Klinisk betydelse

EEG-vågformer kan karakteriseras utifrån läge, amplitud, frekvens, morfologi, kontinuitet (rytmisk, intermittent eller kontinuerlig), synkronitet, symmetri och reaktivitet. Den mest använda metoden för att klassificera EEG-vågformer är dock frekvensen, så till den grad att EEG-vågorna benämns utifrån sitt frekvensområde med hjälp av grekiska siffror. De mest studerade vågformerna är delta (0,5 till 4 Hz), theta (4 till 7 Hz), alfa (8 till 12 Hz), sigma (12 till 16 Hz) och beta (13 till 30 Hz). Dessutom finns det andra vågformer, t.ex. infra-långsamma oscillationer (ISO) (mindre än 0,5 Hz) och högfrekventa oscillationer (HFO) (mer än 30 Hz), som ligger utanför den konventionella bandbredden för kliniska EEG, men som nyligen har fått klinisk betydelse i och med den digitala signalbehandlingen.

Frekvens:

Den konventionella bandbredden för kliniskt EEG är inriktad på analys av vågformer som sträcker sig från 0,5 Hz till 70 Hz. Denna analys sker genom användning av bandpassfiltrering av EEG-inspelningarna. En bredare EEG-bandbredd har dock undersökts av kliniska neurofysiologer och forskare och har visat sig vara kliniskt betydelsefull under vissa förhållanden. Eliminering av de lägre (infra-långsamma) eller högre (ultrasnabba) banden i EEG-frekvensspektrumet i rutin-EEG resulterar i förlust av flera viktiga fysiologiska och patologiska meningsfulla egenskaper hos hjärnaktiviteten. Ett EEG med full bandbredd (FbEEG) tittar på alla fysiologiskt och kliniskt relevanta vågformer utan någon kompromiss som skulle gynna ett frekvensband på bekostnad av ett annat. Registrering av EEG-data vid extremt höga frekvenser görs dock inte rutinmässigt i klinisk praxis eftersom det kräver särskild utrustning som kan samla in data vid högre samplingsfrekvenser, vilket i sin tur ökar det utrymme som behövs för att lagra denna information. Baserat på FbEEG-inspelningen kan EEG-vågformerna karakteriseras av olika typer:-

1. Infra-långsamma oscillationer (ISO) (mindre än 0,5 Hz): ISOs är den dominerande frekvensen hos prematura nyfödda är så låg som 0,01 till 0,1 Hz och benämns som spontana aktivitetsövergångar (SAT). SATs representerar endogent driven, spontan aktivitet som är avgörande för utformningen av neuronernas konnektivitet i ett tidigt omoget skede där sensorisk input har liten eller ingen roll alls. Dessutom förekommer ISOs vid ett brett frekvensområde (0,02 till 0,2 Hz) även under icke-REM-sömn, fas-synkroniserade med högre frekvens EEG-aktiviteter.

Det mesta av forskningen om lågfrekventa EEG har fokuserat på olika typer av kognitiva uppgifter och tillstånd, t.ex. betingad stimulering (betingad negativ variation, CNV); motoriska rörelser (Bereitschaftspotential) och orienteringsparadigmet. Varaktigheten för dessa långsamma potentialer som registreras i hårbotten är upp till flera sekunder, och ofta har de en amplitud i storleksordningen endast några få mikrovolt, vilket kräver FbEEG samt elektroder och hudelektrokontakter med genuina likströmsegenskaper för att de ska kunna registreras korrekt.

Finalt har invasiv och icke-invasiv EEG-övervakning i djurmodeller och hos människor fastställt att anfall är förknippade med mycket långsamma EEG-svar tillsammans med varierande lågfrekventa fluktuationer i anfallsfältet. Mycket nyligen har icke-invasiva iktala DC-inspelningar visat att fokuserade anfall korrelerar med långa DC-förskjutningar med relativt hög amplitud.

2. Delta (0,5 till 4 Hz): Delta rytm ses fysiologiskt i djup sömn och är framträdande i de frontocentrala huvudregionerna. Patologisk deltarytm förekommer i vaket tillstånd vid generaliserad encefalopati och fokal cerebral dysfunktion. Frontal intermittent rytmisk deltaaktivitet (FIRDA) förekommer hos vuxna, medan occipital intermittent rytmisk deltaaktivitet (OIRDA) förekommer hos barn. Temporal intermittent rytmisk deltaaktivitet (TIRDA) ses ofta hos personer som har epilepsi i temporalloben.

3. Theta (4 till 7 Hz): Detta är den rytm som framkallas av sömnighet samt tidiga sömnstadier som N1 och N2. Den är mest framträdande i de fronto-centrala huvudregionerna och vandrar långsamt bakåt och ersätter alfa-rytmen på grund av tidig sömnighet. Förhöjda känslomässiga tillstånd kan också förstärka den frontala thetarytmen hos barn och unga vuxna. Fokal thetaaktivitet under vakna tillstånd tyder på fokal cerebral dysfunktion.

4. Alfa (8 till 12 Hz): Den posteriora dominerande alfa-rytmen är karakteristiskt närvarande i normala vakna EEG-inspelningar i den occipitala huvudregionen. Den är det utmärkande kännetecknet för den normala bakgrundsrytmen i en vuxen EEG-inspelning. Den bakre rytmen uppnår alfaområdet 8 Hz vid tre års ålder och avtar inte ens fram till det nionde levnadsdecenniet hos friska individer. Snabba varianter av bakgrundsalfa-rytmen förekommer i normalbefolkningen. En långsammare bakgrundsalfrytm anses vara ett tecken på generaliserad cerebral dysfunktion. Amplituden av alfa-rytmen varierar hos olika individer samt vid olika tidpunkter hos samma individ. Reaktiviteten hos alfa-rytmen är karakteristisk och hjälper till att känna igen den. Den ses bäst med slutna ögon och under mental avslappning och dämpas karakteristiskt av ögonöppning och mental ansträngning. Vid diffus encefalopati kan patienterna uppvisa generaliserad alfaaktivitet som inte reagerar på inre eller yttre stimuli och går under namnet ”alfakoma.”

Mu-rytm är en annan typ av alfa-rytm som uppträder i de centrala huvudregionerna, och de har en bågformad morfologi. Denna rytm försvinner karakteristiskt med motorisk aktivitet i de kontralaterala lemmarna eller med tanke på att initiera motorisk aktivitet. Den är dock relativt oförändrad vid ögonöppning. De ses ofta hos unga vuxna och är inte lika vanliga hos barn och äldre. Förmildrande faktorer är bland annat trötthet, somatosensorisk stimulering och mental aritmetik. De är ganska asymmetriska och asynkrona på de två sidorna.

5. Sigmavågor: Denna aktivitet ses fysiologiskt i N2-sömn och kallas sömnspindlar eller sigmavågor. De kan vara långsamma (12 till 14 Hz) eller snabba (14 till 16 Hz) och ses tydligast i de fronto-centrala huvudregionerna. Patologisk spindelrytm kan ses vid generaliserad encefalopati och kallas ”spindelkoma”

6. Beta (13 till 30Hz): Betarytmen är den vanligaste rytmen hos normala vuxna och barn. Den är mest framträdande i de frontala och centrala huvudregionerna och dämpas ju längre bakåt den går. Amplituden för beta-aktiviteten är vanligtvis 10 till 20 mikrovolt, som sällan ökar över 30 mikrovolt. Den ökar ofta i amplitud under sömnighet, N1-sömn och minskar därefter i N2 & N3-sömn. De flesta lugnande läkemedel som barbiturater, kloralhydrat och bensodiazepiner ökar amplituden och mängden beta-aktivitet hos individer. Fokal, regional eller hemisfärisk dämpning av beta kan förekomma vid en kortikal skada, missbildningar, subdurala, epidurala eller subgaleala vätskeansamlingar.

7. Högfrekventa oscillationer (HFO) (större än 30 Hz): Dessa klassificeras vidare som gamma (30 till 80Hz); ripples (80 till 200Hz) & snabba ripples (200 t o500Hz). Gamma rytm har tillskrivits sensorisk perception som integrerar olika områden. Det har bedrivits omfattande forskning över hela världen om HFOs, särskilt i samband med epilepsi. Epileptiska foci är kända för att generera episoder av mycket högfrekvent aktivitet. Intrakraniella djupinspelningar från den epileptiska hippocampus (djur- och människomodeller) har rapporterat ultrasnabba frekvensutbrott (snabba krusningar), som förmodligen korrelerar med hjärnvävnadens lokala epileptogenicitet. Å andra sidan har subdurala inspelningar under prekirurgisk utvärdering av epilepsi visat att aktivitetsutbrott i ett relativt lägre frekvensområde (60-100 Hz) också kan indikera var ett epileptiskt fokus finns. Det finns bevis för interiktala HFOs som möjliga biomarkörer för mänsklig epileptogen hjärnvävnad.

Ultrasnabb EEG-aktivitet korrelerar med kognitiva tillstånd och händelserelaterade potentialer. Betydelsen av gamma rytmer i ett stort antal kognitiva funktioner är väl etablerad. Brain stem evoked potentials (BERA) är en väletablerad och rutinmässigt uppmätt kategori av ultrasnabba EEG-signaler. Det finns rapporter om HFOs (större än 200 Hz) relaterade till somatosensorisk stimulering eller motoriska rörelser, och deras känslighet för vakenhetstillstånd, motorisk interferens eller farmakologiska manipulationer, t.ex. anestesi- eller lugnande medel, erbjuder nyare alternativ för övervakning och diagnostik av hjärnan. De kan bidra till tidig upptäckt av demyelinisering och andra störningar av den kortikala integriteten.

Morfologi:

EEG Transienter är isolerade vågformer eller komplex som kan särskiljas från bakgrundsaktivitet. Flera EEG-transienter förekommer hos normala individer som är godartade och måste särskiljas från patologiska transienter. För att identifiera dessa vågformer som icke-epileptiska krävs utbildning och erfarenhet. Misstolkning av icke-epileptiforma transienter leder till överdiagnostik av epilepsi, onödigt långvariga behandlingar med antiepileptika och andra medicinsk-juridiska konsekvenser.

Identifiering av icke-epileptiforma transienter

Nickepilepileptiforma transienter är vågformer som har ett epileptiformt utseende men som inte har något samband med epileptiska anfall. De kan vara skarpt konturerade och kan förekomma som isolerade arytmiska utbrott. Forskare har observerat att de flesta av de vanliga icke-epileptiska transienterna uppträder under sömnighet och lätt sömn. Vi kommer att beskriva några av dessa vanligt observerade icke-epileptiska transienter.

1. Lambdavågor: Lambdavågor: Lambdavågor är positiva skarpa transienter som uppträder i den occipitala huvudregionen i vaket tillstånd och uppträder mest framträdande under visuell utforskning och försvinner vanligtvis när ögonen stängs.

2. Positive Occipital Sharp Transients of Sleep (POSTS): Positiva occipitala skarpa transienter i sömnen: POSTS är positiva skarpa transienter som liknar lambdavågor och förekommer hos cirka 50-80 % av friska personer under NREM-sömn. De observeras oftast hos ungdomar och unga vuxna och är högst under den inledande fasen av sömnighet i motsats till djupare stadier av NREM-sömn.

3. 6 Hz Spike and wave (phantom spike and wave): Dessa är spikar med låg amplitud, dåligt urskiljbara spikar som uppträder inom ett upprepat spik- och långsamvågskomplex. De är karakteristiskt 5 till 6 Hz med amplituder på under 40 mikrovolt och spikens varaktighet är kortare än 30 millisekunder. De kan ha antingen en frontal eller occipital dominans och ses ofta hos ungdomar och unga vuxna.

4. 14 & 6Hz positiva spikar (Ctenoids): Dessa är unilaterala, biosynkrona eller asynkrona, regelbundna upprepningar med bågformig morfologi som är centrerade i den bakre temporala regionen och förekommer med bred spridning. De ses ofta under sömnighet och lätt sömn.

5. Vertex Sharp Transients (VST): VSTs uppträder som mono- eller difasiska och ofta trefasiska vågor och ytnegativa skarpa vågor med fasomvändning vid eller nära vertex och förekommer vid sömnighet och NREM-sömn. De är vanligtvis 100 millisekunder långa.

6. K-komplex: Dessa är polyfasiska vågor som är längre än 0,5 sekunder långa, mindre skarpt konturerade och följs ofta av sömnspindlar.

7. Benigna epileptiska transienter i sömnen (BETS) eller små skarpa spikar (SSS) eller benigna sporadiska sömnspikar (BSSS): Dessa är låg amplitud, skarpt konturerade monofasiska eller difasiska transienter som förekommer mest frekvent i N1- och N2-sömn. De förekommer oftast hos vuxna mellan 30 och 60 år. De har amplituder på under 90 mikrovolt och varar längre än 90 millisekunder. Den ses uppträda mest frekvent i den mittemporala regionen med ett brett fält som sträcker sig in i den intilliggande frontala regionen.

8. Wicket Waves (Wicket rytm): Dessa är vanligt förekommande EEG-transienter som är monofasiska, skarpt konturerade med symmetrisk uppåtgående och nedåtgående fas. De uppstår vanligtvis från pågående bakgrundsaktivitet och stör inte bakgrunden. Den förekommer i avslappnad vakenhet och underlättas av sömnighet och förekommer oftast i mitten av vuxenlivet eller hos äldre vuxna

9. Rhythmic Mid-temporal Theta of Drowsiness (RMTD): Tidigare känd som psykomotorisk variant: RMTD är tåg av thetaaktivitet som ses under övergången sömn-vakan och är centrerade kring den mid-temporala regionen och kan sprida sig till de främre och bakre temporala samt bakre parietala regionerna. De har ett monomorfiskt mönster med en skarp eller inskuren kontur som är mycket karakteristisk.

10. Subkliniska rytmiska elektroencefalografiska urladdningar hos vuxna (SREDA): Detta är ett EEG-mönster som har en oklar klinisk betydelse men som ofta diagnostiseras som ett epileptiformt mönster. Rytmen kan börja plötsligt eller vara utbredd och kan utvecklas från långsammare deltarytm till snabbare thetarytm. Den ses vanligen under vakenhet eller lätt sömn och kan ibland aktiveras av hyperventilation. De kan vara utbredda men vanligtvis maximala över de parietala och bakre temporala regionerna och är nästan alltid bilateralt synkrona och symmetriska. De kan pågå i allt från 10 sekunder till 5 minuter med ett genomsnitt på 40 till 80 sekunder med antingen plötslig eller gradvis upplösning.