
Lịch sử ngắn gọn về EEG
Nghiên cứu về hiện tượng hoạt động điện trong não đã được thực hiện trên động vật từ lâu, vào năm 1875, khi bác sĩ Richard Caton công bố những phát hiện của mình từ các cuộc thử nghiệm trên thỏ và khỉ trong Tạp chí Y học Anh.
Vào năm 1890, Adolf Beck đã đặt các điện cực trực tiếp lên bề mặt não của một con chó và một con thỏ để kiểm tra kích thích cảm giác. Quan sát của ông về hoạt động điện não dao động đã dẫn đến sự phát hiện ra sóng não và đưa EEG trở thành một lĩnh vực khoa học.
Nhà sinh lý học và tâm thần học người Đức Hans Berger được ghi nhận là người ghi lại các sóng EEG đầu tiên của con người vào năm 1924. Berger đã phát minh ra điện não đồ, một thiết bị ghi lại các tín hiệu EEG. Trong cuốn sách của mình "Nguồn gốc của EEG", tác giả David Millet đã mô tả phát minh này như "một trong những phát triển đáng ngạc nhiên, đáng chú ý và quan trọng nhất trong lịch sử thần kinh học lâm sàng."
Ghi âm EEG đầu tiên của con người được thực hiện bởi Hans Berger vào năm 1924. Tín hiệu phía trên là EEG và phía dưới là tín hiệu thời gian 10 Hz.
Hans Berger, người đầu tiên ghi lại các sóng EEG ở người.
Lĩnh vực điện não đồ lâm sàng bắt đầu vào năm 1935. Nó phát sinh từ nghiên cứu của nhà thần kinh học Frederic Gibbs, Hallowell Davis và William Lennox quanh các đỉnh co giật, các sóng đỉnh giữa các cơn co giật và ba chu kỳ cơn co giật EEG vắng mặt lâm sàng. Gibbs và nhà khoa học Herbert Jasper kết luận rằng các đỉnh giữa các cơn co giật là một đặc điểm đặc trưng của triệu chứng động kinh. Phòng thí nghiệm EEG đầu tiên được mở tại Bệnh viện Tổng hợp Massachusetts vào năm 1936.
Vào năm 1947, Hiệp hội EEG Mỹ, hiện được gọi là Hiệp hội Thần kinh học Lâm sàng Mỹ, được thành lập và Hội nghị EEG Quốc tế đầu tiên diễn ra.
Vào những năm 1950, William Grey Walter phát triển bản đồ EEG, một bổ sung cho EEG, cho phép lập bản đồ hoạt động điện trên bề mặt của não. Điều này rất phổ biến vào những năm 1980, nhưng không bao giờ được áp dụng vào thần kinh học chính thống.
Stevo Bozinovski, Liljana Bozinovska và Mihail Sestakov là những nhà khoa học đầu tiên đạt được kiểm soát một vật thể vật lý bằng cách sử dụng một máy EEG vào năm 1988. Vào năm 2011, EEG đã vào thị trường tiêu dùng khi các doanh nhân công nghệ Tan Le và Dr. Geoff Mackellar ra mắt công ty EMOTIV.
Công nghệ EEG như tai nghe và mũ là thành phần của BCI (Giao diện Não-Máy tính). BCI cũng được gọi là HMI (Giao diện Người-Máy), MMI (Giao diện Tâm trí-Máy), BMI (Giao diện Não-Máy) và DNI (Giao diện Thần kinh Trực tiếp) - DNI có thể giải mã tín hiệu từ não và các bộ phận khác của hệ thống thần kinh. BCI nhằm theo dõi hiệu suất nhận thức và điều khiển cả các đối tượng ảo và vật lý thông qua việc học máy của các lệnh tinh thần đã được đào tạo.
Vào năm 2017, vận động viên đua xe bại liệt Rodrigo Hübner Mendes đã trở thành người đầu tiên lái xe công thức 1 chỉ bằng cách sử dụng sóng não của mình, nhờ vào Tai nghe EEG EMOTIV.
EEG được sử dụng để làm gì?
Hiệu suất và Sức khỏe
Các vận động viên, những người thúc đẩy sinh học và bất kỳ người tiêu dùng nào quan tâm có thể sử dụng EEG để "theo dõi" hoạt động não của họ theo cách mà họ có thể theo dõi số bước họ thực hiện trong một ngày. EEG có thể đo lường các chức năng nhận thức - chẳng hạn như sự chú ý và phân tâm, căng thẳng và tải nhận thức (khả năng tổng thể của não cho hoạt động tâm thần được đặt lên trí nhớ làm việc tại bất kỳ thời điểm nào). Những phát hiện này có thể tiết lộ những hiểu biết quý giá về cách não phản ứng với các sự kiện trong cuộc sống hàng ngày. Dữ liệu EEG cung cấp phản hồi có thể được sử dụng để thiết kế các chiến lược dựa trên khoa học nhằm giảm căng thẳng, cải thiện sự tập trung hoặc nâng cao thiền định.
Nghiên cứu Người tiêu dùng
Dữ liệu EEG có thể là một công cụ tìm kiếm - công cụ cho những hiểu biết của người tiêu dùng. Phản ứng của não cung cấp phản hồi người tiêu dùng chưa từng có - trong đó EEG được sử dụng để đo khoảng cách giữa những gì người tiêu dùng thực sự chú ý so với những gì họ tự báo cáo thích hoặc nhận thấy. Kết hợp EEG với các cảm biến sinh học khác như theo dõi mắt, phân tích biểu cảm khuôn mặt và đo nhịp tim có thể cung cấp một hiểu biết đầy đủ về hành vi của khách hàng cho các công ty. Việc sử dụng công nghệ thần kinh như EEG để nghiên cứu phản ứng của người tiêu dùng được gọi là tiếp thị thần kinh.
Chăm sóc sức khỏe
Bởi vì các xét nghiệm EEG cho thấy hoạt động não trong một quy trình kiểm soát, kết quả có thể chứa thông tin được sử dụng để chẩn đoán các rối loạn não khác nhau. Dữ liệu EEG bất thường được hiển thị thông qua các sóng não không đều. Dữ liệu EEG bất thường có thể chỉ ra dấu hiệu của chức năng não suy yếu, chấn thương đầu, rối loạn giấc ngủ, vấn đề về trí nhớ, khối u não, đột quỵ, chứng sa sút trí tuệ, rối loạn co giật như động kinh và nhiều tình trạng khác. Tùy thuộc vào chẩn đoán dự kiến, các bác sĩ đôi khi kết hợp EEG với các bài kiểm tra nhận thức, theo dõi hoạt động não và các kỹ thuật hình ảnh thần kinh.
Chẩn đoán co giật
Các xét nghiệm EEG thường được khuyến nghị cho những bệnh nhân trải qua hoạt động co giật. Trong những trường hợp này, các bác sĩ có thể thực hiện một EEG lưu động. Một EEG lưu động ghi lại liên tục trong tối đa 72 giờ, trong khi EEG truyền thống kéo dài từ 1-2 giờ. Người bệnh được phép di chuyển trong nhà riêng trong khi đeo tai nghe EEG. Việc mở rộng ghi âm tăng khả năng ghi lại hoạt động não bất thường. Vì lý do đó, EEG lưu động thường được sử dụng để chẩn đoán chứng động kinh (EEG động kinh), rối loạn co giật hoặc rối loạn giấc ngủ.
Thử nghiệm giấc ngủ đối với rối loạn giấc ngủ
Một nghiên cứu giấc ngủ EEG hoặc "polysomnography" đo lường hoạt động cơ thể ngoài việc thực hiện một quét não. Một kỹ thuật viên EEG theo dõi nhịp tim, hô hấp và nồng độ oxy trong máu của bạn trong quá trình qua đêm. Polysomnography chủ yếu được sử dụng trong nghiên cứu y tế và thử nghiệm chẩn đoán cho các rối loạn giấc ngủ.
Thần kinh học định lượng
Bởi vì EEG đo lường hoạt động điện trong lớp ngoài của não (vỏ não), nó có thể thu thập sóng não từ da đầu bạn. Bằng cách kết hợp các bài kiểm tra não EEG với dữ liệu từ các kỹ thuật giám sát não khác, các nhà nghiên cứu có thể thu được những hiểu biết mới về những tương tác phức tạp đang xảy ra trong não của chúng ta - cũng như trong cơ thể của chúng ta.
Đó chính xác là điều mà điện não đồ định lượng (qEEG) nhằm thực hiện. EEG định lượng ghi lại sóng não của bạn giống như một EEG truyền thống. Sử dụng học máy, qEEG so sánh sóng não của bạn với sóng não của những cá nhân trong cùng giới tính và độ tuổi, nhưng những người không có rối loạn não. Quy trình qEEG tạo ra một "bản đồ" của não bạn thông qua việc so sánh định lượng. Quy trình này rất phổ biến trong lĩnh vực con của thần kinh học gọi là thần kinh học tính toán.
Việc đặt điện cực EEG là một phần quan trọng của qEEG thành công. Các vị trí dẫn điện EEG truyền thống theo hệ thống 10-20, một tiêu chuẩn quốc tế được công nhận cho việc áp dụng các điện cực gắn vào da đầu bạn. "10-20" đề cập đến khoảng cách giữa các dẫn điện EEG là 10% hoặc 20% tổng khoảng cách của hộp sọ.
Số lượng điện cực trên một thiết bị có thể thay đổi - một số hệ thống ghi âm EEG có thể có tới 256 điện cực. Các ghi âm qEEG sử dụng một mũ 19 cảm biến để thu thập dữ liệu từ tất cả 19 khu vực trên da đầu của bạn. Bởi vì các dẫn điện EEG khuếch đại tín hiệu từ vị trí mà chúng được đặt, việc thu thập bản đồ não qEEG xác định ở cấp độ não nguyên nhân gây ra những rối loạn quan sát được ở cấp độ hành vi và/hoặc nhận thức.
Nghiên cứu học thuật
Kết quả EEG bất thường không phải là thông tin quý giá duy nhất được lấy từ kết quả thử nghiệm EEG. Nhiều nhà nghiên cứu sử dụng EEG bình thường trong nghiên cứu của họ, bao gồm một nghiên cứu mang tính bước ngoặt vào năm 1957 về hoạt động não trong giấc ngủ REM.
Như đã giới thiệu trong phần về các loại sóng não mà EEG đo lường, việc nghiên cứu các bản ghi EEG tiết lộ một loạt các tần số chứa trong các tín hiệu não. Những tần số này phản ánh các trạng thái chú ý và nhận thức khác nhau. Ví dụ, các nhà nghiên cứu đã theo dõi hoạt động băng gamma (thường liên quan đến sự chú ý tỉnh táo) trong khi điều tra phản ứng thần kinh trong quá trình thiền định (EEG thiền).
Hoạt động băng gamma liên quan đến hiệu suất tinh thần hoặc thể chất đỉnh cao. Các thử nghiệm mà một đối tượng đeo thiết bị EEG đang thực hành thiền sâu đã đề xuất rằng các sóng gamma liên quan đến những trải nghiệm tỉnh táo hoặc trạng thái tâm trí siêu việt. Tuy nhiên, không có sự đồng thuận giữa các nhà nghiên cứu học thuật về những chức năng nhận thức mà hoạt động băng gamma liên quan đến.
Các nhà nghiên cứu cần một cách để xử lý và xử lý tất cả kho dữ liệu não phong phú mà họ thu thập - và thậm chí chia sẻ nó với các tổ chức khác nhau. "Thần kinh thông tin học" là lĩnh vực nghiên cứu cung cấp các công cụ tính toán và mô hình toán học cho dữ liệu thần kinh học. Thần kinh thông tin học nhằm tạo ra các công nghệ để tổ chức cơ sở dữ liệu, chia sẻ dữ liệu và mô hình hóa dữ liệu. Nó liên quan đến một lượng dữ liệu đa dạng, khi "thần kinh học" được định nghĩa một cách rộng rãi là nghiên cứu khoa học về hệ thống thần kinh. Một trong các phân ngành của thần kinh học bao gồm tâm lý học nhận thức, sử dụng các phương pháp hình ảnh thần kinh như EEG để phân tích những bộ phận nào của não và hệ thống thần kinh liên quan đến các quá trình nhận thức nào.
Nghiên cứu Thị trường: Sử dụng Tai nghe EEG để hiểu trạng thái Cảm xúc & Nhận thức
Quy trình thử nghiệm EEG
Chuẩn bị cho quy trình EEG
Các phần tiếp theo về giám sát EEG, giải thích và kết quả bao gồm thông tin cho các khán giả tham gia các xét nghiệm EEG trong bối cảnh chăm sóc sức khỏe. Cách tốt nhất để chuẩn bị cho một bài kiểm tra luôn là hỏi những người thực hiện kiểm tra về các hướng dẫn chuẩn bị cụ thể. Hướng dẫn chuẩn bị có thể thay đổi theo từng trường hợp sử dụng - ví dụ, việc ghi lại EEG cho nghiên cứu người tiêu dùng, nghiên cứu học thuật hoặc hiệu suất và sức khỏe có thể yêu cầu các đối tượng hoạt động thay vì nằm xuống.
Các công ty như EMOTIV đã tiên phong trong các tiến bộ trong công nghệ EEG, giúp việc thực hiện, xử lý và giải thích các bài kiểm tra nhanh hơn và tiện lợi hơn. Tai nghe EEG di động và không dây của EMOTIV có thể được thiết lập trong chưa đầy năm phút, và chúng cho phép người tham gia tự do di chuyển thay vì bị giới hạn trong một cơ sở thử nghiệm.
Trước khi thực hiện xét nghiệm EEG, hãy cho chuyên gia thực hiện kiểm tra - bất kể đó là bác sĩ, nhà tuyển dụng hay nhà nghiên cứu - biết về bất kỳ loại thuốc nào bạn đang dùng thường xuyên. Nên rửa sạch tóc vào đêm hôm trước, và tránh mọi sản phẩm. Tránh uống hoặc ăn bất kỳ chất chứa caffeine nào ít nhất 8 giờ trước bài kiểm tra. Nếu bạn phải ngủ trong quá trình thử nghiệm EEG, bạn có thể được yêu cầu giới hạn giấc ngủ vào đêm hôm trước để đảm bảo não bạn có thể thư giãn đúng cách trong quá trình kiểm tra.
Giám sát EEG
Bạn sẽ không cảm thấy đau hoặc khó chịu trong suốt quy trình EEG. Trong một quy trình EEG lâm sàng, bạn sẽ nằm trên một giường hoặc ghế ngã và được chỉ dẫn để nhắm mắt lại. Một kỹ thuật viên EEG sẽ đo đầu của bạn và đánh dấu nơi để áp dụng các dây dẫn.
Khi bài kiểm tra bắt đầu, các điện cực ghi lại sóng não của bạn và gửi hoạt động đến một máy ghi âm. Máy EEG sau đó chuyển đổi dữ liệu thành một mẫu sóng để giải thích. Sau khi việc ghi âm hoàn tất, kỹ thuật viên sẽ gỡ bỏ các điện cực khỏi da đầu của bạn.
Các xét nghiệm EEG định kỳ trong các bối cảnh khoa học hoặc lâm sàng mất 30-60 phút để hoàn thành, bao gồm khoảng 20 phút thời gian thiết lập ban đầu. Các xét nghiệm EEG được thực hiện cho nghiên cứu người tiêu dùng, cá nhân và nghiên cứu tại nơi làm việc có thể ngắn hơn hoặc dài hơn tùy thuộc vào mục đích kiểm tra. Tai nghe EEG không dây của EMOTIV hỗ trợ thiết lập nhanh hơn cho các trường hợp sử dụng này (dưới năm phút).
Không cần thời gian phục hồi sau một quy trình. Nếu bạn đã dùng thuốc gây buồn ngủ để ngủ trong khi thử nghiệm, người thực hiện kiểm tra có thể khuyên bạn nên ở lại cơ sở cho đến khi tác dụng của thuốc đã hết hoặc có ai đó lái xe đưa bạn về.
Các tác dụng phụ của kiểm tra EEG là hiếm. Các điện cực không tạo ra cảm giác nào; chúng chỉ ghi lại hoạt động não. Những người bị động kinh có thể trải qua cơn co giật từ các kích thích như ánh sáng nhấp nháy trong quá trình thử nghiệm. Một cơn co giật trong một bài kiểm tra EEG không phải là điều đáng sợ - nó thực sự có thể giúp bác sĩ chẩn đoán loại động kinh và do đó điều chỉnh phương pháp điều trị.
Giải thích EEG và Kết quả Quy trình
Nếu bạn đã được khuyến nghị thực hiện một bài kiểm tra EEG vì lý do lâm sàng, kết quả kiểm tra của bạn sẽ được một bác sĩ chuyên về hệ thần kinh giải thích. Nhà thần kinh học sẽ nghiên cứu bản ghi để tìm các mẫu não bình thường và bất thường. Các mẫu sóng não rất dễ nhận biết bởi các đặc điểm của dạng sóng của chúng. Ví dụ, một mẫu ức chế bùng nổ, thường thấy ở bệnh nhân có trạng thái não không hoạt động như từ hôn mê hoặc gây mê tổng quát, cho thấy các đỉnh ngắn (sự bùng nổ) xen kẽ với các khoảng thời gian phẳng (sự ức chế).
Các loại động kinh khác nhau được đặc trưng bởi các mẫu EEG riêng biệt. Một mẫu sóng đỉnh - một mẫu EEG phổ biến, đối xứng - thường được quan sát trong một cơn co giật vắng mặt, trong đó một người trải qua sự mất ý thức ngắn. Một cơn co giật cục bộ, trong đó hoạt động co giật chỉ ảnh hưởng đến một khu vực não, được đặc trưng bởi một mẫu nhịp độ thấp, nhanh xuất hiện trong kênh dữ liệu EEG liên quan đến khu vực đó.
Nhà thần kinh học sau đó gửi lại phép đo EEG cho bác sĩ đã yêu cầu thử nghiệm. Bác sĩ của bạn có thể lên lịch một cuộc hẹn để xem hình ảnh EEG và thảo luận về kết quả với bạn. Tùy thuộc vào tình trạng của bạn, bạn có thể được khuyến nghị một dịch vụ gọi là neurofeedback EEG hoặc biofeedback như một bước tiếp theo. Ví dụ, những người muốn củng cố các mẫu sóng não liên quan đến sự chú ý có thể tham gia vào liệu pháp neurofeedback cho ADHD.
Liệu pháp biofeedback giúp các đối tượng kiểm soát các quá trình cơ thể không tự nguyện. Một đối tượng trải qua, ví dụ, huyết áp cao, có thể xem các chỉ số cơ thể của họ trên một màn hình nhận dữ liệu từ các điện cực trên da của họ. Việc theo dõi hoạt động này giúp dạy các bài tập thư giãn và tinh thần có thể làm giảm triệu chứng.
Tương tự, Neurofeedback dựa vào EEG để đào tạo não hoạt động hiệu quả hơn. Trong quá trình đào tạo này, bệnh nhân được kết nối với một máy EEG và theo dõi hoạt động não của họ trong hành động. Điều này thường giống như một loại trò chơi điện tử mà bệnh nhân "chơi" trò chơi bằng não của họ để kiểm soát hoạt động não. Bệnh nhân cố gắng cải thiện tần số não liên quan đến rối loạn não, giống như một vận động viên làm việc với một cơ yếu. Neurofeedback EEG thường được khuyến nghị cho các tình trạng như động kinh, rối loạn lưỡng cực, ADHD và tự kỷ. Mặc dù nó có thể giúp các rối loạn này, nhưng nó không thể chữa lành chúng.
Các loại thiết bị EEG khác nhau
Các máy EEG tồn tại dưới dạng một số loại thiết bị EEG đeo được. Ở cấp độ cao nhất là sự khác biệt giữa các thiết bị EEG lâm sàng (sử dụng trong bối cảnh chăm sóc sức khỏe và nghiên cứu khoa học) và các thiết bị EEG tiêu dùng (được sử dụng trong nghiên cứu người tiêu dùng, nghiên cứu học thuật và hiệu suất và sức khỏe). Với các thiết bị lâm sàng, người tham gia không thể di chuyển trong khi đeo thiết bị, và dữ liệu cần phải được thu thập trong một môi trường kiểm soát và bảo vệ để tránh làm méo tín hiệu. Các thiết bị EEG tiêu dùng như tai nghe không dây EMOTIV cho phép người dùng theo dõi hoạt động não ở bất kỳ đâu.
Sự khác biệt giữa các loại thiết bị EEG đeo được khác nhau là cần thiết để đáp ứng nhu cầu của các chuyên gia sử dụng hệ thống EEG và các bối cảnh mà dữ liệu được thu thập. Chẳng hạn, các nhà thần kinh học và nhà khoa học thần kinh thường cần mật độ cảm biến cao hơn để thực hiện phân tích dữ liệu hơn là một nhà nghiên cứu người tiêu dùng có thể. Ngoài việc đặt điện cực EEG, có một số sự khác biệt đáng chú ý khác giữa các hệ thống EEG cần xem xét.
Mũ EEG so với Tai nghe EEG
Sự khác biệt giữa mũ EEG và tai nghe EEG là gì? Sự khác biệt chính giữa hai loại thiết bị EEG đeo phổ biến nhất này là số lượng điện cực. Tai nghe thường có từ 5-20 điện cực. Mũ có thể hỗ trợ nhiều cảm biến hơn, vì chúng có diện tích bề mặt lớn hơn để đặt điện cực. Các mũ EEG, như EMOTIV EPOC FLEX cung cấp các cảm biến di động để định vị linh hoạt. Cấu hình cảm biến trong EMOTIV INSIGHT và EPOC X được cố định.
EPOC Flex
Cảm biến Gel hoặc Muối
EPOC+ và EPOC X
Cảm biến Muối
Các điện cực EEG ướt và khô
Các thiết bị EEG chủ yếu sử dụng điện cực ướt hoặc khô. Có một dạng điện cực mới được phát triển được gọi là "điện cực hình xăm," được áp dụng như một hình xăm tạm thời. Các điện cực ướt cho phép độ chính xác dữ liệu tốt hơn vì chúng sử dụng một gel dính để tiếp xúc tốt hơn với da đầu. Các điện cực ướt chủ yếu được sử dụng trong các bối cảnh lâm sàng và nghiên cứu. Các điện cực khô không yêu cầu gel dính. Các thiết bị EEG với các điện cực khô thường được sử dụng trong nghiên cứu người tiêu dùng EEG, vì chúng cho phép thời gian thiết lập nhanh hơn. Các nhà nghiên cứu luôn so sánh những ưu và nhược điểm của các điện cực EEG ướt và khô.
Các thiết bị EEG có dây và không dây
Trong những ngày đầu của EEG, bệnh nhân phải được kết nối với máy EEG trong một bối cảnh lâm sàng. Hiện nay, các xét nghiệm EEG không dây là khả thi, vì các tín hiệu EEG có thể được số hóa và gửi đến máy ghi âm như một chiếc điện thoại thông minh, một máy tính hoặc lên đám mây. Các xét nghiệm có thể được thực hiện trong nhiều môi trường khác nhau bằng cách sử dụng EEG di động. Bạn có thể thực hiện một thí nghiệm mà trong đó các đối tượng đeo tai nghe EEG không dây và di chuyển qua một công viên, và việc di chuyển của đối tượng sẽ chỉ bị giới hạn bởi khoảng cách truyền dữ liệu. Nếu bạn cần kiểm soát môi trường thử nghiệm để thực hiện các kích thích như ánh sáng nhấp nháy, bạn có thể chọn một bối cảnh lâm sàng - trong trường hợp đó, không có hạn chế nào khi sử dụng một máy EEG có dây.
Tai nghe EEG có dây
Kết nối cáp
Tai nghe EEG không dây Emotiv
Công nghệ không dây Bluetooth
Đo EEG so với Các kỹ thuật đo lường não khác
Lợi thế của đo EEG là nó là biện pháp xâm lấn thấp nhất về hoạt động não mà chúng ta có, và cung cấp rất nhiều thông tin định lượng trong quá trình nhận thức liên quan. Các phương pháp khác để nghiên cứu chức năng não bao gồm:
Chụp cộng hưởng từ chức năng (fMRI)
Đo từ não (MEG)
Quang phổ cộng hưởng từ hạt nhân (NMR hoặc MRS)
Điện não đồ ngoại vi
Chụp cắt lớp phát xạ đơn-photon (SPECT)
Chụp cắt lớp phát xạ positron (PET)
Quang phổ gần hồng ngoại (NIRS)
Tín hiệu quang liên quan đến sự kiện (EROS)
Lợi ích của EEG
Mặc dù độ nhạy không gian tương đối thấp của EEG, nó có nhiều lợi thế so với một số kỹ thuật hình ảnh và nghiên cứu não đã được liệt kê trước đó:
EEG có độ phân giải thời gian rất cao so với fMRI. Nó có thể ghi lại những phản ứng nhanh chóng của não diễn ra với tốc độ mili giây, cho phép nó đồng bộ chính xác những gì xảy ra trong não và trong môi trường. EEG được ghi lại với tốc độ lấy mẫu từ 250 đến 2000 Hz trong các bối cảnh lâm sàng và nghiên cứu. Các hệ thống thu thập dữ liệu EEG hiện đại có thể ghi lại với tốc độ lấy mẫu vượt quá 20,000 Hz nếu muốn.
Chi phí phần cứng và tổng chi phí sở hữu (TCO) thấp hơn đáng kể.
Dữ liệu EEG được thu thập không xâm lấn, không giống như điện não đồ ngoại vi, điều này yêu cầu phẫu thuật thần kinh để đặt điện cực trực tiếp lên bề mặt não.
Các cảm biến EEG di động có thể được sử dụng ở nhiều nơi hơn so với fMRI, SPECT, PET, MRS, hoặc MEG, vì các kỹ thuật này phụ thuộc vào thiết bị nặng, đắt tiền và không di chuyển.
EEG có thể được sử dụng trong môi trường y tế, cho phép mọi người xem sự phản ứng của các kích thích âm thanh.
Không có mối nguy hiểm vật lý nào khi sử dụng máy EEG, so với fMRI và MRI, nơi là những nam châm mạnh có thể không an toàn cho những người có trang bị kim loại như máy tạo nhịp.
fMRI, PET, MRS, và SPECT có thể làm trầm trọng thêm chứng sợ không gian kín, có thể làm sai lệch kết quả kiểm tra. EEG không gây ra chứng sợ không gian kín vì đối tượng không bị giới hạn trong một không gian nhỏ.
Các quét EEG tiêu dùng cho phép nhiều chuyển động của đối tượng trong khi thử nghiệm, không giống như hầu hết các kỹ thuật hình ảnh thần kinh khác.
EEG không tiếp xúc với các chất phóng xạ, không giống như chụp phát xạ positron, hay các trường từ tính mạnh như MRI hay fMRI.
EEG không tiếp xúc với các trường từ tính cường độ cao (>1 tesla).
So với các phương pháp thử nghiệm hành vi, EEG có thể phát hiện quá trình kín (quá trình không cần phản hồi). Công nghệ này cũng được sử dụng cho các đối tượng không thể đưa ra phản hồi cơ động.
EEG có rào cản gia nhập thấp cho việc sử dụng của người tiêu dùng nên đó là một công cụ mạnh mẽ để theo dõi và ghi lại hoạt động não trong các hoạt động hàng ngày khác nhau, cho phép có một số ứng dụng gần như không giới hạn.
Phân tích giấc ngủ EEG có thể chỉ ra các khía cạnh quan trọng về thời gian phát triển não, bao gồm đánh giá trưởng thành não ở tuổi thanh thiếu niên.
Có sự hiểu biết tốt hơn về chính xác tín hiệu nào được đo bằng EEG, so với hình ảnh BOLD (hình ảnh phụ thuộc mức độ oxy trong máu) được sử dụng trong fMRI.
Trò chơi EEG
Công nghệ EEG đã được điều chỉnh cho thế giới trò chơi cả cho các mục đích y tế và giải trí. Các công ty đang sử dụng EEG để cung cấp cách tương tác với trò chơi điện tử trong VR, AR và BCI. Các máy EEG phát hiện tín hiệu và các thuật toán trong phần mềm giải thích sóng não của bạn để kiểm soát nhân vật của bạn trên màn hình.
Tai nghe EPOC của EMOTIV là mô hình đầu tiên giao diện não-máy tính độ chính xác cao (BCI) có thể theo dõi và giải thích suy nghĩ và cảm xúc có ý thức và không có ý thức. BCI có thể phát hiện được các sóng não phức tạp của 30 biểu đạt, cảm xúc và hành động khác nhau. Việc phát hiện này đạt được thông qua việc học máy. Các thuật toán học máy đã được đào tạo để nhận diện các mẫu sóng não xảy ra khi người tham gia xử lý các biểu hiện, cảm xúc và hành động khác nhau.
Khi các thuật toán phát hiện một sóng não EEG trong bộ dữ liệu của nó, BCI có thể liên kết mẫu này với một lệnh vật lý hoặc kỹ thuật số. Ví dụ, nghĩ về một từ kích hoạt như "đẩy!" sẽ khiến nhân vật của bạn đẩy một vật ra khỏi đường đi của họ.
TechCrunch TV: Thiết bị điều khiển bằng tâm trí và nhiều hơn nữa bằng EEG
Các trường hợp sử dụng EEG
Có nhiều ứng dụng hiện đại cho việc đo EEG. Một số trường hợp sử dụng EEG đáng chú ý bao gồm:
Khoa học thần kinh
Các chương trình giáo dục não
Tiếp thị thần kinh
Nghiên cứu giấc ngủ
Giao diện Não-Máy tính (BCI)
Hiệu suất nhận thức
Tự định lượng
Các trạng thái cảm xúc
Liệu pháp ADHD
Các rối loạn thần kinh
Đồng bộ sóng não
Liệu pháp hành vi nhận thức
Thần kinh thông tin học
Trò chơi sóng não
Tài trợ AR & VR
Khó nuốt và Chứng sa sút trí tuệ
Phục hồi sau đột quỵ
Các bài kiểm tra trí nhớ làm việc (N-back)
Chú thích: Đây chỉ là thông tin chung về EEG. Sản phẩm EMOTIV chỉ được sử dụng cho các ứng dụng nghiên cứu và việc sử dụng cá nhân. Sản phẩm của chúng tôi không được bán như các Thiết bị Y tế theo định nghĩa của chỉ thị EU 93/42/EEC. Sản phẩm của chúng tôi không được thiết kế hoặc dự định để sử dụng cho chẩn đoán hoặc điều trị bệnh.
***Điều khoản miễn trừ - Sản phẩm EMOTIV chỉ được sử dụng cho các ứng dụng nghiên cứu và việc sử dụng cá nhân. Sản phẩm của chúng tôi không được bán như các Thiết bị Y tế như được xác định trong chỉ thị EU 93/42/EEC. Sản phẩm của chúng tôi không được thiết kế hoặc dự định để sử dụng cho chẩn đoán hoặc điều trị bệnh.
Định nghĩa EEG
EEG là viết tắt của "điện não đồ" - một quá trình sinh lý học điện để ghi lại hoạt động điện của não. EEG đo lường những thay đổi trong hoạt động điện do não sản xuất. Những thay đổi điện áp đến từ dòng ion trong và giữa một số tế bào não được gọi là nơron.
EEG là gì?
Một xét nghiệm EEG đánh giá hoạt động điện của não. Các quét EEG được thực hiện bằng cách đặt các cảm biến EEG - những đĩa kim loại nhỏ còn được gọi là điện cực EEG - lên da đầu của bạn. Các điện cực này thu thập và ghi lại hoạt động điện trong não của bạn. Các tín hiệu EEG thu thập được được khuếch đại, số hóa, và sau đó gửi đến máy tính hoặc thiết bị di động để lưu trữ và xử lý dữ liệu.
Phân tích dữ liệu EEG là một cách đặc biệt để nghiên cứu các quy trình nhận thức. Nó có thể giúp bác sĩ xác định chẩn đoán y tế, các nhà nghiên cứu hiểu các quy trình não liên quan đến hành vi con người, và các cá nhân cải thiện năng suất và sức khỏe của họ.
EEG hoạt động như thế nào?
Các tỷ lệ tế bào trong não bạn sản xuất ra các tín hiệu điện rất nhỏ tạo thành các kiểu phi tuyến gọi là sóng não. Một máy EEG đo lường hoạt động điện trong vỏ não, lớp ngoài cùng của não, trong quá trình xét nghiệm EEG. Các cảm biến EEG được đặt trên đầu của người tham gia, sau đó các điện cực không xâm lấn phát hiện sóng não từ đối tượng.
Các cảm biến EEG có thể ghi lại tới hàng nghìn bức ảnh về hoạt động điện phát sinh trong não trong một giây. Các sóng não được ghi lại được gửi đến các bộ khuếch đại, sau đó đến một máy tính hoặc điện toán đám mây để xử lý dữ liệu. Các tín hiệu đã được khuếch đại, trông giống như các đường gợn sóng, có thể được ghi lại trên một máy tính, thiết bị di động, hoặc trên một cơ sở dữ liệu đám mây.
Phần mềm điện toán đám mây được coi là một đổi mới quan trọng trong việc xử lý dữ liệu EEG, vì nó cho phép phân tích thời gian thực các bản ghi ở quy mô lớn - vào những ngày đầu của việc đo EEG, các sóng chỉ được ghi lại trên giấy đồ thị. Các hệ thống EEG, trong nghiên cứu học thuật và thương mại, thường hiển thị dữ liệu dưới dạng chuỗi thời gian, hoặc như một dòng điện áp liên tục.
Các sóng EEG ghi lại trên giấy đồ thị
Các sóng EEG ghi lại kỹ thuật số
Các sóng EEG trong phần mềm hình ảnh não hiện đại
Để lập bản đồ hoạt động điện của não, tốt hơn là lấy các phép đo EEG từ các tín hiệu qua nhiều cấu trúc vỏ não khác nhau nằm rải rác xung quanh bề mặt của não.
Các sóng EEG trong biểu đồ chuỗi thời gian hình ảnh não hiện đại
Các loại sóng não mà EEG đo lường
Các điện cực của một thiết bị EEG ghi lại hoạt động điện được diễn đạt trong các tần số EEG khác nhau. Sử dụng một thuật toán gọi là Biến đổi Fourier Nhanh (FFT), các tín hiệu EEG thô này có thể được xác định là các sóng khác nhau với các tần số khác nhau. Tần số, liên quan đến tốc độ dao động điện, được đo bằng chu kỳ mỗi giây - một Hertz (Hz) bằng một chu kỳ mỗi giây. Các sóng não được phân loại theo tần số thành bốn loại chính: Beta, Alpha, Theta và Delta.
Các đoạn văn sau đây thảo luận về một số chức năng liên quan đến bốn tần số não chính. Những chức năng này chỉ đơn giản đã được tìm thấy là liên quan đến các tần số não khác nhau - không có sự tương ứng tuyến tính một-một giữa một băng tần và một chức năng nhất định của não.
Các sóng Beta (tần số từ 14 Hz đến khoảng 30 Hz)
Các sóng Beta thường liên quan chặt chẽ đến trạng thái tỉnh táo hoặc đang trong trạng thái tỉnh táo, chú ý và cảnh giác. Các sóng beta với biên độ thấp có liên quan đến sự tập trung tích cực, hoặc với một trạng thái tâm trí bận rộn hoặc lo âu. Các sóng Beta cũng liên quan đến các quyết định vận động (sự ức chế chuyển động và phản hồi cảm giác về chuyển động). Khi được đo bởi một thiết bị EEG, các tín hiệu thường được gọi là sóng beta EEG.
Các sóng Alpha (tần số từ 7 Hz đến 13 Hz)
Các sóng Alpha thường liên quan đến một trạng thái tâm trí thư giãn, bình tĩnh và minh mẫn. Các sóng Alpha có thể được tìm thấy trong các vùng chẩm và sau của não. Các sóng Alpha có thể được kích thích bằng cách nhắm mắt và thư giãn, và hiếm khi xuất hiện trong các quy trình nhận thức mạnh như suy nghĩ, tính toán tâm lý và giải quyết vấn đề. Ở hầu hết người trưởng thành, các sóng alpha có tần số trong khoảng từ 9 đến 11 Hz. Khi được đo bởi một thiết bị EEG, chúng thường được gọi là sóng alpha EEG.
Các sóng Theta (tần số từ 4 Hz đến 7 Hz)
Hoạt động não trong khoảng tần số từ 4 đến 7 Hz được gọi là hoạt động Theta. Nhịp theta phát hiện trong đo EEG thường được tìm thấy ở những người trưởng thành trẻ, đặc biệt là trên các vùng thái dương và trong thời gian siêu thông gió. Ở những người lớn tuổi, hoạt động theta với biên độ lớn hơn khoảng 30 mili volt (mV) ít thấy hơn, trừ khi trong tình trạng buồn ngủ. Khi được đo bằng một thiết bị EEG, chúng thường được gọi là sóng theta EEG.
Các sóng Delta (tần số lên đến 4 Hz)
Hoạt động Delta chủ yếu được tìm thấy ở trẻ sơ sinh. Các sóng Delta liên quan đến các giai đoạn sâu của giấc ngủ ở những người lớn tuổi. Các sóng Delta được ghi nhận giữa các cơn co giật ở những bệnh nhân có cơn co giật vắng mặt, liên quan đến những khoảng thời gian ngắn, đột ngột giảm chú ý.
Các sóng Delta đặc trưng bởi tần số thấp (khoảng 3 Hz), sóng biên độ cao. Nhịp Delta có thể hiện diện trong tình trạng tỉnh táo - chúng phản ứng với việc mở mắt và có thể được tăng cường bằng siêu thông gió. Khi được đo bởi một thiết bị EEG, chúng thường được gọi là sóng delta EEG.
Sử dụng các sóng EEG để hiểu cách thức não hoạt động
EEG cho thấy điều gì?
Não của bạn không ngừng hấp thụ và xử lý thông tin, ngay cả khi bạn đang ngủ. Tất cả các hoạt động này tạo ra các tín hiệu điện mà các cảm biến EEG thu nhận. Điều này cho phép ghi lại các thay đổi trong hoạt động não, ngay cả khi không có phản ứng hành vi nào rõ ràng, chẳng hạn như một cử động hay một biểu cảm khuôn mặt.
Một máy theo dõi EEG ghi lại các thay đổi trong điện năng mà não bạn tạo ra, nhưng không ghi lại suy nghĩ hoặc cảm xúc. Nó không gửi bất kỳ điện năng nào vào não của bạn.
Việc phát hiện hoạt động trên các vỏ não chính của não là điều quan trọng để thu được dữ liệu EEG chất lượng cao. Kết quả có thể là proxy để đánh giá các trạng thái cảm xúc bị ảnh hưởng bởi các kích thích bên ngoài.
Lịch sử ngắn gọn về EEG
Nghiên cứu về hiện tượng hoạt động điện trong não đã được thực hiện trên động vật từ lâu, vào năm 1875, khi bác sĩ Richard Caton công bố những phát hiện của mình từ các cuộc thử nghiệm trên thỏ và khỉ trong Tạp chí Y học Anh.
Vào năm 1890, Adolf Beck đã đặt các điện cực trực tiếp lên bề mặt não của một con chó và một con thỏ để kiểm tra kích thích cảm giác. Quan sát của ông về hoạt động điện não dao động đã dẫn đến sự phát hiện ra sóng não và đưa EEG trở thành một lĩnh vực khoa học.
Nhà sinh lý học và tâm thần học người Đức Hans Berger được ghi nhận là người ghi lại các sóng EEG đầu tiên của con người vào năm 1924. Berger đã phát minh ra điện não đồ, một thiết bị ghi lại các tín hiệu EEG. Trong cuốn sách của mình "Nguồn gốc của EEG", tác giả David Millet đã mô tả phát minh này như "một trong những phát triển đáng ngạc nhiên, đáng chú ý và quan trọng nhất trong lịch sử thần kinh học lâm sàng."
Ghi âm EEG đầu tiên của con người được thực hiện bởi Hans Berger vào năm 1924. Tín hiệu phía trên là EEG và phía dưới là tín hiệu thời gian 10 Hz.
Hans Berger, người đầu tiên ghi lại các sóng EEG ở người.
Lĩnh vực điện não đồ lâm sàng bắt đầu vào năm 1935. Nó phát sinh từ nghiên cứu của nhà thần kinh học Frederic Gibbs, Hallowell Davis và William Lennox quanh các đỉnh co giật, các sóng đỉnh giữa các cơn co giật và ba chu kỳ cơn co giật EEG vắng mặt lâm sàng. Gibbs và nhà khoa học Herbert Jasper kết luận rằng các đỉnh giữa các cơn co giật là một đặc điểm đặc trưng của triệu chứng động kinh. Phòng thí nghiệm EEG đầu tiên được mở tại Bệnh viện Tổng hợp Massachusetts vào năm 1936.
Vào năm 1947, Hiệp hội EEG Mỹ, hiện được gọi là Hiệp hội Thần kinh học Lâm sàng Mỹ, được thành lập và Hội nghị EEG Quốc tế đầu tiên diễn ra.
Vào những năm 1950, William Grey Walter phát triển bản đồ EEG, một bổ sung cho EEG, cho phép lập bản đồ hoạt động điện trên bề mặt của não. Điều này rất phổ biến vào những năm 1980, nhưng không bao giờ được áp dụng vào thần kinh học chính thống.
Stevo Bozinovski, Liljana Bozinovska và Mihail Sestakov là những nhà khoa học đầu tiên đạt được kiểm soát một vật thể vật lý bằng cách sử dụng một máy EEG vào năm 1988. Vào năm 2011, EEG đã vào thị trường tiêu dùng khi các doanh nhân công nghệ Tan Le và Dr. Geoff Mackellar ra mắt công ty EMOTIV.
Công nghệ EEG như tai nghe và mũ là thành phần của BCI (Giao diện Não-Máy tính). BCI cũng được gọi là HMI (Giao diện Người-Máy), MMI (Giao diện Tâm trí-Máy), BMI (Giao diện Não-Máy) và DNI (Giao diện Thần kinh Trực tiếp) - DNI có thể giải mã tín hiệu từ não và các bộ phận khác của hệ thống thần kinh. BCI nhằm theo dõi hiệu suất nhận thức và điều khiển cả các đối tượng ảo và vật lý thông qua việc học máy của các lệnh tinh thần đã được đào tạo.
Vào năm 2017, vận động viên đua xe bại liệt Rodrigo Hübner Mendes đã trở thành người đầu tiên lái xe công thức 1 chỉ bằng cách sử dụng sóng não của mình, nhờ vào Tai nghe EEG EMOTIV.
EEG được sử dụng để làm gì?
Hiệu suất và Sức khỏe
Các vận động viên, những người thúc đẩy sinh học và bất kỳ người tiêu dùng nào quan tâm có thể sử dụng EEG để "theo dõi" hoạt động não của họ theo cách mà họ có thể theo dõi số bước họ thực hiện trong một ngày. EEG có thể đo lường các chức năng nhận thức - chẳng hạn như sự chú ý và phân tâm, căng thẳng và tải nhận thức (khả năng tổng thể của não cho hoạt động tâm thần được đặt lên trí nhớ làm việc tại bất kỳ thời điểm nào). Những phát hiện này có thể tiết lộ những hiểu biết quý giá về cách não phản ứng với các sự kiện trong cuộc sống hàng ngày. Dữ liệu EEG cung cấp phản hồi có thể được sử dụng để thiết kế các chiến lược dựa trên khoa học nhằm giảm căng thẳng, cải thiện sự tập trung hoặc nâng cao thiền định.
Nghiên cứu Người tiêu dùng
Dữ liệu EEG có thể là một công cụ tìm kiếm - công cụ cho những hiểu biết của người tiêu dùng. Phản ứng của não cung cấp phản hồi người tiêu dùng chưa từng có - trong đó EEG được sử dụng để đo khoảng cách giữa những gì người tiêu dùng thực sự chú ý so với những gì họ tự báo cáo thích hoặc nhận thấy. Kết hợp EEG với các cảm biến sinh học khác như theo dõi mắt, phân tích biểu cảm khuôn mặt và đo nhịp tim có thể cung cấp một hiểu biết đầy đủ về hành vi của khách hàng cho các công ty. Việc sử dụng công nghệ thần kinh như EEG để nghiên cứu phản ứng của người tiêu dùng được gọi là tiếp thị thần kinh.
Chăm sóc sức khỏe
Bởi vì các xét nghiệm EEG cho thấy hoạt động não trong một quy trình kiểm soát, kết quả có thể chứa thông tin được sử dụng để chẩn đoán các rối loạn não khác nhau. Dữ liệu EEG bất thường được hiển thị thông qua các sóng não không đều. Dữ liệu EEG bất thường có thể chỉ ra dấu hiệu của chức năng não suy yếu, chấn thương đầu, rối loạn giấc ngủ, vấn đề về trí nhớ, khối u não, đột quỵ, chứng sa sút trí tuệ, rối loạn co giật như động kinh và nhiều tình trạng khác. Tùy thuộc vào chẩn đoán dự kiến, các bác sĩ đôi khi kết hợp EEG với các bài kiểm tra nhận thức, theo dõi hoạt động não và các kỹ thuật hình ảnh thần kinh.
Chẩn đoán co giật
Các xét nghiệm EEG thường được khuyến nghị cho những bệnh nhân trải qua hoạt động co giật. Trong những trường hợp này, các bác sĩ có thể thực hiện một EEG lưu động. Một EEG lưu động ghi lại liên tục trong tối đa 72 giờ, trong khi EEG truyền thống kéo dài từ 1-2 giờ. Người bệnh được phép di chuyển trong nhà riêng trong khi đeo tai nghe EEG. Việc mở rộng ghi âm tăng khả năng ghi lại hoạt động não bất thường. Vì lý do đó, EEG lưu động thường được sử dụng để chẩn đoán chứng động kinh (EEG động kinh), rối loạn co giật hoặc rối loạn giấc ngủ.
Thử nghiệm giấc ngủ đối với rối loạn giấc ngủ
Một nghiên cứu giấc ngủ EEG hoặc "polysomnography" đo lường hoạt động cơ thể ngoài việc thực hiện một quét não. Một kỹ thuật viên EEG theo dõi nhịp tim, hô hấp và nồng độ oxy trong máu của bạn trong quá trình qua đêm. Polysomnography chủ yếu được sử dụng trong nghiên cứu y tế và thử nghiệm chẩn đoán cho các rối loạn giấc ngủ.
Thần kinh học định lượng
Bởi vì EEG đo lường hoạt động điện trong lớp ngoài của não (vỏ não), nó có thể thu thập sóng não từ da đầu bạn. Bằng cách kết hợp các bài kiểm tra não EEG với dữ liệu từ các kỹ thuật giám sát não khác, các nhà nghiên cứu có thể thu được những hiểu biết mới về những tương tác phức tạp đang xảy ra trong não của chúng ta - cũng như trong cơ thể của chúng ta.
Đó chính xác là điều mà điện não đồ định lượng (qEEG) nhằm thực hiện. EEG định lượng ghi lại sóng não của bạn giống như một EEG truyền thống. Sử dụng học máy, qEEG so sánh sóng não của bạn với sóng não của những cá nhân trong cùng giới tính và độ tuổi, nhưng những người không có rối loạn não. Quy trình qEEG tạo ra một "bản đồ" của não bạn thông qua việc so sánh định lượng. Quy trình này rất phổ biến trong lĩnh vực con của thần kinh học gọi là thần kinh học tính toán.
Việc đặt điện cực EEG là một phần quan trọng của qEEG thành công. Các vị trí dẫn điện EEG truyền thống theo hệ thống 10-20, một tiêu chuẩn quốc tế được công nhận cho việc áp dụng các điện cực gắn vào da đầu bạn. "10-20" đề cập đến khoảng cách giữa các dẫn điện EEG là 10% hoặc 20% tổng khoảng cách của hộp sọ.
Số lượng điện cực trên một thiết bị có thể thay đổi - một số hệ thống ghi âm EEG có thể có tới 256 điện cực. Các ghi âm qEEG sử dụng một mũ 19 cảm biến để thu thập dữ liệu từ tất cả 19 khu vực trên da đầu của bạn. Bởi vì các dẫn điện EEG khuếch đại tín hiệu từ vị trí mà chúng được đặt, việc thu thập bản đồ não qEEG xác định ở cấp độ não nguyên nhân gây ra những rối loạn quan sát được ở cấp độ hành vi và/hoặc nhận thức.
Nghiên cứu học thuật
Kết quả EEG bất thường không phải là thông tin quý giá duy nhất được lấy từ kết quả thử nghiệm EEG. Nhiều nhà nghiên cứu sử dụng EEG bình thường trong nghiên cứu của họ, bao gồm một nghiên cứu mang tính bước ngoặt vào năm 1957 về hoạt động não trong giấc ngủ REM.
Như đã giới thiệu trong phần về các loại sóng não mà EEG đo lường, việc nghiên cứu các bản ghi EEG tiết lộ một loạt các tần số chứa trong các tín hiệu não. Những tần số này phản ánh các trạng thái chú ý và nhận thức khác nhau. Ví dụ, các nhà nghiên cứu đã theo dõi hoạt động băng gamma (thường liên quan đến sự chú ý tỉnh táo) trong khi điều tra phản ứng thần kinh trong quá trình thiền định (EEG thiền).
Hoạt động băng gamma liên quan đến hiệu suất tinh thần hoặc thể chất đỉnh cao. Các thử nghiệm mà một đối tượng đeo thiết bị EEG đang thực hành thiền sâu đã đề xuất rằng các sóng gamma liên quan đến những trải nghiệm tỉnh táo hoặc trạng thái tâm trí siêu việt. Tuy nhiên, không có sự đồng thuận giữa các nhà nghiên cứu học thuật về những chức năng nhận thức mà hoạt động băng gamma liên quan đến.
Các nhà nghiên cứu cần một cách để xử lý và xử lý tất cả kho dữ liệu não phong phú mà họ thu thập - và thậm chí chia sẻ nó với các tổ chức khác nhau. "Thần kinh thông tin học" là lĩnh vực nghiên cứu cung cấp các công cụ tính toán và mô hình toán học cho dữ liệu thần kinh học. Thần kinh thông tin học nhằm tạo ra các công nghệ để tổ chức cơ sở dữ liệu, chia sẻ dữ liệu và mô hình hóa dữ liệu. Nó liên quan đến một lượng dữ liệu đa dạng, khi "thần kinh học" được định nghĩa một cách rộng rãi là nghiên cứu khoa học về hệ thống thần kinh. Một trong các phân ngành của thần kinh học bao gồm tâm lý học nhận thức, sử dụng các phương pháp hình ảnh thần kinh như EEG để phân tích những bộ phận nào của não và hệ thống thần kinh liên quan đến các quá trình nhận thức nào.
Nghiên cứu Thị trường: Sử dụng Tai nghe EEG để hiểu trạng thái Cảm xúc & Nhận thức
Quy trình thử nghiệm EEG
Chuẩn bị cho quy trình EEG
Các phần tiếp theo về giám sát EEG, giải thích và kết quả bao gồm thông tin cho các khán giả tham gia các xét nghiệm EEG trong bối cảnh chăm sóc sức khỏe. Cách tốt nhất để chuẩn bị cho một bài kiểm tra luôn là hỏi những người thực hiện kiểm tra về các hướng dẫn chuẩn bị cụ thể. Hướng dẫn chuẩn bị có thể thay đổi theo từng trường hợp sử dụng - ví dụ, việc ghi lại EEG cho nghiên cứu người tiêu dùng, nghiên cứu học thuật hoặc hiệu suất và sức khỏe có thể yêu cầu các đối tượng hoạt động thay vì nằm xuống.
Các công ty như EMOTIV đã tiên phong trong các tiến bộ trong công nghệ EEG, giúp việc thực hiện, xử lý và giải thích các bài kiểm tra nhanh hơn và tiện lợi hơn. Tai nghe EEG di động và không dây của EMOTIV có thể được thiết lập trong chưa đầy năm phút, và chúng cho phép người tham gia tự do di chuyển thay vì bị giới hạn trong một cơ sở thử nghiệm.
Trước khi thực hiện xét nghiệm EEG, hãy cho chuyên gia thực hiện kiểm tra - bất kể đó là bác sĩ, nhà tuyển dụng hay nhà nghiên cứu - biết về bất kỳ loại thuốc nào bạn đang dùng thường xuyên. Nên rửa sạch tóc vào đêm hôm trước, và tránh mọi sản phẩm. Tránh uống hoặc ăn bất kỳ chất chứa caffeine nào ít nhất 8 giờ trước bài kiểm tra. Nếu bạn phải ngủ trong quá trình thử nghiệm EEG, bạn có thể được yêu cầu giới hạn giấc ngủ vào đêm hôm trước để đảm bảo não bạn có thể thư giãn đúng cách trong quá trình kiểm tra.
Giám sát EEG
Bạn sẽ không cảm thấy đau hoặc khó chịu trong suốt quy trình EEG. Trong một quy trình EEG lâm sàng, bạn sẽ nằm trên một giường hoặc ghế ngã và được chỉ dẫn để nhắm mắt lại. Một kỹ thuật viên EEG sẽ đo đầu của bạn và đánh dấu nơi để áp dụng các dây dẫn.
Khi bài kiểm tra bắt đầu, các điện cực ghi lại sóng não của bạn và gửi hoạt động đến một máy ghi âm. Máy EEG sau đó chuyển đổi dữ liệu thành một mẫu sóng để giải thích. Sau khi việc ghi âm hoàn tất, kỹ thuật viên sẽ gỡ bỏ các điện cực khỏi da đầu của bạn.
Các xét nghiệm EEG định kỳ trong các bối cảnh khoa học hoặc lâm sàng mất 30-60 phút để hoàn thành, bao gồm khoảng 20 phút thời gian thiết lập ban đầu. Các xét nghiệm EEG được thực hiện cho nghiên cứu người tiêu dùng, cá nhân và nghiên cứu tại nơi làm việc có thể ngắn hơn hoặc dài hơn tùy thuộc vào mục đích kiểm tra. Tai nghe EEG không dây của EMOTIV hỗ trợ thiết lập nhanh hơn cho các trường hợp sử dụng này (dưới năm phút).
Không cần thời gian phục hồi sau một quy trình. Nếu bạn đã dùng thuốc gây buồn ngủ để ngủ trong khi thử nghiệm, người thực hiện kiểm tra có thể khuyên bạn nên ở lại cơ sở cho đến khi tác dụng của thuốc đã hết hoặc có ai đó lái xe đưa bạn về.
Các tác dụng phụ của kiểm tra EEG là hiếm. Các điện cực không tạo ra cảm giác nào; chúng chỉ ghi lại hoạt động não. Những người bị động kinh có thể trải qua cơn co giật từ các kích thích như ánh sáng nhấp nháy trong quá trình thử nghiệm. Một cơn co giật trong một bài kiểm tra EEG không phải là điều đáng sợ - nó thực sự có thể giúp bác sĩ chẩn đoán loại động kinh và do đó điều chỉnh phương pháp điều trị.
Giải thích EEG và Kết quả Quy trình
Nếu bạn đã được khuyến nghị thực hiện một bài kiểm tra EEG vì lý do lâm sàng, kết quả kiểm tra của bạn sẽ được một bác sĩ chuyên về hệ thần kinh giải thích. Nhà thần kinh học sẽ nghiên cứu bản ghi để tìm các mẫu não bình thường và bất thường. Các mẫu sóng não rất dễ nhận biết bởi các đặc điểm của dạng sóng của chúng. Ví dụ, một mẫu ức chế bùng nổ, thường thấy ở bệnh nhân có trạng thái não không hoạt động như từ hôn mê hoặc gây mê tổng quát, cho thấy các đỉnh ngắn (sự bùng nổ) xen kẽ với các khoảng thời gian phẳng (sự ức chế).
Các loại động kinh khác nhau được đặc trưng bởi các mẫu EEG riêng biệt. Một mẫu sóng đỉnh - một mẫu EEG phổ biến, đối xứng - thường được quan sát trong một cơn co giật vắng mặt, trong đó một người trải qua sự mất ý thức ngắn. Một cơn co giật cục bộ, trong đó hoạt động co giật chỉ ảnh hưởng đến một khu vực não, được đặc trưng bởi một mẫu nhịp độ thấp, nhanh xuất hiện trong kênh dữ liệu EEG liên quan đến khu vực đó.
Nhà thần kinh học sau đó gửi lại phép đo EEG cho bác sĩ đã yêu cầu thử nghiệm. Bác sĩ của bạn có thể lên lịch một cuộc hẹn để xem hình ảnh EEG và thảo luận về kết quả với bạn. Tùy thuộc vào tình trạng của bạn, bạn có thể được khuyến nghị một dịch vụ gọi là neurofeedback EEG hoặc biofeedback như một bước tiếp theo. Ví dụ, những người muốn củng cố các mẫu sóng não liên quan đến sự chú ý có thể tham gia vào liệu pháp neurofeedback cho ADHD.
Liệu pháp biofeedback giúp các đối tượng kiểm soát các quá trình cơ thể không tự nguyện. Một đối tượng trải qua, ví dụ, huyết áp cao, có thể xem các chỉ số cơ thể của họ trên một màn hình nhận dữ liệu từ các điện cực trên da của họ. Việc theo dõi hoạt động này giúp dạy các bài tập thư giãn và tinh thần có thể làm giảm triệu chứng.
Tương tự, Neurofeedback dựa vào EEG để đào tạo não hoạt động hiệu quả hơn. Trong quá trình đào tạo này, bệnh nhân được kết nối với một máy EEG và theo dõi hoạt động não của họ trong hành động. Điều này thường giống như một loại trò chơi điện tử mà bệnh nhân "chơi" trò chơi bằng não của họ để kiểm soát hoạt động não. Bệnh nhân cố gắng cải thiện tần số não liên quan đến rối loạn não, giống như một vận động viên làm việc với một cơ yếu. Neurofeedback EEG thường được khuyến nghị cho các tình trạng như động kinh, rối loạn lưỡng cực, ADHD và tự kỷ. Mặc dù nó có thể giúp các rối loạn này, nhưng nó không thể chữa lành chúng.
Các loại thiết bị EEG khác nhau
Các máy EEG tồn tại dưới dạng một số loại thiết bị EEG đeo được. Ở cấp độ cao nhất là sự khác biệt giữa các thiết bị EEG lâm sàng (sử dụng trong bối cảnh chăm sóc sức khỏe và nghiên cứu khoa học) và các thiết bị EEG tiêu dùng (được sử dụng trong nghiên cứu người tiêu dùng, nghiên cứu học thuật và hiệu suất và sức khỏe). Với các thiết bị lâm sàng, người tham gia không thể di chuyển trong khi đeo thiết bị, và dữ liệu cần phải được thu thập trong một môi trường kiểm soát và bảo vệ để tránh làm méo tín hiệu. Các thiết bị EEG tiêu dùng như tai nghe không dây EMOTIV cho phép người dùng theo dõi hoạt động não ở bất kỳ đâu.
Sự khác biệt giữa các loại thiết bị EEG đeo được khác nhau là cần thiết để đáp ứng nhu cầu của các chuyên gia sử dụng hệ thống EEG và các bối cảnh mà dữ liệu được thu thập. Chẳng hạn, các nhà thần kinh học và nhà khoa học thần kinh thường cần mật độ cảm biến cao hơn để thực hiện phân tích dữ liệu hơn là một nhà nghiên cứu người tiêu dùng có thể. Ngoài việc đặt điện cực EEG, có một số sự khác biệt đáng chú ý khác giữa các hệ thống EEG cần xem xét.
Mũ EEG so với Tai nghe EEG
Sự khác biệt giữa mũ EEG và tai nghe EEG là gì? Sự khác biệt chính giữa hai loại thiết bị EEG đeo phổ biến nhất này là số lượng điện cực. Tai nghe thường có từ 5-20 điện cực. Mũ có thể hỗ trợ nhiều cảm biến hơn, vì chúng có diện tích bề mặt lớn hơn để đặt điện cực. Các mũ EEG, như EMOTIV EPOC FLEX cung cấp các cảm biến di động để định vị linh hoạt. Cấu hình cảm biến trong EMOTIV INSIGHT và EPOC X được cố định.
EPOC Flex
Cảm biến Gel hoặc Muối
EPOC+ và EPOC X
Cảm biến Muối
Các điện cực EEG ướt và khô
Các thiết bị EEG chủ yếu sử dụng điện cực ướt hoặc khô. Có một dạng điện cực mới được phát triển được gọi là "điện cực hình xăm," được áp dụng như một hình xăm tạm thời. Các điện cực ướt cho phép độ chính xác dữ liệu tốt hơn vì chúng sử dụng một gel dính để tiếp xúc tốt hơn với da đầu. Các điện cực ướt chủ yếu được sử dụng trong các bối cảnh lâm sàng và nghiên cứu. Các điện cực khô không yêu cầu gel dính. Các thiết bị EEG với các điện cực khô thường được sử dụng trong nghiên cứu người tiêu dùng EEG, vì chúng cho phép thời gian thiết lập nhanh hơn. Các nhà nghiên cứu luôn so sánh những ưu và nhược điểm của các điện cực EEG ướt và khô.
Các thiết bị EEG có dây và không dây
Trong những ngày đầu của EEG, bệnh nhân phải được kết nối với máy EEG trong một bối cảnh lâm sàng. Hiện nay, các xét nghiệm EEG không dây là khả thi, vì các tín hiệu EEG có thể được số hóa và gửi đến máy ghi âm như một chiếc điện thoại thông minh, một máy tính hoặc lên đám mây. Các xét nghiệm có thể được thực hiện trong nhiều môi trường khác nhau bằng cách sử dụng EEG di động. Bạn có thể thực hiện một thí nghiệm mà trong đó các đối tượng đeo tai nghe EEG không dây và di chuyển qua một công viên, và việc di chuyển của đối tượng sẽ chỉ bị giới hạn bởi khoảng cách truyền dữ liệu. Nếu bạn cần kiểm soát môi trường thử nghiệm để thực hiện các kích thích như ánh sáng nhấp nháy, bạn có thể chọn một bối cảnh lâm sàng - trong trường hợp đó, không có hạn chế nào khi sử dụng một máy EEG có dây.
Tai nghe EEG có dây
Kết nối cáp
Tai nghe EEG không dây Emotiv
Công nghệ không dây Bluetooth
Đo EEG so với Các kỹ thuật đo lường não khác
Lợi thế của đo EEG là nó là biện pháp xâm lấn thấp nhất về hoạt động não mà chúng ta có, và cung cấp rất nhiều thông tin định lượng trong quá trình nhận thức liên quan. Các phương pháp khác để nghiên cứu chức năng não bao gồm:
Chụp cộng hưởng từ chức năng (fMRI)
Đo từ não (MEG)
Quang phổ cộng hưởng từ hạt nhân (NMR hoặc MRS)
Điện não đồ ngoại vi
Chụp cắt lớp phát xạ đơn-photon (SPECT)
Chụp cắt lớp phát xạ positron (PET)
Quang phổ gần hồng ngoại (NIRS)
Tín hiệu quang liên quan đến sự kiện (EROS)
Lợi ích của EEG
Mặc dù độ nhạy không gian tương đối thấp của EEG, nó có nhiều lợi thế so với một số kỹ thuật hình ảnh và nghiên cứu não đã được liệt kê trước đó:
EEG có độ phân giải thời gian rất cao so với fMRI. Nó có thể ghi lại những phản ứng nhanh chóng của não diễn ra với tốc độ mili giây, cho phép nó đồng bộ chính xác những gì xảy ra trong não và trong môi trường. EEG được ghi lại với tốc độ lấy mẫu từ 250 đến 2000 Hz trong các bối cảnh lâm sàng và nghiên cứu. Các hệ thống thu thập dữ liệu EEG hiện đại có thể ghi lại với tốc độ lấy mẫu vượt quá 20,000 Hz nếu muốn.
Chi phí phần cứng và tổng chi phí sở hữu (TCO) thấp hơn đáng kể.
Dữ liệu EEG được thu thập không xâm lấn, không giống như điện não đồ ngoại vi, điều này yêu cầu phẫu thuật thần kinh để đặt điện cực trực tiếp lên bề mặt não.
Các cảm biến EEG di động có thể được sử dụng ở nhiều nơi hơn so với fMRI, SPECT, PET, MRS, hoặc MEG, vì các kỹ thuật này phụ thuộc vào thiết bị nặng, đắt tiền và không di chuyển.
EEG có thể được sử dụng trong môi trường y tế, cho phép mọi người xem sự phản ứng của các kích thích âm thanh.
Không có mối nguy hiểm vật lý nào khi sử dụng máy EEG, so với fMRI và MRI, nơi là những nam châm mạnh có thể không an toàn cho những người có trang bị kim loại như máy tạo nhịp.
fMRI, PET, MRS, và SPECT có thể làm trầm trọng thêm chứng sợ không gian kín, có thể làm sai lệch kết quả kiểm tra. EEG không gây ra chứng sợ không gian kín vì đối tượng không bị giới hạn trong một không gian nhỏ.
Các quét EEG tiêu dùng cho phép nhiều chuyển động của đối tượng trong khi thử nghiệm, không giống như hầu hết các kỹ thuật hình ảnh thần kinh khác.
EEG không tiếp xúc với các chất phóng xạ, không giống như chụp phát xạ positron, hay các trường từ tính mạnh như MRI hay fMRI.
EEG không tiếp xúc với các trường từ tính cường độ cao (>1 tesla).
So với các phương pháp thử nghiệm hành vi, EEG có thể phát hiện quá trình kín (quá trình không cần phản hồi). Công nghệ này cũng được sử dụng cho các đối tượng không thể đưa ra phản hồi cơ động.
EEG có rào cản gia nhập thấp cho việc sử dụng của người tiêu dùng nên đó là một công cụ mạnh mẽ để theo dõi và ghi lại hoạt động não trong các hoạt động hàng ngày khác nhau, cho phép có một số ứng dụng gần như không giới hạn.
Phân tích giấc ngủ EEG có thể chỉ ra các khía cạnh quan trọng về thời gian phát triển não, bao gồm đánh giá trưởng thành não ở tuổi thanh thiếu niên.
Có sự hiểu biết tốt hơn về chính xác tín hiệu nào được đo bằng EEG, so với hình ảnh BOLD (hình ảnh phụ thuộc mức độ oxy trong máu) được sử dụng trong fMRI.
Trò chơi EEG
Công nghệ EEG đã được điều chỉnh cho thế giới trò chơi cả cho các mục đích y tế và giải trí. Các công ty đang sử dụng EEG để cung cấp cách tương tác với trò chơi điện tử trong VR, AR và BCI. Các máy EEG phát hiện tín hiệu và các thuật toán trong phần mềm giải thích sóng não của bạn để kiểm soát nhân vật của bạn trên màn hình.
Tai nghe EPOC của EMOTIV là mô hình đầu tiên giao diện não-máy tính độ chính xác cao (BCI) có thể theo dõi và giải thích suy nghĩ và cảm xúc có ý thức và không có ý thức. BCI có thể phát hiện được các sóng não phức tạp của 30 biểu đạt, cảm xúc và hành động khác nhau. Việc phát hiện này đạt được thông qua việc học máy. Các thuật toán học máy đã được đào tạo để nhận diện các mẫu sóng não xảy ra khi người tham gia xử lý các biểu hiện, cảm xúc và hành động khác nhau.
Khi các thuật toán phát hiện một sóng não EEG trong bộ dữ liệu của nó, BCI có thể liên kết mẫu này với một lệnh vật lý hoặc kỹ thuật số. Ví dụ, nghĩ về một từ kích hoạt như "đẩy!" sẽ khiến nhân vật của bạn đẩy một vật ra khỏi đường đi của họ.
TechCrunch TV: Thiết bị điều khiển bằng tâm trí và nhiều hơn nữa bằng EEG
Các trường hợp sử dụng EEG
Có nhiều ứng dụng hiện đại cho việc đo EEG. Một số trường hợp sử dụng EEG đáng chú ý bao gồm:
Khoa học thần kinh
Các chương trình giáo dục não
Tiếp thị thần kinh
Nghiên cứu giấc ngủ
Giao diện Não-Máy tính (BCI)
Hiệu suất nhận thức
Tự định lượng
Các trạng thái cảm xúc
Liệu pháp ADHD
Các rối loạn thần kinh
Đồng bộ sóng não
Liệu pháp hành vi nhận thức
Thần kinh thông tin học
Trò chơi sóng não
Tài trợ AR & VR
Khó nuốt và Chứng sa sút trí tuệ
Phục hồi sau đột quỵ
Các bài kiểm tra trí nhớ làm việc (N-back)
Chú thích: Đây chỉ là thông tin chung về EEG. Sản phẩm EMOTIV chỉ được sử dụng cho các ứng dụng nghiên cứu và việc sử dụng cá nhân. Sản phẩm của chúng tôi không được bán như các Thiết bị Y tế theo định nghĩa của chỉ thị EU 93/42/EEC. Sản phẩm của chúng tôi không được thiết kế hoặc dự định để sử dụng cho chẩn đoán hoặc điều trị bệnh.
***Điều khoản miễn trừ - Sản phẩm EMOTIV chỉ được sử dụng cho các ứng dụng nghiên cứu và việc sử dụng cá nhân. Sản phẩm của chúng tôi không được bán như các Thiết bị Y tế như được xác định trong chỉ thị EU 93/42/EEC. Sản phẩm của chúng tôi không được thiết kế hoặc dự định để sử dụng cho chẩn đoán hoặc điều trị bệnh.
Định nghĩa EEG
EEG là viết tắt của "điện não đồ" - một quá trình sinh lý học điện để ghi lại hoạt động điện của não. EEG đo lường những thay đổi trong hoạt động điện do não sản xuất. Những thay đổi điện áp đến từ dòng ion trong và giữa một số tế bào não được gọi là nơron.
EEG là gì?
Một xét nghiệm EEG đánh giá hoạt động điện của não. Các quét EEG được thực hiện bằng cách đặt các cảm biến EEG - những đĩa kim loại nhỏ còn được gọi là điện cực EEG - lên da đầu của bạn. Các điện cực này thu thập và ghi lại hoạt động điện trong não của bạn. Các tín hiệu EEG thu thập được được khuếch đại, số hóa, và sau đó gửi đến máy tính hoặc thiết bị di động để lưu trữ và xử lý dữ liệu.
Phân tích dữ liệu EEG là một cách đặc biệt để nghiên cứu các quy trình nhận thức. Nó có thể giúp bác sĩ xác định chẩn đoán y tế, các nhà nghiên cứu hiểu các quy trình não liên quan đến hành vi con người, và các cá nhân cải thiện năng suất và sức khỏe của họ.
EEG hoạt động như thế nào?
Các tỷ lệ tế bào trong não bạn sản xuất ra các tín hiệu điện rất nhỏ tạo thành các kiểu phi tuyến gọi là sóng não. Một máy EEG đo lường hoạt động điện trong vỏ não, lớp ngoài cùng của não, trong quá trình xét nghiệm EEG. Các cảm biến EEG được đặt trên đầu của người tham gia, sau đó các điện cực không xâm lấn phát hiện sóng não từ đối tượng.
Các cảm biến EEG có thể ghi lại tới hàng nghìn bức ảnh về hoạt động điện phát sinh trong não trong một giây. Các sóng não được ghi lại được gửi đến các bộ khuếch đại, sau đó đến một máy tính hoặc điện toán đám mây để xử lý dữ liệu. Các tín hiệu đã được khuếch đại, trông giống như các đường gợn sóng, có thể được ghi lại trên một máy tính, thiết bị di động, hoặc trên một cơ sở dữ liệu đám mây.
Phần mềm điện toán đám mây được coi là một đổi mới quan trọng trong việc xử lý dữ liệu EEG, vì nó cho phép phân tích thời gian thực các bản ghi ở quy mô lớn - vào những ngày đầu của việc đo EEG, các sóng chỉ được ghi lại trên giấy đồ thị. Các hệ thống EEG, trong nghiên cứu học thuật và thương mại, thường hiển thị dữ liệu dưới dạng chuỗi thời gian, hoặc như một dòng điện áp liên tục.
Các sóng EEG ghi lại trên giấy đồ thị
Các sóng EEG ghi lại kỹ thuật số
Các sóng EEG trong phần mềm hình ảnh não hiện đại
Để lập bản đồ hoạt động điện của não, tốt hơn là lấy các phép đo EEG từ các tín hiệu qua nhiều cấu trúc vỏ não khác nhau nằm rải rác xung quanh bề mặt của não.
Các sóng EEG trong biểu đồ chuỗi thời gian hình ảnh não hiện đại
Các loại sóng não mà EEG đo lường
Các điện cực của một thiết bị EEG ghi lại hoạt động điện được diễn đạt trong các tần số EEG khác nhau. Sử dụng một thuật toán gọi là Biến đổi Fourier Nhanh (FFT), các tín hiệu EEG thô này có thể được xác định là các sóng khác nhau với các tần số khác nhau. Tần số, liên quan đến tốc độ dao động điện, được đo bằng chu kỳ mỗi giây - một Hertz (Hz) bằng một chu kỳ mỗi giây. Các sóng não được phân loại theo tần số thành bốn loại chính: Beta, Alpha, Theta và Delta.
Các đoạn văn sau đây thảo luận về một số chức năng liên quan đến bốn tần số não chính. Những chức năng này chỉ đơn giản đã được tìm thấy là liên quan đến các tần số não khác nhau - không có sự tương ứng tuyến tính một-một giữa một băng tần và một chức năng nhất định của não.
Các sóng Beta (tần số từ 14 Hz đến khoảng 30 Hz)
Các sóng Beta thường liên quan chặt chẽ đến trạng thái tỉnh táo hoặc đang trong trạng thái tỉnh táo, chú ý và cảnh giác. Các sóng beta với biên độ thấp có liên quan đến sự tập trung tích cực, hoặc với một trạng thái tâm trí bận rộn hoặc lo âu. Các sóng Beta cũng liên quan đến các quyết định vận động (sự ức chế chuyển động và phản hồi cảm giác về chuyển động). Khi được đo bởi một thiết bị EEG, các tín hiệu thường được gọi là sóng beta EEG.
Các sóng Alpha (tần số từ 7 Hz đến 13 Hz)
Các sóng Alpha thường liên quan đến một trạng thái tâm trí thư giãn, bình tĩnh và minh mẫn. Các sóng Alpha có thể được tìm thấy trong các vùng chẩm và sau của não. Các sóng Alpha có thể được kích thích bằng cách nhắm mắt và thư giãn, và hiếm khi xuất hiện trong các quy trình nhận thức mạnh như suy nghĩ, tính toán tâm lý và giải quyết vấn đề. Ở hầu hết người trưởng thành, các sóng alpha có tần số trong khoảng từ 9 đến 11 Hz. Khi được đo bởi một thiết bị EEG, chúng thường được gọi là sóng alpha EEG.
Các sóng Theta (tần số từ 4 Hz đến 7 Hz)
Hoạt động não trong khoảng tần số từ 4 đến 7 Hz được gọi là hoạt động Theta. Nhịp theta phát hiện trong đo EEG thường được tìm thấy ở những người trưởng thành trẻ, đặc biệt là trên các vùng thái dương và trong thời gian siêu thông gió. Ở những người lớn tuổi, hoạt động theta với biên độ lớn hơn khoảng 30 mili volt (mV) ít thấy hơn, trừ khi trong tình trạng buồn ngủ. Khi được đo bằng một thiết bị EEG, chúng thường được gọi là sóng theta EEG.
Các sóng Delta (tần số lên đến 4 Hz)
Hoạt động Delta chủ yếu được tìm thấy ở trẻ sơ sinh. Các sóng Delta liên quan đến các giai đoạn sâu của giấc ngủ ở những người lớn tuổi. Các sóng Delta được ghi nhận giữa các cơn co giật ở những bệnh nhân có cơn co giật vắng mặt, liên quan đến những khoảng thời gian ngắn, đột ngột giảm chú ý.
Các sóng Delta đặc trưng bởi tần số thấp (khoảng 3 Hz), sóng biên độ cao. Nhịp Delta có thể hiện diện trong tình trạng tỉnh táo - chúng phản ứng với việc mở mắt và có thể được tăng cường bằng siêu thông gió. Khi được đo bởi một thiết bị EEG, chúng thường được gọi là sóng delta EEG.
Sử dụng các sóng EEG để hiểu cách thức não hoạt động
EEG cho thấy điều gì?
Não của bạn không ngừng hấp thụ và xử lý thông tin, ngay cả khi bạn đang ngủ. Tất cả các hoạt động này tạo ra các tín hiệu điện mà các cảm biến EEG thu nhận. Điều này cho phép ghi lại các thay đổi trong hoạt động não, ngay cả khi không có phản ứng hành vi nào rõ ràng, chẳng hạn như một cử động hay một biểu cảm khuôn mặt.
Một máy theo dõi EEG ghi lại các thay đổi trong điện năng mà não bạn tạo ra, nhưng không ghi lại suy nghĩ hoặc cảm xúc. Nó không gửi bất kỳ điện năng nào vào não của bạn.
Việc phát hiện hoạt động trên các vỏ não chính của não là điều quan trọng để thu được dữ liệu EEG chất lượng cao. Kết quả có thể là proxy để đánh giá các trạng thái cảm xúc bị ảnh hưởng bởi các kích thích bên ngoài.
Lịch sử ngắn gọn về EEG
Nghiên cứu về hiện tượng hoạt động điện trong não đã được thực hiện trên động vật từ lâu, vào năm 1875, khi bác sĩ Richard Caton công bố những phát hiện của mình từ các cuộc thử nghiệm trên thỏ và khỉ trong Tạp chí Y học Anh.
Vào năm 1890, Adolf Beck đã đặt các điện cực trực tiếp lên bề mặt não của một con chó và một con thỏ để kiểm tra kích thích cảm giác. Quan sát của ông về hoạt động điện não dao động đã dẫn đến sự phát hiện ra sóng não và đưa EEG trở thành một lĩnh vực khoa học.
Nhà sinh lý học và tâm thần học người Đức Hans Berger được ghi nhận là người ghi lại các sóng EEG đầu tiên của con người vào năm 1924. Berger đã phát minh ra điện não đồ, một thiết bị ghi lại các tín hiệu EEG. Trong cuốn sách của mình "Nguồn gốc của EEG", tác giả David Millet đã mô tả phát minh này như "một trong những phát triển đáng ngạc nhiên, đáng chú ý và quan trọng nhất trong lịch sử thần kinh học lâm sàng."
Ghi âm EEG đầu tiên của con người được thực hiện bởi Hans Berger vào năm 1924. Tín hiệu phía trên là EEG và phía dưới là tín hiệu thời gian 10 Hz.
Hans Berger, người đầu tiên ghi lại các sóng EEG ở người.
Lĩnh vực điện não đồ lâm sàng bắt đầu vào năm 1935. Nó phát sinh từ nghiên cứu của nhà thần kinh học Frederic Gibbs, Hallowell Davis và William Lennox quanh các đỉnh co giật, các sóng đỉnh giữa các cơn co giật và ba chu kỳ cơn co giật EEG vắng mặt lâm sàng. Gibbs và nhà khoa học Herbert Jasper kết luận rằng các đỉnh giữa các cơn co giật là một đặc điểm đặc trưng của triệu chứng động kinh. Phòng thí nghiệm EEG đầu tiên được mở tại Bệnh viện Tổng hợp Massachusetts vào năm 1936.
Vào năm 1947, Hiệp hội EEG Mỹ, hiện được gọi là Hiệp hội Thần kinh học Lâm sàng Mỹ, được thành lập và Hội nghị EEG Quốc tế đầu tiên diễn ra.
Vào những năm 1950, William Grey Walter phát triển bản đồ EEG, một bổ sung cho EEG, cho phép lập bản đồ hoạt động điện trên bề mặt của não. Điều này rất phổ biến vào những năm 1980, nhưng không bao giờ được áp dụng vào thần kinh học chính thống.
Stevo Bozinovski, Liljana Bozinovska và Mihail Sestakov là những nhà khoa học đầu tiên đạt được kiểm soát một vật thể vật lý bằng cách sử dụng một máy EEG vào năm 1988. Vào năm 2011, EEG đã vào thị trường tiêu dùng khi các doanh nhân công nghệ Tan Le và Dr. Geoff Mackellar ra mắt công ty EMOTIV.
Công nghệ EEG như tai nghe và mũ là thành phần của BCI (Giao diện Não-Máy tính). BCI cũng được gọi là HMI (Giao diện Người-Máy), MMI (Giao diện Tâm trí-Máy), BMI (Giao diện Não-Máy) và DNI (Giao diện Thần kinh Trực tiếp) - DNI có thể giải mã tín hiệu từ não và các bộ phận khác của hệ thống thần kinh. BCI nhằm theo dõi hiệu suất nhận thức và điều khiển cả các đối tượng ảo và vật lý thông qua việc học máy của các lệnh tinh thần đã được đào tạo.
Vào năm 2017, vận động viên đua xe bại liệt Rodrigo Hübner Mendes đã trở thành người đầu tiên lái xe công thức 1 chỉ bằng cách sử dụng sóng não của mình, nhờ vào Tai nghe EEG EMOTIV.
EEG được sử dụng để làm gì?
Hiệu suất và Sức khỏe
Các vận động viên, những người thúc đẩy sinh học và bất kỳ người tiêu dùng nào quan tâm có thể sử dụng EEG để "theo dõi" hoạt động não của họ theo cách mà họ có thể theo dõi số bước họ thực hiện trong một ngày. EEG có thể đo lường các chức năng nhận thức - chẳng hạn như sự chú ý và phân tâm, căng thẳng và tải nhận thức (khả năng tổng thể của não cho hoạt động tâm thần được đặt lên trí nhớ làm việc tại bất kỳ thời điểm nào). Những phát hiện này có thể tiết lộ những hiểu biết quý giá về cách não phản ứng với các sự kiện trong cuộc sống hàng ngày. Dữ liệu EEG cung cấp phản hồi có thể được sử dụng để thiết kế các chiến lược dựa trên khoa học nhằm giảm căng thẳng, cải thiện sự tập trung hoặc nâng cao thiền định.
Nghiên cứu Người tiêu dùng
Dữ liệu EEG có thể là một công cụ tìm kiếm - công cụ cho những hiểu biết của người tiêu dùng. Phản ứng của não cung cấp phản hồi người tiêu dùng chưa từng có - trong đó EEG được sử dụng để đo khoảng cách giữa những gì người tiêu dùng thực sự chú ý so với những gì họ tự báo cáo thích hoặc nhận thấy. Kết hợp EEG với các cảm biến sinh học khác như theo dõi mắt, phân tích biểu cảm khuôn mặt và đo nhịp tim có thể cung cấp một hiểu biết đầy đủ về hành vi của khách hàng cho các công ty. Việc sử dụng công nghệ thần kinh như EEG để nghiên cứu phản ứng của người tiêu dùng được gọi là tiếp thị thần kinh.
Chăm sóc sức khỏe
Bởi vì các xét nghiệm EEG cho thấy hoạt động não trong một quy trình kiểm soát, kết quả có thể chứa thông tin được sử dụng để chẩn đoán các rối loạn não khác nhau. Dữ liệu EEG bất thường được hiển thị thông qua các sóng não không đều. Dữ liệu EEG bất thường có thể chỉ ra dấu hiệu của chức năng não suy yếu, chấn thương đầu, rối loạn giấc ngủ, vấn đề về trí nhớ, khối u não, đột quỵ, chứng sa sút trí tuệ, rối loạn co giật như động kinh và nhiều tình trạng khác. Tùy thuộc vào chẩn đoán dự kiến, các bác sĩ đôi khi kết hợp EEG với các bài kiểm tra nhận thức, theo dõi hoạt động não và các kỹ thuật hình ảnh thần kinh.
Chẩn đoán co giật
Các xét nghiệm EEG thường được khuyến nghị cho những bệnh nhân trải qua hoạt động co giật. Trong những trường hợp này, các bác sĩ có thể thực hiện một EEG lưu động. Một EEG lưu động ghi lại liên tục trong tối đa 72 giờ, trong khi EEG truyền thống kéo dài từ 1-2 giờ. Người bệnh được phép di chuyển trong nhà riêng trong khi đeo tai nghe EEG. Việc mở rộng ghi âm tăng khả năng ghi lại hoạt động não bất thường. Vì lý do đó, EEG lưu động thường được sử dụng để chẩn đoán chứng động kinh (EEG động kinh), rối loạn co giật hoặc rối loạn giấc ngủ.
Thử nghiệm giấc ngủ đối với rối loạn giấc ngủ
Một nghiên cứu giấc ngủ EEG hoặc "polysomnography" đo lường hoạt động cơ thể ngoài việc thực hiện một quét não. Một kỹ thuật viên EEG theo dõi nhịp tim, hô hấp và nồng độ oxy trong máu của bạn trong quá trình qua đêm. Polysomnography chủ yếu được sử dụng trong nghiên cứu y tế và thử nghiệm chẩn đoán cho các rối loạn giấc ngủ.
Thần kinh học định lượng
Bởi vì EEG đo lường hoạt động điện trong lớp ngoài của não (vỏ não), nó có thể thu thập sóng não từ da đầu bạn. Bằng cách kết hợp các bài kiểm tra não EEG với dữ liệu từ các kỹ thuật giám sát não khác, các nhà nghiên cứu có thể thu được những hiểu biết mới về những tương tác phức tạp đang xảy ra trong não của chúng ta - cũng như trong cơ thể của chúng ta.
Đó chính xác là điều mà điện não đồ định lượng (qEEG) nhằm thực hiện. EEG định lượng ghi lại sóng não của bạn giống như một EEG truyền thống. Sử dụng học máy, qEEG so sánh sóng não của bạn với sóng não của những cá nhân trong cùng giới tính và độ tuổi, nhưng những người không có rối loạn não. Quy trình qEEG tạo ra một "bản đồ" của não bạn thông qua việc so sánh định lượng. Quy trình này rất phổ biến trong lĩnh vực con của thần kinh học gọi là thần kinh học tính toán.
Việc đặt điện cực EEG là một phần quan trọng của qEEG thành công. Các vị trí dẫn điện EEG truyền thống theo hệ thống 10-20, một tiêu chuẩn quốc tế được công nhận cho việc áp dụng các điện cực gắn vào da đầu bạn. "10-20" đề cập đến khoảng cách giữa các dẫn điện EEG là 10% hoặc 20% tổng khoảng cách của hộp sọ.
Số lượng điện cực trên một thiết bị có thể thay đổi - một số hệ thống ghi âm EEG có thể có tới 256 điện cực. Các ghi âm qEEG sử dụng một mũ 19 cảm biến để thu thập dữ liệu từ tất cả 19 khu vực trên da đầu của bạn. Bởi vì các dẫn điện EEG khuếch đại tín hiệu từ vị trí mà chúng được đặt, việc thu thập bản đồ não qEEG xác định ở cấp độ não nguyên nhân gây ra những rối loạn quan sát được ở cấp độ hành vi và/hoặc nhận thức.
Nghiên cứu học thuật
Kết quả EEG bất thường không phải là thông tin quý giá duy nhất được lấy từ kết quả thử nghiệm EEG. Nhiều nhà nghiên cứu sử dụng EEG bình thường trong nghiên cứu của họ, bao gồm một nghiên cứu mang tính bước ngoặt vào năm 1957 về hoạt động não trong giấc ngủ REM.
Như đã giới thiệu trong phần về các loại sóng não mà EEG đo lường, việc nghiên cứu các bản ghi EEG tiết lộ một loạt các tần số chứa trong các tín hiệu não. Những tần số này phản ánh các trạng thái chú ý và nhận thức khác nhau. Ví dụ, các nhà nghiên cứu đã theo dõi hoạt động băng gamma (thường liên quan đến sự chú ý tỉnh táo) trong khi điều tra phản ứng thần kinh trong quá trình thiền định (EEG thiền).
Hoạt động băng gamma liên quan đến hiệu suất tinh thần hoặc thể chất đỉnh cao. Các thử nghiệm mà một đối tượng đeo thiết bị EEG đang thực hành thiền sâu đã đề xuất rằng các sóng gamma liên quan đến những trải nghiệm tỉnh táo hoặc trạng thái tâm trí siêu việt. Tuy nhiên, không có sự đồng thuận giữa các nhà nghiên cứu học thuật về những chức năng nhận thức mà hoạt động băng gamma liên quan đến.
Các nhà nghiên cứu cần một cách để xử lý và xử lý tất cả kho dữ liệu não phong phú mà họ thu thập - và thậm chí chia sẻ nó với các tổ chức khác nhau. "Thần kinh thông tin học" là lĩnh vực nghiên cứu cung cấp các công cụ tính toán và mô hình toán học cho dữ liệu thần kinh học. Thần kinh thông tin học nhằm tạo ra các công nghệ để tổ chức cơ sở dữ liệu, chia sẻ dữ liệu và mô hình hóa dữ liệu. Nó liên quan đến một lượng dữ liệu đa dạng, khi "thần kinh học" được định nghĩa một cách rộng rãi là nghiên cứu khoa học về hệ thống thần kinh. Một trong các phân ngành của thần kinh học bao gồm tâm lý học nhận thức, sử dụng các phương pháp hình ảnh thần kinh như EEG để phân tích những bộ phận nào của não và hệ thống thần kinh liên quan đến các quá trình nhận thức nào.
Nghiên cứu Thị trường: Sử dụng Tai nghe EEG để hiểu trạng thái Cảm xúc & Nhận thức
Quy trình thử nghiệm EEG
Chuẩn bị cho quy trình EEG
Các phần tiếp theo về giám sát EEG, giải thích và kết quả bao gồm thông tin cho các khán giả tham gia các xét nghiệm EEG trong bối cảnh chăm sóc sức khỏe. Cách tốt nhất để chuẩn bị cho một bài kiểm tra luôn là hỏi những người thực hiện kiểm tra về các hướng dẫn chuẩn bị cụ thể. Hướng dẫn chuẩn bị có thể thay đổi theo từng trường hợp sử dụng - ví dụ, việc ghi lại EEG cho nghiên cứu người tiêu dùng, nghiên cứu học thuật hoặc hiệu suất và sức khỏe có thể yêu cầu các đối tượng hoạt động thay vì nằm xuống.
Các công ty như EMOTIV đã tiên phong trong các tiến bộ trong công nghệ EEG, giúp việc thực hiện, xử lý và giải thích các bài kiểm tra nhanh hơn và tiện lợi hơn. Tai nghe EEG di động và không dây của EMOTIV có thể được thiết lập trong chưa đầy năm phút, và chúng cho phép người tham gia tự do di chuyển thay vì bị giới hạn trong một cơ sở thử nghiệm.
Trước khi thực hiện xét nghiệm EEG, hãy cho chuyên gia thực hiện kiểm tra - bất kể đó là bác sĩ, nhà tuyển dụng hay nhà nghiên cứu - biết về bất kỳ loại thuốc nào bạn đang dùng thường xuyên. Nên rửa sạch tóc vào đêm hôm trước, và tránh mọi sản phẩm. Tránh uống hoặc ăn bất kỳ chất chứa caffeine nào ít nhất 8 giờ trước bài kiểm tra. Nếu bạn phải ngủ trong quá trình thử nghiệm EEG, bạn có thể được yêu cầu giới hạn giấc ngủ vào đêm hôm trước để đảm bảo não bạn có thể thư giãn đúng cách trong quá trình kiểm tra.
Giám sát EEG
Bạn sẽ không cảm thấy đau hoặc khó chịu trong suốt quy trình EEG. Trong một quy trình EEG lâm sàng, bạn sẽ nằm trên một giường hoặc ghế ngã và được chỉ dẫn để nhắm mắt lại. Một kỹ thuật viên EEG sẽ đo đầu của bạn và đánh dấu nơi để áp dụng các dây dẫn.
Khi bài kiểm tra bắt đầu, các điện cực ghi lại sóng não của bạn và gửi hoạt động đến một máy ghi âm. Máy EEG sau đó chuyển đổi dữ liệu thành một mẫu sóng để giải thích. Sau khi việc ghi âm hoàn tất, kỹ thuật viên sẽ gỡ bỏ các điện cực khỏi da đầu của bạn.
Các xét nghiệm EEG định kỳ trong các bối cảnh khoa học hoặc lâm sàng mất 30-60 phút để hoàn thành, bao gồm khoảng 20 phút thời gian thiết lập ban đầu. Các xét nghiệm EEG được thực hiện cho nghiên cứu người tiêu dùng, cá nhân và nghiên cứu tại nơi làm việc có thể ngắn hơn hoặc dài hơn tùy thuộc vào mục đích kiểm tra. Tai nghe EEG không dây của EMOTIV hỗ trợ thiết lập nhanh hơn cho các trường hợp sử dụng này (dưới năm phút).
Không cần thời gian phục hồi sau một quy trình. Nếu bạn đã dùng thuốc gây buồn ngủ để ngủ trong khi thử nghiệm, người thực hiện kiểm tra có thể khuyên bạn nên ở lại cơ sở cho đến khi tác dụng của thuốc đã hết hoặc có ai đó lái xe đưa bạn về.
Các tác dụng phụ của kiểm tra EEG là hiếm. Các điện cực không tạo ra cảm giác nào; chúng chỉ ghi lại hoạt động não. Những người bị động kinh có thể trải qua cơn co giật từ các kích thích như ánh sáng nhấp nháy trong quá trình thử nghiệm. Một cơn co giật trong một bài kiểm tra EEG không phải là điều đáng sợ - nó thực sự có thể giúp bác sĩ chẩn đoán loại động kinh và do đó điều chỉnh phương pháp điều trị.
Giải thích EEG và Kết quả Quy trình
Nếu bạn đã được khuyến nghị thực hiện một bài kiểm tra EEG vì lý do lâm sàng, kết quả kiểm tra của bạn sẽ được một bác sĩ chuyên về hệ thần kinh giải thích. Nhà thần kinh học sẽ nghiên cứu bản ghi để tìm các mẫu não bình thường và bất thường. Các mẫu sóng não rất dễ nhận biết bởi các đặc điểm của dạng sóng của chúng. Ví dụ, một mẫu ức chế bùng nổ, thường thấy ở bệnh nhân có trạng thái não không hoạt động như từ hôn mê hoặc gây mê tổng quát, cho thấy các đỉnh ngắn (sự bùng nổ) xen kẽ với các khoảng thời gian phẳng (sự ức chế).
Các loại động kinh khác nhau được đặc trưng bởi các mẫu EEG riêng biệt. Một mẫu sóng đỉnh - một mẫu EEG phổ biến, đối xứng - thường được quan sát trong một cơn co giật vắng mặt, trong đó một người trải qua sự mất ý thức ngắn. Một cơn co giật cục bộ, trong đó hoạt động co giật chỉ ảnh hưởng đến một khu vực não, được đặc trưng bởi một mẫu nhịp độ thấp, nhanh xuất hiện trong kênh dữ liệu EEG liên quan đến khu vực đó.
Nhà thần kinh học sau đó gửi lại phép đo EEG cho bác sĩ đã yêu cầu thử nghiệm. Bác sĩ của bạn có thể lên lịch một cuộc hẹn để xem hình ảnh EEG và thảo luận về kết quả với bạn. Tùy thuộc vào tình trạng của bạn, bạn có thể được khuyến nghị một dịch vụ gọi là neurofeedback EEG hoặc biofeedback như một bước tiếp theo. Ví dụ, những người muốn củng cố các mẫu sóng não liên quan đến sự chú ý có thể tham gia vào liệu pháp neurofeedback cho ADHD.
Liệu pháp biofeedback giúp các đối tượng kiểm soát các quá trình cơ thể không tự nguyện. Một đối tượng trải qua, ví dụ, huyết áp cao, có thể xem các chỉ số cơ thể của họ trên một màn hình nhận dữ liệu từ các điện cực trên da của họ. Việc theo dõi hoạt động này giúp dạy các bài tập thư giãn và tinh thần có thể làm giảm triệu chứng.
Tương tự, Neurofeedback dựa vào EEG để đào tạo não hoạt động hiệu quả hơn. Trong quá trình đào tạo này, bệnh nhân được kết nối với một máy EEG và theo dõi hoạt động não của họ trong hành động. Điều này thường giống như một loại trò chơi điện tử mà bệnh nhân "chơi" trò chơi bằng não của họ để kiểm soát hoạt động não. Bệnh nhân cố gắng cải thiện tần số não liên quan đến rối loạn não, giống như một vận động viên làm việc với một cơ yếu. Neurofeedback EEG thường được khuyến nghị cho các tình trạng như động kinh, rối loạn lưỡng cực, ADHD và tự kỷ. Mặc dù nó có thể giúp các rối loạn này, nhưng nó không thể chữa lành chúng.
Các loại thiết bị EEG khác nhau
Các máy EEG tồn tại dưới dạng một số loại thiết bị EEG đeo được. Ở cấp độ cao nhất là sự khác biệt giữa các thiết bị EEG lâm sàng (sử dụng trong bối cảnh chăm sóc sức khỏe và nghiên cứu khoa học) và các thiết bị EEG tiêu dùng (được sử dụng trong nghiên cứu người tiêu dùng, nghiên cứu học thuật và hiệu suất và sức khỏe). Với các thiết bị lâm sàng, người tham gia không thể di chuyển trong khi đeo thiết bị, và dữ liệu cần phải được thu thập trong một môi trường kiểm soát và bảo vệ để tránh làm méo tín hiệu. Các thiết bị EEG tiêu dùng như tai nghe không dây EMOTIV cho phép người dùng theo dõi hoạt động não ở bất kỳ đâu.
Sự khác biệt giữa các loại thiết bị EEG đeo được khác nhau là cần thiết để đáp ứng nhu cầu của các chuyên gia sử dụng hệ thống EEG và các bối cảnh mà dữ liệu được thu thập. Chẳng hạn, các nhà thần kinh học và nhà khoa học thần kinh thường cần mật độ cảm biến cao hơn để thực hiện phân tích dữ liệu hơn là một nhà nghiên cứu người tiêu dùng có thể. Ngoài việc đặt điện cực EEG, có một số sự khác biệt đáng chú ý khác giữa các hệ thống EEG cần xem xét.
Mũ EEG so với Tai nghe EEG
Sự khác biệt giữa mũ EEG và tai nghe EEG là gì? Sự khác biệt chính giữa hai loại thiết bị EEG đeo phổ biến nhất này là số lượng điện cực. Tai nghe thường có từ 5-20 điện cực. Mũ có thể hỗ trợ nhiều cảm biến hơn, vì chúng có diện tích bề mặt lớn hơn để đặt điện cực. Các mũ EEG, như EMOTIV EPOC FLEX cung cấp các cảm biến di động để định vị linh hoạt. Cấu hình cảm biến trong EMOTIV INSIGHT và EPOC X được cố định.
EPOC Flex
Cảm biến Gel hoặc Muối
EPOC+ và EPOC X
Cảm biến Muối
Các điện cực EEG ướt và khô
Các thiết bị EEG chủ yếu sử dụng điện cực ướt hoặc khô. Có một dạng điện cực mới được phát triển được gọi là "điện cực hình xăm," được áp dụng như một hình xăm tạm thời. Các điện cực ướt cho phép độ chính xác dữ liệu tốt hơn vì chúng sử dụng một gel dính để tiếp xúc tốt hơn với da đầu. Các điện cực ướt chủ yếu được sử dụng trong các bối cảnh lâm sàng và nghiên cứu. Các điện cực khô không yêu cầu gel dính. Các thiết bị EEG với các điện cực khô thường được sử dụng trong nghiên cứu người tiêu dùng EEG, vì chúng cho phép thời gian thiết lập nhanh hơn. Các nhà nghiên cứu luôn so sánh những ưu và nhược điểm của các điện cực EEG ướt và khô.
Các thiết bị EEG có dây và không dây
Trong những ngày đầu của EEG, bệnh nhân phải được kết nối với máy EEG trong một bối cảnh lâm sàng. Hiện nay, các xét nghiệm EEG không dây là khả thi, vì các tín hiệu EEG có thể được số hóa và gửi đến máy ghi âm như một chiếc điện thoại thông minh, một máy tính hoặc lên đám mây. Các xét nghiệm có thể được thực hiện trong nhiều môi trường khác nhau bằng cách sử dụng EEG di động. Bạn có thể thực hiện một thí nghiệm mà trong đó các đối tượng đeo tai nghe EEG không dây và di chuyển qua một công viên, và việc di chuyển của đối tượng sẽ chỉ bị giới hạn bởi khoảng cách truyền dữ liệu. Nếu bạn cần kiểm soát môi trường thử nghiệm để thực hiện các kích thích như ánh sáng nhấp nháy, bạn có thể chọn một bối cảnh lâm sàng - trong trường hợp đó, không có hạn chế nào khi sử dụng một máy EEG có dây.
Tai nghe EEG có dây
Kết nối cáp
Tai nghe EEG không dây Emotiv
Công nghệ không dây Bluetooth
Đo EEG so với Các kỹ thuật đo lường não khác
Lợi thế của đo EEG là nó là biện pháp xâm lấn thấp nhất về hoạt động não mà chúng ta có, và cung cấp rất nhiều thông tin định lượng trong quá trình nhận thức liên quan. Các phương pháp khác để nghiên cứu chức năng não bao gồm:
Chụp cộng hưởng từ chức năng (fMRI)
Đo từ não (MEG)
Quang phổ cộng hưởng từ hạt nhân (NMR hoặc MRS)
Điện não đồ ngoại vi
Chụp cắt lớp phát xạ đơn-photon (SPECT)
Chụp cắt lớp phát xạ positron (PET)
Quang phổ gần hồng ngoại (NIRS)
Tín hiệu quang liên quan đến sự kiện (EROS)
Lợi ích của EEG
Mặc dù độ nhạy không gian tương đối thấp của EEG, nó có nhiều lợi thế so với một số kỹ thuật hình ảnh và nghiên cứu não đã được liệt kê trước đó:
EEG có độ phân giải thời gian rất cao so với fMRI. Nó có thể ghi lại những phản ứng nhanh chóng của não diễn ra với tốc độ mili giây, cho phép nó đồng bộ chính xác những gì xảy ra trong não và trong môi trường. EEG được ghi lại với tốc độ lấy mẫu từ 250 đến 2000 Hz trong các bối cảnh lâm sàng và nghiên cứu. Các hệ thống thu thập dữ liệu EEG hiện đại có thể ghi lại với tốc độ lấy mẫu vượt quá 20,000 Hz nếu muốn.
Chi phí phần cứng và tổng chi phí sở hữu (TCO) thấp hơn đáng kể.
Dữ liệu EEG được thu thập không xâm lấn, không giống như điện não đồ ngoại vi, điều này yêu cầu phẫu thuật thần kinh để đặt điện cực trực tiếp lên bề mặt não.
Các cảm biến EEG di động có thể được sử dụng ở nhiều nơi hơn so với fMRI, SPECT, PET, MRS, hoặc MEG, vì các kỹ thuật này phụ thuộc vào thiết bị nặng, đắt tiền và không di chuyển.
EEG có thể được sử dụng trong môi trường y tế, cho phép mọi người xem sự phản ứng của các kích thích âm thanh.
Không có mối nguy hiểm vật lý nào khi sử dụng máy EEG, so với fMRI và MRI, nơi là những nam châm mạnh có thể không an toàn cho những người có trang bị kim loại như máy tạo nhịp.
fMRI, PET, MRS, và SPECT có thể làm trầm trọng thêm chứng sợ không gian kín, có thể làm sai lệch kết quả kiểm tra. EEG không gây ra chứng sợ không gian kín vì đối tượng không bị giới hạn trong một không gian nhỏ.
Các quét EEG tiêu dùng cho phép nhiều chuyển động của đối tượng trong khi thử nghiệm, không giống như hầu hết các kỹ thuật hình ảnh thần kinh khác.
EEG không tiếp xúc với các chất phóng xạ, không giống như chụp phát xạ positron, hay các trường từ tính mạnh như MRI hay fMRI.
EEG không tiếp xúc với các trường từ tính cường độ cao (>1 tesla).
So với các phương pháp thử nghiệm hành vi, EEG có thể phát hiện quá trình kín (quá trình không cần phản hồi). Công nghệ này cũng được sử dụng cho các đối tượng không thể đưa ra phản hồi cơ động.
EEG có rào cản gia nhập thấp cho việc sử dụng của người tiêu dùng nên đó là một công cụ mạnh mẽ để theo dõi và ghi lại hoạt động não trong các hoạt động hàng ngày khác nhau, cho phép có một số ứng dụng gần như không giới hạn.
Phân tích giấc ngủ EEG có thể chỉ ra các khía cạnh quan trọng về thời gian phát triển não, bao gồm đánh giá trưởng thành não ở tuổi thanh thiếu niên.
Có sự hiểu biết tốt hơn về chính xác tín hiệu nào được đo bằng EEG, so với hình ảnh BOLD (hình ảnh phụ thuộc mức độ oxy trong máu) được sử dụng trong fMRI.
Trò chơi EEG
Công nghệ EEG đã được điều chỉnh cho thế giới trò chơi cả cho các mục đích y tế và giải trí. Các công ty đang sử dụng EEG để cung cấp cách tương tác với trò chơi điện tử trong VR, AR và BCI. Các máy EEG phát hiện tín hiệu và các thuật toán trong phần mềm giải thích sóng não của bạn để kiểm soát nhân vật của bạn trên màn hình.
Tai nghe EPOC của EMOTIV là mô hình đầu tiên giao diện não-máy tính độ chính xác cao (BCI) có thể theo dõi và giải thích suy nghĩ và cảm xúc có ý thức và không có ý thức. BCI có thể phát hiện được các sóng não phức tạp của 30 biểu đạt, cảm xúc và hành động khác nhau. Việc phát hiện này đạt được thông qua việc học máy. Các thuật toán học máy đã được đào tạo để nhận diện các mẫu sóng não xảy ra khi người tham gia xử lý các biểu hiện, cảm xúc và hành động khác nhau.
Khi các thuật toán phát hiện một sóng não EEG trong bộ dữ liệu của nó, BCI có thể liên kết mẫu này với một lệnh vật lý hoặc kỹ thuật số. Ví dụ, nghĩ về một từ kích hoạt như "đẩy!" sẽ khiến nhân vật của bạn đẩy một vật ra khỏi đường đi của họ.
TechCrunch TV: Thiết bị điều khiển bằng tâm trí và nhiều hơn nữa bằng EEG
Các trường hợp sử dụng EEG
Có nhiều ứng dụng hiện đại cho việc đo EEG. Một số trường hợp sử dụng EEG đáng chú ý bao gồm:
Khoa học thần kinh
Các chương trình giáo dục não
Tiếp thị thần kinh
Nghiên cứu giấc ngủ
Giao diện Não-Máy tính (BCI)
Hiệu suất nhận thức
Tự định lượng
Các trạng thái cảm xúc
Liệu pháp ADHD
Các rối loạn thần kinh
Đồng bộ sóng não
Liệu pháp hành vi nhận thức
Thần kinh thông tin học
Trò chơi sóng não
Tài trợ AR & VR
Khó nuốt và Chứng sa sút trí tuệ
Phục hồi sau đột quỵ
Các bài kiểm tra trí nhớ làm việc (N-back)
Chú thích: Đây chỉ là thông tin chung về EEG. Sản phẩm EMOTIV chỉ được sử dụng cho các ứng dụng nghiên cứu và việc sử dụng cá nhân. Sản phẩm của chúng tôi không được bán như các Thiết bị Y tế theo định nghĩa của chỉ thị EU 93/42/EEC. Sản phẩm của chúng tôi không được thiết kế hoặc dự định để sử dụng cho chẩn đoán hoặc điều trị bệnh.
Giải pháp
Hỗ trợ
Công ty
© 2025 EMOTIV, Tất cả các quyền được bảo lưu.
Lựa Chọn Riêng Tư Của Bạn (Cài Đặt Cookie)
*Lưu ý – Sản phẩm EMOTIV được sử dụng cho các ứng dụng nghiên cứu và sử dụng cá nhân mà thôi. Sản phẩm của chúng tôi không được bán như là Thiết bị Y tế theo định nghĩa trong chỉ thị EU 93/42/EEC. Sản phẩm của chúng tôi không được thiết kế hoặc dự định để sử dụng cho việc chẩn đoán hoặc điều trị bệnh.
Lưu ý về Dịch thuật: Các phiên bản không tiếng Anh của trang web này đã được dịch để thuận tiện cho bạn bằng cách sử dụng trí tuệ nhân tạo. Mặc dù chúng tôi cố gắng đạt được độ chính xác, các bản dịch tự động có thể chứa lỗi hoặc sắc thái khác với văn bản gốc. Để có thông tin chính xác nhất, vui lòng tham khảo phiên bản tiếng Anh của trang web này.
Giải pháp
Hỗ trợ
Công ty
© 2025 EMOTIV, Tất cả các quyền được bảo lưu.
Lựa Chọn Riêng Tư Của Bạn (Cài Đặt Cookie)
*Lưu ý – Sản phẩm EMOTIV được sử dụng cho các ứng dụng nghiên cứu và sử dụng cá nhân mà thôi. Sản phẩm của chúng tôi không được bán như là Thiết bị Y tế theo định nghĩa trong chỉ thị EU 93/42/EEC. Sản phẩm của chúng tôi không được thiết kế hoặc dự định để sử dụng cho việc chẩn đoán hoặc điều trị bệnh.
Lưu ý về Dịch thuật: Các phiên bản không tiếng Anh của trang web này đã được dịch để thuận tiện cho bạn bằng cách sử dụng trí tuệ nhân tạo. Mặc dù chúng tôi cố gắng đạt được độ chính xác, các bản dịch tự động có thể chứa lỗi hoặc sắc thái khác với văn bản gốc. Để có thông tin chính xác nhất, vui lòng tham khảo phiên bản tiếng Anh của trang web này.
Giải pháp
Hỗ trợ
Công ty
© 2025 EMOTIV, Tất cả các quyền được bảo lưu.
Lựa Chọn Riêng Tư Của Bạn (Cài Đặt Cookie)
*Lưu ý – Sản phẩm EMOTIV được sử dụng cho các ứng dụng nghiên cứu và sử dụng cá nhân mà thôi. Sản phẩm của chúng tôi không được bán như là Thiết bị Y tế theo định nghĩa trong chỉ thị EU 93/42/EEC. Sản phẩm của chúng tôi không được thiết kế hoặc dự định để sử dụng cho việc chẩn đoán hoặc điều trị bệnh.
Lưu ý về Dịch thuật: Các phiên bản không tiếng Anh của trang web này đã được dịch để thuận tiện cho bạn bằng cách sử dụng trí tuệ nhân tạo. Mặc dù chúng tôi cố gắng đạt được độ chính xác, các bản dịch tự động có thể chứa lỗi hoặc sắc thái khác với văn bản gốc. Để có thông tin chính xác nhất, vui lòng tham khảo phiên bản tiếng Anh của trang web này.