Elektroensefalogram otak - prinsip tindakan dan metode penerapan

Jika seseorang yang dalam keadaan istirahat mental dan fisik menerapkan elektroda ke kepala dan melalui amplifier menghubungkannya ke alat perekam, maka Anda dapat menangkapnya getaran listrik… Getaran ini berasal dari korteks serebral dan berhubungan dengan aktivitas saraf khusus. Mereka juga direkam langsung dari otak saat tengkorak dibuka selama operasi.

Kehadiran osilasi listrik ritmis yang terjadi secara spontan di otak ditetapkan pada tahun 1875 oleh ahli fisiologi Rusia V. Ya Danilevsky dan ilmuwan Inggris Richard Cato, secara independen satu sama lain, bereksperimen pada hewan dengan tengkorak terbuka.

Kemudian ditunjukkan bahwa arus listrik otak dapat direkam melalui kulit dan tulang tengkorak utuh. Ini berfungsi sebagai dasar untuk transisi ke studi tentang fenomena ini pada manusia.

Ciri yang paling menarik dari getaran listrik otak manusia adalah karakteristiknya, ritme yang hampir teratur dengan frekuensi sekitar 10 Hz - inilah yang disebut gelombang alfa.Di latar belakangnya, osilasi yang lebih sering terlihat - gelombang beta pada 13 - 30 Hz dan gelombang gamma pada 60 - 150 Hz ke atas. Osilasi yang lebih lambat juga diamati - gelombang 1 - 3 - 7 Hz.

Bentuk gelombang listrik otak disebut elektroensefalogram, dan cabang elektrofisiologi yang mempelajari pola aktivitas listrik di otak disebut elektroensefalografi (EEG). Elektroensefalogram cocok untuk analisis matematis Fourier.

Elektroensefalografi sangat penting untuk studi teoretis tentang aktivitas otak, serta untuk tujuan praktis mendiagnosis penyakit otak.

Untuk melindungi objek dari medan elektromagnetik eksternal, benda itu ditempatkan di ruangan berpelindung. Sumber kesalahan dalam perolehan elektroensefalogram: potensi kulit dan otot, elektrokardiogram, pulsasi arteri, gerakan elektroda, gerakan kelopak mata dan mata, dan kebisingan penguat.

Elektroensefalogram terbaik diperoleh dari seseorang saat istirahat total: seseorang duduk atau berbaring lebih baik (tetapi tidak tidur) di ruangan gelap kedap suara yang disaring dalam posisi yang nyaman, terisolasi dari rangsangan eksternal dan istirahat total.

Keadaan ini sangat penting. Seringkali pada orang yang baru pertama kali datang ke penelitian, sulit untuk mendaftarkan elektroensefalogram karena kewaspadaan dan ketakutan mereka terhadap lingkungan yang tidak biasa.

Orang berbeda satu sama lain dalam karakteristik EEG yang melekat. Di beberapa, sangat mudah untuk mendeteksi ritme gelombang alfa yang benar, di beberapa lainnya tidak terekam sama sekali.

Elektroensefalogram juga berbeda dalam bentuk, amplitudo, durasi, keteraturan gelombang alfa, serta lokasi, jumlah, dan intensitas gelombang lain - beta, delta, dan gamma.

Sangat menarik untuk dicatat keteguhan yang mengejutkan dari ciri-ciri dasar elektroensefalogram manusia, yang dibuktikan dengan penelitian berulang selama berbulan-bulan.

Biasanya dimungkinkan untuk mengetahui sebelumnya seberapa cepat elektroensefalogram biasa akan dibuat pada subjek yang dipelajari dengan baik dan apa ciri khasnya. Namun, seiring dengan keteguhan besar dari ciri khas elektroensefalogram individu orang yang sehat, ada juga variabilitas fisiologisnya yang besar, bahkan pada hari yang sama.

Kondisi yang sangat diperlukan untuk mendapatkan elektroensefalogram reguler seseorang adalah sisa otak yang luar biasa. Dapat dimengerti betapa sulitnya mencapai ini dalam keadaan energik, mematikan aktivitas otak.

Dengan mengamati selama berjam-jam, hari demi hari, getaran listrik yang terjadi di korteks serebral seseorang, seseorang dapat melihat bahwa otak seringkali seperti cermin, yang memantulkan apa yang sedang dilakukan seseorang saat ini.

Terkadang ritme reguler otak tiba-tiba menghilang dengan sendirinya, atau osilasi frekuensi tinggi muncul, atau arus otot khusus muncul. Artinya orang tersebut memikirkan sesuatu, melakukan suatu gerakan, membayangkan sesuatu. Variabilitas elektroensefalogram mencerminkan fluktuasi rangsangan sistem saraf pusat.

Jika Anda meminta seseorang untuk melakukan beberapa pekerjaan mental, misalnya, menyelesaikan masalah yang mewakili situasi sulit, Anda dapat mengamati hilangnya ritme reguler gelombang alfa dan munculnya osilasi frekuensi tinggi. Selama kerja mental yang intens, gelombang alfa digantikan oleh pelepasan frekuensi tinggi 500-1000 Hz, berlangsung selama durasi aktivitas mental, setelah penghentian gelombang alfa dipulihkan.

Osilasi frekuensi tinggi yang terkait dengan aktivitas mental dapat berlangsung lama. Pada siswa yang biasanya membentuk ritme otak normal, menjadi sulit untuk merekam EEG - hanya osilasi frekuensi tinggi yang diamati. Ternyata dia sibuk mempersiapkan ujian di hari-harinya bebas dari eksperimen.

Pada subjek lain yang memiliki elektroensefalogram normal biasa dengan sangat mudah, hanya osilasi frekuensi tinggi yang diamati satu kali. Ternyata dia sudah menggambar selama dua jam sebelum percobaan.

Secara umum, ritme normal gelombang alfa adalah ciri khas otak manusia dalam keadaan tenang, dan osilasi frekuensi tinggi, gelombang beta dan gamma, dikaitkan dengan aktivitasnya.

Aktivitas ritmis otak, selain area motorik, dimulai pada seseorang hanya sebulan setelah lahir; itu berkembang, tampaknya, bersamaan dengan aktivitas kortikal saat anak mulai mengenali dan menangkap objek.

Karena pada usia ini berbeda dengan orang dewasa, elektroensefalogram berangsur-angsur berubah, hanya pada usia 11-12 tahun mendekati norma orang dewasa.Aktivitas ritmis otak berlanjut saat tidur, tetapi berubah, menjadi lebih disederhanakan dan halus, muncul getaran lambat.

Menarik untuk dicatat bahwa ritme otak orang yang tidur tidak terganggu, misalnya oleh suara mobil dari kamar sebelah atau suara klakson dari jalan, tetapi jika terdengar suara di dalam kamar, karena misalnya gemerisik kertas, terkait dengan fakta bahwa ada seseorang di dalam ruangan. Otak orang yang tidur berubah. Ini karena adanya «titik pengamatan otak», yang terjaga selama seseorang tidur.

Dengan bantuan metode elektroensefalografi, dimungkinkan untuk secara objektif mengamati dan mencatat perubahan kompleks dalam aktivitas otak yang terkait dengan sensasi subjektif tertentu.

Pada penyakit otak, gelombang dengan bentuk dan durasi khusus muncul. Pada tumor otak, muncul gelombang lambat dengan frekuensi 1-3 Hz, yang disebutnya gelombang delta. Gelombang delta terekam saat diambil dari titik di tengkorak tepat di atas tumor, sedangkan saat diambil dari area lain di otak yang tidak diambil oleh tumor, gelombang normal terekam. Munculnya gelombang delta di bagian otak yang terkena tumor ditentukan oleh degenerasi korteks di tempat ini.

Dengan cara ini, elektroensefalogram membantu mengenali keberadaan tumor dan lokasi pastinya. Gelombang delta pada elektroensefalogram juga ditemukan pada kondisi patologis otak lainnya.

Pada beberapa trauma: gelombang delta patologis diamati pada elektroensefalogram bertahun-tahun setelah cedera kepala.

Ritme otak manusia berubah atau hilang sama sekali dengan hilangnya kesadaran yang disebabkan oleh berbagai alasan, berubah dengan kekurangan oksigen. Jadi, dalam percobaan yang mempelajari efek menghirup campuran udara dengan persentase oksigen yang berkurang, yang menyebabkan hilangnya kesadaran , kelompok gelombang seperti lonjakan, tegangan luar biasa, dicatat, seolah-olah otak telah kehilangan semacam rem.

Gelombang lambat spasmodik yang sama telah dicatat pada orang yang tidak sadarkan diri akibat gegar otak segera setelah cedera kepala. Pada beberapa penyakit otak, potensi frekuensi tinggi dicatat (misalnya, pada skizofrenia) atau dalam pergantian gelombang lambat dan gelombang (pada epilepsi).

Metode elektroensefalografi sangat penting untuk diagnosis dan studi penyakit otak. Adapun kepentingan teoretis, elektroensefalografi, yang memungkinkan untuk mencatat keadaan rangsangan korteks serebral, membuka akses ke studi langsung proses eksitasi dan penghambatan di otak manusia, rasio yang dianggap sebagai mekanisme utama aktivitas saraf. .