FUNDAMENTOS DE LA MEDICIÓN EEG

FUNDAMENTOS DE LA MEDICIÓN DE EEG

Abstract:

Las mediciones electroencefalográficas se usan comúnmente en áreas médicas y de investigación. Este artículo de revisión presenta una introducción a la medición de EEG. Su propósito es ayudar con la orientación en el campo de EEG y con la construcción de conocimientos básicos para realizar grabaciones de EEG. El artículo está dividido en dos partes. En la primera parte, se presentan los antecedentes del tema, una breve descripción histórica y algunas áreas de investigación relacionadas con EEG. La segunda parte explica la grabación de EEG.

Introducción

La medicina moderna aplica una variedad de técnicas de imagen del cuerpo humano. El grupo de mediciones electrobiológicas comprende ítems como electrocardiografía (ECG, corazón), electromiografía (EMG, contracciones musculares), electroencefalografía (EEG, cerebro), magnetoencefalografía (MEG, cerebro), electrogastrografía (EEG, estómago), electrooptigrafía (EOG, ojo dipolo campo). Las técnicas de imagen basadas en diferentes principios físicos incluyen la tomografía computarizada (TC), la resonancia magnética (IRM), la resonancia magnética funcional (IRMf), la tomografía por emisión de positrones (PET) y la tomografía computarizada por emisión de fotón único (SPECT).

La electroencefalografía es una técnica de imágenes médicas que lee la actividad eléctrica del cuero cabelludo generada por las estructuras cerebrales. El electroencefalograma (EEG) se define como una actividad eléctrica de tipo alterno registrada desde la superficie del cuero cabelludo después de ser recogido por electrodos metálicos y medios conductivos. Desde la superficie cortical se llama electrocortiograma, mientras que cuando se utilizan sondas de profundidad se llama electrograma. En este artículo, nos referiremos solo al EEG medido desde la superficie de la cabeza. Por lo tanto, la lectura electroencefalográfica es un procedimiento completamente no invasivo que se puede aplicar repetidamente a pacientes, adultos normales y niños sin prácticamente ningún riesgo o limitación.

Cuando las células cerebrales (neuronas) se activan, se producen flujos de corriente locales. EEG mide principalmente las corrientes que fluyen durante las excitaciones sinápticas de las dendritas de muchas neuronas piramidales en la corteza cerebral. Las diferencias de potenciales eléctricos son causadas por la suma de los potenciales graduados postsinápticos de las células piramidales que crean dipolos eléctricos entre el soma (cuerpo de la neurona) y las dendritas apicales (ramas neuronales). La corriente eléctrica del cerebro consiste principalmente en Na +, K +, Ca ++ y iones Cl- que se bombean a través de los canales en las membranas neuronales en la dirección gobernada por el potencial de membrana. La imagen microscópica detallada es más sofisticada, incluyendo diferentes tipos de sinapsis que involucran una variedad de neurotransmisores. Solo grandes poblaciones de neuronas activas pueden generar actividad eléctrica registrable en la superficie de la cabeza. Entre los electrodos y las capas neuronales, la corriente penetra a través de la piel, el cráneo y varias otras capas. Las señales eléctricas débiles detectadas por los electrodos del cuero cabelludo se amplifican masivamente, y luego se muestran en papel o se almacenan en la memoria de la computadora. Debido a la capacidad de reflejar tanto la actividad eléctrica normal como la anormal del cerebro, se ha descubierto que el EEG es una herramienta muy poderosa en el campo de la neurología y la neurofisiología clínica. La actividad eléctrica del cerebro humano comienza alrededor de la semana 17-23 de desarrollo prenatal. Se supone que al nacer ya se ha desarrollado la cantidad total de células neuronales, aproximadamente 1011 neuronas. Esto hace una densidad promedio de 104 neuronas por mm cúbico. Las neuronas se conectan mutuamente en redes neuronales a través de sinapsis. Los adultos tienen alrededor de 500 trillones (5.1014) de sinapsis. El número de sinapsis por neurona aumenta con la edad, sin embargo, disminuye el número de neuronas con la edad, por lo que el número total de sinapsis también disminuye con la edad. Desde el punto de vista anatómico, el cerebro se puede dividir en tres secciones: cerebro, cerebelo y tallo cerebral. El cerebro está formado por hemisferios izquierdo y derecho con una capa superficial altamente convoluta llamada corteza cerebral. La corteza es una parte dominante del sistema nervioso central. El cerebro obtiene centros para el inicio del movimiento, la conciencia de la sensación, el análisis complejo y la expresión de las emociones y el comportamiento. El cerebelo coordina los movimientos voluntarios de los músculos y mantiene el equilibrio. El tronco encefálico controla la respiración, la regulación cardíaca, los biorritmos, la neurohormona y la secreción de hormonas, etc. La mayor influencia del EEG proviene de la actividad eléctrica de la corteza cerebral debido a su posición en la superficie.

Hay algunas diferencias teóricas y prácticas entre EEG y MEG. Aunque el MEG es producido por las mismas corrientes eléctricas, puede proporcionar información complementaria a EEG.

EEG: historia, ondas cerebrales, aplicaciones.

Historia

Durante más de 100 años de su historia, la encefalografía ha experimentado un progreso masivo. La existencia de corrientes eléctricas en el cerebro fue descubierta en 1875 por un médico inglés Richard Caton. Caton observó el EEG de los cerebros expuestos de conejos y monos. En 1924 Hans Berger, un neurólogo alemán, usó su equipo de radio común para amplificar la actividad eléctrica del cerebro medida en el cuero cabelludo humano. Anunció que las débiles corrientes eléctricas generadas en el cerebro se pueden registrar sin abrir el cráneo, y se representan gráficamente en una tira de papel. La actividad que observó cambió de acuerdo con el estado funcional del cerebro, como en el sueño, la anestesia, la falta de oxígeno y en ciertas enfermedades neurológicas, como en la epilepsia. Berger sentó las bases de muchas de las aplicaciones actuales de la electroencefalografía. También usó la palabra electroencefalograma como el primero para describir los potenciales eléctricos cerebrales en los humanos. Estaba en lo cierto con su sugerencia de que la actividad cerebral cambia de una manera consistente y reconocible cuando cambia el estado general del sujeto, desde la relajación hasta el estado de alerta. Más tarde, en 1934, Adrian y Matthews publicaron el concepto verificador de papel de "ondas cerebrales humanas" e identificaron oscilaciones regulares de alrededor de 10 a 12 Hz que denominaron "ritmo alfa".

Clasificación de ondas cerebrales.

Para obtener patrones cerebrales básicos de individuos, los sujetos son instruidos para cerrar los ojos y relajarse. Los patrones cerebrales forman formas de onda que son comúnmente sinusoidales. Por lo general, se miden de pico a pico y normalmente oscilan entre 0,5 y 100 μV en amplitud, que es aproximadamente 100 veces menor que las señales de ECG. Por medio del espectro de potencia de transformada de Fourier se deriva la señal de EEG sin procesar. En el espectro de potencia, la contribución de las ondas sinusoidales con diferentes frecuencias es visible. Aunque el espectro es continuo, desde 0 Hz hasta la mitad de la frecuencia de muestreo, el estado del cerebro del individuo puede hacer que ciertas frecuencias sean más dominantes. Las ondas cerebrales se han categorizado en cuatro grupos básicos (Figura 1):

• Beta (> 13 Hz).
• Alfa (8-13 Hz).
• Theta (4-8 Hz).
•  Delta (0.5-4 Hz).

[pic 1][pic 2]

El ritmo más conocido y más estudiado del cerebro humano es el ritmo alfa normal. Por lo general, Alfa puede observarse mejor en las regiones posterior y occipital con una amplitud típica de aproximadamente 50 μV (pico-pico). Según nuestras experiencias, el alfa también fue significativo entre regiones posteriores y centrales en comparación con otras regiones. La actividad alfa se induce mediante el cierre de los ojos y la relajación, y se elimina mediante la apertura de los ojos o la alerta mediante cualquier mecanismo (pensar, calcular). La mayoría de las personas son notablemente sensibles al fenómeno de "cerrar los ojos", es decir, cuando cierran los ojos, su patrón de onda cambia significativamente de beta a ondas alfa. El origen preciso del ritmo alfa aún no se conoce. Las ondas alfa se suelen atribuir a los potenciales de dendritas sumadas. Los potenciales evocados (por ejemplo, generados en el tallo cerebral) a menudo consisten en potenciales de fibra (axonal) y componentes sinápticos.

EEG es sensible a un continuo de estados que van desde el estado de estrés, el estado de alerta hasta el estado de reposo, la hipnosis y el sueño. Durante el estado normal de vigilia con los ojos abiertos, las ondas beta son dominantes. En la relajación o la somnolencia aumenta la actividad alfa y si aparece el sueño aumenta la potencia de las bandas de frecuencia más bajas. El sueño generalmente se divide en dos tipos amplios: sueño sin movimientos oculares (NREM) y sueño REM. NREM y REM ocurren en ciclos alternos. NREM se divide en etapas I, II, III y IV. Las dos últimas etapas corresponden a un sueño más profundo, donde las ondas delta lentas muestran mayores proporciones. Con frecuencias dominantes más lentas, la capacidad de respuesta a los estímulos disminuye.

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