سیگنال های مغزی

مقدمه
سیگنال EEG مخفف Electroencephalography است که با استفاده از یک سری الکترودها که در سطح مغز قرار می‌گیرند، فعالیت‌های الکتریکی مغز را اندازه گیری می‌کند[13]. الکترودها به منظور جمع آوری ولتاژ در مکان‌های خاصی از مغز قرار می‌گیرند. قبل از اینکه الکترودها در سطح پوست قرار گیرند یک ژل هادی به منظور کاهش مقاومت روی پوست سر مالیده می‌شود. خروجی این الکترودها به ورودی یک تقویت کننده وصل می‌شود سپس از فیلترهای بالا گذر و پایین گذر عبور داده می‌شود. تغییرات در جریان اکسیژن خون با میزان فعالیت‌های عصبی ارتباط دارد. زمانی که سلول ‌های عصبی فعال هستند اکسیژنی که توسط هموگلوبین خون حمل می‌شود را مصرف می‌کنند. پاسخ محلی به این کاهش اکسیژن افزایش جریان خون در ناحیه‌هایی است که فعالیت‌های عصبی زیاد است. از طرف دیگر در اثر فعالیت‌های عصبی و انتقال پیام‌های عصبی جریان الکتریکی تولید می‌شود که این جریان الکتریکی طبق قانون مارکوف یک میدان مغناطیسی را تولید می‌ کند.
2-2- کشف سیگنال های مغزی
در سال ١٨٧٥ ريچارد كاتن جراح انگليسي ، به وجود پتانسيل هاي الکتريکي در سطح قشر مغز باز شده حيواناتي همچون خرگوش و ميمون پي برد [14] او همچنين گزارش داد كه وقتي به چشم حيوان نور مي تابد، تغييراتي را در پتانسيل مغز او و در جهت خلاف چشمي كه در آن نور تابانده شده است مشاهده می شود . در همان سال ها تحقيقات مشابه ي نيز در روسيه و فنلاند انجام گرفت.[15] اما هانس برگر پزشك و روانشناس آلماني نخستين كسي بود كه سيگنال هاي مغزي يك انسان را ثبت نمود. او با اطلاع يافتن از نتايج تحقيقات كاتن برروي حيوانات، مسير تحقيقات خود را متوجه انسان ها نمود .وي كه با استفاده از وسايل ابتدايي گالوانومتر رشته ای تحقيقات خود را انجام مي داد، در سال ١٩٢٠ اولين نتايج خود را با افرادي كه داراي جمجمة با فاصله اي فاقد استخوان بودند بدست آورد . برگر عمل ثبت را برروي كاغذ عكاسي و با حركت يك نقطة نوراني نوساني برروي آن انجام مي داد. به همين ترتيب بود كه برگر حركات منظم با فركانس تقريبي ١٠ هرتز را كشف كرد و آنها را كه نخستين ريتم پيدا شده در سيگنال هاي مغزي انسان بودند را α نامید.
در طول چند سال بعد برگر كارهاي خود را با انجام ثبت هاي بيشتر ادامه داد تا مطمئن شود كه آنچه ثبت مي شود ناشي از هارمونيك هاي توليد شده توسط جريان خون و يا ناشي از پوست سر نمي باشد . تا اينكه نهايتا در سال ١٩٢٩ چنين نوشت[16]:
“EEG يك منحني با نوسانات پيوسته است كه با آن مي توان به وجود امواج نوع اول با دوره متوسط 90ms و امواج نوع دوم، با دامنه كوچكتر و با دوره متوسط35 ms پی برد. نوسانات با دامنه حداكثر150-200 ميكروولت اندازه گيري شده اند.”
تقريبا از همان زمان نامگذاري امواج مغزي تحت عناوينα,β,.. همچنين استفاده از اصطلاح الكترو انسفالوگرام براي سيگنال هاي مغزي متداو ل شد . برگر از همان زمان بدنبال يافتن ارتباط امواج مغزي با برخي بيماري ها و فعاليت هاي ذهني بود . او در ادامه تحقيقات خود متوجه تغييرات امواج α در بيماري هايي همچون صرع، آلزايمر و همچنين در طول مدت خواب گشت.
نتايج تحقيقات برگر او را به سرعت به شهرت جهاني رساند. وي دو بار نامزد دريافت جايزة نوبل شد؛ اما بعلت مخالفت نازي ها اين جوايز به او اعطا نشد. وي نهايتا در سال ۱۹۴۱ خودکشي کرد.
2-3- ثبت سیگنال های مغزی
اغلب برای قرار دادن الكترودها بر روی سر جهت ثبت امواج مغز از سیستم بین المللی 20/10 الكترود استفاده می شود. این سیستم از محل های آناتومیكی ویژه ای برای استاندارد كردن محل الكترودها استفاده می كند.
برای داشتن امکان مقایسه نتایج ثبت سیگنال مغزی و امکان تعمیم نتایج، در سال 1949 میلای یک شیوه الکترود گذاری به عنوان استاندارد بین المللی شناخته شد[17]. این چیدمان جهانی الکترودها که به عنوان `استاندارد 10-20 شناخته شد، امکان پوشاندن تقریبا تمام نواحی سر را توسط الکترودها فراهم می‌کند(شکل[18](1-2. انتخاب محل الکترودها بر اساس نقاط ویژه استخوان جمجمه انجام گرفته است. الکترود‌ها در نواحی تلاقی سطوح استخوان جمجمه قرار می‌ گیرند که سایر الکترودهای میانی بر اساس 10 و 20 درصد کل فاصله چیده خواهند شد. شکل(1-2) نواحی مختلف قرار گیری الکترودها را نشان می‌دهد. نام هر منطقه بر اساس لبی که در آن قرار گرفته ‌است و قرار داشتن در نیم‌کره راست یا چپ مشخص می‌شود. به این صورت که در نیم‌کره چپ با اعداد فرد و در نیمکره راست با اعداد زوج نشان داده می‌شود.

‏
شکل 2-1- محل قرار گرفتن الکترود ها در سیستم 10- 20