Elektro-encefalografie

Elektro-encefalografie
Een EEG (elektro-encefalogram)
Een EEG (elektro-encefalogram)
MeSH D004569
Portaal  Portaalicoon  Geneeskunde

Elektro-encefalografie (EEG) is een methode om de elektrische activiteit van de hersenen te meten. Het is een non-invasieve ingreep, waarbij de elektroden doorgaans op de hoofdhuid worden geplakt. EEG meet potentiaalverschillen die ontstaan door de ionenstroom in de zenuwcellen van de hersenen.[1] In de kliniek wordt er met een eeg gekeken naar spontane elektrische activiteit in de hersenen gedurende een bepaalde tijd,[1] gemeten door meerdere elektroden die op het hoofd worden geplaatst. Meestal zijn dit er ongeveer 20 en zijn ze bevestigd in een soort muts. Een standaardsysteem om deze elektroden op de scalp te bevestigen is het zogeheten 10-20-systeem. Om goed contact te kunnen maken met de hoofdhuid wordt tussen de elektroden en de huid een geleidende contactvloeistof aangebracht.

EEG wordt vaak gebruikt voor diagnostiek en hiervoor wordt gekeken naar event-related potentials en het frequentiespectrum. Event-related potentials treden op na de aanbieding van een stimulus of voor het uitvoeren van een handeling, zoals het drukken op een knop. In het frequentiespectrum wordt gekeken naar neuronale oscillatie, oftewel hersengolven.

Eeg wordt het vaakst gebruikt om epilepsie te diagnosticeren, omdat het eeg daarbij afwijkend is.[2] Daarnaast wordt het gebruikt voor het diagnosticeren van slaapstoornissen en ernst van coma, encefalopathieën en hersendood. Eerder was eeg ook de eerste keuze voor het helpen vaststellen van hersentumoren, beroertes en andere gelokaliseerde afwijkingen,[3][4] maar sinds de komst van beeldvormingstechnieken met een hoge resolutie, zoals magnetic resonance imaging (MRI) en computertomografie (CT) is het gebruik van eeg hiervoor afgenomen.

De apparaten waarmee eeg's gemaakt worden, vallen onder de medische hulpmiddelen.

Geschiedenis

De eerste menselijke eeg-opname, gemaakt door Hans Berger in 1924. De bovenste lijn is het eeg en de onderste is een timingsignaal van 10 Hz.
Hans Berger

In 1875 presenteerde dokter Richard Caton uit Liverpool zijn bevindingen over elektrische fenomenen in de hersenen van konijnen en apen in de British Medical Journal.[5] In 1890 publiceerde fysioloog Adolf Beck over zijn onderzoek naar spontane elektrische activiteit in de hersenen van konijnen en honden, waaronder ritmische golven die veranderden in reactie op licht. Beck ging verder met experimenten waarbij de elektrische hersenactiviteit werd gemeten door elektroden direct op het hersenweefsel te plaatsen. Dankzij zijn bevindingen werd het bestaan van hersengolven vastgesteld.[6]

In 1912 publiceerde de Russische fysioloog Vladimir Vladimirovich Pravdich-Neminsky het eerste dierlijke eeg en het opgeroepen potentiaal in een zoogdier (een hond).[7]

De Duitse fysioloog en psychiater Hans Berger (1873–1941) nam in 1924 het eerste eeg bij een mens af.[8] Berger ontwikkelde ook het elektro-encefalogram (het apparaat om eeg's mee te maken).

In 1934 werden de eerste epileptiforme pieken geregistreerd en in 1935 werden interictale piekgolven en het drie-cycli-per-seconde-patroon van klinische "petit mal"-aanvallen beschreven. Vanaf dit moment werd het eeg klinisch steeds meer gebruikt.

Mechanismen

De gemeten spanning is bijzonder klein (ca. 100 µV) ten opzichte van de eveneens aanwezige stoorvelden van het lichtnet (1-10 V), het elektrocardiogram (ca. 1 mV) en elektromyogrammen van spiercontracties elders in het lichaam.

Een eeg-signaal wordt weergegeven als een aantal grafieken, waarin de gemeten spanning op de verticale as staat en de tijd op de horizontale as. Het uiterlijk van deze grafiek kan informatie geven over de staat waarin de hersenen zich bevinden, bijvoorbeeld of men slaapt, opgewonden of juist ontspannen is.

Gebruik in onderzoek

Elektro-encefalografie wordt ook veel gebruikt als onderzoeksmethode binnen de cognitieve neurowetenschappen. Er wordt dan vaak gebruikgemaakt van zogenaamde event-related potentials (ERP's). Hierbij wordt een proefpersoon herhaaldelijk blootgesteld aan een bepaald type stimulus (bijvoorbeeld een toon), terwijl er een eeg wordt gemaakt. Van de eeg-signalen wordt dan het gemiddelde berekend, zodat een weergave van alleen de hersenenactiviteit naar aanleiding van de stimulus overblijft. Men kan zo de reactie van het brein op verschillende typen stimuli met elkaar vergelijken.

Een nieuwe ontwikkeling is het oor-eeg, waarbij de elektrische signalen van de hersenen niet via de schedel maar een plug in het oor worden gemeten. Deze toepassing lijkt vooral geschikt voor ambulante meting van stoornissen in hersenactiviteit zoals bij epilepsie of ernstige vermoeidheid (microslaap) kunnen optreden.[9][10]

Normale activiteit

Een seconde van het eeg-signaal

Het eeg wordt doorgaans beschreven in (1) ritmische activiteit en (2) passerende verschijnselen. De ritmische activiteit wordt onderverdeeld in verschillende banden, gebaseerd op frequentie. De frequentiebanden worden met speciale software uit de eeg -opname gehaald. Het verwerken van een eeg op de computer wordt kwantitatieve elektro-encefalografie (QEEG) genoemd.

Het grootste deel van het hersensignaal dat in de hoofdhuid kan worden gemeten valt tussen de 1 en de 20 Hz. Activiteit die hier buiten valt is meestal afkomstig van artefacten, zoals spieractiviteit. De golflengten worden opgedeeld in banden met de namen alfa, bèta, thèta en delta.[11]

Band Frequentie (Hz) Locatie Komt normaal voor bij Pathologie
Delta < 4 Frontaal in volwassenen, posterieur in kinderen; golven met hoge amplitude
  • Non-remslaap bij volwassenen
  • Baby's
  • Gezien bij sommige taken met volgehouden aandacht[12]
  • Subcorticale laesies
  • Diffuse laesies
  • Metabolische encefalopathie
  • Hydrocefalus
  • Diepe midlinelaesies
Thèta 4–7 Gevonden in locaties die niet zijn gerelateerd aan de taak die iemand uitvoert
  • Komen vaker voor bij jonge kinderen
  • Slaperigheid in volwassenen en tieners
  • Doezel
  • Gezien wanneer iemand actief een reactie probeert te onderdrukken[12]
  • Focale subcorticale laesies
  • Metabolische encefalopathie
  • Diepe midlinestoornissen
  • Sommige gevallen van hydrocefalus
Alfa 8–13 Posterieure regio's, beiderzijds, hogere amplitudes in de dominante helft; centraal bij rust
  • Ontspanning
  • Sluiten van de ogen
  • Ook geassocieerd met inhibitiecontrole
  • coma
Bèta 14–31 Beiderzijds, symmetrisch verspreid, vooral frontaal; lage amplitude
  • Actief denken
  • Concentratie
  • Angst
  • Hoge alertheid
Gamma > 32 Somatosensibele schors
  • Treedt op bij waarneming waarbij twee verschillende zintuigen worden gecombineerd (bijvoorbeeld zicht en geluid)[14][15]
  • Ook gezien bij het matchen van herkende voorwerpen, geluiden of tactiele waarnemingen
  • Een afname in de gamma-band kan worden geassocieerd met cognitieve achteruitgang, met name wanneer er meer thèta-activiteit optreedt. Hier is echter nog niet van bewezen dat het in de kliniek als diagnostisch criterium kan worden gebruikt
Mu 8–12 Sensorisch-motorische schors
  • Motorische neuronen in rusttoestand[16]
  • Onderdrukking van de mu-band kan betekenen dat de spiegelneuronen werken. Beperkingen in deze indrukking (en dus in de spiegelneuronen) spelen mogelijk een rol bij autisme[17]

Zie ook

Bronnen, noten en/of referenties
  1. ↑ a b Niedermeyer, E & Lopes da Silva, FH (2004). Electroencephalography : basic principles, clinical applications, and related fields, Philadelphia. ISBN 0781751268.
  2. ↑ Tatum, WO (2014). Handbook of EEG interpretation, New York. ISBN 9781617051807.
  3. ↑ (en) EEG: MedlinePlus Medical Encyclopedia. medlineplus.gov. Gearchiveerd op 8 maart 2018. Geraadpleegd op 2 maart 2018.
  4. ↑ Chernecky, CC, Berger, BJ (2013). Laboratory tests and diagnostic procedures. Elsevier/Saunders, St. Louis, Mo.. ISBN 9781455706945.
  5. ↑ Swartz, BE. The advantages of digital over analog recording techniques. Electroencephalography and Clinical Neurophysiology 106 (2): 113–117. DOI: 10.1016/s0013-4694(97)00113-2.
  6. ↑ Coenen A, Fine E, Zayachkivska O (2014). Adolf Beck: A Forgotten Pioneer in Electroencephalography. Journal of the History of the Neurosciences 23 (3): 276-286. DOI: 10.1080/0964704x.2013.867600.
  7. ↑ Pravdich-Neminksy VV (1913). Ein Versuch der Registrierung der elektrischen Gehirnerscheinungen. Zentralblatt für Physiologie 27: 951-60.
  8. ↑ Haas LF (January 2003). Hans Berger (1873-1941), Richard Caton (1842-1926), and electroencephalography. Journal of Neurology, Neurosurgery, and Psychiatry 74 (1): 9. ISSN: 0022-3050. PMID 12486257. PMC PMC1738204. DOI: 10.1136/jnnp.74.1.9. Gearchiveerd van origineel op 30 oktober 2018.
  9. ↑ Looney D, Park C, Kidmose P, Rank ML, Ungstrup M, Rosenkranz M & Mandic DP (2011). An in-the-ear platform for recording electroencephalogram. Proc. Int. Conf. IEEE Eng. Med. Biol. Soc.: 6882-6885. .
  10. ↑ Looney D, Kidmose P, Park C, Ungstrup M, Rank ML, Rosenkranz M, & Mandic DP (2012). Ear-EEG: User-Centred and Wearable Brain Monitoring. IEEE Pulse Magazine.
  11. ↑ Tatum WO (2014). Ellen R. Grass Lecture: Extraordinary EEG. Neurodiagnostic Journal 54 (1): 3-21.
  12. ↑ a b Kirmizi-Alsan E, Bayraktaroglu Z, Gurvit H, Keskin YH, Emre M, Demiralp T (2006). Comparative analysis of event-related potentials during Go/NoGo and CPT: decomposition of electrophysiological markers of response inhibition and sustained attention. Brain Research 1104 (1): 114–128. ISSN: 0006-8993. PMID 16824492. DOI: 10.1016/j.brainres.2006.03.010. Gearchiveerd van origineel op 7 maart 2018.
  13. ↑ (en) Joel Frohlich, Damla Senturk, Vidya Saravanapandian, Peyman Golshani, Lawrence T. Reiter, Raman Sankar (15 december 2016). A Quantitative Electrophysiological Biomarker of Duplication 15q11.2-q13.1 Syndrome. PLOS ONE 11 (12): e0167179. ISSN: 1932-6203. DOI: 10.1371/journal.pone.0167179.
  14. ↑ Michael A. Kisley, Zoe M. Cornwell (2006). Gamma and beta neural activity evoked during a sensory gating paradigm: effects of auditory, somatosensory and cross-modal stimulation. Clinical Neurophysiology: Official Journal of the International Federation of Clinical Neurophysiology 117 (11): 2549–2563. ISSN: 1388-2457. PMID 17008125. PMC PMC1773003. DOI: 10.1016/j.clinph.2006.08.003. Gearchiveerd van origineel op 23 juli 2018.
  15. ↑ Noriaki Kanayama, Atsushi Sato, Hideki Ohira (May 2007). Crossmodal effect with rubber hand illusion and gamma-band activity. Psychophysiology 44 (3): 392–402. ISSN: 0048-5772. PMID 17371495. DOI: 10.1111/j.1469-8986.2007.00511.x. Gearchiveerd van origineel op 23 juli 2018.
  16. ↑ H. Gastaut (1952). [Electrocorticographic study of the reactivity of rolandic rhythm]. Revue Neurologique 87 (2): 176–182. ISSN: 0035-3787. PMID 13014777. Gearchiveerd van origineel op 20 september 2018.
  17. ↑ Oberman LM, Hubbard EM, McCleery JP, Altschuler EL, Ramachandran VS, Pineda JA (2005). EEG evidence for mirror neuron dysfunction in autism spectrum disorders. Brain Research. Cognitive Brain Research 24 (2): 190–198. ISSN: 0926-6410. PMID 15993757. DOI: 10.1016/j.cogbrainres.2005.01.014. Gearchiveerd van origineel op 10 april 2020.
Mediabestanden
Zie de categorie Electroencephalography van Wikimedia Commons voor mediabestanden over dit onderwerp.