Laboratorium: EEG

Laboratorium: EEG
Paweł Liskowski
termin: +1 tydzień, waga: 2
1
Wprowadzenie do EEG
Elektroencefalografia (EEG) to metoda diagnostyczna służąca do badania bioelektrycznej aktywności mózgu za pomocą dedykowanego sprzętu. Badanie polega na umieszczeniu wielu elektrod
na skórze głowy pacjenta, które rejestrują zmiany potencjału elektrycznego na jej powierzchni.
Zmiany te, pochodzące od aktywności neuronów kory mózgowej, po odpowiednim wzmocnieniu
tworzą zapis znany jako elektroencefalogram.
Badanie EEG odgrywa kluczową rolę w diagnostyce i leczeniu padaczki. Jest również powszechnie pomocne w diagnozie zaburzeń świadomości mogących wywodzić się z całkowicie innych przyczyn jak np. omdlenia, bóle i zawroty głowy oraz zaburzenia o naturze toksycznometabolicznej. Pomimo rozwoju różnych technik badawczych, EEG od wielu lat jest podstawowym narzędziem stosowanym w diagnostyce neurologicznej. Należy jednak zdawać sobie sprawę,
że badanie EEG nie zastępuje obrazowania, które ocenia strukturę mózgu jak np. USG głowy.
Uproszczone aparaty elektroencefalograficzne oferują znacznie mniejsze możliwości niż profesjonalny sprzęt medyczny, lecz mogą być skutecznie wykorzystywane do treningu umysłu (ang.
biofeedback) i prostego monitorowania aktywności mózgu. Przykładem takiego aparatu jest
MyndPlay Brain Band udostępniony na zajęciach laboratoryjnych.
Wiecej na temat badania EEG dowiesz się z [?] oraz z [?].
2
Rodzaje aktywności mózgu
Prawidłowy elektroencefalogram czuwającej osoby dorosłej przy zamkniętych oczach składa się
z dominującej, rytmicznej i regularnej czynności alfa. W takich warunkach emitowane są fale
mózgowe o częstotliwości w zakresie 1–100 Hz oraz amplitudzie od 5 do kilkuset µV . Natomiast w przypadku występowania sytuacji patologiczych w postaci zniszczonych komórek lub
innych upośledzeń można się spodziewać opóźnienia lub przyspieszenia szybkość ich przepływu,
zwiększenia lub zmniejszenia amplitudy drgań oraz zmian w ich kształcie lub konfiguracji.
Krótka charakterystyka fal mózgowych:
1. Fale delta (δ) mają częstotliwość do 4 Hz. Obserwowane są głównie w stadium głębokiego
snu.
2. Fale theta (θ) mają częstotliwość od 4 do 8 Hz. Związane są ze stadium drzemki i lekkiego snu oraz mogą być zaobserwowana podczas stanów hipnotycznych. Fale theta są
również związane z aktywnością poznawczą — w szczególności uwagą a także procesami
pamięciowymi.
3. Fale alfa (α) mają częstotliwość od 8 do 13 Hz a ich amplituda wynosi około 30-100 µV .
Fale alpha są dobrze widoczne przy braku bodźców wzrokowych, z kolei ich stłumienie
1
następuje podczas percepcji wzrokowej. Fale alfa związane są również ze stanem relaksu i
obniżonym poziomem aktywności poznawczej.
4. Fale beta (β) mają częstotliwość od 13 do około 30 Hz oraz amplitudę poniżej 30 µV .
Obrazują zaangażowanie kory mózgowej w aktywność poznawczą. Fale beta o małej amplitudzie występują podczas koncentracji uwagi. Dodatkowo, mogą być wywołane przez
różne patologie oraz substancje chemiczne.
5. Fale gamma (γ) występują w zakresie częstotliwości około 30–70 Hz. Aktywność gamma
związana jest z wyższymi procesami poznawczymi, m.in. percepcją sensoryczną oraz pamięcią.
3
Zadanie
Wykorzystując urządzenie EEG zaproponuj i przeprowadź eksperyment mający na celu zbadanie
aktywności mózgu podczas wykonywania różnych czynności. Możesz też zrealizować jeden z
proponowanych niżej tematów badań:
• granie w grę (np. saper) vs. słuchanie muzyki poważnej,
• rozwiązywanie układu równań vs. drzemanie,
• wodzenie za określonym punktem vs. relaksacja z zamkniętymi oczami,
• ...
Przebieg:
1. Używając MyndPlay Pro Research and Analysis Tools zarejestruj aktywność mózgu (pliki
csv) przy zadanych czynnościach.
2. Eksperyment powtórz kilkukrotnie na wszystkich osobach z grupy badawczej.
3. Przeanalizuj wyniki. W tym celu wykorzystaj znane Ci techniki statystycznej analizy danych. Możesz również spróbować przeprowadzić analizę częstotliwościowo-czasową korzystając ze surowych danych (plik z rozszerzeniem raw). Spróbuj odpowiedzieć na pytanie,
w jaki sposób badane czynności wpływają na aktywność mózgową.
4. Wnioski i obserwacje (wykresy, tabelki) opracuj w postaci sprawozdania (max. 2 strony
A4). Oceniana będzie jakość przeprowadzonej analizy wyników.
3.1
Uwagi
• Ćwiczenia należy zrealizować w całości w trakcie zajęć laboratoryjnych w grupach.
2