ELEKTROENZEPHALOGRAMM: GESCHICHTE, FUNKTION, WELLEN - NEUROPSYCHOLOGIE - 2025

Das Elektroenzephalogramm (EEG) ist ein Test zur Aufzeichnung und Bewertung der bioelektrischen Aktivität des Gehirns. Die elektrischen Potentiale werden durch Elektroden auf der Kopfhaut des Patienten erhalten.

Die Aufzeichnungen können über ein EEG auf sich bewegendes Papier gedruckt oder auf einem Monitor angezeigt werden. Die elektrische Aktivität des Gehirns kann unter den Grundbedingungen Ruhe, Wachheit oder Schlaf gemessen werden.

Anwendung des Elektroenzephalogramms bei Kindern

Das Elektroenzephalogramm wird unter anderem zur Diagnose von Epilepsie, Schlafstörungen, Enzephalopathien, Koma und Hirntod verwendet. Es kann auch in der Forschung eingesetzt werden.

Es wurde früher verwendet, um fokale Hirnstörungen wie Tumore oder Schlaganfälle zu erkennen. Heute werden Magnetresonanztomographie (MRT) und Computertomographie (CT) eingesetzt.

Kurze Geschichte des Elektroenzephalogramms

Die Geschichte des Elektroenzephalogramms beginnt 1870, als Fristsch und Hitzig, Ärzte der preußischen Armee, mit dem Gehirn von Soldaten nachforschten. Diese wurden in der Schlacht von Sedan entdeckt. Sie erkannten bald, dass durch die Stimulation einiger Gehirnbereiche mit galvanischem Strom Bewegungen im Körper erzeugt wurden.

Richard Birmick Caton

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Es war jedoch 1875, als der Arzt Richard Birmick Caton bestätigte, dass das Gehirn elektrische Ströme erzeugte. Dies ermöglichte es dem Neurologen Ferrier später, mit dem "Faradic Current" zu experimentieren und motorische Funktionen im Gehirn zu lokalisieren.

Vladimir Pravdich-Neminsky

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1913 führte Vladimir Pravdich-Neminsky als erster ein sogenanntes "Elektrokerebrogramm" durch, bei dem das Nervensystem eines Hundes untersucht wurde. Bis zu diesem Moment wurden alle Beobachtungen an entdeckten Gehirnen gemacht, da es keine Vergrößerungsverfahren gab, die das Innere des Schädels erreichten.

Hans berger

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1920 begann Hans Berger mit dem Experimentieren mit Menschen und 9 Jahre später entwickelte er eine Methode zur Messung der elektrischen Aktivität des Gehirns. Er prägte den Begriff "Elektroenzephalogramm", um die Aufzeichnung elektrischer Schwankungen im Gehirn zu charakterisieren.

Dieser deutsche Neurologe war derjenige, der den „Berger-Rhythmus“ entdeckte. Das heißt, die aktuellen "Alpha-Wellen", die aus elektromagnetischen Schwingungen bestehen, die aus der synchronen elektrischen Aktivität des Thalamus stammen.

Berger, trotz seiner großen Entdeckung, kann ich diese Methode aufgrund seiner begrenzten technischen Kenntnisse nicht weiterentwickeln.

1934 konnten Adrian und Matthews in einer Demonstration an der Society of Physiology (Cambridge) den „Berger-Rhythmus“ verifizieren. Diese Autoren entwickelten bessere Techniken und zeigten, dass der regelmäßige und breite Rhythmus von 10 Punkten pro Sekunde nicht vom gesamten Gehirn, sondern von den visuellen Assoziationsbereichen herrührte.

Frederic Golla

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Später bestätigte Frederic Golla, dass es bei bestimmten Krankheiten zu Veränderungen der rhythmischen Schwingungen der Gehirnaktivität kam. Dies ermöglichte große Fortschritte bei der Erforschung der Epilepsie und wurde sich der Schwierigkeit dieses Problems und der Notwendigkeit bewusst, das Gehirn umfassend zu untersuchen. Fisher und Lowenback konnten 1934 epileptiforme Peaks bestimmen.

Schließlich entwickelte William Gray Walter, ein amerikanischer Neurologe mit Erfahrung in der Robotik, seine eigenen Versionen des EEG und fügte Verbesserungen hinzu. Dank dessen ist es jetzt möglich, die verschiedenen Arten von Gehirnwellen zu erfassen, von Alpha-Wellen bis Delta-Wellen.

Wie funktioniert ein Elektroenzephalogramm?

Ein Standard-EEG ist ein schmerzloser, nicht-invasiver Scan, bei dem Elektroden mit einem leitfähigen Gel an der Kopfhaut befestigt werden. Es verfügt über einen Aufzeichnungskanal, der die Spannungsdifferenz zwischen zwei Elektroden misst. Typischerweise werden 16 bis 24 Leitungen verwendet.

Die Elektrodenpaare werden kombiniert, um eine sogenannte "Halterung" zu erzeugen, die bipolar (quer und längs) und monopolar (referenziell) sein kann. Die bipolare Montage wird verwendet, um die Spannungsdifferenz in Bereichen der Gehirnaktivität aufzuzeichnen, während die monopolare Montage eine aktive Gehirnzone und eine andere mit keiner oder neutralen Aktivität vergleicht.

Der Unterschied zwischen einer aktiven Zone und dem Durchschnitt aller oder einiger aktiver Elektroden kann ebenfalls gemessen werden.

Invasive Elektronen (im Gehirn) können verwendet werden, um schwer zugängliche Bereiche wie die mesiale Oberfläche des Temporallappens im Detail zu untersuchen.

Elektrokortikographie

Manchmal kann es notwendig sein, Elektroden nahe der Oberfläche des Gehirns einzuführen, um die elektrische Aktivität in der Großhirnrinde zu erfassen. Die Elektroden werden normalerweise durch einen Einschnitt in den Schädel unter die Dura (eine der Schichten der Meningen) gelegt.

Dieses Verfahren wird als Elektrokortikographie bezeichnet und zur Behandlung resistenter Epilepsie und zur Untersuchung eingesetzt.

10-20 System

Es gibt ein standardisiertes System für die Elektrodenplatzierung, das als "10-20-System" bekannt ist. Dies bedeutet, dass der Abstand zwischen den Elektroden 10% oder 20% in Bezug auf die Frontachsen (von vorne nach hinten) oder quer (von einer Seite des Gehirns zur anderen) betragen sollte.

Es müssen 21 Elektroden platziert werden, und jede Elektrode wird an einen Eingang eines Differenzverstärkers angeschlossen. Die Verstärker verteilen die Spannung zwischen der aktiven und der Referenzelektrode zwischen 1.000 und 100.000 Mal.

Derzeit wird das analoge Signal nicht verwendet und es werden digitale Verstärker verwendet. Das digitale EEG hat große Vorteile. Zum Beispiel erleichtert es die Analyse und Speicherung des Signals. Darüber hinaus können Parameter wie Filter, Empfindlichkeit, Aufnahmezeit und Montage geändert werden.

EEG-Signale können mit Open-Source-Hardware wie OpenBCI aufgezeichnet werden. Andererseits kann das Signal von freier Software wie EEGLAB oder der Neurophysiological Biomarker Toolbox verarbeitet werden.

Das elektroenzephalographische Signal wird aus der Differenz des elektrischen Potentials (ddp) dargestellt, die zwischen zwei Punkten auf der Schädeloberfläche besteht. Jeder Punkt ist eine Elektrode.

EEG-Gehirnwellen

Unser Gehirn arbeitet durch elektrische Impulse, die durch unsere Neuronen wandern. Diese Impulse können rhythmisch sein oder nicht und werden als Gehirnwellen bezeichnet. Der Rhythmus besteht aus einer regelmäßigen Welle, die die gleiche Morphologie und Dauer hat und ihre eigene Frequenz beibehält.

Wellen werden nach ihrer Frequenz klassifiziert, dh nach der Häufigkeit, mit der sich die Welle pro Sekunde wiederholt, und sie werden in Hertz (Hz) ausgedrückt. Die Frequenzen haben eine bestimmte topografische Verteilung und Reaktivität. Der größte Teil des auf der Kopfhaut beobachteten Gehirnsignals liegt im Bereich zwischen 1 und 30 Hz.

Andererseits wird auch die Amplitude gemessen. Dies wird aus dem Vergleich des Abstands zwischen der Grundlinie und der Spitze der Welle bestimmt. Die Wellenmorphologie kann in Spitzenwellenkomplexen und / oder scharfen, langsamen Wellen scharf und spitz sein.

Im EEG sind 4 Hauptbandbreiten zu sehen, die als Alpha, Beta, Theta und Delta bekannt sind.

Beta-Wellen

Beta-Wellen. Quelle: Hugo Gamboa

Sie bestehen aus breiten Wellen, deren Frequenz zwischen 14 und 35 Hz liegt. Sie treten auf, wenn wir wach sind und Aktivitäten ausführen, die intensive mentale Anstrengungen erfordern, z. B. eine Prüfung ablegen oder studieren.

Alpha-Wellen

Beta-Wellen. Quelle: Hugo Gamboa

Sie haben eine größere Amplitude als die vorherigen und ihre Frequenz schwankt zwischen 8 und 13 Hz. Sie entstehen, wenn die Person entspannt ist, ohne nennenswerte mentale Anstrengungen zu unternehmen. Sie erscheinen auch, wenn wir unsere Augen schließen, träumen oder Aktivitäten ausführen, die wir hoch automatisiert haben.

Theta winkt

Beta-Wellen. Quelle: Hugo Gamboa

Sie haben eine größere Amplitude, aber eine niedrigere Frequenz (zwischen 4 und 8 Hz). Sie spiegeln einen Zustand großer Entspannung vor Beginn des Schlafes wider. Insbesondere ist es mit den frühen Schlafphasen verbunden.

Delta-Wellen

Delta-Wellen. Quelle: Hugo Gamboa

Diese Wellen sind diejenigen mit der niedrigsten Frequenz von allen (zwischen 1 und 3 Hz). Sie sind mit tieferen Schlafphasen verbunden (Stadien 3 und 4, in denen Sie normalerweise nicht träumen).

Prozess

Um das EEG durchzuführen, muss der Patient entspannt, in einer dunklen Umgebung und mit geschlossenen Augen sein. Es dauert normalerweise ungefähr 30 Minuten.

Zunächst werden Aktivierungstests wie intermittierende Photostimulation (Anwenden von Lichtreizen mit unterschiedlichen Frequenzen) oder Hyperventilation (regelmäßiges und tiefes Atmen durch den Mund für 3 Minuten) durchgeführt.

Es kann auch Schlaf induzieren oder umgekehrt den Patienten wach halten. Dies hängt davon ab, was der Forscher beobachten oder verifizieren möchte. Dieses Video zeigt die Anwendung bei einem Erwachsenen:

Deutung

Um ein Elektroenzephalogramm zu interpretieren, ist es notwendig, die normale Aktivität des Gehirns entsprechend dem Alter und dem Zustand des Patienten zu kennen. Es ist auch notwendig, Artefakte und mögliche technische Probleme zu untersuchen, um Fehlinterpretationen zu minimieren.

Ein EEG kann abnormal sein, wenn eine epileptiforme Aktivität vorliegt (was auf einen epileptischen Prozess hindeutet). Dies kann lokalisiert, verallgemeinert oder mit einem bestimmten und ungewöhnlichen Muster erfolgen.

Es kann auch abnormal sein, wenn langsame Wellen in einem bestimmten Bereich sichtbar gemacht werden oder eine allgemeine Asynchronität festgestellt wird. Es kann auch zu Abnormalitäten in der Amplitude kommen oder wenn eine Linie von der Normalen abweicht.

Gegenwärtig wurden neben der Elektrokortikographie weitere fortgeschrittenere Techniken entwickelt, wie Video-EEG-Überwachung, ambulantes EEG, Telemetrie, Gehirnkartierung.

Arten von Elektroenzephalogrammen

Es gibt verschiedene Arten von EEGs, die unten aufgeführt sind:

Elektroenzephalogramm der Grundlinie

Es wird durchgeführt, wenn sich der Patient im Wachzustand befindet, sodass keine Vorbereitung erforderlich ist. Um die Verwendung von Produkten zu vermeiden, die die Untersuchung beeinträchtigen könnten, wird eine gute Reinigung der Kopfhaut durchgeführt.

Elektroenzephalogramm in der Schlafentzugsphase

Eine vorherige Vorbereitung ist erforderlich. Der Patient muss vor seiner Leistung 24 Stunden lang wach sein. Dies geschieht, um physiologische Spuren der Schlafphasen machen zu können, um Anomalien zu erkennen, die nicht über das Basis-EEG erhalten werden können.

Video-Elektroenzephalogramm

Es ist ein normales EEG, aber seine Besonderheit ist, dass der Patient während des Prozesses auf Video aufgezeichnet wird. Ziel ist es, eine visuelle und elektrische Aufzeichnung zu erhalten, um zu beobachten, ob eine Krise oder eine Pseudokrise auftritt.

Elektroenzephalogramm des Hirntodes

Es ist eine notwendige Technik, um die zerebrale kortikale Aktivität oder deren Abwesenheit zu beobachten. Dies ist der erste Schritt des sogenannten „Hirntodprotokolls“. Es ist wichtig, das Gerät für die Extraktion und / oder Transplantation von Organen zu starten.

Klinische Anwendungen

Das Elektroenzephalogramm wird bei einer Vielzahl von klinischen und neuropsychologischen Zuständen eingesetzt. Hier sind einige seiner Anwendungen:

Epilepsien erkennen

Das EEG bei Epilepsien ist für die Diagnose von wesentlicher Bedeutung, da es von anderen Pathologien wie psychogenen Krisen, Synkope, Bewegungsstörungen oder Migräne unterschieden werden kann.

Es wird auch verwendet, um das epileptische Syndrom zu klassifizieren sowie seine Entwicklung und die Wirksamkeit der Behandlung zu kontrollieren.

Enzephalopathien erkennen

Enzephalopathien beinhalten eine Schädigung oder Fehlfunktion des Gehirns. Dank des Elektroenzephalogramms kann festgestellt werden, ob bestimmte Symptome auf ein "organisches" Gehirnproblem zurückzuführen sind oder auf andere psychiatrische Störungen zurückzuführen sind.

Kontrollanästhesie

Das Elektroenzephalogramm ist nützlich, um die Tiefe der Anästhesie zu kontrollieren und zu verhindern, dass der Patient ins Koma fällt oder aufwacht.

Überwachen Sie die Gehirnfunktion

Das EEG ist auf Intensivstationen für die Überwachung der Gehirnfunktion unerlässlich. Insbesondere Anfälle, die Wirkung von Beruhigungsmitteln und Anästhesie bei Patienten im induzierten Koma sowie die Überprüfung auf sekundäre Hirnschäden. Zum Beispiel diejenige, die bei einer Subarachnoidalblutung auftreten kann.

Erkennung abnormaler Vorgänge

Es wird verwendet, um abnormale Veränderungen im Körper zu diagnostizieren, die das Gehirn beeinflussen können. Es ist normalerweise ein notwendiges Verfahren zur Diagnose oder Überwachung von Gehirnerkrankungen wie Alzheimer, Kopfverletzungen, Infektionen oder Tumoren.

Bestimmte elektroenzephalographische Muster können für die Diagnose einiger Pathologien von Interesse sein. Zum Beispiel herpetische Enzephalitis, zerebrale Anoxie, Barbituratvergiftung, hepatische Enzephalopathie oder Creutzfeldt-Jakob-Krankheit.

Überprüfen Sie die ordnungsgemäße Entwicklung des Gehirns

Bei Neugeborenen kann das EEG Informationen über das Gehirn bereitstellen, um mögliche Anomalien anhand ihrer Lebensdauer zu identifizieren.

Identifizieren Sie Koma oder Hirntod

Das Elektroenzephalogramm ist notwendig, um den Bewusstseinszustand des Patienten zu beurteilen. Es liefert Daten sowohl zur Prognose als auch zum Grad der Verlangsamung der Gehirnaktivität, so dass eine niedrigere Frequenz eine Verringerung des Bewusstseinsniveaus anzeigen würde.

Es ermöglicht uns auch zu beobachten, ob die Gehirnaktivität kontinuierlich oder diskontinuierlich ist, ob epileptiforme Aktivität vorliegt (was auf eine schlechtere Prognose hinweist) und wie reaktiv auf Reize reagiert (was die Tiefe des Komas anzeigt).

Darüber hinaus kann dadurch das Vorhandensein von Schlafmustern überprüft werden (die selten sind, wenn das Koma tiefer liegt).

Pathologien im Schlaf

Das EEG ist sehr wichtig für die Diagnose und Behandlung multipler Schlafpathologien. Der Patient kann im Schlaf untersucht und seine Gehirnwelleneigenschaften beobachtet werden.

Der am häufigsten verwendete Test für Bodenuntersuchungen ist die Polysomnographie. Dadurch wird zusätzlich zum Elektroenzephalogramm der Patient gleichzeitig auf Video aufgezeichnet. Darüber hinaus können Sie Ihre Muskelaktivität, Atembewegungen, Luftströmung, Sauerstoffsättigung usw. analysieren.

Ermittlung

Das Elektroenzephalogramm wird in der Forschung verwendet, insbesondere in den Neurowissenschaften, der kognitiven Psychologie, der Neurolinguistik und der Psychophysiologie. Tatsächlich sind viele der Dinge, die wir heute über unser Gehirn wissen, auf Untersuchungen mit EEGs zurückzuführen.

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