Electroencefalografía (EEG)

EEG
Ing. Diego Beltramone
Exploració
Exploración neurofisioló
neurofisiológica que se basa en el
registro de la actividad bioelé
bioeléctrica cerebral en
condiciones basales de reposo, en vigilia o
sueñ
sueño, y durante diversas activaciones
(habitualmente hiperventilació
hiperventilación y
fotoestimulació
fotoestimulación).
Breve Historia
Informació
Información básica
Electroencefalografía
(EEG)
n
Richard Caton (1842(1842-1926), un mé
médico de
Liverpool, presentó
presentó en 1875 sus hallazgos sobre
los fenó
fenómenos bioelé
bioeléctricos en los hemisferios
cerebrales de ratones y monos, expuestos por
craniectomí
craniectomía.
n
Hans Berger (1873(1873-1941) comenzó
comenzó sus estudios
sobre electroencefalografí
electroencefalografía en humanos, en
1920.
n
n
La electroencefalografí
electroencefalografía es una té
técnica que
permite estudiar la actividad cerebral.
cerebral. Por
tanto, la utilizamos para conocer mejor el
diagnó
diagnóstico y la localizació
localización de su enfermedad, y
en muchos casos la intensidad de una posible
lesió
lesión. De esta forma, podemos orientar a su
médico especialista sobre el diagnó
diagnóstico y
tratamiento a seguir.
1
Actividad cerebral: cerebro
n
n
n
n
n
Forma parte del sistema nervioso
Contiene alrededor de 1010-15.000 M de neuronas,
neuronas,
más del 90% de las neuronas del cuerpo
Pesa aprox 1,5 Kg (entre
(entre el 2% y el 3% del peso
de un adulto)
adulto)
Utiliza alrededor del 20% del suministro de
oxí
oxígeno del cuerpo
Tiene una sup. aproximada de 2 m2, y cabe en el
crá
cráneo debido a que está
está doblado/plegado
Actividad cerebral: cerebro
n
Actividad cerebral: cerebro
Funciones
Multitasking: controla respiració
respiración, latidos
cardí
cardíacos,
acos, temperatura.
temperatura. Conducimos un auto
mientras conversamos,
conversamos, nos indica si sentimos frí
frío o
calor,
calor, hambre,
hambre, o que tenemos tareas pendientes para
más tarde
n Para todo ello,
ello, el cerebro tiene partes especializadas,
especializadas,
y si hay un dañ
daño cerebral, puede verse afectada una o
más áreas
n
2
3
4
5
Neurona => sinapsis,
sinapsis, por
medio de neurotransmisores
Neuronas
n
n
Las conexiones entre ellas permiten procesar
señ
señales y almacenar memorias
Nacemos con la mayor parte de las neuronas
que tendremos en toda la vida,
vida, por lo que es
difí
difícil que el cerebro dañ
dañado se recupere,
recupere, lo que
no quiere decir que sea imposible,
imposible, debido a la
plasticidad neuronal
n
n
Un neurotransmisor es una molé
molécula en estado de
transició
transición, con dé
déficit o superá
superávit de cargas. Este estado
de transició
transición le da un tiempo má
máximo de estabilidad de
unas cuantas vibraciones moleculares. El medio por el
cual se transmite es la mielina,
mielina, responsable de la
sinapsis neuronal, que conecta con el grupo de
receptores dendí
dendítricos,
tricos, descargando en la dendrita
especí
específica que admite el neurotransmisor portador de la
carga.
El paso del neurotransmisor por los axones estimula la
creació
creación de mielina, por lo que a mayor cantidad de
mielina, menor resistencia a la transmisió
transmisión y menor uso
de recursos.
6
Origen de la EEG
n
n
Los fenó
fenómenos que ocurren en la sinapsis son
de naturaleza quí
química, pero tienen efectos
elé
eléctricos laterales que se pueden medir.
Una sola neurona no llega a ser apreciable
dentro del montó
montón, pero si pensamos en ellas
como vectores,
vectores, lo que medimos es la resultante.
resultante.
Origen de la EEG
n
Señ
Señales EEG superficiales
n
n
Magnitud:
Magnitud: 5 a 300 μV
Ancho de banda:
banda: 0,5 a 100 Hz (normalmente
(normalmente se
utiliza hasta 70 Hz para clí
clínica)
nica)
Estos efectos elé
eléctricos se pueden medir “in
situ”
situ” (electrodos de aguja)
aguja) o en el cuero
cabelludo (electrodos superficiales).
superficiales). Obviamente
la intensidad de la señ
señal en el último caso es
menor,
menor, pero tiene la ventaja de ser una técnica
no invasiva.
invasiva.
Ubicació
Ubicación de los electrodos
n
n
n
n
n
La amplitud,
amplitud, fase y frecuencia del EEG dependen de la
ubicació
ubicación del electrodo.
electrodo.
La cabeza es mapeada por 4 puntos:
puntos: Nasion,
Nasion, Inion,
Inion,
Puntos prepre-auriculares derecho e izquierdo.
izquierdo.
Forma 19 electrodos más tierra
Los electrodos son puestos midiendo la distancia
NasionNasion-Inion y haciendo puntos en 10%, 20%, 20%,
20%, 20% y 10% a lo largo de su longitud.
longitud.
El vértex,
rtex, o electrodo CZ, se encuentra ubicado en el
punto medio
7
Distribució
Distribución en cabezal EEG
Protocolo internacional
Sistema 1010-20
Electroencefaló
Electroencefalógrafo
n
Electrodos de aguja (Electrocorticograma )
Diagrama de bloques
Electrodos
Pre (instrumentac)
+ Amplificación
Filtro
Señal
Aislación
8
Electrodos superficiales
n
n
n
Tienen un bañ
baño de oro o de plata
Necesitan un gel o pasta conductora para mejorar la
interfaz
Se utilizan distintas pastas conductoras,
conductoras, de acuerdo a la
duració
duración del estudio (por ejemplo,
ejemplo, para
polisomnografí
polisomnografía, un estudio que dura toda una noche,
noche,
se utiliza colodió
colodión, el cual tiene mejor funcionamiento
mecá
mecánico)
nico)
Electrodos superficiales
Autoadhesivos
Gorro - cap
Pre + Amplificació
Amplificación
n
n
Alta impedancia de entrada, alta relació
relación de
rechazo al modo comú
común (RRMC) y bajo ruido
Aislació
Aislación
Filtros
n Ancho de
banda:
banda: 0,5 a 100 Hz (70 Hz
es lo habitual en clí
clínica)
nica)
n Al menos de segundo orden
9
Ondas y ritmos EEG - vigilia
n
n
n
n
n
n
Alfa: 8 a 13 Hz. 2020-60 μV (50 μV promedio),
promedio), aunque
100100-200 μV todaví
todavía se considera normal.
Beta: >13 Hz (gralmente
(gralmente 1818-25 Hz). 55-10 μV ,
excepcionalmente supera los 30 μV
Theta (o Tita,
Tita, para los moralistas):
moralistas): 4 a 7,5 Hz. Baja
amplitud
Delta: < 3,5 Hz
Mu:
Mu: 7 a 12 Hz, usualmente 8-10 Hz (tambi
(tambiéén se le
llama “alfoide”
alfoide”). 2020-60 μV . Trenes de pocos segundos
de duració
duración
Lambda: Regió
Región occipital, relacionadas con actividad
visual. Potenciales evocados visuales
Ondas y ritmos EEG - vigilia
n
Ondas y ritmos EEG - vigilia
Ritmo Alfa : Es el ritmo dominante en un
electroencefalograma (EEG) normal. Se
localiza sobre todo en estructuras
occipitales y parietales, siendo má
más
evidentes en condiciones de relax y al
cerrar los ojos.
Ondas y ritmos EEG - vigilia
Ojos abiertos
Ojos cerrados
n Distribució
Distribución:
regiones posteriores
(occipitales)
occipitales) de ambos hemisferios,
hemisferios, en forma
simé
simétrica.
trica. Reflexió
Reflexión en regiones parietales y
posterior de lóbulos temporales.
temporales.
Ritmo alfa en regiones posteriores del cerebro
10
Ondas y ritmos EEG - vigilia
Ondas y ritmos EEG - vigilia
n
Ritmo Beta:
Beta: Aparece en aproximadamente
el 20 % de las personas normales, siendo
más evidente si el paciente está
está sometido a
tratamientos con fá
fármacos sedantes.
n Significado
fisioló
fisiológico:
gico: no está
está claro,
claro, pero se
supone que tiene relació
relación con la funció
función
sensosenso-motora
n Presente en personas con funció
función cerebral
normal: en pacientes en coma es un signo de
buen pronó
pronóstico
Cambios de frecuencia y amplitud del ritmo alfa con la edad
Ondas y ritmos EEG - vigilia
Ondas y ritmos EEG - vigilia
Ritmo beta
Actividad beta generalizada
11
Ondas y ritmos EEG - vigilia
Ondas y ritmos EEG - vigilia
n
Ritmo Mu:
Mu: Es el menos frecuente de los
ritmos de un registro normal, estando en
tan só
sólo un 10 % de los individuos
normales. Localizado en regiones centrales.
Se identifica por su morfologí
morfología tí
típica en
“arcos”
arcos” y por ser suprimido si se mueve la
extremidad superior contralateral.
contralateral.
n Vinculado
a los sistemas sensorial y motor, de
forma contralateral.
contralateral. Sin relació
relación con lo visual
ni con la actividad mental.
Actividad beta generalizada, inducida con tratamiento barbitúrico
Ondas y ritmos EEG - vigilia
Ondas y ritmos EEG - vigilia
n
Ondas lambda: al realizar movimientos de b úsqueda con los ojos
(fijarse en los detalles de una habitaci ón, observar diversos
elementos de un dibujo, etc.) aparecen deflexiones en regiones
occipitales que se denominan ondas lambda.
n
n
n
n
n
Ritmo mu
Morfologí
Morfología: son ondas agudas, usualmente bifá
bifásicas y de forma
triangular. Son similares a los elementos agudos transitorios
positivos occipitales que aparecen durante el sueñ
sueño.
Duració
100-250 ms.
ms.
Duración: 100Amplitud:
Amplitud: en general, bajabaja-mediana amplitud (< 50 μV), pero
pueden alcanzar un gran voltaje, pudiendo ser confundidas con
ondas patoló
patológicas.
Distribució
Distribución: aparecen en regiones occipitales. Siempre van
precedidas de un potencial generado por el movimiento ocular, que
que
aparece en regiones anteriores, y que indica la relació
relación entre los
movimientos discriminadores de los ojos (o de bú
búsqueda) y las
ondas lambda.
Relació
Relación de fase:
fase: aunque en ocasiones estas ondas pueden ser
asimé
asimétricas, siempre aparecen de un modo sincró
sincrónico en los dos
hemisferios.
12
Ondas y ritmos EEG - vigilia
Arquitectura del sueñ
sueño
n
2 fases definidas:
definidas:
REM (Rapid Eyes Movement) o MOR (Movimiento
(Movimiento
Ocular Rápido)
pido)
n nono-REM
n
n
Ciclo de sueñ
sueño: se repite un número variable de
veces,
veces, entre 3 y 7, y la duració
duración de cada ciclo es
variable, pero en conjunto dura 7070-120’
120’ (60(60-90’
90’
de sueñ
sueño nono-REM y 1515-30’
30’ de sueñ
sueño REM)
Ondas lambda en regiones posteriores (ojos abiertos, efecto de parpadeo)
Estadios del sueñ
sueño
n
n
Estadios del sueñ
sueño
Sueñ
Sueño nono-REM
Fase sin movim oculares rápidos (75(75-80%)
Estadio 1: somnoliencia
Estadio 2: sueñ
sueño superficial
n Estadio 3: sueñ
sueño mediano
n Estadio 4: sueñ
sueño profundo
n
n
n
n
Sueñ
Sueño REM
Fase de movimientos oculares rápidos (20(20-25%)
n
Sueñ
Sueño paradó
paradójico
Incidencia de ondas de las distintas fases del sueño no-REM
13
Estadios del sueñ
sueño
Estadios del sueñ
sueño
Estadio 1 no-REM. Ondas agudas del vértex (flechas) y ondas agudas
positivas occipitales (asteriscos)
Estadio 2 no REM. Husos de sueño (flechas) y complejos K (asteriscos)
Estadios del sueñ
sueño
Estadios del sueñ
sueño
Estadio 3-4 no REM. Ondas lentas de baja frecuencia y gran amplitud
Sueño REM
14
Hiperventilació
Hiperventilación
Estimulació
Estimulación Luminosa Intermitente
Respuesta fisiológica a la hiperventilación. 1. Antes. 2. Un minuto después (theta rítmico
con máximo bifrontal). 3. Dos minutos después (theta y delta, máximos bifrontales). 4.
Tres minutos después (delta ritmico, máximo bifrontal). 5. Un minuto después de finalizar
la hiperventilación (similar a 1).
(potenciales de similar frecuencia que los de la lámpara).
Estimulació
Estimulación Luminosa Intermitente
Polisomnografí
Polisomnografía
Respuesta fisiológica a la ELI. Fenómeno de arrastre
Respuesta fotomiogénica
15
n
Otras aplicaciones
Otras aplicaciones
Potenciales evocados
n
Potenciales evocados auditivos
•onda I: Nervio auditivo
•onda II. Núcleo coclear
•onda III. Complejo olivar
superior
•onda IV . Núcleo ventral del
lemnisco lateral
•onda V Colículo inferior
•onda VI. Cuerpo geniculado
medial.
Otras aplicaciones
n
Potenciales evocados auditivos
Otras aplicaciones
n
Potenciales evocados auditivos
Potenciales auditivos
evocados entre 1 y 1.000 ms y
sitios anatómicos
correspondientes.
16
Otras aplicaciones
n
Otras aplicaciones
Potenciales evocados visuales
n
Otras aplicaciones
n
Mapeo cerebral 2D
Otras aplicaciones
Mapeo cerebral 3D
n
Neurofeedback:
Neurofeedback:
n
es una té
técnica en la cual
entrenamos al cerebro para
ayudarlo a mejorar su
propio funcionamiento y el
del resto de organismo. El
incorrecto funcionamiento
del cerebro puede
observarse a travé
través de un
CEEG
(Electroencefalograma
computado o Mapeo
cerebral computado).
17
Otras aplicaciones
n
BCI (Brain(Brain-Computer Interface: Interfaz
CerebroCerebro-Computadora)
Computadora)
Otras aplicaciones
n
A partir de señ
señales EEG
Provee un canal de comunicació
comunicación entre el cerebro y
una computadora
n El cerebro trabaja por patrones
n Se identifica la intenció
intención a partir de la actividad
mental, identificando patrones
n Distintas técnicas y paradigmas,
paradigmas, que requieren mayor
o menor entrenamiento por parte del usuario
n
BCI
n Áreas de investigació
investigación:
n Mejorar
sistema de electrodos
sistema de comunicació
comunicación de la señ
señal
(inalá
inalámbrica,
mbrica, por ej.)
ej.)
n Identificació
Identificación de patrones (matemá
matemática compleja)
compleja)
n Utilizació
Utilización de elementos portá
portátiles (no es cómodo
andar con una PC por todos lados)
lados)
n Accionamiento (uso de computadoras,
computadoras, sillas de
ruedas,
ruedas, pró
prótesis electromecá
electromecánicas,
nicas, domó
domótica,
tica, etc)
n
n Mejorar
Otras aplicaciones
n
BCI
Otras aplicaciones
n
BCI
Video1
Video2
Video3
18