مغز و اعصاب

تصویر برداری عصبی؛ الکتروانسفالوگرافی؛ الکترودگذاری با سیستم بین المللی ۲۰-۱۰

امتیازی که به این مقاله می دهید چند ستاره است؟
[کل: ۱ میانگین: ۵]


» QEEG: الکتروانسفالوگرافی کمی: نقشه مغزی


چرا در نوروساینس از ابزارهای نوروایمیجینگ (neuroimaging) استفاده می‌کنیم مثلاً چرا از QEEG استفاده می‌کنیم؟ جلسه گذشته پاسخ داده شد.

EEG

EEG فعالیت الکتریکی است که از مغز ناشی می‌شود. در مرحله اول ممکن است این طور به نظر برسد همان AP است. در حالی که EEG پتانسیل عمل (AP) نیست. AP در پایانه سیناپسی تبدیل به EPSP یا IPSP می‌شود. در EEG، این EPSPها و IPSPهایی که در سلول‌های هرمی‌کورتکس ایجاد می‌شود تشکیل یک میدان الکتریکی می‌دهد. EEG این مدارهای الکتریکی را ریکورد می‌کند. 
EEG، فعالیت الکتریکی سلول‌های هرمی‌.است، ساب کورتکس نیست. یک شیار داریم، یک شکنج. EEG کدام را ریکورد می‌کند؟ شکنج‌ها را ریکورد می‌کند، چون میدان یکی که ایجاد می‌شود با همدیگر در می‌آمیزد و خنثی می‌شود یا لا اقل به نحوی نیست که میدان الکتریکی بالا بیاید که ما بتوانیم آن را اندازه گیری کنیم. کدام دستگاه علاوه بر شکنج‌ها شیارها را هم ریکورد می‌کند؟ Magnetoencephalography یا MEG. پس MEG قادر است علاوه بر فعالیت الکتریکی شکنج مغز، فعالیت شیارها را ریکورد کند.

وقتی یک محرک دیداری را شبکیه می‌گیرد و به LGN می‌دهد. LGN هم به اکسی‌پیتال می‌دهد. اکسی‌پیتال کورتکس است. ما می‌توانیم به ازاء فعالیتی که این محرک در لوب اکسی‌پیتال ایجاد کرده را ریکورد کنیم. ولی به LGN دسترسی نداریم. ولی می‌دانیم که بین LGN و یا تالاموس یا ساقه با اکسی‌پیتال رابطه وجود دارد. ما برآیند ارتباط ساب کورتکس و کورتکس را داریم در EEG می‌بینیم. 
تعریف EEG، فعالیت الکتریکی کورتکس است.

وقتی می‌گوییم EEG چه چیزی به ذهن شما می‌رسه؟ صرع، تشنج، خواب و…

امواج مغزی چه ویژگی‌های فیزیکی دارند؟ دامنه، فرکانس و فاز. 

مفهوم فرکانس…

اگر خط صاف بکشیم موج نیست وقتی موج است که نوسان (oscillation) داشته باشد. وقتی نوسان دار می‌شود لاجرم این سه تا ویژگی در آن پیدا می‌شود؟ هم دامنه دارد، هم فرکانس و هم فاز. 
واحد فرکانس، هرتز است. یک ویژگی EEG فرکانس است که تعداد سیکل بر ثانیه است. محور افقی مفهوم فرکانس و محور عمودی مفهوم دامنه را می‌سازد وقتی شروع به نوسان می‌کند ارتفاع موج را دامنه می‌گویند. موج می‌تواند یک هرتز باشد یا بیشتر. از لحاظ فیزیکی تعدادش بی نهایت ولی در مغز تا ۲۰۰ هرتز را داریم. فرکانس سرعت موج است. 
ولی به صورت متعارف ۷۰ الی ۸۰ هرتز است. موقع شمردن، قله‌ها یا دره‌ها را می‌شماریم. آمده اند طبقه‌بندی کرده اند: 

دلتا: از ۴-۱ هرتز دلتا نام دارد. 
تتا: از ۸-۴ هرتز تتا نام دارد. 

دلتا و تتا، slow wave نام دارند.

آلفا: از ۱۲-۸ هرتز آلفا نام دارد.

مرز بین slow wave و fast wave است.

بتا: از ۳۶-۱۲ هرتز بتا نام دارد.
گاما: از ۳۶ به بالا گاما نام دارد.

بتا و گاما fast wave هستند. 

انواع موج‌ها: 
۱- fast wave
۲- slow wave

دامنه با Amplitude: خط صاف موج نیست باید نوسان داشته باشد. هم فرکانس و هم دامنه در آن پدیدار شود. آمپلی‌تود ارتفاع یا شدت موج است. واحد اندازه گیری دامنه میکروولت است. مغز دارد برق تولید می‌کند ولی در حد میکروولت.

وقتی الکترود را روی سر می‌گذاریم و امواج را ریکورد می‌کنیم چه باند و فرکانسی را ریکورد می‌کنیم؟ همه نوع موجی را ریکورد می‌کنیم. در وضعیت‌های مختلف امواج مربوط به آن وضعیت تولید می‌شوند. آیا وقتی که فرد خوابیده یا چشمانش بسته یا فعالیت فکری می‌کند امواج یکی است؟ خیر. پس این دو چگونه با هم جمع می‌شوند؟ همیشه در همه حالت‌ها امواج قاطی است.

مثلا ما یک موج یک هرتزی داریم که دلتاست. به آن موج ۵ هرتزی اضافه کردیم نتیجه می‌شود: دلتای یک هرتزی و تتای ۵ هرتزی. 

وقتی EEG ثبت می‌کنیم داریم فعالیت الکتریکی مغز را ثبت می‌کنیم. در این فعالیت الکتریکی هم فرکانس آلفا، هم بتا، هم تتا، هم گاما، هم دلتا داریم. همزمان همه جا هر ۵ موج وجود دارد. همه باندهای فرکانسی وجود دارند (همزمان و همه جای مغز).

۱ هرتز چند میکروولت است؟ مثلاً ۵ میکروولت

۴ هرتز چند میکروولت است؟ مثلاً ۵ میکروولت

۱۴ هرتز چند میکروولت است؟ مثلاً ۵ میکروولت

اگر ولتاژ یک هرتز را بالا بیریم، دامنه یک هرتز یعنی دلتا افزایش می‌یابد ولی دامنه بقیه امواج همان ۵ میکروولت است. پس در خواب عمیق دلتا غالب می‌شود… در حالت‌های مختلف غالبیت باندهای فرکانسی متفاوت می‌شود. 
در خواب عمیق دلتا غالب می‌شود. بقیه امواج هم هستند ولی دلتا غالب است. کمی کردن هر موج با نرم افزار QEEG کار درس این ترم است

وقتی چشم را می‌بندیم آلفا غالب می‌شود. در وضعیت‌های مختلف ریتم‌های مختلف غالب می‌شوند. الان جنگ EEG بر سر این است که در شرایط مختلف کدام ریتم و کجا غالب می‌شود.

در حالت چرت تتا غالب است. در خواب عمیق دلتا غالب است.
در حالت چشم بسته آلفا غالب می‌شود. در حالت بیداری بتا غالب می‌شود. 
در وضعیت‌های مختلف ریتم‌های مختلف غالب می‌شوند. در وضعیت‌های مختلف مغزی، ریتم‌های مغزی مدام به صورت داینامیک، کم و زیاد می‌شوند و این قدرت است که ما بیاییم در کدام شرایط کدام ریتم غالب است.

در چشم بسته چون Input‌های دیداری دارند بلوک می‌شوند، آلفا غالب می‌شود. QEEG به این می‌پردازد که یک میزانی از هر ریتمی وجود دارد. از آن میزان بیشتر یا کمتر باشد Abnormaling است.

پس مفهوم Superimposition یعنی چه؟
یعنی برهمکنش ریتم‌های مختلف، یعنی امواج مغزی حاصل برهم کنش ریتم‌های زیادی است.

فاز: 
شروع و حرکت سیگنال و فاز دلالت بر تناوب سیگنال در محور مختصات دارد. وقتی تناوب سیگنال‌ها یکی باشه با هم، هم فاز هستند. گاهی اوقات برعکس تناوب‌شان بر عکس هم هستند. پس فازشان هم ۱۸۰ درجه با هم فرق دارد. 
واحد اندازه گیری فاز، درجه است. 
حالا فرکانس و دامنه را ثابت می‌گیریم، فاز را تغییر می‌دهیم؛ یعنی درجه را عوض می‌کنیم. در مثالی شروع و تناوب هر دو سیگنال روی یک عدد یکسان نیست.
در مثالی فاز که یکی است ← ضریب همبستگی تغییرات فاز هر دو سیگنال یکی است (کلاً ضریب همبستگی از ۱- تا ۱+ است). 

در TAS که جریان آلترنیتیو هست تنظیم می‌کنیم که روی چه هرتزی باشد. 
International Ten-twenty System (سیستم بین المللی ۲٠-۱٠). ما چند الکترود روی سر می‌گذاریم و کجای سر می‌گذاریم؟ این که الکترود کجای سر باید قرار بگیرد تا همگان بدانند کجاست نام گذاری کرده‌اند.

یک سری حروف و اعداد هست.

F یعنی فرونتال، FP یعنی فرونتال پل (پل یعنی پیشانی). بنابراین FP یعنی پیش پیشانی. T یعنی تمپورال و P یعنی پریتال، O یعنی اکسی‌پیتال.

ما لوبی به نام سنترال نداریم ولی دلالت بر الکترودهایی است که روی شیار رولاندو قرار می‌گیرد. اعداد نشانه چیست؟ نیمکره چپ همه اعدادشان فرد و نیمکره راست همه اعدادشان زوج است. اگر نام اندیسی را شنیدیم که زوج بود دلالت بر نیمکره راست است و اگر فرد بود دلالت بر نیمکره چپ. نه راست نه چپ» میدلاین یا Z یا زیرو است. گوش چپ A1 و گوش راست A2 نامگذاری شده است. 
ما یک تک الکترود داریم می‌خواهیم بگذاریم روی Fz .Fz را چگونه پیدا کنیم؟ اندازه‌گیری می‌کنیم. از فرورفتگی بالای بینی تا برجستگی پشت سر اندازه می‌گیریم. بر مبنای ۲۰-۱۰ تقسیم بندی می‌کنیم. ۱۰٪

از اندازه طول بالا برویم Fpz است که باید ۳۰٪ بالا بیاییم. 
نقطه اینیون پس سر است. جایی که برآمدگی پس سر تمام می‌شود و هنوز به گودی نیفتاده است.

– اندازه گیری طولی از nasion یا inion هر چقدر شد ابتدا ۱۰%-۲۰%-۲۰%-۲۰%-۱۰%

– اندازه گیری عرضی: از جلوی سوراخ گوش متر را می‌گذاریم (ناحیه preauricular point نام دارد) از یک سمت تا سمت مقابل هر چقدر شد دوباره ۱۰%-۲۰%-۲۰%-۲۰%-۱۰%

اندازه گیری برای نیم دور سر: نوک متر را می‌گذاریم روی Fpz و Fz یعنی اول Fpz را پیدا می‌کنیم، نوک متر را آنجا می‌گذاریم بعد Fz را پیدا می‌کنیم و فاصله Fpz و Fz هر چقدر شد دوباره با سیستم ۱۰%-۲۰%-۲۰%-۲۰%-۱۰%

EEG Cap: الکترودها روی Cap قرار گرفته اند اگر Cap را روی سر بکشیم الکترودها سر جای خود می‌نشینند. 
۴ سایز Cap داریم. تا نیم سانت خطا مجاز است. مثلاً یک Cap داریم که ۴ سانتی متر را cover می‌کند ۱۰۰درصد ۴ سانتی متر می‌شود ۴ میلی متر. پس کسی که اندازه طول سرش ۵۴ سانتی متر است و نزدیک ۵۸ سانتی متر است هر دو از یک Cap استفاده می‌کنند. خطایش تقریباً نیم سانت هست. 
جنس Capها الاستیسیتی دارد خیلی حالت کشسانی ندارد. الکترودها جنسشان از کلراید نقره است. چرا نقره؟ چون رساناست. ژل هم می‌زنند. اگر نزنند امپدانس (مقاومت الکتریکی) بالا می‌رود. 
حالا می‌خواهیم EEG را ریکورد کنیم. باید در چه حالتی EEG را ریکورد کنیم؟

(جاهایی که روی Cap محاسبه نشده می‌توان دستی حساب کرد دو نقطه را (از ۴ الکترودی که حساب نشده) به هم وصل می‌کنیم حد وسطش مثلا الکترودی به دست می‌آید که محاسبه نشده بود.
۲۱ الکترود در کاپ است در شکل چرا از Fz به F3 رفته؟ F9 کجاست؟ در اصل وجود دارد، اگر بخواهیم Expand کنیم و نقاط بیشتری داشته باشیم به جای سیستم ۲۰-۱۰ باید از سیستم ۱۰-۱۰ استفاده کنیم. بین Fz و F3 الکترودی است به نام F2 [چرا F2 چون زوج نباید این سمت باشد 🤔] …. بین ردیف Cها و Fها یک ردیف الکترود اضافه می‌شود، تعداد الکترود افرایش پیدا می‌کند کدام رزولوشن افزایش پیدا می‌کند؟ رزولوشن مکانی. 

پروتکل‌های ثبت: چه پروتکلی در ثبت EEG به کار می‌بریم؟ پاسخ: هدف ما چیست؟ اگر هدف ما تفسیر نورولوژیک باشد پس پروتکل‌ ثبت ما هم متناسب با آن تفسیر است. مثلاً فرد به نورولوژیست مراجعه کرده و علائم صرع و … داشته و می‌خواهد EEG بگیرد ببیند امواج پاتولوژیک وجود دارد یا نه؟ به این تفسیر می‌گویند تفسیر کیفی (qualitative) یا تفسیر Conventional و نورولوژیست بر اساس مورفولوژی سیگنال مغزی دارد تفسیر می‌کند که آیا مشکلی وجود دارد یا نه؟ هدف اینجا تفسیر نورولوژیک است.

EO: EYE OPEN

EC: EYE CLOSE

HP: Hyperventilation

FS: Fast stimulation [یا PhS: Photostimulation؟؟] 

مثلاً هر کدام ۴-۳ دقیقه. ۴-۳ دقیقه چشم باز، بعد ۴-۳ دقیقه چشم بسته، ۴-۳ دقیقه تنفس عمیق. FS= نور روی صورت تابانده می‌شود. دوباره حالت آرامیدگی… 
بچه‌هایی که درکشان پایین است شربت می‌دهند تا بخوابند و EEG در حالت چشم باز را ندارند.

ما چون نورولوژیست نیستیم تفسیر کیفی به درد ما نمی‌خورد پس EEG را کمی می‌کنیم، یعنی مقادیری که در EEG هست را به عدد و رقم تبدیل می‌کنیم»»» QEEG.

یعنی کمی کردن EEG سوپریمپوز شده (superimposed) یعنی هم دلتا هم تتا هم بتا و هم گاما هست یا نه؟ بله. پس آن را کمی می‌کنیم.

انواع روش کمی کردن را داریم: این ترم EEG در حوزه فرکانس را بررسی می‌کنیم. 
وقتی می‌خواهیم EEG ریکورد کنیم و هدف ما QEEG در حوزه فرکانس است در دو حالت از فرد ریکورد می‌گیریم: ۱- Rest چشم بسته ۲- Rest چشم باز. 

منظور از Rest چیست؟ یعنی از فرد کار خاصی نمی‌خواهیم انجام دهد.

حالت active چیست؟ اینکه task از فرد بخواهیم انجام دهد. اگر هدف ما QEEG بالینی است. EC و EO. اگر بالینی است دیگر نمی‌توانیم از او تسکی بخواهیم. ولی اگر هدف پژوهشی باشد. مثلاً ۵ دقیقه چشم باز است ۵ دقیقه هم در حال انجام یک تسک»»» می‌خواهیم الگوی EEG را در حالت پایه و توجه با هم مقایسه کنیم. 

کمی‌کردن EEG یعنی یکبار برای چشم باز جداگانه و یک بار برای چشم بسته جداگانه EEG را کمی می‌کنیم. کمی‌کردن. EEG تکرار است از یک الگوریتمی استفاده می‌کنیم. همانگونه که ماهیتاٌ فعالیت الکتریکی مغز طوری بوده که امواج با هم در هم آمیخته شده اند. حالا ما می‌خواهیم این در هم آمیختگی را از هم جدا کنیم و مقدار هر کدام را مشخص کنیم. این را کدام الگوریتم به ما می‌گوید؟ Fast Fourier Transform (FFT) که برای کمی کردن سیگنا‌ل‌ها از آن استفاده می‌شود. 
نور سفید از چه چیزی تشکیل شده است؟ Superimposition طیف رنگ‌های مختلف شده رنگ سفید. ما چگونه این نور را تجزیه کنیم؟ با منشور. FFT کار منشور را انجام می‌دهد. و از طریق آن میکروولت امواج را به دست می‌آوریم و می‌بینیم که آن مقدار میکروولت نرمال است یا نه؟ FFT فقط فرکانس‌ها را تجزیه می‌کند. کارش تجزیه فرکانس‌هاست .FFT»» فرکانس دومین است. آیا هر کدام از دومین‌ها برای هدف خاصی استفاده می‌شود؟ بله. 
ERP در حوزه زمان است. FFT در حوزه فرکانس است. پروتکل ERP هم متفاوت است. نحوه ثبت سیگنالش هم متفاوت است. شاخص‌هایی که می‌دهد هم متفاوت است تفسیرش هم متفاوت .است
brain map این ترم گفته می‌شود.

ERP پروتکل ثبت در حوزه زمان: در حوزه زمان حتما یک event یا یک محرکی داریم. در حین ثبت EEG فرد دارد یک Event دریافت می‌کند. پس ERP یعنی ریکورد EEG هم زمان که دارد یک تسکی را انجام می‌دهد. پس دو تا دستگاه می‌خواهیم. یک دستگاه EEG و سیستمی که دارد EEG را ریکورد می‌کند. یک دانه هم دارد تسک را اجرا می‌کند. مثلاً یک دستگاهی دارد حروف را به فرد نشان می‌دهند. یک دستگاه هم دارد EEG را ثبت می‌کند. این دو تا باید به هم وصل باشد و به محض ارائه محرک، یک خطی روی EEG می‌اندازد که الان در این لحظه از زمان چه محرکی وارد شده است به اینها Triger یا Tag یا مارکر یا نشانه گفته می‌شود. فقط ما باید بدانیم که در هر لحظه از زمان چه محرکی (چه دیداری و چه شنیداری) وارد شده است. فایده اش چیست؟ مثلاً دو گروه حرف داشتیم. Oها و Xها. حال سوال این است آیا واکنش مغژ برای Oها در مقایسه با‌ Xها یکی است؟ یا مغز برای Oها و Xها واکنش متفاوتی را نشان می‌دهد؟ اگر ما در لحظه‌ای از زمان ندانیم چه محرکی وارد شده که نمی‌توانستیم به این سوال جواب دهیم. پس ERP یعنی واکنش‌های لحظه‌ای مغز به محرک‌های مورد نظر ما. 

سؤال: زمانی است یا در آن لحظه که محرک ارائه شد یا در طول زمان تغییرات EEG برای آن محرک خاصی چگونه است؟ ما حتما دو نوع محرک خاص داریم، چون می‌خواهیم ببینیم محرک A با B چقدر فرق دارد؟ و چه فرقی دارد؟
با نشان دار کردن EEG در آن لحظه ای که محرک خاص را ارائه کرده ایم به کامپیوتر بگوییم برو آنجایی که Oها انتخاب شده اند روی هم بریز و آنجایی که Xها هم انتخاب شده اند روی هم بریز. الان Oها و Xها با هم چه هستند؟ یا به عبارتی واکنش مغز به دو نوع محرک آیا یکسان بود یا نبود؟ وقتی نشان دار کنیم بعد Average بگیریم این که در کدام زمان واکنش‌ها متفاوت است تفسیر آن متفاوت است. اطلاعات در حد میلی ثانیه به ما می‌دهد. 
پس ERP وجه تسمیه‌اش بی‌دلیل نیست به آن Temporal domain می‌گویند. Temporal اینجا به معنی زمان است.


CV استاد گرانقدر آقای دکتر محمدعلی نظری




آیا این مقاله برای شما مفید بود؟
بله
تقریبا
خیر

داریوش طاهری

اولیــــــن نیستیــم ولی امیـــــد اســــت بهتـــرین باشیـــــم...!

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

دکمه بازگشت به بالا