Eeg2009.doc

                                                                                                                     Aktywność mózgu 2008/2009  –   16 

Tytus Sosnowski

WPROWADZENIE
DO  PSYCHOFIZJOLOGII

Aktywność mózgu

ELEKTROENCEFALOGRAFIA  (EEG)

-----------------------------------------------------------------------------

Prekursorzy

Richard Caton (Liverpool): 1875 – pierwsza rejestracja czynności elektrycznej mózgu (u zwierząt);

Napoleon Cybulski (UJ);

Adolf Beck (UJ, potem Uniwersytet Lwowski, uczeń Cybulskiego): 1891 – zademonstrowanie desynchronizacji czynności elektrycznej mózgu pod wpływem stymulacji sensorycznej;

Hans Berger (Lipsk): 1929 – pierwszy nieinwazyjny pomiar czynności elektrycznej człowieka. Berger jest uważany za twórcę współczesnej elektroencefalografii (EEG).

Generowanie aktywności elektrycznej mózgu

Mózg składa się z około 10 mld neuronów.  Neurony generują pole elektryczne i słabe pole magnetyczne.

Zjawiska elektryczne generowane przez neurony mogą być traktowane w skali makro jako DIPOLE (di-pol = dwa bieguny).

Powstawanie dipoli umożliwia specyficzna budowa kory - kolumnowe (prostopadłe do powierzchni czaszki) ułożenie warstw komórek.  Współczesne techniki obrazowania (imaging) czynności elektrycznej mózgu umożliwiają lokalizację dipoli (generatorów pola elektrycznego).

Dwa podstawowe podejścia do badania aktywności elektrycznej mózgu

·       badanie aktywności spontanicznej

·       badanie potencjałów wywołanych

Rejestracja sygnału EEG

System “10-20” (Jasper, 1958)

O - occipital (potyliczny)

P - parietal (ciemieniowy)

T - temporal (skroniowy)

F - frontal (czołowy)

Fp - prefrontal (przedczołowy)

C - central (centralny)

A - preauricular

liczby nieparzyste - lewa strona głowy,

Liczby parzyste  -  prawa strona głowy

Klasyfikacja podstawowych fal EEG

inne rodzaje fal:              K-complex, spike (iglica, fala ostra),

                                                                      spindle (wrzeciono)

Metody analizy aktywności spontanicznej

·       Indeks fali (np. indeks alfa – procent fal alfa w określonym odcinku zapisu EEG.

·       Wariancja sygnału = zwana też "mocą" sygnału.

·       Analiza harmoniczna (widmowa), zazwyczaj wykorzystująca analizę fourierowską – pozwala rozłożyć złożony sygnał  na składowe harmoniczne (funkcje sinusoidalne), w wypadku sygnału EEG – na fale o różnej częstotliwości. Możemy otrzymać graf przedstawiający charakterystykę składowych sygnału EEG o różnej częstotliwości.

·       mapowanie aktywności elektrycznej mózgu  (brain electrical activity mapping - BEAM)  -   metoda pozwalająca na przedstawianie rozkładu pola 
elektrycznego na powierzchni czaszki (skalpu).

·       obrazowanie (imaging) aktywności elektryczne mózgu – metoda pozwalająca na  przedstawianie rozkładu sygnału EEG w przestrzeni  trójwymiarowej i oszacowanie umiejscowienia dipoli.

EG a zmiany rozwojowe

Początkowo fale EEG mają niską amplitudę i są słabo ustrukturalizowane. Około 3 miesiąca pojawia się w okolicy potylicznej rytm o częstości 3-4 Hz i amplitudzie > 50 mV. Około 1 roku życia rytm ten osiąga częstość 6-7 Hz.
Około 12 roku życia rytm EEG w okolicy ciemieniowej osiąga 10-11 Hz i jest podobny do fal alfa u osób dorosłych.
U osób starszych szybkość rytmu alfa zmniejsza się.

Uważa się że zmiany EEG mogą być wskaźnikiem stopnia dojrzałości OUN i służyć do diagnozy zaburzeń rozwojowych. Według Thatchera można rozróżnić pięć faz rozwojowych na podstawie EEG:

1)              0 - 3 rok życia

2)              4 - 6   "

3)              8 - 10  "

4)              11-14  "

5)              15 - dorosłość

Asymetria  funkcjonalna  półkul  mózgowych

·       Po przecięciu spoidła wielkiego zanika specjalizacja półkul (np. prawa półkula może przetwarzać inf. językowe).

·       Sperry (Nagroda Nobla, 1982): w normalnych warunkach lewa półkula hamuje wykonywanie niektórych funkcji przez prawą półkulę.

·       Davidson & Schwartz (1977): amatorzy przetwarzają materiał muzyczny prawą półkulą, zawodowi muzycy zaś półkulą lewą.

·       Wiele badań wskazuje na większą aktywność prawej półkuli (tzn. więcej fal alfa w półkuli lewej) w czasie emocji pozytywnych niż negatywnych.

EEG  a  Inteligencja

Ø   Hipoteza (Jensen, Vernon, Ertl): Inteligencja to szybkość przetwarzania informacji (mental speed), wynikająca z szybkości transmisji neuronalnej (neural transmission speed).

* Ertl (1969): wyższy iloraz inteligencji koreluje pozytywnie
   z krótszą latencją potencjałów wywołanych.

* W pierwszych badaniach Ertla korelacje: od .10 do -.88.

* Badania Shucarda i Horna (1972) ­– korelacja między różnymi miarami inteligencji (skrystalizowanej i płynnej)
a latencją potencjałów wzrokowych (endogennych) oscyluje między -.15  a  -.32. Korelacje są wyższe w warunkach niższej aktywacji (mniej wymagające zadania).
Nie stwierdzono korelacji I.I. z amplitudą potencjału.

Ø   Donna & Alan Hendrickson (1979):  transmission-error hypothesis lub sznurkowa (string) teoria inteligencji.

* Wysoka inteligencja to bardziej dokładne (vs losowe) przesyłanie informacji w OUN. Wielokrotne reakcje kory na ten sam bodziec są bardziej podobne do siebie u osób z wysokim I.I. niż u osób z niskim I.I. Þ osoby o wyższym I.I. mają bardziej zróżnicowaną (dłuższą) linię potencjału.

* Wyniki Hendricksonów: wysokie korelacje długości “sznurka” z testami inteligencji (zwłaszcza – inteligencji płynnej), np.  r=0,77 z testem Wechslera dla dzieci (WISC),  r=0,47 z testem Ravena (studenci).

* H. J. Eysenck i wsp.: brak korelacji lub korelacja ujemna,
   od 0,20 do  -0,49

FAZY  SNU

Wg: Rechtschaffen & Kales (Eds.) (1968). Manual of Standarized terminology, Techniques and Scoring for Sleep Stages of Human Subjects (NIH publ. No 204). Washington D.C.: U.S. Government Printing Office

*REM = Rapid Eye Movement

...