Jdi na obsah Jdi na menu
 


EEG

21. 4. 2007

Elektrická aktivita mozku

I. Evokované potenciály

Evokované potenciály (EP) představují elektrickou odpověď neuronů mozku na podráždění smyslového orgánu. V klinické praxi se nejčastěji vyšetřují EP vizuální, akustické nebo somatosenzorické. Při hodnocení EP se posuzuje latence jednotlivých vln od okamžiku podráždění, dále jeho tvar, amplituda a polarita vln. Na záznamu EP lze většinou rozlišit dvě složky:

  1. Primární odpověď (primární EP), kterou lze zaznamenat pouze v oblasti primární senzorické kůry, tedy tam, kde končí nervová dráha vyšetřovaného smyslového orgánu.
  2. Difúzní sekundární odpověď (pozdní EP), která následuje po primární odpovědi. Ve srovnání s primární odpovědí je méně specifická svojí lokalizací. Vzniká pravděpodobně v důsledku přívodu aferentních vzruchů nervovými vlákny s pomalejší rychlostí přenosu a difúznější projekcí do mozkové kůry.

Vyšetření EP slouží k odhalení poruch senzorických systémů. Vzhledem k vysoké citlivosti tohoto vyšetření, je možné pomocí EP odhalit i poruchy bez zjevné klinické manifestace.

II. Elektroencefalografie

Elektroencefalografie je metoda, která snímá spontánní elektrickou aktivitu mozku. Při elektroencefalografickém vyšetření je zaznamenána zejména elektrická aktivita povrchových struktur mozkové tkáně, hlavně tedy šedé kůry mozkové. Výsledný záznam se skládá z vln a má většinou sinusový průběh. Záznam elektroencefalografického vyšetření se nazývá elektroencefalogram (EEG).

Vznik EEG signálu

Pomocí mikroelektrod, které umožňují snímat změny membránového napětí jednotlivých buněk, bylo zjištěno, že v mozkové tkání vznikají tři základní typy elektrických potenciálů (obr. 1):

1. Akční potenciál

2. Postsynaptický potenciál

3. Dendritický potenciál

Na genezi EEG se podílejí zejména postsynaptické potenciály, v menší míře potenciály dendritické. Nejméně ke vzniku EEG přispívají akční potenciály, které mají sice větší amplitudu, ale jejich trvání je významně kratší a nevyskytují se tak často jako postsynaptické potenciály. Důležitými buňkami, které mají významný vliv na vznik EEG, jsou podkorové neurony (lokalizované zejména v thalamu), které vykazují pacemakerovou aktivitu a jejichž axony široce divergují do mozkové kůry. Elektrická aktivita těchto buněk způsobuje postsynaptickou odpověď velkého počtu korových neuronů, kterou lze pak registrovat pomocí elektroencefalografie. K tomu, aby na EEG záznamu byla viditelná elektrická aktivita, je zapotřebí synchronizované elektrické aktivity vysokého počtu korových neuronů. EEG tedy vzniká jako důsledek sumace časově sladěné elektrické aktivity obrovské populace nervových buněk. Nejedná se o záznam akčních potenciálů jednotlivých buněk!

Snímání EEG

V klinické praxi se nejčastěji používá neinvazivní záznam elektrické aktivity mozku z pokožky hlavy (rutinní EEG). V odůvodněných případech lze použít invazivní metody, kdy se elektrický signál snímá přímo z povrchu mozkové kůry (elektrokortikogram, ECoG) nebo z hluboko uložených mozkových struktur (hloubkový EEG).

Podle mezinárodní konvence je pro rozmístění elektrod na povrchu lebky standardně používán tzv. systém 10/20 (čti deset, dvacet), kdy je obvod hlavy rozdělen na úseky po 10% a 20%. Analogickým způsobem probíhá rozměření ve zbývajících dvou kolmých rovinách, výsledkem jehož je síť bodů, připomínající průsečíky poledníků a rovnoběžek na zemském globu, podle které jsou pak umísťovány elektrody na standardní místa. Elektrody umístěné nejvíce vpředu nazýváme prefrontální, za nimi je rozmístěna řada elektrod frontálních, dále následují elektrody centrální, poté parietální a nejvíce vzadu jsou elektrody okcipitální. Po stranách se umisťují elektrody temporální (obr. 2).

Při elektroencefalografickém vyšetření se využívá obou základních zapojení elektrod známých například z registrace elektrokardiogramu, a to unipolárního i bipolárního. Při bipolárním zapojení se měří rozdíl elektrických potenciálů mezi dvěma aktivními (explorativními) elektrodami. U unipolární techniky je měření prováděno pomocí aktivní elektrody umístěné na hlavě a indiferentní elektrody, která je nejčastěji lokalizována na ušním lalůčku. Standardní elektroencefalografické vyšetření trvá 20 - 30 minut.

Vedle nahrávání EEG záznamu za klidových podmínek, mohou být před nebo během vyšetření použity tzv. aktivační metody. Tyto metody slouží k vyvolání nebo zvýraznění abnormálních vzorců elektrické aktivity mozku a využívají se zejména
při diagnostice epilepsie. Patří sem například fotostimulace (stroboskopem, sledováním televize, hrou počítačových her), spánek a spánková deprivace, hyperventilace, mentální činnost (čtení, počítání), taktilní stimulace apod.

EEG rytmy

Synchronizovaná elektrická aktivita velké populace nervových buněk vede ke vzniku pravidelných EEG rytmů, které jsou definovány frekvencí a amplitudou. Vzhledem k tomu, že elektrická aktivita je snímána přes kosti lebky, výsledná amplituda EEG vln je poměrně malá a udává se řádově v μV. Frekvence se vyjadřuje v Hz.

Alfa rytmus

Tento rytmus je charakteristický pro EEG záznam dospělé bdělé osoby v relaxovaném stavu se zavřenýma očima. Zdrojem alfa rytmu jsou pravděpodobně jádra v thalamu. Dojde-li k přerušení thalamokortikálních spojů, není možné alfa rytmus na EEG zaregistrovat. Tento rytmus je nejvýraznější nad parietookcipitálními oblastmi mozku. Frekvence alfa rytmu se pohybuje v rozmezí 8 - 12 Hz, amplituda alfa vln kolísá od 5 do 100 μV (obr. 4). Amplituda se zpravidla zvyšuje při hyperventilaci (hyperventilace vede k respirační alkalóze, která stimuluje elektrickou aktivitu mozku) nebo při psychickém napětí. S narůstajícím věkem naopak amplituda alfa vln klesá.

Při mentální činnosti, soustředění, nebo v důsledku otevření očí dochází k vymizení alfa rytmu, který je nahrazen nízkoamplitudovou vysokofrekvenční aktivitou rytmu beta nebo gama. Tento fyziologický fenomén je označován jako blokáda alfa rytmu, alfa blok nebo desynchronizace (obr. 3). Vzhledem k tomu, že při alfa bloku je synchronizovaný rytmus alfa vystřídán rytmem s vyšší frekvencí, který je ale rovněž synchronizovaný, je v tomto případě termín desynchronizace poněkud matoucí. K vymizení alfa rytmu dochází rovněž při usínání, kdy je alfa rytmus nahrazen elektrickou aktivitou charakteristickou pro spánek.

Beta rytmus

U osob v bdělém stavu s otevřenýma očima, jejichž centrální nervový systém vykazuje zvýšenou pozornost či mentální činnost, se na EEG záznamu objevuje beta rytmus. Tento rytmus je nejvýraznější nad frontálními laloky mozku, ale může se objevovat i v ostatních mozkových partiích. Beta vlny se rovněž vyskytují během stádia REM spánku (rapid eye movement, spánek s rychlými očními pohyby). Pro beta vlny je charakteristická jejich frekvence, která je vyšší než 14 Hz. Amplituda beta vln je ve srovnání s alfa rytmem nižší, kolísá v rozmezí od 2 do 20 μV (obr. 4). Zastoupení beta aktivity stoupá s věkem, je většinou vyšší u žen a u pacientů užívajících barbituráty.

Theta rytmus

Objevuje se u dětí v bdělém stavu, zejména v parietální a okcipitální oblasti. U dospělých jsou theta vlny přítomny na EEG záznamu během spánku, mohou se vyskytovat i u bdělých jedinců při silném emocionálním stresu. Frekvence tohoto rytmu se pohybuje od 4 do 7 Hz, amplituda vln od 5 do 100 μV (obr. 4).

Delta rytmus

Delta rytmus je prototypem elektrické aktivity nezralého mozku kojence. U dospělých jedinců se objevuje během spánku, kdy podíl delta vln přibývá s hloubkou spánku. Přítomnost delta vln u dospělých osob v bdělém stavu je většinou známkou organického postižení mozku. Ve srovnání s ostatními vzorci elektrické aktivity vykazuje delta rytmus nejnižší frekvenci (1 – 4 Hz) a většinou nejvyšší amplitudu vln (20 - 200 μV, obr. 4). Vzhledem k tomu, že delta rytmus zůstává zachován i po přerušení thalamokortikálních spojů, je místem jeho vzniku pravděpodobně mozková kůra.

Ostatní vzorce elektrické aktivity mozku

Kromě výše zmíněných rytmů lze za různých okolností na EEG záznamu rozpoznat ještě další, méně časté vzorce elektrické aktivity, označované např. gama, kappa, lambda a mí. Pro spánek dospělého člověka je kromě přítomnosti delta, theta a beta vln ještě charakteristický výskyt tzv. spánkových vřeten a K-komplexů (viz Fyziologie spánku).

Využití EEG

Před nástupem moderních zobrazovacích metod (počítačová tomografie, magnetická rezonance) mělo elektroencefalografické vyšetření svoje nezastupitelné místo v diagnostice mozkových onemocnění. V současné době význam EEG poněkud ustupuje, stále má však své výsadní postavení v diagnostice epileptického onemocnění, při vyšetření spánku a jeho poruch. Záznam EEG je rovněž využíván při nácviku biologické zpětné vazby (biofeedback), zejména při léčbě poruch soustředění, u dětské hyperaktivity nebo při tréninku relaxace.

, který trvá řádově desítky ms. Tímto potenciálem je buď depolarizace postsynaptického elementu, která vede ke vzniku excitačního postsynaptického potenciálu, nebo hyperpolarizace vedoucí ke vzniku inhibičního postsynaptického potenciálu. trvající až desetinu sekundy. Vzniká na dendritických výběžcích nervové buňky.