***Tuyên bố miễn trừ trách nhiệm - sản phẩm Emotiv được thiết kế để chỉ sử dụng cho các ứng dụng nghiên cứu và mục đích cá nhân. Sản phẩm của chúng tôi không được bán như 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 dùng để chẩn đoán hay điều trị bệnh.

Định nghĩa EEG

EEG là viết tắt của “điện não ký”, một quá trình sinh lý điện để ghi lại hoạt động điện của não. EEG đo những thay đổi trong hoạt động điện do não tạo ra. Những thay đổi điện áp xuất phát từ dòng ion bên trong và giữa một số tế bào não được gọi là nơ-ron.

EEG là gì?

Một bài kiểm tra EEG đánh giá hoạt động điện của não. Các lần quét EEG được thực hiện bằng cách đặt các cảm biến EEG — những đĩa kim loại nhỏ còn gọi là điện cực EEG — lên da đầu. Các điện cực này thu nhận và ghi lại hoạt động điện trong não bạn. Các tín hiệu EEG thu được được khuếch đại, số hóa, rồi 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 hữu ích để nghiên cứu các quá trình nhận thức. Nó có thể giúp bác sĩ đưa ra chẩn đoán y khoa, giúp các nhà nghiên cứu hiểu các quá trình não bộ làm nền tảng cho hành vi con người, và giúp mỗi cá nhân cải thiện năng suất cũng như sức khỏe.

EEG hoạt động như thế nào?

Hàng tỷ tế bào trong não bạn tạo ra các tín hiệu điện rất nhỏ, hình thành nên các mẫu phi tuyến tính được gọi là sóng não. Một máy EEG đo hoạt động điện ở vỏ não, lớp ngoài của não, trong quá trình kiểm tra EEG. Các cảm biến EEG được đặt trên đầu người tham gia, sau đó các điện cực sẽ phát hiện sóng não một cách không xâm lấn từ đối tượng.

Các cảm biến EEG có thể ghi lại đến vài nghìn ảnh chụp hoạt động điện được tạo ra trong não chỉ trong một giây. Các sóng não được ghi lại sẽ được gửi đến bộ khuếch đại, rồi đến máy tính hoặc đám mây để xử lý dữ liệu. Các tín hiệu đã khuếch đại, trông giống như những đường lượn sóng, có thể được ghi lại trên máy tính, thiết bị di động hoặc trên cơ sở dữ liệu đám mây.

Phần mềm điện toán đám mây được xem là một đổi mới then chốt trong xử lý dữ liệu EEG, vì nó cho phép phân tích các bản ghi theo thời gian thực trên quy mô lớn — trong những ngày đầu của phép đo EEG, các sóng chỉ đơn giản được ghi trên giấy kẻ ô. 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.

Sóng EEG được ghi trên giấy kẻ ô

Sóng EEG được ghi kỹ thuật số

Sóng EEG trong phần mềm trực quan hóa não hiện đại

Để lập bản đồ hoạt động điện của não, tốt hơn là lấy các phép đo EEG từ các tín hiệu thông qua nhiều cấu trúc vỏ não khác nhau nằm khắp bề mặt não.

Sóng EEG trong biểu đồ chuỗi thời gian của phần mềm trực quan hóa não hiện đại

Các loại sóng não mà EEG đo được

Các điện cực của thiết bị EEG ghi nhận hoạt động điện thể hiện ở nhiều tần số EEG khác nhau. Bằng cách sử dụng một thuật toán gọi là Biến đổi Fourier nhanh (FFT), các tín hiệu EEG thô này có thể được nhận diện là những sóng riêng biệt với các tần số khác nhau. Tần số, tức là tốc độ dao động điện, được đo bằng chu kỳ mỗi giây — một Hertz (Hz) tương đương một chu kỳ mỗi giây. Sóng não được phân loại theo tần số thành bốn loại chính: Beta, Alpha, Theta và Delta.

Các đoạn sau thảo luận về một số chức năng gắn với bốn tần số não chính. Những chức năng này chỉ đơn giản được ghi nhận là có liên quan đến các tần số não khác nhau — không có sự tương ứng tuyến tính một-một giữa một dải tần số và một chức năng nhất định của não.

Sóng Beta (dải tần từ 14 Hz đến khoảng 30 Hz)

Sóng Beta gắn liền nhất với trạng thái có ý thức hoặc tỉnh táo, chú ý và cảnh giác. Sóng beta có biên độ thấp gắn với sự tập trung cao độ, hoặc với trạng thái bận rộn hay lo âu. Sóng Beta cũng liên quan đến các quyết định vận động (ức chế chuyển động và phản hồi cảm giác về chuyển động). Khi được đo bằng thiết bị EEG, các tín hiệu này thường được gọi là sóng beta EEG.

Sóng Alpha (dải tần từ 7 Hz đến 13 Hz)

Sóng Alpha thường gắn với trạng thái thư giãn, bình tĩnh và minh mẫn. Sóng Alpha có thể được tìm thấy ở vùng chẩm và vùng sau của não. Sóng Alpha có thể được tạo ra khi nhắm mắt và thư giãn, và chúng hiếm khi xuất hiện trong các quá trình nhận thức căng thẳng như suy nghĩ, tính toán tinh thần và giải quyết vấn đề. Ở đa số người trưởng thành, sóng alpha có tần số từ 9 đến 11 Hz. Khi được đo bằng thiết bị EEG, chúng thường được gọi là sóng alpha EEG.

Sóng Theta (dải tần từ 4 Hz đến 7 Hz)

Hoạt động não trong dải tần từ 4 đến 7 Hz được gọi là hoạt động Theta. Nhịp theta được phát hiện trong đo EEG thường gặp ở người trưởng thành trẻ tuổi, đặc biệt ở vùng thái dương và trong quá trình tăng thông khí. Ở người lớn tuổi, hoạt động theta với biên độ lớn hơn khoảng 30 millivolt (mV) ít được thấy hơn, ngoại trừ khi buồn ngủ. Khi được đo bằng thiết bị EEG, chúng thường được gọi là sóng theta EEG.

Sóng Delta (dải tần lên đến 4 Hz)

Hoạt động Delta chủ yếu được tìm thấy ở trẻ sơ sinh. Sóng Delta gắn với các giai đoạn ngủ sâu ở người lớn tuổi. Sóng Delta đã được ghi nhận xen kẽ giữa các cơn co giật ở bệnh nhân bị cơn vắng ý thức, liên quan đến những khoảng mất chú ý ngắn và đột ngột.

Sóng Delta được đặc trưng bởi các sóng tần số thấp (khoảng 3 Hz), biên độ cao. Nhịp Delta có thể xuất hiện trong trạng thái thức — chúng đáp ứng với việc mở mắt và cũng có thể được tăng cường bởi tăng thông khí. Khi được đo bằng thiết bị EEG, chúng thường được gọi là sóng delta EEG.

Sử dụng sóng EEG để hiểu cách não hoạt động

EEG cho thấy gì?

Bộ não của bạn liên tục hấp thụ và xử lý thông tin, ngay cả khi bạn ngủ. Tất cả hoạt động này tạo ra các tín hiệu điện mà các cảm biến EEG thu nhận. Điều này cho phép ghi nhận những thay đổi trong hoạt động não, ngay cả khi không có phản ứng hành vi rõ ràng, chẳng hạn như cử động hay biểu cảm khuôn mặt.

Một máy theo dõi EEG ghi nhận những thay đổi về điện do não bạn tạo ra, chứ không phải suy nghĩ hay cảm xúc. Nó không đưa bất kỳ dòng điện nào vào não bạn.

Phát hiện hoạt động trên các vùng vỏ não chính của não là rất quan trọng để thu được dữ liệu EEG chất lượng cao. Kết quả có thể là một chỉ dấu thay thế để đánh giá các trạng thái cảm xúc bị ảnh hưởng bởi các kích thích bên ngoài.

Lược sử ngắn về EEG

Nghiên cứu về hiện tượng hoạt động điện trong não đã được tiến hành trên động vật từ tận năm 1875, khi bác sĩ Richard Caton công bố các phát hiện từ các thí nghiệm trên thỏ và khỉ trên British Medical Journal.

Năm 1890, Adolf Beck đặt các điện cực trực tiếp lên bề mặt não của chó và thỏ để kiểm tra kích thích cảm giác. Quan sát của ông về hoạt động điện não dao động đã dẫn đến việc phát hiện sóng não và đưa EEG trở thành một lĩnh vực khoa học.

Nhà sinh lý học và bác sĩ tâm thần người Đức Hans Berger được ghi nhận là người ghi lại những sóng não EEG đầu tiên ở người vào năm 1924. Berger đã phát minh ra điện não đồ, một thiết bị ghi lại các tín hiệu EEG. Trong cuốn sách “The Origins of EEG”, tác giả David Millet mô tả phát minh này là “một trong những bước phát triển đáng ngạc nhiên, nổi bật và mang tính bước ngoặt nhất trong lịch sử thần kinh học lâm sàng.”

Bản ghi EEG đầu tiên ở người được Hans Berger thu được vào năm 1924. Tín hiệu phía trên là EEG và tín hiệu phía dưới là tín hiệu thời gian 10 Hz.

Hans Berger, người đầu tiên ghi lại sóng EEG ở người.

Lĩnh vực điện não đồ lâm sàng bắt đầu vào năm 1935. Nó xuất phát từ nghiên cứu của nhà thần kinh học Frederic Gibbs, Hallowell Davis và William Lennox về các gai giống động kinh, các sóng gai xen kẽ và ba chu kỳ của các cơn vắng ý thức lâm sàng. Gibbs và nhà khoa học Herbert Jasper kết luận rằng các gai xen kẽ là một dấu hiệu đặc trưng riêng của động kinh. Phòng thí nghiệm EEG đầu tiên mở tại Bệnh viện Đa khoa Massachusetts vào năm 1936.

Năm 1947, Hiệp hội EEG Hoa Kỳ, nay được biết đến là Hiệp hội Sinh lý Thần kinh Lâm sàng Hoa Kỳ, đã được thành lập và Đại hội EEG Quốc tế đầu tiên đã diễn ra.

Vào những năm 1950, William Grey Walter đã phát triển EEG topography, một phần bổ trợ cho EEG, cho phép lập bản đồ hoạt động điện trên bề mặt não. Phương pháp này rất phổ biến trong những năm 1980, nhưng chưa bao giờ được chấp nhận rộng rãi trong ngành thần kinh học chính thống.

Stevo Bozinovski, Liljana Bozinovska và Mihail Sestakov là những nhà khoa học đầu tiên điều khiển được một vật thể vật lý bằng cách sử dụng máy EEG vào năm 1988. Năm 2011, EEG bước vào thị trường tiêu dùng khi các doanh nhân công nghệ Tan Le và Tiến sĩ Geoff Mackellar thành lập công ty Emotiv.

Các công nghệ EEG như tai nghe và mũ là những thành phần của BCI (Brain-Computer Interface). BCI còn được gọi là HMI (Human Machine Interface), MMI (Mind Machine Interface), BMI (Brain Machine Interface) và DNI (Direct Neural Interface) — DNI có thể giải mã tín hiệu từ não và các phần khác của hệ thần kinh. BCI nhằm theo dõi hiệu suất nhận thức và điều khiển cả vật thể ảo lẫn vật thể vật lý thông qua học máy các lệnh tinh thần đã được huấn luyện.

Năm 2017, tay đua bốn chi Rodrigo Hübner Mendes đã trở thành người đầu tiên từng lái một chiếc xe Formula 1 chỉ bằng sóng não của mình, nhờ một tai nghe EEG Emotiv.

EEG được dùng để làm gì?

Hiệu suất và Sức khỏe

Các vận động viên, biohacker và bất kỳ người tiêu dùng quan tâm nào cũng có thể dùng EEG để “theo dõi” hoạt động não của mình giống như họ có thể theo dõi số bước chân mỗi ngày. EEG có thể đo các chức năng nhận thức — chẳng hạn như chú ý và xao nhãng, căng thẳng và tải nhận thức (tổng năng lực của não cho hoạt động tinh thần mà bộ nhớ làm việc phải gánh tại một thời điểm). Những phát hiện này có thể tiết lộ các hiểu biết giá trị về cách não phản ứng với các sự kiện trong đời sống hằng ngày. Dữ liệu EEG cung cấp phản hồi có thể được dùng để thiết kế các chiến lược có cơ sở khoa học nhằm giảm căng thẳng, cải thiện sự tập trung hoặc tăng cường thiền định.

Nghiên cứu người tiêu dùng

Dữ liệu EEG có thể là một công cụ tìm kiếm thông tin chi tiết cho người tiêu dùng mạnh mẽ. Phản ứng của não mang lại phản hồi chưa từng có từ người tiêu dùng — ở chỗ EEG đang được dùng để đo khoảng cách giữa điều người tiêu dùng thực sự chú ý và điều họ tự báo cáo là thích hoặc nhận thấy. Kết hợp EEG với các cảm biến sinh trắc khác như theo dõi mắt, phân tích biểu cảm khuôn mặt và đo nhịp tim có thể cung cấp cho các công ty một hiểu biết đầy đủ về hành vi khách hàng. Việc sử dụng các công nghệ thần kinh như EEG để nghiên cứu phản ứng của người tiêu dùng được gọi là tiếp thị thần kinh.

Y tế

Vì các bài kiểm tra EEG cho thấy hoạt động não trong một quy trình có kiểm soát, kết quả có thể chứa thông tin được dùng để chẩn đoán nhiều rối loạn não khác nhau. Dữ liệu EEG bất thường được thể hiện qua các sóng não không đều. Dữ liệu EEG bất thường có thể chỉ ra dấu hiệu của rối loạn chức năng não, chấn thương đầu, rối loạn giấc ngủ, các vấn đề về trí nhớ, u não, đột quỵ, sa sút trí tuệ, các rối loạn co giật như động kinh và nhiều tình trạng khác. Tùy thuộc vào chẩn đoán dự kiến, đôi khi bác sĩ kết hợp EEG với các bài kiểm tra nhận thức, theo dõi hoạt động não và các kỹ thuật chụp ảnh thần kinh

Chẩn đoán cơn co giật

Các bài kiểm tra EEG thường được khuyến nghị cho bệnh nhân có biểu hiện co giật. Trong những trường hợp này, bác sĩ có thể thực hiện một EEG lưu động. EEG lưu động ghi liên tục tối đa 72 giờ, trong khi EEG truyền thống kéo dài 1-2 giờ. Bệnh nhân được phép di chuyển trong chính ngôi nhà của mình khi đeo tai nghe EEG. Kéo dài thời gian ghi làm tăng khả năng ghi lại hoạt động não bất thường. Vì lý do đó, EEG lưu động thường được dùng để chẩn đoán động kinh (EEG động kinh), các rối loạn co giật hoặc rối loạn giấc ngủ.

Nghiên cứu giấc ngủ cho rối loạn giấc ngủ

Một nghiên cứu giấc ngủ EEG hay bài kiểm tra “polysomnography” đo hoạt động cơ thể ngoài việc thực hiện quét não. Một kỹ thuật viên EEG theo dõi nhịp tim, nhịp thở và mức oxy trong máu của bạn trong suốt quy trình qua đêm. Polysomnography chủ yếu được sử dụng trong nghiên cứu y học và như một xét nghiệm chẩn đoán rối loạn giấc ngủ.

Khoa học thần kinh định lượng

Vì EEG đo hoạt động điện ở lớp ngoài của não (vỏ não), nó có thể thu nhận sóng não từ da đầu của bạn. Bằng cách kết hợp các bài kiểm tra não EEG với dữ liệu từ các kỹ thuật theo dõi não khác, các nhà nghiên cứu có thể thu được những hiểu biết mới về các tương tác phức tạp đang diễn ra trong não chúng ta — cũng như trong cơ thể chúng ta.

Đó chính xác là điều mà điện não đồ định lượng (qEEG) hướng tới. EEG định lượng ghi lại sóng não của bạn giống như EEG truyền thống. Sử dụng học máy, qEEG so sánh sóng não của bạn với sóng não của những người cùng giới tính và cùng độ tuổi, nhưng không có rối loạn chức năng não. Quy trình qEEG tạo ra một “bản đồ” về não bạn thông qua so sánh định lượng. Quy trình này phổ biến trong chuyên ngành của khoa học thần kinh gọi là khoa học thần kinh tính toán.

Việc đặt điện cực EEG là một phần then chốt để qEEG thành công. Các vị trí gắn điện cực EEG truyền thống tuân theo hệ thống 10-20, một tiêu chuẩn được công nhận quốc tế cho việc đặt các điện cực gắn trên da đầu. “10-20” ám chỉ khoảng cách giữa các dây dẫn EEG bằng 10% hoặc 20% tổng chiều dài của hộp sọ.

Số lượng điện cực trên một thiết bị có thể khác nhau — một số hệ thống ghi EEG có thể có tới 256 điện cực. Các bản ghi qEEG sử dụng mũ 19 cảm biến để thu thập dữ liệu từ cả 19 vùng trên da đầu. Vì các dây dẫn EEG khuếch đại tín hiệu từ vị trí chúng được đặt, việc thu được các bản đồ não qEEG giúp xác định ở cấp độ não nguyên nhân của rối loạn chức năng được quan sát ở cấp độ hành vi và/hoặc nhận thức.

Nghiên cứu học thuật

Kết quả EEG bất thường không phải là thông tin giá trị duy nhất thu được từ một kết quả kiểm tra EEG. Nhiều nhà nghiên cứu sử dụng EEG bình thường trong nghiên cứu của họ, bao gồm một nghiên cứu đột phá năm 1957 về hoạt động não trong khi ngủ REM.

Như đã giới thiệu trong phần về các loại sóng não mà EEG đo được, việc nghiên cứu các bản ghi EEG tiết lộ một dải tần số có 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 dải gamma (thường gắn với sự chú ý có ý thức) trong khi khảo sát các phản ứng thần kinh trong lúc thiền (thiền EEG).

Hoạt động dải gamma gắn với hiệu suất tinh thần hoặc thể chất ở mức cao nhất. Các thí nghiệm mà đối tượng đeo thiết bị EEG và đang thực hành thiền sâu đã dẫn đến các giả thuyết rằng sóng gamma gắn với trải nghiệm có ý thức hoặc các trạng thái tinh thần siêu việt. Tuy nhiên, giữa các nhà nghiên cứu học thuật vẫn chưa có sự đồng thuận về việc hoạt động dải gamma gắn với những chức năng nhận thức nào.

Các nhà nghiên cứu cần một cách để xử lý và quản lý toàn bộ lượng dữ liệu não mà họ thu thập — và thậm chí chia sẻ nó với các tổ chức khác nhau. “Neuroinformatics” là lĩnh vực nghiên cứu cung cấp các công cụ tính toán và mô hình toán học cho dữ liệu khoa học thần kinh. Neuroinformatics nhằm tạo ra các công nghệ để tổ chức cơ sở dữ liệu, chia sẻ dữ liệu và mô hình hóa dữ liệu. Lĩnh vực này liên quan đến một khối lượng dữ liệu đa dạng, vì “khoa học thần kinh” được định nghĩa rộng là nghiên cứu khoa học về hệ thần kinh. Một trong các chuyên ngành của khoa học thần kinh bao gồm tâm lý học nhận thức, vốn sử dụng các phương pháp chụp ảnh thần kinh như EEG để phân tích những phần nào của não và hệ thần kinh làm nền tảng cho những quá trình nhận thức nào.

Nghiên cứu thị trường: Sử dụng tai nghe EEG để hiểu trạng thái cảm xúc & nhận thức

Quy trình kiểm tra EEG

Chuẩn bị cho một thủ thuật EEG

Các phần sau đây về theo dõi EEG, diễn giải và kết quả bao gồm thông tin dành cho đối tượng trải qua các bài kiểm tra EEG trong môi trường chăm sóc sức khỏe. Cách chuẩn bị tốt nhất cho một bài kiểm tra luôn là hỏi 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, các bản ghi EEG cho nghiên cứu người tiêu dùng, nghiên cứu học thuật hoặc hiệu suất và sức khỏe có thể yêu cầu đối tượng phải hoạt động thay vì nằm xuống.

Các công ty như Emotiv đã tiên phong trong những tiến bộ của công nghệ EEG giúp việc thực hiện, xử lý và diễn giải các bài kiểm tra nhanh hơn và thuận tiện 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 di chuyển tự do thay vì bị giới hạn trong một cơ sở kiểm tra.

Trước khi làm bài kiểm tra EEG, hãy cho người chuyên môn thực hiện bài kiểm tra — dù đó là bác sĩ, nhà tuyển dụng hay nhà nghiên cứu — biết về mọi loại thuốc bạn dùng thường xuyên. Bạn nên gội đầu vào đêm trước thủ thuật và để tóc không dính bất kỳ sản phẩm nào. Tránh uống hoặc ăn bất kỳ thứ gì có caffeine ít nhất 8 giờ trước khi kiểm tra. Nếu bạn phải ngủ trong quá trình EEG, bạn có thể được hướng dẫn hạn chế ngủ vào đêm trước để đảm bảo não có thể thư giãn đúng cách trong khi kiểm tra.

Theo dõi EEG

Bạn sẽ không cảm thấy đau hay khó chịu trong quá trình EEG. Trong một thủ thuật EEG lâm sàng, bạn sẽ nằm trên giường hoặc ghế ngả và được yêu cầu nhắm mắt. Một kỹ thuật viên EEG đo đầu bạn và đánh dấu vị trí cần đặt các dây dẫn.

Khi bài kiểm tra bắt đầu, các điện cực sẽ ghi lại sóng não của bạn và gửi hoạt động đó đến một máy ghi. Sau đó, máy EEG chuyển dữ liệu thành một dạng sóng để diễn giải. Sau khi quá trình ghi hoàn tất, kỹ thuật viên sẽ tháo các điện cực khỏi da đầu của bạn.

Các bài kiểm tra EEG thường quy trong môi trường khoa học hoặc lâm sàng mất 30-60 phút để hoàn thành, bao gồm khoảng 20 phút thiết lập ban đầu. Các bài kiểm tra EEG được thực hiện cho nghiên cứu người tiêu dùng, hiệu suất cá nhân và nơi làm việc có thể ngắn hơn hoặc dài hơn tùy theo mục đích kiểm tra. Tai nghe EEG không dây của Emotiv hỗ trợ thiết lập nhanh hơn cho các trường hợp sử dụng này (ít hơn năm phút).

Thường không cần thời gian phục hồi sau thủ thuật. Nếu bạn đã dùng thuốc gây buồn ngủ để ngủ trong lúc kiểm tra, người quản lý bài kiểm tra có thể khuyên bạn ở lại cơ sở cho đến khi tác dụng hết hoặc nhờ ai đó chở bạn về nhà.

Tác dụng phụ của kiểm tra EEG là rất hiếm. Các điện cực không tạo ra bất kỳ cảm giác nào; chúng chỉ ghi nhận hoạt động não. Người mắc động kinh có thể trải qua một cơn co giật do các kích thích như đèn nhấp nháy trong thủ thuật. Một cơn co giật trong lúc kiểm tra EEG không có gì đáng sợ — nó thực ra có thể giúp bác sĩ chẩn đoán loại động kinh và từ đó điều chỉnh phương pháp điều trị phù hợp.

Diễn giải EEG và kết quả thủ thuật

Nếu bạn được chỉ định làm EEG vì lý do lâm sàng, kết quả kiểm tra của bạn sẽ được diễn giải bởi một bác sĩ chuyên về hệ thần kinh. Bác sĩ thần kinh sẽ nghiên cứu bản ghi để tìm các kiểu sóng não bình thường và bất thường. Các kiểu sóng não rất dễ nhận biết qua đặc điểm dạng sóng của chúng. Ví dụ, một mô hình ức chế bùng phát, thường được quan sát ở bệnh nhân có trạng thái não suy giảm như hôn mê hoặc gây mê toàn thân, cho thấy các đỉnh ngắn (phần bùng phát) xen kẽ với các khoảng phẳng (phần ức chế).

Các loại động kinh khác nhau được đặc trưng bởi những mẫu EEG riêng biệt. Mẫu gai-sóng — một mẫu EEG tổng quát, đối xứng — thường được quan sát trong cơn vắng ý thức, khi một người trải qua tình trạng mất ý thức ngắn. Một cơn co giật khu trú một phần, trong đó hoạt động co giật chỉ ảnh hưởng đến một vùng của não, được đặc trưng bởi mẫu nhịp nhanh, điện áp thấp xuất hiện trong kênh dữ liệu EEG liên quan đến vùng đó.

Sau đó, bác sĩ thần kinh sẽ gửi phép đo EEG lại cho bác sĩ đã yêu cầu kiểm tra. Bác sĩ của bạn có thể sắp xếp một cuộc hẹn để xem lại hình ảnh EEG và thảo luận kết quả với bạn. Tùy thuộc vào tình trạng của bạn, bạn có thể được khuyên dùng 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 gắn với sự tập trung có thể tham gia liệu pháp neurofeedback liệu pháp cho ADHD.

Liệu pháp biofeedback giúp đối tượng kiểm soát các quá trình cơ thể không tự chủ. Ví dụ, một người có huyết áp cao có thể xem các chỉ số cơ thể của mình trên một màn hình đang nhận dữ liệu từ các điện cực gắn trên da. 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 huấn luyện não hoạt động tốt hơn. Trong quá trình huấn luyện này, bệnh nhân được kết nối với máy EEG và đang quan sát hoạt động não của mình trong lúc diễn ra. Điều này thường giống một loại trò chơi điện tử, nơi bệnh nhân đang “chơi” trò chơi bằng chính bộ não của mình để kiểm soát hoạt động não. Bệnh nhân cố gắng cải thiện các tần số não gắn với rối loạn chức năng não, giống như một vận động viên rèn luyện một nhóm 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 ích cho các rối loạn này, nhưng nó không thể chữa khỏi chúng.

Các loại thiết bị EEG khác nhau

Máy EEG có nhiều dạng thiết bị EEG đeo được khác nhau. Ở cấp độ cao nhất là sự khác biệt giữa thiết bị EEG lâm sàng (được dùng trong môi trường chăm sóc sức khỏe và nghiên cứu khoa học) và thiết bị EEG cho người tiêu dùng (được dùng trong nghiên cứu người tiêu dùng, nghiên cứu học thuật và hiệu suất và sức khỏe). Với thiết bị lâm sàng, người tham gia không thể di chuyển khi đang đeo thiết bị, và dữ liệu cần được thu thập trong một môi trường có kiểm soát và được che chắn để tránh làm méo tín hiệu. Các thiết bị EEG cho người tiêu dùng như tai nghe không dây của Emotiv cho phép người dùng theo dõi hoạt động não ở bất cứ đâu.

Sự khác biệt giữa các loại thiết bị EEG đeo được là cần thiết để đáp ứng các yêu cầu của những chuyên gia sử dụng hệ thống EEG và các môi trường nơi dữ liệu được thu thập. Ví dụ, 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 so với một nhà nghiên cứu người tiêu dùng. Ngoài vị trí đặt điện cực EEG, còn có một vài biến thể đáng chú ý khác giữa các hệ thống EEG cần cân nhắc.

Mũ EEG so với tai nghe EEG

Sự khác biệt giữa một mũ EEG và một tai nghe EEG là gì? Điểm khác biệt chính giữa hai loại thiết bị EEG đeo được 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 có thể di chuyển để định vị linh hoạt. Cấu hình cảm biến trong các tai nghe Emotiv INSIGHT và Epoc X là cố định.

EPOC Flex

Cảm biến gel hoặc nước muối

EPOC+ và EPOC X

Cảm biến nước muối

Điện cực EEG ướt so với điện cực EEG khô

Các thiết bị EEG chủ yếu sử dụng điện cực ướt hoặc khô. Có một dạng điện cực mới được phát triển gọi là “điện cực hình xăm”, là các điện cực in được dán giống như một hình xăm tạm thời. Điện cực ướt cho độ chính xác dữ liệu tốt hơn vì chúng sử dụng gel dính để tiếp xúc tốt hơn với da đầu. Điện cực ướt chủ yếu được dùng trong môi trường lâm sàng và nghiên cứu. Điện cực khô không cần gel dính. Các thiết bị EEG có điện cực khô thường được dùng trong nghiên cứu người tiêu dùng về EEG, vì chúng cho phép thiết lập nhanh hơn. Các nhà nghiên cứu liên tục so sánh ưu và nhược điểm của điện cực EEG ướt so với khô.

Thiết bị EEG có dây so với không dây

Trong giai đoạn đầu của EEG, bệnh nhân phải được kết nối với máy EEG trong môi trường lâm sàng. Ngày nay, các bài kiểm tra EEG không dây là khả thi, vì các tín hiệu EEG có thể được số hóa và gửi đến máy ghi như điện thoại thông minh, máy tính hoặc đám mây. Các bài kiểm tra có thể được thực hiện trong nhiều môi trường khác nhau bằng EEG di động. Bạn có thể tiến hành một thí nghiệm trong đó các đối tượng đeo tai nghe EEG không dây và đi bộ qua công viên, và chuyển động của đối tượng chỉ bị giới hạn bởi phạm vi truyền dữ liệu. Nếu bạn cần kiểm soát môi trường kiểm tra để đưa ra các kích thích như đèn nhấp nháy, bạn có thể chọn môi trường lâm sàng — trong trường hợp đó, việc sử dụng máy EEG có dây sẽ không có giới hạn nào.

Tai nghe EEG có dây

Kết nối bằng cáp

Tai nghe EEG không dây Emotiv

Công nghệ không dây Bluetooth

Đo EEG so với các kỹ thuật đo não khác

Ưu điểm của phép đo EEG là đây là phương pháp ít xâm lấn nhất hiện có để đo hoạt động não, và cung cấp rất nhiều thông tin định lượng trong các 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)

• Điện não từ (MEG)

• Quang phổ cộng hưởng từ hạt nhân (NMR hoặc MRS)

• Điện vỏ não

• Chụp cắt lớp vi phát xạ đơn photon (SPECT)

• Chụp cắt lớp phát xạ positron (PET)

• Quang phổ cận hồng ngoại (NIRS)

• Tín hiệu quang liên quan đến sự kiện (EROS)

Ưu điểm của EEG

Mặc dù độ nhạy không gian của EEG tương đối thấp, nó vẫn có nhiều ưu điểm so với một số kỹ thuật chụp não và nghiên cứu não đã liệt kê trước đó:

• EEG có độ phân giải thời gian rất cao so với fMRI. Nó có thể ghi nhận các phản ứng nhanh của não xảy ra ở tốc độ mili giây, cho phép đồng bộ chính xác những gì xảy ra trong não và trong môi trường. EEG được ghi ở tốc độ lấy mẫu từ 250 đến 2000 Hz trong môi trường lâm sàng và nghiên cứu. Các hệ thống thu thập dữ liệu EEG hiện đại hơn có thể ghi ở tốc độ lấy mẫu trên 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 vỏ não, vốn đòi hỏi phẫu thuật thần kinh để đặt các điện cực trực tiếp lên bề mặt não.

• Các cảm biến EEG di động có thể được dùng ở nhiều nơi hơn fMRI, SPECT, PET, MRS hoặc MEG, vì các kỹ thuật này phụ thuộc vào thiết bị nặng, đắt tiền và không di động.

• EEG yên tĩnh, cho phép nghiên cứu phản ứng với các kích thích âm thanh.

• So với fMRI và MRI, máy EEG không gây nguy hiểm vật lý. fMRI và MRI là các nam châm mạnh khiến bệnh nhân có thiết bị kim loại như máy tạo nhịp tim không thể sử dụng.

• fMRI, PET, MRS và SPECT có thể làm trầm trọng thêm chứng sợ không gian kín, điều này có thể làm sai lệch kết quả kiểm tra. EEG không gây chứng sợ không gian kín vì đối tượng không bị giam trong một không gian nhỏ.

• Các lần quét EEG cho người tiêu dùng cho phép đối tượng di chuyển nhiều hơn trong quá trình kiểm tra, không giống như hầu hết các kỹ thuật chụp ảnh thần kinh khác.

• EEG không liên quan đến phơi nhiễm radioligands, không giống như chụp cắt lớp phát xạ positron, hay các trường từ mạnh như MRI hoặc fMRI.

• EEG không liên quan đến phơi nhiễm với các trường từ cường độ cao (>1 tesla).

• So với các phương pháp kiểm tra hành vi, EEG có thể phát hiện xử lý ngầm (xử lý không cần phản ứng). Công nghệ này cũng được dùng cho những đối tượng không thể đưa ra phản ứng vận động.

• EEG có rào cản sử dụng thấp đối với người tiêu dùng, vì vậy đây là một công cụ mạnh mẽ để theo dõi và ghi lại hoạt động não trong các hoạt động khác nhau của đời sống hằng ngày, cho phép vô số ứng dụng gần như không giới hạn.

• Phân tích giấc ngủ EEG có thể chỉ ra những khía cạnh quan trọng của thời điểm phát triển não bộ, bao gồm đánh giá sự trưởng thành của não ở tuổi vị thành niên.

• Người ta hiểu rõ hơn chính xác tín hiệu nào được đo bằng EEG, so với hình ảnh BOLD (Blood-oxygen-level-dependent) được dùng trong fMRI.

Trò chơi EEG

Công nghệ EEG đã được thích nghi vào thế giới game cho cả mục đích y tế và giải trí. Các công ty đang sử dụng EEG để tạo ra cách tương tác với trò chơi video trong VR, AR và BCI. Máy EEG phát hiện tín hiệu và các thuật toán trong phần mềm diễn giải sóng não của bạn để điều khiển hình đại diện trên màn hình.

Tai nghe EPOC của Emotiv là giao diện não-máy tính (BCI) độ trung thực cao đầu tiên giao diện não-máy tính (BCI) trung thực cao có thể theo dõi và diễn giải các suy nghĩ cũng như cảm xúc có ý thức và vô thức. BCI có thể phát hiện các sóng não phức tạp của 30 biểu hiện, cảm xúc và hành động khác nhau. Việc phát hiện này đạt được thông qua học máy. Các thuật toán học máy đã được huấn luyện để nhận diện các mẫu não xuất hiện trong khi người tham gia xử lý các biểu hiện, cảm xúc và hành động khác nhau.

Khi các thuật toán bắt được một sóng não EEG trong tập dữ liệu của nó, BCI có thể liên kết mẫu đó với một lệnh vật lý hoặc kỹ thuật số. Ví dụ, nghĩ đến một từ kích hoạt như “đẩy!” sẽ khiến hình đại diện của bạn đẩy một vật cản ra khỏi đường đi của nó.

TechCrunch TV: Thiết bị điều khiển bằng suy nghĩ và nhiều hơn nữa bằng EEG

Các trường hợp sử dụng EEG

Có rất nhiều ứng dụng hiện đại cho phép đo EEG. Một số trường hợp sử dụng EEG đáng chú ý bao gồm:

• Khoa học thần kinh

• Các chương trình giáo dục về não bộ

• Tiếp thị thần kinh

• Nghiên cứu giấc ngủ

• Giao diện não máy tính (BCI)

• Hiệu suất nhận thức

• Tự định lượng

• Trạng thái cảm xúc

• Liệu pháp ADHD

• Các rối loạn thần kinh

• Đồng bộ sóng não

• Liệu pháp hành vi nhận thức

• Neuroinformatics

• Trò chơi sóng não

• Hỗ trợ AR & VR

• Rối loạn nuốt và sa sút trí tuệ

• Phục hồi chức năng sau đột quỵ

• Bài kiểm tra trí nhớ làm việc (N-back)

Lưu ý: Đây chỉ là thông tin chung về EEG. Sản phẩm Emotiv được thiết kế để chỉ sử dụng cho các ứng dụng nghiên cứu và mục đích cá nhân. Sản phẩm của chúng tôi không được bán như 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 dùng để chẩn đoán hay điều trị bệnh.