Tartalom
Az agykérgi neuronok aktivitása elektromos feszültség ingadozásokat eredményez, melyek felerősített formában a kéreg felszínéről elvezethetők. Amennyiben ezeket a spontán jelentkező potenciálingadozásokat a zárt, bőrös koponyacsonton keresztül vezetik el, elektroenkefalogramnak (EEG) nevezik, ha viszont közvetlenül a kéreg felszínéről történik az elvezetés, electro-kortikogram (ECoG) az elnevezés. Az első humán EEG-t H.Berger vezette el 1929-ben. Jellegzetes EEG mintázat figyelhető meg a különböző éber, (figyelem, koncentráció, gondolati művelet) - vagy tudati állapotokban (ébrenlét, alvás, a coma különböző fokozataiban), illetve valamely kóros agyi működés (pl. epilepszia, keringési zavar, daganat) esetén. Változik az EEG mintázat az agy különböző működési területein, és a kor előrehaladtával is. Ezért az EEG elemzése fontos diagnosztikai eszköz a klinikai gyakorlatban, de neuro-fiziológiai laboratóriumokban is kiterjedten alkalmazzák.
Az EEG hullámok több millió idegsejt egyidejű tevékenységének összegződéséből származnak. Az idegsejtek kicsiny, de meghatározó részének (pyramis sejtek) nyúlványa az agykéregben vertikálisan, a felszínre merőleges oszlopokba rendeződve helyezkednek el. Ez a vertikális orientáció képezi az EEG és más agyi térpotenciálok kialakulásának alapját. Elsősorban a dendriteken keletkező ingerlő- és gátló posztszinaptikus potenciálok, valamint az idegsejttestből a dendritek irányába folyó passzív ionáramok szolgálnak az EEG potenciálok eredetéül. Ily módon a piramis sejtek elektromos dipólust (sink és source) alkotnak (1. ábra). Az akciós potenciáloknak az EEG hullámok kialakulásához való hozzájárulása elhanyagolható.
1. ábra A vertikálisan orientált piramis sejt dendritje és sejtteste között folyó ionáramok sematikus ábrázolása. Sink: pozitív töltéseknek a membrán külső oldaláról a belső oldalra való áramlását jelenti, pl. a dendriten keletkező ingerlő posztszinaptikus potenciál (EPSP) idején. Ezzel egy időben, a köráram elméletnek megfelelően, a töltéseloszlás kiegyenlítésére pozitív töltések lépnek ki a sejttest membránján (source) és áramolnak a dendrit (sink) irányába. A kéreg (vagy a koponya) felszínén, a dendritfa fölött elhelyezett elvezető elektróda ezért a dendritikus aktivációt helyi, valós negativitásként érzékeli.
Az emberi koponyacsontról elvezetett elektromos potenciálok frekvenciájuk alapján 1-30 Hz -es, míg amplitúdójuk alapján 20-100 V-os tartományba esnek. Az EEG hullámok amplitúdói kb. 100-szor kisebbek, mint az ECoG hullámoké és kb. 1000-szer kisebbek, mint az akciós potenciáloké. A nagyobb amplitúdójú hullámok nagyobb számú sejt egyidejű, szinkron tevékenységére utalnak. Az EEG hullámok frekvencia és amplitúdó jellemzőik alapján osztályokba sorolhatók, mely kategóriák egyben az agy különböző aktivitási állapotaira is jellemzőek (2. ábra).
1.Alfa hullámok: nyugodt éber állapotban, csukott szem mellett jelentkeznek, legtipikusabb formában a parietális és occipitális lebenyek fölött, orsók formájában is.
2.Béta hullámok: éber, figyelmi állapotra jellemző, kis amplitúdójú gyors potenciálok. Az alfa-ritmusból a béta-ritmusba való átmenetet (pl. a szem kinyitásakor) az EEG deszinkronizációjának, vagy más néven alfa-gátlásnak nevezik.
3.Delta hullámok: gyermekekre éber állapotban, felnőttekre alvás alatt jellemző mintázat, általában csökkent agyi tevékenységre utal.
4.Théta hullámok: frekvencia alapján az alfa és delta hullámok közötti tartományba esnek. Felnőtteknek fáradtság esetén a fronto-temporális régióról vezethető el, gyermekeknél a serdülőkor idejére jellemző a mintázat.
5.Gamma hullámok: 40 Hz körüli frekvenciával jelentkező oszcillációk.
2. ábra Felszini vagy mély elektródokkal az agy tetszőleges helyéről vezethetők el elektrogammok.
Az agy működését kísérő bioelektromos potenciáloknak a sértetlen koponyáról való elvezetésére is alkalmas az elektroenkefalográf. A készülék a potenciálingadozásokat felerősíti és mozgó papíron, elektromágneses úton vezérelt írókarokkal kiírja. Az elvezető elektródok vezetékeken keresztül egy sematikus kapcsolótáblán keresztül csatlakoznak az erősítők bemenetéhez. Egy készülék 8, 16 vagy 32 csatornával rendelkezik. A szelektor kapcsoló segítségével a potenciálokat elvezető elektródok a rendszerint előre összeállított séma alapján kiválasztott kombináció szerint több variációban kapcsolhatók párba. A készülék a potenciálokat felerősíti és megfelelő alul-, és felülvágó szűrőkön átbocsátva jeleníti meg.
EEG hullámokat eredményező extracelluláris ionáramok elvezetéséhez minimum két elektróda szükséges. Az elektródok attól függően, hogy elektromos aktivitás szempontjából milyen elvezetési pontra kerülnek, kétfélék lehetnek:
•a differens elektród, valamely elektromosan aktív hely feletti pontra kerül,
•az indifferens elektródot, egy távolabbi, elektromosan inaktív pontra (pl. fülcimpa) helyezik.
A klinikai gyakorlatban rendszerint 19 elektródot rögzítenek a fej különböző elektromosan aktív pontjain. Minden egyes elvezetés azonban két elektród közötti potenciál ingadozást rögzít. Amennyiben mindkét elektród un. differens elektród, akkor
•bipoláris elvezetésről beszélünk, és
•monopoláris elvezetésről, ha az egyik elvezető elektród indifferens.
A potenciálingadozásokat a többcsatornás elektroenkefalográf, különböző elektród párosításokkal egyszerre rögzíti.
A technika előrehaladtával azonban ma már a klinikai gyakorlatban egyre több helyen a mechanikus EEG készülékek helyét a nagyobb kapacitású, akár 24 órán át tartó folyamatos elvezetést vagy mintavételt, valamint sokoldalú kvantitatív kiértékelést is lehetővé tevő számítógépek veszik át.
Az EEG görbék kiértékelése nemcsak vizuálisan, hanem automatizált frekvenciaanalízissel is történik. Az EEG elvezetésekor a potenciálokat az erősítőből közvetlenül elektronikus adatfeldolgozóba vezetik (analóg-digitális konverzió) és matematikai eszközökkel (Fourier analízis) elemzik. A végeredmény a görbe frekvenciaspektruma, ami az egyes frekvenciáknak a rögzített EEG mintában való részarányáról ad felvilágosítást.
Az elvezető elektródokat hagyományos sémák szerint a hajas fejbőrre frontális-, parietális-, occipitális- és temporális lebenyek fölött szokták elhelyezni (3. ábra).
Mielőtt az elektródokat az elvezetési pontokon rögzítjük, a hajat gondosan szét simítjuk és a bőrt alkohollal zsírtalanítjuk. Az elektródok pontos érintkezésének biztosítására és az ellenállás csökkentésére elektródpasztát használunk. A felhelyezett elektródokat gumipánttal rögzítjük. A fülcimpára is csíptetünk egy elektródot földelés céljából.
Az elektródokat az EEG készülék erősítőinek bemenetéhez csatlakoztatjuk, majd bekapcsoljuk és elindítjuk a készüléket. A kalibráló jelek beállítása és elvezetése után a készüléket az agyi potenciálokat elvezető állásba kapcsoljuk. A rutinkapcsoló egység több beépített elektródkombináció gyors beállítását teszi lehetővé.
3. ábra EEG elvezető elektródok szabványszerű elhelyezésének sémája, felül nézetben és oldalnézetben. A: fül, C: centrális, Cz: vertex (koponyatető), F: frontális, Fp: frontális pólus, O: occipitális, P: parietális, T: temporális.
A kísérlet menete:
1. Az EEG készülék kalibrálása
a. Az EEG bekapcsolása a hátsó panelen lévő ON/OFF gomb segítségével.
b. A papír elindítása a RECORD gomb lenyomásával történik.
c. Az általunk kívánt érzékenység kiválasztásával és a CAL gomb lenyomásával mind a négy csatornán megjelenik a kalibráló jel.
d. A finombeállítóval a jeleket azonos nagyságúra állítjuk.
e. Beállítjuk az egyes csatornák időállandóit, az alsó és felső szűrőket.
2. Alap EEG regisztrálása
A MÉRŐ gomb lenyomásával megjelenik az agykérgi tevékenység.
Megfigyelések
A vizsgálandó egyén kényelmesen, lazán, mozdulatlanul ül, vagy fekszik (még a szemhéjak és a szemgolyók mozgásai is nemkívánatos műterméket eredményeznek a regisztrátumban).
• A vizsgálat alatt többször felszólítjuk az egyént, hogy csukja be a szemét, mintha aludni készülne, majd nyissa ki. A szem kinyitására a jellegzetes alfa-ritmus (alfa-orsók) megszűnik, az EEG deszinkronizálódik és a béta- ritmus válik uralkodóvá.
• A klinikai gyakorlatban akaratlagos hiperventilációval (3 percen át 20/perc frekvenciával mély ki- és belégzés) a szabályostól eltérő potenciálok provokálhatók, egészséges emberben azonban ez nem okoz felismerhető változást az EEG-ben.
• Ritmusos fényingerrel való ingerléssel néhány perc után az agyi elektromos aktivitás felveszi és követi az ingerlés ritmusát. Epilepsziás betegekben ez a folyamat görcspotenciálok megjelenéséhez és epilepsziás roham kialakulásához is vezethet, ezért e kísérlet bemutatását csak olyan személyen végezhetjük, aki biztosan nem epilepsziás!