تصویربرداری عصبی؛ QEEG: الکتروانسفالوگرافی کمی: نقشه مغزی

QEEG مخفف Quantitative ElectroEncephaloGraphy (الکتروانسفالوگرافی کمی) است که با نام‌های نقشه مغزی یا Brain Mapping شناخته می شود

چه دلیل و منطقی وجود دارد که ما از QEEG و ERP استفاده می‌کنیم. 

 EEG و ERP و کلا مشتقات EEG روش‌هایی هستند که توسعه داده شده‌اند از ثبت EEG.
یعنی EEG را ریکورد می‌کنیم بعد از آن کارهای روی آن انجام می‌دهیم که می‌شود QEEG.
پس base کار EEG است ما از مشتقات آن استفاده می‌کنیم.
منطق و دلیل استفاده از EEG در نوروساینس:
سه دلیل وجود دارد که EEG را به عنوان ابزار در نوروساینس به کار می‌بریم:
۱- ابزاری است که اطلاعات عینی به ما می‌دهد.
۲- بین مغز و رفتار رابطه وجود دارد و EEG این رابطه را برقرار می‌کند.
۳- یک سری اطلاعات وجود دارد که پنهان است و به آنها پردازش‌های نهان می‌گویند. خیلی پردازش‌ها در مغز است که نهان است و نمود خارجی ندارد EEG به ما کمک می‌کند این پردازش‌های نهان مغز را استخراج کنیم.

هدف نوروساینس: بررسی عملکرد مغز در رابطه با رفتار است. پس ما با رفتار سر و کار داریم وقتی می‌گوییم رفتار باید برداشتمان یکی باشد.

رفتارها در روانشناسی به دو دسته تقسیم می‌شوند:

رفتارهای نهان (Covert Behavior)، رفتارهای آشکار (Overt Behavior).

رفتارهای آشکار آن است که نمود بیرونی دارد.

رفتارهای نهان آن است که نمود بیرونی ندارد مثل افکار. 

هر کدام از این‌ها می‌تواند نرمال یا ابنرمال باشد. مثلاً یک فرد اسکیزوفرنی در بیرون رفتارهای ناشایست انجام می‌دهد.  موضوع مورد مطالعه ما رفتار است. سوال: منشا و خاستگاه رفتار کجاست؟ چه عاملی رفتارهای ما را می‌سازد؟ نحوه فکر کردن ما؟ نحوه واکنش ما به رفتار دیگران؟ توانایی بازداری ما؟ صحبت کردن ما؟ توجه؟ حافظه؟
آیا محیط در رفتار اثر دارد؟ آیا مغز در رفتار ما تاثیر دارد؟ ژنتیک تاثیر دارد؟
همه رفتارها ناشی از مغز است. روانشناس‌ها کاری به این ندارند که مغز چگونه رفتار می‌کند و چه کار می‌کند. آنها می‌گویند مثلاً اگر فرد در فلان محیط بزرگ شده باشد، خانواده دارای فلان شرایط باشد آنگاه فلان رفتار از فرد سر می‌زند. اصلاً حرفی از نورون و مغز و… نمی‌زنند.
ولی در نوروساینس می‌گوییم: منشا همه رفتارها مغز است ولی می‌دانیم که محیط، مدرسه و ژنتیک تاثیر دارند.
هم ژنتیک مغز را تحت تاثیر قرار می‌دهد، هم محیط و هم تکامل محیط و ژنتیک. در نهایت مغز یک بستری فراهم کرده…
کودکی که اوتیسم دارد می‌دانیم ژن‌های خاصی هستند که از همان دوره جنینی و نوزادی، مهاجرت نورون‌ها و فرایند سیناپس‌زایی را نابهنجار شکل می‌دهند.
فلان ژن مغز را دارد پاتولوژیک بار می‌آورد. » مغز پاتولوژیک»»» رفتار ابنرمال.
اگر مغز را مورد مطالعه قرار دهیم یعنی منشا تولید رفتار را مورد مطالعه قرار دهیم» این نوروساینس است.
روانشناسی می‌گوید که چطور می‌شود که ما حفظ کردن داریم؟ بازیابی یا رمزگردانی داریم.
وقتی می‌آییم می‌گوییم ببینیم در مغز چه اتفاقی می‌افتد؟ وقتی فراموش می‌کنیم آیا رمزگردانی اتفاق افتاده یا نه؟ از کجا بفهمیم؟»»» این نوروساینس است.
ما مغز را چگونه مورد بررسی قرار دهیم؟ از تظاهر رفتار.
مغز در حال کارکرد، رفتار ایجاد می‌کند. مغز مرده که رفتار ندارد. مغزی که فانکشن دارد فانکشن آن از طریق ادواتی قابل پیگیری است. ابزارهای مختلفی وجود دارد تا ما عملکردهای مغز را مورد مطالعه قرار دهیم. وقتی می‌گوییم مغز در حال فعالیت» یک موقع است که می‌گوییم پتانسیل عمل (A.P) داریم» اگر بخواهیم A.P را track کنیم یک سری ابزار نیاز داریم. یک موقع فعالیت الکتریکی‌اش را می‌خواهیم بررسی کنیم»» پس EEG و مشتقاتش نیاز است. مغز در حال فعالیت دارد اکسیژن مصرف می‌کند این را با fMRI و [تصویربرداری کارکردی BOLD یا تصویربرداری کارکردی وابسته به میزان اکسیژن خون (Blood Oxygenation Level Dependent fMRI) یا به اختصار BOLD fMRI، نوعی روش تصویربرداری در اف ام آر آی است].
مغز در حال فعالیت، گلوکز مصرف می‌کند و ما با PET-Scan می‌توانیم آن را بررسی کنیم.
چرا از EEG و مشتقاتش در نوروساینس استفاده می‌کنیم؟ آیا رفتارهای مختلف فعالیت‌های مختلف مغزی را در پی دارد؟ بله. آیا انتظار می‌رود که در احساس مثبت در مقایسه با احساس منفی فعالیت مغز یکسان باشد؟ خیر. آیا انتظار می‌رود که EEG در مغزی که در حال فعالیت است با مغزی که فرد فعالیتی انجام نمی‌دهد یکسان باشد؟ خیر
پس ما چرا از QEEG و EEG و کلاً مشتقات EEG استفاده می‌کنیم؟ به واسطه اینکه بین EEG و رفتارهای مختلف رابطه وجود دارد. این پیش فرض را می‌توانیم بگوییم که رفتارهای مختلف انتظار می‌رود که الگوی EEG متفاوتی داشته باشند. پس در این درس به دنبال چه هستیم؟ یافتن الگوهای خاص رفتارها.
خیلی برای ما ایده آل است که مثلاً در احساس ترس چه الگوی EEG داریم؟ در الگوی شادی؟ حتی در ADHD آیا الگوی خاصی در EEGشان وجود دارد؟ اوتیسم و… 
چه در رفتارهای نرمال و چه در رفتارهای آبنرمال در EEG به دنبال پیدا کردن الگوهای EEG خاص آن رفتار هستیم.
ما در سطوح مختلف مغز را مورد بررسی قرار می‌دهیم: میکروسکوپیک، مزوسکوپیک و ماکروسکوپیک.
مثلاً حافظه را میکروسکوپیک می‌توانیم مورد بررسی قرار دهیم چگونه؟ به صورت ثبت تک سلولی»» حتی کوچکتر از آن: مثلاً کدام یک از کانال‌های یونی با حافظه در ارتباط است؟ با روش‌هایی فلان کانال را بلاک می‌کنند ببینند حافظه مختل می‌شود یا نه؟ این روش‌ها روی انسان قابل انجام نیست باید روی موش انجام دهیم. الکترود یا دارو می‌رود فلان کانال را بلاک می‌کند و بعد…
یک موقع در سطح مزوسکوپیک است» ما یک ناحیه را مورد بررسی قرار می‌دهیم» چه روشی را می‌شناسیم؟ Local field potentials (LFP).
الکترود مثلاً می‌رود در ناحیه CA1 هیپوکمپ (در رابطه با حافظه)… این روش در حیوان انجام می‌شود.
در سطح ماکرو، رفتار holistic مغز، مد نظر ماست. EEG در این سطح طبقه‌بندی می‌شود. پس رفتارها در سطوح مختلف با ابزارهای مختلف بررسی می‌شوند.
همین حافظه مثلاً اگر بخواهیم بدانیم که موقع رمزگردانی در مقایسه با بازیابی اطلاعات در حافظه آیا الگوی EEG متفاوت است یا نه»» داریم حافظه را در سطح ماکرو مورد بررسی قرار می‌دهیم.
تشنج رفتار ابنرمال است. یک رفتار نورولوژیک است. در نورولوژی می‌خواهد بداند آیا فرد تشنج دارد یا نه، EEG می‌گیرد که ببیند تشنج دارد یا ندارد! متناسب با آن دارو بدهد.
ما در نوروساینس به دنبال کشف علت رفتارها هستیم. مکانیسم عصب شناختی بروز رفتارها را بررسی می‌کنیم. نورولوژی کار بالینی است. ما اگر بخواهیم تاثیری که تشنج در فرایندهای شناختی می‌گذارد را بررسی کنیم یک مطالعه علمی یک اختلال نورولوژیک را داریم مورد بررسی قرار می‌دهیم.
بسته به هدفمان ابزارمان هم فرق دارد. اگر تشخیص نورولوژیک باشد (در مورد تشنج) قطعاً EEG مناسب‌تر است.
واضح است که بین رفتار و فعالیت مغز رابطه وجود دارد. مثلاً وقتی داریم صحبت می‌کنیم کدام نواحی مغز بیشتر فعال است؟ ورنیکه و بروکا. اگر اختلال در این دو ناحیه ایجاد شود رفتار نرمال نوروساینس یعنی صحبت کردن را نخواهیم داشت» پس رفتار ناشی از مغز است. این را با چه ابزاری سنجیدیم؟ fMRI.
آیا اینجا EEG به درد می‌خورد؟ وقتی این دو ناحیه دارد فعالیت می‌کند آیا فعالیت الکتریکی دارد؟ بله. فعالیت الکتریکی این دو ناحیه در مقایسه با زمانی که صحبت نمی‌کنیم آیا یکسان است؟ خیر.
پس بین EEG و رفتاری مثل صحبت کردن رابطه وجود دارد. ما می‌توانیم این پیش فرض را بگوییم که هنگام صحبت کردن الگوی امواج مغزی ناحیه فرونتال چپ در مقایسه با وقتی که فرد صحبت نمی‌کند انتظار داریم یکسان نباشد. فردی که دارای لکنت هست با فردی که لکنت ندارد انتظار داریم الگوی EEG یکسانی نداشته باشد. این منطقی است که به ما اجازه می‌دهد از EEG به عنوان یک ابزار نورولوژیک استفاده کنیم.
تشنج، یک نمود رفتاری دارد. آیا مغز فردی که در حال تشنج است با فردی که تشنج نمی‌کند عملکرد یکسانی دارد؟ خیر.»» نورولوژیست‌ها این الگوها را با چشم مورد بررسی قرار می‌دهند که مثلاً نوع صرع چیست؟ تونیک کلونیک و…
متدولوژی: بین EEG و رفتار رابطه وجود دارد چطور می‌توانیم این رابطه را بیان کنیم؟ یعنی چگونه می‌توانیم نشان دهیم که یک رفتار خاص یک الگوی EEG خاص دارد؟ روش تحقیق ما چگونه است؟ مثلاً در fMRI، در حالت Rest یک EEG پایه از فرد می‌گیریم. بعد از فرد می‌خواهیم مثلاً فعالیت فکری انجام دهد. مثلاً کلمه‌ای را حفظ کند یا تصاویری نگاه کند و بیان کند… بعد EEG بگیریم بعد با حالت پایه مقایسه کنیم. به این متد می‌گویند: outside-in یعنی ما فرد را در موقعیتی قرار می‌دهیم، می‌خواهیم ببینیم کجای مغزش چه فعالیتی انجام می‌دهد؟(رویکرد از بیرون به درون است).
همین کار را در EEG هم انجام می‌دهیم. از فرد EEG می‌گیریم. بعد فرد را در موقعیت حفظ کردن قرار می‌دهیم. بعد در موقعیت یادآوری… در موقعیت رمزگردانی (encoding) و بازخوانی یا یادآوری (decoding) قرار می‌دهیم. بعد مقایسه می‌کنیم آیا الگوی امواج مغزی متفاوت است یا نه؟
در اینجا متغیر مستقل چیست؟ متغیر وابسته چیست؟ مثلاً در EEG و مثال بالا»» قرار دادن فرد در موقعیت‌های encoding و decoding، متغیر مستقل است اما الگوهای EEG می‌شود متغیر وابسته.
الان هدف این است که کارکردهای مختلف شناختی چه تاثیری بر EEG می‌گذارند؟
به خاطر درک راحت‌تر مثلاً افراد را در موقعیت ترسناک قرار می‌دهیم، می‌خواهیم ببینیم کدام یک از مناطق مغز فعال می‌شود؟ می‌بینیم که آمیگدال در حالت ترس بیشتر فعال می‌شود. همین روند را برای EEG داریم. افراد را در موقعیت‌های مختلف قرار می‌دهیم می‌خواهیم الگوهای مختلف مغزی را ثبت کنیم»» این یک فرایند متدولوژی است.
مثلاً در آزمایشی افراد را در موقعیت‌های حافظه یعنی encoding و decoding قرار داده بعد دیده شد در مناطق پشت سر ریتمی به نام آلفا بیشتر ایجاد می‌شود. (اطلاعات فرکانسی به ما می‌دهد) کدام ریتم مغزی در حین encoding و decoding زیاد می‌شود و یا دیده می‌شود؟
ما در EEG اطلاعات مکانی داریم منتها با رزولیشن سانتی‌متر در حالی که در fMRI با رزولیشن میلی‌متر است.
در آزمایشی کودکان ADHD را در موقعیت‌های مختلف شناختی قرار دادیم (یک تسک توجه به آنها دادیم) وقتی در حالت‌ رست بودند یک تسک توجه به آنها دادیم. دو تا بلاک وجود داشت» ۱۰ دقیقه rest و ۱٠ دقیقه تسک توجه. خواستیم ببینیم وقتی از یک حالت به حالت دیگر سوئیچ می‌کنیم کدام ریتم مغزی تغییر پیدا می‌کند؟ آیا این سوئیچ شدن در هر دو گروه یکسان است؟ در گروه کنترل ریتم آلفا کاهش پیدا کرد در حالی که در گروه ADHD افزایش ریتم آلفا را داریم.

تغییرات داینامیک QEEG در هر دو گروه یکسان نیست. پس برای ADHD انتظار داریم که الگوی EEG متفاوتی داشته باشند با چشم که نگاه می‌کنیم الگوی امواج مغزی شان متفاوت نیست.
باید تحلیل‌های بیشتری انجام دهیم و شاخص‌های بیشتری از EEG استخراج کنیم تا آن ابنرمالیتی دیده شود. مثلاً اگر به کف دستمان نگاه کنیم ظاهراً تمیز است ولی اگر زیر میکروسکوپ نگاه کنیم آلوده است. یک تحلیل Quantitative وقتی روی EEG انجام می‌دهیم که می‌شود QEEG. یک شاخصی وجود دارد به نام نسبت توان تتا و بتا که این نسبت در کودکان ADHD بیشتر از کودکان عادی است. وقتی به EEG کودک عادی و کودک ADHD نگاه می‌کنیم در ظاهر هیچ تفاوتی با هم ندارند ولی روی سیگنال تحلیل انجام می‌شود تفاوت مشخص می‌شود.
کودکان عادی و ADHD الگوی امواج مغزی شان با هم متفاوت است. روش inside-out چه می‌گوید؟ inside-out می‌گوید: اگر ریتم‌های مغزی را تغییر دهیم آنگاه چه انتظاری داریم؟ تغییر در رفتار.
متغیر مستقل در اینجا چیست؟ EEG متغیر مستقل است و متغیر وابسته آن رفتاری است که انتظار بروزش را داریم.

در outside-in رفتار را تغییر می‌دادیم که مغز تحت تاثیر قرار بگیرد ولی در inside-out مغز را تغییر می‌دهیم تا رفتار تحت تاثیر قرار بگیرد.(روش مداخله‌ای مغز)» نوروماجولیشن بی‌هویر. مثلاً ما با چه چیزی می‌توانیم EEG را تغییر دهیم؟ با نوروفیدبک. با نوروفیدبک می‌شود ریتم‌های مغزی را تغییر داد. یا با TACS یا TDCS و TMS می‌توان مغز را تغییر داد. بعد ببینیم که رفتار چه تغییری می‌کند. مثلاً اگر آمیگدال را از کار بیندازیم چه اتفاقی می‌افتد؟» فرد نمی‌ترسد» پس ماجوله کردن (modulation) مغز، رفتار را تحت تاثیر قرار می‌دهد. آمیگدال را تحریک کنیم چه اتفاقی می‌افتد؟ فرد می‌ترسد.
روش دیگری که وجود دارد این است که ما بیاییم بررسی کنیم مغز که دارد پردازش‌های نهان انجام می‌دهد. در ظاهر رفتاری مشاهده نمی‌کنیم اصطلاحا به این می‌گویند: information processing، مغز دارد اطلاعات را پردازش می‌کند ولی نمود بیرونی ندارد، ما به این می‌گوییم: cover behavior. فرض کنیم تستی را به ما می‌دهند که انجام دهیم. مثلاً حروفی را نشان می‌دهند می‌گویند هر حرفی را کلیک کنید به جز حرف X. و اگر حرف X را کلیک کردیم خطاست. این تست به ما کمک می‌کند که متوجه شویم که نمود رفتاری فرد همین خطاست. می‌توانیم بشماریم. ولی اگر بگوییم چرا فرد نسبت به دیگری خطای بیشتری داشته است، چطوری این را مورد بررسی قرار می‌دهیم؟ به عبارتی دلیل اینکه یک فرد نسبت به فرد دیگر خطای بیشتری دارد چیست؟ همان رفتاری است که فرد نشان می‌دهد. روانشناسان به همین می‌گویند: توجه یعنی به تعداد خطاهای بیشتر می‌گویند توجه کمتری داشته است. ولی سوال این است» وقتی ما محرک‌ها را ارائه می‌کنیم، فرد باید ببیند» بعد بگوید این حرف جز آنهایی است که باید کلیک کنیم یا جزء آنهایی است که نباید کلیک کنیم» responsibilities» این حرف جز آنهایی است که باید کلیک کنیم» پس بروم که کلیک کنم» دستور کلیک داده شود» و برای مواردی که نباید کلیک کند جلوی دستور کلیک گرفته شود. پردازش‌های مختلفی دارد انجام می‌شود. یک نفر خطا می‌کند» شاید اصلاً نتوانست محرک را خوب ببیند. شاید نتوانست خوب گروه‌بندی کند. شاید نتوانست بفهمد روی کدام یک باید کلیک کند. ما فقط می‌دانیم خطا داشت، ولی نمی‌دانیم به کدام یک از این دلایل خطا داشت به عبارت دیگر تا فرد بیاید پاسخ دهد کلی پردازش اطلاعات انجام شده حالا ERP تکنیکی است که وقتی محرک دارد اجرا می‌شود یک خطی روی EEG می‌اندازد (یک triger یا نشانه). ما می‌فهمیم اینجا لحظه‌ای است که محرک ارائه شده و یا لحظه‌ای که فرد پاسخ داده است. ما EEGهای مواردی که خطا داشته با EEGهای مواردی که خطا نداشته را از لحظه ارائه تا اینجا را مورد مقایسه قرار می‌دهیم. تا اینجا رفتار بیرونی نداشته ولی مغزش داشته فعالیت می‌کرده است. متوجه می‌شویم که این مغز در حال فعالیت چه اتفاقی افتاده که خطایش زیاد بود؟

CV استاد گرانقدر آقای دکتر محمدعلی نظری