Clinical Significance

Fale EEG mogą być scharakteryzowane na podstawie ich lokalizacji, amplitudy, częstotliwości, morfologii, ciągłości (rytmiczne, przerywane lub ciągłe), synchronii, symetrii i reaktywności. Jednak najczęściej stosowaną metodą klasyfikacji fal EEG jest ich częstotliwość, do tego stopnia, że fale EEG są nazywane w oparciu o ich zakres częstotliwości za pomocą cyfr greckich. Do najczęściej badanych fal należą delta (0,5 do 4Hz); theta (4 do 7Hz); alfa (8 do 12Hz); sigma (12 do 16Hz) i beta (13 do 30Hz). Ponadto istnieją inne formy fal, takie jak infra wolne oscylacje (ISO) (mniej niż 0,5Hz) i oscylacje wysokiej częstotliwości (HFO) (większe niż 30Hz), które są poza konwencjonalnym pasmem klinicznego EEG, ale ostatnio znalazły znaczenie kliniczne wraz z pojawieniem się cyfrowego przetwarzania sygnału.

Częstotliwość:

Konwencjonalna szerokość pasma klinicznego EEG skupia się na analizie przebiegów w zakresie od 0,5Hz do 70Hz. Analiza ta odbywa się poprzez zastosowanie filtracji pasmowej zapisów EEG. Jednakże, szersze pasmo EEG zostało zbadane przez neurofizjologów klinicznych i badaczy i okazało się, że w pewnych warunkach ma ono znaczenie kliniczne. Eliminacja niższych (infra-wolnych) lub wyższych (ultra-szybkich) pasm widma częstotliwości EEG w rutynowym zapisie EEG powoduje utratę kilku ważnych fizjologicznych i patologicznych cech aktywności mózgu. Pełne pasmo EEG (FbEEG) analizuje pełne, fizjologicznie i klinicznie istotne przebiegi bez kompromisów, które faworyzowałyby jedno pasmo częstotliwości kosztem innego. Jednakże, rejestracja danych EEG przy ekstremalnie wysokich częstotliwościach nie jest wykonywana rutynowo w praktyce klinicznej, ponieważ wymaga specjalnego sprzętu, który może pozyskiwać dane przy wyższych częstotliwościach próbkowania, co z kolei zwiększa przestrzeń potrzebną do przechowywania tych informacji. Na podstawie zapisu FbEEG, przebiegi EEG można scharakteryzować jako różne typy:-

1. Oscylacje infra-slow (ISO) (mniej niż 0,5Hz): ISOs są dominującą częstotliwością u wcześniaków jest tak niska jak 0.01 do 0.1 Hz i są określane jako spontaniczne transjenty aktywności (SAT). SAT reprezentują endogennie napędzaną, spontaniczną aktywność, która jest kluczowa w kształtowaniu połączeń neuronalnych na wczesnym, niedojrzałym etapie, gdzie wejście sensoryczne odgrywa niewielką lub żadną rolę. Dodatkowo, ISOs w szerokim zakresie częstotliwości (0,02 do 0,2 Hz) są również obecne podczas snu non-REM, fazowo zsynchronizowane z aktywnością EEG o wyższej częstotliwości.

Większość badań nad EEG o niskiej częstotliwości skupiła się na różnego rodzaju zadaniach i stanach poznawczych, takich jak warunkowa stymulacja (contingent negative variation, CNV); ruchy motoryczne (potencjał Bereitschaftu) i paradygmat orientacyjny. Czas trwania tych powolnych potencjałów rejestrowanych na skórze głowy wynosi do kilku sekund, a często ich amplituda jest rzędu zaledwie kilku mikrowoltów, stąd wymagają one FbEEG, jak również elektrod i elektrodekontaktów skórnych z prawdziwymi właściwościami DC do ich dokładnego rejestrowania.

Wreszcie, inwazyjne/nieinwazyjne monitorowanie EEG w modelach zwierzęcych i u ludzi ustaliło, że napady kojarzą się z bardzo wolnymi odpowiedziami EEG wraz ze zmiennymi fluktuacjami o niskiej częstotliwości w ognisku napadu. Ostatnio, nieinwazyjne zapisy DC wykazały, że napady o ogniskowym początku korelują z długimi i stosunkowo wysokimi amplitudami zmian DC.

2. Delta (0.5 do 4Hz): Delta rytm jest fizjologicznie widoczne w głębokim śnie i jest wybitny w przednio-centralnych regionach głowy. Patologiczny rytm delta występuje w stanach czuwania w przypadku uogólnionej encefalopatii i ogniskowej dysfunkcji mózgu. Przedni przerywany rytmiczny rytm delta (FIRDA) występuje u dorosłych, a potyliczny przerywany rytmiczny rytm delta (OIRDA) u dzieci. Skroniowa przerywana rytmiczna aktywność delta (TIRDA) jest często obserwowana u osób z padaczką płata skroniowego.

3. Theta (4 do 7Hz): Jest to rytm wywoływany przez senność, a także wczesne stadia snu, takie jak N1 i N2. Jest to najbardziej widoczne w przednio-centralnych regionach głowy i powoli migruje do tyłu zastępując rytm alfa z powodu wczesnej senności. Wzmożone stany emocjonalne mogą również wzmacniać przedni rytm theta u dzieci i młodych dorosłych. Ogniskowa aktywność theta podczas stanów czuwania sugeruje ogniskową dysfunkcję mózgu.

4. Alfa (8 do 12Hz): Tylny dominujący rytm alfa jest charakterystycznie obecny w normalnych zapisach EEG w stanie czuwania w okolicy potylicznej głowy. Jest to cecha definiująca normalny rytm tła w zapisie EEG osoby dorosłej. Rytm tylny osiąga zakres alfa 8Hz w wieku 3 lat i nie zmniejsza się nawet do dziewiątej dekady życia u zdrowych osób. Szybkie warianty tła rytmu alfa są obserwowane w normalnej populacji. Spowolnienie rytmu tła alfa jest uważane za objaw uogólnionej dysfunkcji mózgu. Amplituda rytmu alfa jest różna u różnych osób, jak również w różnym czasie u tego samego osobnika. Reaktywność rytmu alfa jest charakterystyczna i pomaga w jego rozpoznaniu. Jest on najlepiej widoczny przy zamkniętych oczach i w czasie relaksacji umysłowej, a charakterystyczne jest jego osłabienie przy otwarciu oczu i wysiłku umysłowym. W encefalopatii rozproszonej, pacjenci mogą przedstawiać uogólnioną aktywność alfa, która jest niereaktywna na bodźce wewnętrzne lub zewnętrzne i nosi nazwę „śpiączki alfa.”

Rytm Mu jest innym rodzajem rytmu alfa, który występuje w centralnych regionach głowy i mają morfologię łuku jak. Rytm ten charakterystycznie zanika przy aktywności ruchowej kontralateralnych kończyn lub myśleniu o inicjowaniu aktywności ruchowej. Pozostaje jednak względnie niezmienny przy otwieraniu oczu. Występują często u młodych dorosłych, nie są tak częste u dzieci i osób starszych. Czynnikami osłabiającymi są zmęczenie, stymulacja somatosensoryczna i arytmetyka umysłowa. Są one dość asymetryczne i asynchroniczne po obu stronach.

5. Fale sigma: Aktywność ta jest obserwowana fizjologicznie w śnie N2 i nazywana jest wrzecionami snu lub falami sigma. Mogą być wolne (12 do 14Hz) lub szybkie (14 do 16Hz) i są najbardziej widoczne w przednio-centralnych obszarach głowy. Patologiczny rytm wrzecionowaty może być widoczny w uogólnionej encefalopatii i jest znany jako „śpiączka wrzecionowata.”

6. Beta (13 do 30Hz): Rytm beta jest najczęściej spotykanym rytmem u normalnych dorosłych i dzieci. Jest on najbardziej widoczny w przednich i środkowych obszarach głowy i ulega osłabieniu w miarę posuwania się ku tyłowi. Amplituda aktywności beta wynosi zwykle 10 do 20 mikrowoltów, które rzadko wzrastają powyżej 30 mikrowoltów. Często zwiększa amplitudę podczas senności, snu N1, a następnie zmniejsza się w śnie N2 & N3. Większość leków uspokajających, takich jak barbiturany, wodzian chloralu i benzodiazepiny, zwiększa amplitudę i ilość aktywności beta u osób. Ogniskowe, regionalne lub półkulowe tłumienie beta może wystąpić z urazem korowym, malformacjami, podtwardówkowymi, zewnątrzoponowymi lub podoponowymi zbiorami płynów.

7. oscylacje wysokiej częstotliwości (HFO) (większe niż 30Hz): Te dalej sklasyfikować jako gamma (30 do 80Hz); ripples (80 do 200Hz) & szybkie ripples (200 t o500Hz). Rytm gamma został przypisany do percepcji sensorycznej integrującej różne obszary. Na świecie prowadzone są intensywne badania nad HFO, szczególnie w odniesieniu do epilepsji. Wiadomo, że ogniska padaczkowe generują epizody aktywności o bardzo wysokich częstotliwościach. Wewnątrzczaszkowe zapisy głębokościowe z hipokampa padaczkowego (modele zwierzęce i ludzkie) wykazały ultraszybkie wybuchy częstotliwości (fast ripples), które prawdopodobnie korelują z lokalną epileptogennością tkanki mózgowej. Z drugiej strony, zapisy podtwardówkowe podczas przedoperacyjnej oceny padaczki wykazały, że wybuchy aktywności w stosunkowo niższym zakresie częstotliwości (60-100 Hz) mogą również wskazywać na lokalizację ogniska padaczkorodnego. Istnieją dowody na to, że międzynapadowe HFO są możliwymi biomarkerami ludzkiej epileptogennej tkanki mózgowej.

Ultrafast EEG activity correlates to cognitive states and event-related potentials. Znaczenie rytmów gamma w wielu różnych funkcjach poznawczych zostało dobrze poznane. Potencjały wywołane z pnia mózgu (BERA) są dobrze znaną i rutynowo mierzoną kategorią ultraszybkich sygnałów EEG. Istnieją doniesienia o HFO (powyżej 200 Hz) związanych ze stymulacją somatosensoryczną lub ruchami motorycznymi, a ich wrażliwość na stany czuwania, interferencję ruchową lub manipulacje farmakologiczne, takie jak środki znieczulające lub uspokajające, oferują nowe możliwości monitorowania i diagnostyki mózgu. Mogą one pomóc we wczesnym wykrywaniu demielinizacji i innych zaburzeń integralności korowej.

Morfologia:

EEG Transjenty to izolowane przebiegi lub kompleksy, które można odróżnić od aktywności tła. Kilka transjentów EEG występuje u osób zdrowych, które są łagodne i muszą być odróżnione od transjentów patologicznych. Identyfikacja tych przebiegów jako niepadaczkowych wymaga treningu i doświadczenia. Błędna interpretacja przebiegów niepadaczkowych może prowadzić do nadrozpoznawania padaczki, niepotrzebnego przedłużania leczenia lekami przeciwpadaczkowymi i innych konsekwencji medyczno-prawnych.

Identyfikacja przebiegów niepadaczkowych

Przebiegi niepadaczkowe to przebiegi, które mają wygląd padaczkowy, ale nie mają związku z napadami padaczkowymi. Mogą one mieć ostre kontury i występować jako izolowane wybuchy arytmiczne. Badacze zaobserwowali, że większość typowych niepadaczkowych stanów przejściowych występuje podczas senności i lekkiego snu. Opiszemy niektóre z tych powszechnie obserwowanych nieepileptycznych stanów przejściowych.

1. Fale lambda: Fale lambda są dodatnimi, ostrymi transjentami występującymi w okolicy potylicznej głowy w stanach czuwania i pojawiają się najwyraźniej podczas eksploracji wzrokowej i zwykle znikają po zamknięciu oczu.

2. Positive Occipital Sharp Transients of Sleep (POSTS): POSTS są dodatnimi ostrymi transjentami przypominającymi fale lambda i są obecne u około 50 do 80% zdrowych osób podczas snu NREM. Najczęściej obserwuje się je u nastolatków i młodych dorosłych, a ich natężenie jest największe w początkowej fazie senności, w przeciwieństwie do głębszych stadiów snu NREM.

3. 6 Hz Spike i fala (fantom spike i fala): Są to spajki o niskiej amplitudzie, słabo rozróżnialne, występujące w obrębie powtarzającego się kompleksu spajków i powolnych fal. Charakteryzują się częstotliwością od 5 do 6 Hz, amplitudą poniżej 40 mikrowoltów i czasem trwania krótszym niż 30 milisekund. Mogą mieć przewagę czołową lub potyliczną i są powszechnie spotykane u nastolatków i młodych dorosłych.

4. 14 & 6Hz dodatnie kolce (Ctenoidy): Są to jednostronne, dwusynchroniczne lub asynchroniczne, regularne powtórzenia o morfologii łukowatej, które są skupione w tylnej części okolicy skroniowej i występują z szeroką dystrybucją. Są one często obserwowane podczas senności i lekkiego snu.

5. Vertex Sharp Transients (VSTs): VST pojawiają się jako fale mono lub diphasic, a często triphasic i powierzchni ujemnej ostrej fali z odwróceniem fazy na lub w pobliżu wierzchołka i występuje w senności i snu NREM. Ich czas trwania wynosi zwykle 100 milisekund.

6. Kompleks K: Są to fale polifazowe o czasie trwania dłuższym niż 0,5 sekundy, o mniej ostrych konturach, po których często występują wrzeciona senne.

7. Benign Epileptiform Transients of Sleep (BETS) lub Small Sharp Spikes (SSS) lub Benign Sporadic Sleep Spike (BSSS): Są to monofazowe lub dwufazowe stany przejściowe o niskiej amplitudzie i ostrych konturach, występujące najczęściej we śnie N1 i N2. Najczęściej występują u osób dorosłych między 30 a 60 rokiem życia. Charakteryzuje się amplitudą poniżej 90 mikrowoltów i czasem trwania dłuższym niż 90 milisekund. Widzi się go pojawiającego się najczęściej w okolicy środkowo-skroniowej z szerokim polem rozciągającym się na sąsiednią okolicę czołową.

8. Fale Wicket (Rytm Wicket): Są to powszechnie obserwowane transjenty EEG, które są monofazowe, ostro konturowane z symetryczną fazą wznoszącą i opadającą. Zazwyczaj powstają z trwającej aktywności tła i nie zakłócają tła. Jest on obecny w spokojnej czuwania i ułatwione przez senność i najczęściej występuje w połowie dorosłości lub starszych dorosłych

9. Rhythmic Mid-temporal Theta of Drowsiness (RMTD): Poprzednio znany jako Wariant Psychomotoryczny: RMTD to pociągi aktywności theta, które są widoczne podczas przejścia sen-czuwanie i są skupione wokół regionu śródskroniowego i mogą rozprzestrzeniać się do przedniej i tylnej części skroniowej, jak również tylnych regionów ciemieniowych. Mają one monomorficzny wzór z ostrym lub karbowanym konturem, który jest bardzo charakterystyczny.

10. Subkliniczne Rytmiczne Wyładowania Elektroencefalograficzne u Dorosłych (SREDA): Jest to wzorzec EEG, który ma niejasne znaczenie kliniczne, ale często jest rozpoznawany jako wzorzec padaczkowy. Początek tego rytmu może być nagły lub rozległy i może ewoluować od wolniejszego rytmu delta do szybszego rytmu theta. Obserwuje się go zwykle podczas czuwania lub lekkiego snu, czasami może być aktywowany przez hiperwentylację. Mogą być rozległe, ale zwykle maksymalne w okolicy ciemieniowej i tylnej części skroniowej i prawie zawsze są obustronnie synchroniczne i symetryczne. Mogą trwać od 10 sekund do 5 minut, średnio od 40 do 80 sekund, z nagłym lub stopniowym rozwiązaniem.

.