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¿Cuáles son las frecuencias de onda en el EEG?

¿Cuáles son las frecuencias de onda en el EEG?



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Aquí hay una lectura típica de EEG:


(fuente: frontalcortex.com)

Entiendo que cada fila corresponde a la señal leída entre dos sensores en una configuración de distribución estándar 10-20 (o 10-5) (p. Ej.C3-P3).

Lo que me falta aquí es: ¿Qué ondas estamos viendo realmente aquí: alfa, beta, etc.? ¿O los EEG no contienen realmente tipos de ondas y, en cambio, solo muestran diferencias de voltaje entre sensores?


Los EEG a menudo se analizan en el dominio de la frecuencia, donde las señales se someten a análisis espectral, típicamente por Transformación Rápida de Fourier, o FFT.

Lo que hace básicamente una FFT es descomponer una señal en el dominio del tiempo en una en el dominio de la frecuencia. Lo hace descomponiendo la señal de entrada (cualquier señal, incluido el EEG) en una serie de sinusoides. Estos sinusoides son no presente en la señal original; es un truco matemático. Si vuelve a sumar todas las sinusoides, se restaura la señal original aproximada.

Por lo general, no se analiza una sola frecuencia, sino una banda de frecuencias, porque las frecuencias dentro de estas bandas están asociadas con estados cerebrales similares. Las bandas de frecuencia sobre las que se informa normalmente se muestran en la Tabla 1, incluido el estado cerebral con el que se asocian, así como los EEG de muestra:


Tabla 1. Bandas de frecuencia de EEG típicas analizadas. Fuente: Conorrus Somanno

Referencia
- Nelson García et al. Dispositivo y método para la mejora cognitiva de un usuario (2014). Patentar EP 2681729 A1


¿Cuáles son los diferentes tipos de ondas EEG normales?

Los principales tipos de ondas EEG son ondas alfa, beta, theta y delta. Las ondas alfa son el componente más prominente del EEG. Son más marcados en el área parietooccipital del cuero cabelludo cuando la persona está despierta, tranquila y descansando con los ojos cerrados. Desaparecen al abrir los ojos y en la mente atenta. Desaparecen por completo durante el sueño profundo. Son patrones bastante regulares de ondas a una frecuencia de 8 & # 8211 13 / seg y una amplitud de 50 & # 8211 100 pV. La frecuencia alfa máxima media es de 10,2 Hz y disminuye en la vejez debido a la disminución de la perfusión cerebral que conduce a una disminución de la tasa metabólica cerebral. Las frecuencias del ritmo alfa también disminuyen en condiciones como nivel bajo de glucosa en sangre, temperatura corporal baja, nivel bajo de glucocorticoides suprarrenales y presión parcial arterial alta de CO2Si hay una diferencia constante de 1 Hz o más en la frecuencia alfa entre dos hemisferios cerebrales, es probable que el lado de menor frecuencia esté involucrado en el proceso patológico.

Las ondas beta tienen una frecuencia de más de 13 ciclos por segundo y pueden alcanzar los 25 Hz. Tienen un voltaje más bajo que las ondas alfa. Con frecuencia se registran en la región parietal y frontal. Se ven durante la tensión o activación del SNC. Cuando se presta atención a los estímulos externos o se piensa mucho en algo, la onda a es reemplazada por el ritmo (3). Esta transformación se conoce como excitación del EEG. Se encuentra que los seniles tienen una actividad alfa significativamente menor o más beta que el grupo de adultos jóvenes. , hay una actividad beta rápida en el EEG y el ritmo occipital tiene un patrón lento de 0.5-2 / seg. Los barbitúricos inducen la actividad beta típicamente a una frecuencia de 18-24 Hz.

Las ondas theta tienen una frecuencia entre 4 y # 8211 8 Hz y tienen una amplitud mayor que las ondas alfa. Se ven en la región parietal y temporal en los niños. Se ven en el estrés emocional en adultos, especialmente durante la decepción y la frustración, y también ocurren en muchos trastornos cerebrales. La incidencia del componente theta transitorio es aproximadamente del 30% en un adulto alerta. La amplitud del componente theta es máxima a los 6 y # 8211 9 meses (hasta 150 pV cuando los ojos están cerrados) de edad. El componente theta del EEG a menudo se acentúa durante el llanto de los niños. Los componentes theta persisten en la vida adulta en el 10 & # 8211 15% de los sujetos normales.

Las ondas delta tienen una frecuencia de menos de 3 Hz. Se ven en el sueño profundo (estadios III y IV NREM) y en la infancia. Cuando ocurren en estado de vigilia, indican una enfermedad cerebral orgánica grave.


El uso de ondas EEG en la monitorización y medición de la actividad cerebral

El cerebro humano es una parte asombrosa del cuerpo que se encarga de funciones muy complejas, como dirigir los movimientos, recordar cosas, controlar las emociones, comprender las diferentes señales que reciben nuestros sentidos o controlar nuestras funciones corporales. Para hacer todo esto, las células de Brian se comunican entre sí las 24 horas del día, los 7 días de la semana a través de señales eléctricas. Y medir estas señales se ha convertido en una herramienta importante en el campo médico para comprender diferentes afecciones neurológicas. Estas señales cerebrales se rastrean y registran mediante una prueba de electroencefalograma (EEG) o prueba de ondas EEG. Se utiliza principalmente para detectar convulsiones, monitorear o diagnosticar cualquier problema en el cerebro humano como la ansiedad o incluso crear terapias para abordar diferentes desafíos neurológicos.

Uso de ondas de EEG para medir las actividades eléctricas del cerebro

A pesar del nombre abrumador de EEG, conocer sus conceptos básicos es sorprendentemente fácil. Los dispositivos EEG, como Neeuro SenzeBand, se utilizan para registrar frecuencias cerebrales. En esencia, poder registrar estas ondas de EEG puede proporcionarle una representación visual de lo que está sucediendo en su cerebro.

Representados por 5 tipos de ondas EEG, cada uno tiene su importancia en el análisis de la actividad cerebral y se desencadena por la edad, el estado del cerebro:

  1. Ondas gamma son responsables del funcionamiento cognitivo, el aprendizaje, la memoria y el procesamiento de la información
  2. Ondas beta Están involucrados en el pensamiento consciente y el pensamiento lógico y tienden a tener un efecto estimulante.
  3. Ondas alfa son más prominentes en las derivaciones occipitales y se atenúan al abrir los ojos.
  4. Ondas theta se clasifican como una actividad tranquila y pueden aparecer normalmente durante la vigilia relajada.
  5. Ondas delta están asociados con los niveles más profundos de relajación y sueño reparador y curativo.

Imagen de Phakkharawat Sittiprapaporn. Lea su artículo académico completo aquí.

La importancia de las ondas EEG y las pruebas EEG

Las ondas de EEG se utilizan para interpretar y registrar los procesos cerebrales, monitorear el estado actual del cerebro, ya sea activo o despierto, cuando está somnoliento o tiene solo actividades limitadas. Las ondas de EEG ayudan a los expertos a analizar los procesos cerebrales, determinar las posibles causas de los síntomas subyacentes causados ​​por una interrupción en el cerebro, medir la capacidad de un cerebro y más.

Las pruebas de electroencefalograma para el cerebro están disponibles en las instituciones médicas para cada grupo de edad. El electroencefalograma para el cerebro puede diagnosticar dos etapas de demencia, convulsiones, y ahora existe un dispositivo de electroencefalograma que se considera útil para el manejo de los síntomas del TDAH. Las pruebas de EEG pueden determinar la etapa del TDAH para crear un programa más eficaz que ayude a curarlo.

Sin embargo, estas pruebas pueden resultar costosas para muchos o también pueden ser demasiado difíciles de interpretar. Algunas personas solo quieren herramientas simples que les ayuden a comprender su cerebro, ya sea que estén atentos o relajados mientras realizan una actividad.

Grabe sus ondas EEG en cualquier lugar

El Neeuro SenzeBand es un dispositivo EEG que se pone a disposición del público. Además de mostrar ondas de frecuencia de EEG, Neuro SenzeBand también interpreta estas ondas cerebrales en datos más significativos para los usuarios normales. Neeuro SenzeBand mide de forma segura las señales y actividades cerebrales utilizando electrodos secos, que han demostrado ser seguros y eficientes en la captura de señales cerebrales. Ha sido probado con la ayuda de profesionales médicos para garantizar que los datos sean precisos y de grado médico.

La combinación de wearables de EEG con aplicaciones puede ayudar a mejorar la calidad de vida

Un uso popular de Neeuro SenzeBand es su capacidad para ayudar a las personas a calmarse y dormir mejor cuando se combina con su aplicación de relajación y control del estrés llamada Galini. Permite a los usuarios medir, gestionar y, en última instancia, reducir los niveles de estrés mediante ejercicios para escuchar, respirar y moverse.

La retroalimentación en tiempo real de SenzeBand permite que la aplicación Galini adapte los ejercicios de acuerdo con el estado mental del individuo para lograr los mejores resultados. Galini también puede ayudar a desbloquear la atención plena y mejorar el enfoque del usuario.


¿Cuáles son las frecuencias de onda en el EEG? - biología

Las formas de onda anormales observadas en un registro de electroencefalograma (EEG) incluyen anomalías epileptiformes y no epileptiformes. Para identificar formas de onda anormales indicativas de enfermedad en un EEG, el lector debe tener un conocimiento básico del patrón EEG normal en varios estados fisiológicos en niños y adultos. Se espera que el electroencefalógrafo tenga las habilidades significativas para reconocer artefactos y también tenga un conocimiento profundo de las variantes benignas normales. Esta actividad revisa las formas de onda anormales en los registros de EEG para ayudar a revisar estas anormalidades para el proveedor clínico y mejorar los resultados del paciente.

  • Identifique varias anomalías epileptiformes observadas en los registros de EEG.
  • Resuma las características electrográficas específicas de las anomalías epileptiformes observadas en los registros de EEG.
  • Describa las anomalías no epileptiformes observadas en los registros de EEG.
  • Revise la importancia clínica de las anomalías epileptiformes observadas en los registros de EEG.

Introducción

La electroencefalografía (EEG) fue utilizada por primera vez en humanos por Hans Berger en 1924. El primer informe se publicó en 1929. Es un seguimiento de las fluctuaciones de voltaje frente al tiempo registrado de múltiples electrodos colocados sobre el cuero cabelludo en un patrón específico para muestrear diferentes regiones corticales. Representa los potenciales dendríticos fluctuantes de las capas corticales superficiales, que se registran en un patrón de matriz organizado y requieren una amplificación de voltaje para ser capturados. La actividad eléctrica profunda del cerebro no está bien muestreada en un EEG usando monitoreo de electrodos extracraneales. & # 160

Las formas de onda anormales observadas en un registro de EEG incluyen anomalías epileptiformes y no epileptiformes. & # 160 Para identificar formas de onda anormales en EEG, el lector debe tener un conocimiento básico del patrón normal de EEG en varios estados fisiológicos en niños y adultos. Se espera que el electroencefalógrafo tenga las habilidades significativas para reconocer artefactos y también una comprensión de las variantes normales y benignas. & # 160Este artículo revisa las formas de onda anormales en los registros de EEG.

Función

EEG tiene muchos & # 160 usos potenciales:

  • Para distinguir las convulsiones epilépticas de las convulsiones psicógenas no epilépticas, el síncope (desmayo), los trastornos del movimiento subcortical y las variantes de la migraña.
  • Diferenciar la encefalopatía de los síndromes psiquiátricos como la catatonia
  • Para proporcionar pruebas complementarias de muerte cerebral.
  • Determinar si se deben suspender los medicamentos antiepilépticos.
  • Caracterizar las convulsiones para determinar la medicación antiepiléptica más adecuada.
  • Para localizar la región del cerebro en la que se origina una convulsión para el estudio de una posible cirugía de epilepsia.

Cuestiones de interés

Incluso las formas de onda de EEG normales pueden considerarse potencialmente anormales, dependiendo de varios factores. Por ejemplo, las ondas alfa se ven sobre las regiones posteriores de la cabeza en una persona despierta normal y se consideran el ritmo de fondo posterior. Sin embargo, en ciertos estados comatosos, puede haber una actividad alfa difusa (coma alfa) y puede considerarse patognomónica. Las ondas delta se pueden ver en la somnolencia y también en niños muy pequeños, sin embargo, la aparición de actividad delta focal puede ser anormal (ver más abajo). La actividad beta está presente en las regiones frontales del cerebro y puede extenderse posteriormente durante el sueño temprano. A veces se observa actividad beta focal en lesiones estructurales y también en diversas epilepsias (actividad rápida generalizada / AGF). Los medicamentos como los sedantes (fenobarbital, benzodiazepinas) comúnmente causan una actividad beta difusa.

Ondas trifásicas:Las & # 160 ondas trifásicas & # 160 fueron descritas inicialmente en 1950 por Foley, y en 1955 Bickford y Butt le dieron el nombre. Primero se creyó que las ondas trifásicas eran patognómicas de encefalopatía hepática. Sin embargo, estos son inespecíficos y pueden verse en cualquier encefalopatía metabólica. Son ondas nítidas de gran amplitud, con la duración de cada fase más larga que la siguiente. Están fuertemente contorneados con tres fases. La primera fase es siempre negativa, de ahí el nombre de ondas trifásicas. Las ondas trifásicas se ven difusamente con predominio bifrontal y son sincrónicas. No se ven en estado despierto. Se observan en pacientes & # 160con niveles alterados de conciencia & # 160. Se hipotetiza que ocurren debido a anomalías estructurales o metabólicas en los niveles talamocorticales debido a los cambios en los relés & # 160talamocorticales. [1] [2] [3] & # 160

Descargas epileptiformes interictales (IED)

La descarga epileptiforme interictal es una descarga eléctrica sincrónica anormal generada por un grupo de neuronas en la región del foco epiléptico. [4] Representan el foco epiléptico en pacientes con convulsiones. Tienen una baja sensibilidad en el registro de EEG de rutina de 30 minutos, y el rendimiento aumenta con la repetición de EEG y los registros de EEG prolongados. La presencia de IED en un EEG de rutina en niños con una convulsión de inicio reciente es del 18% al 56%, mientras que en los adultos es del 12% al 50%. [5] & # 160 Aunque es poco común, pueden ocurrir en personas sanas. sin antecedentes de convulsiones. [6] & # 160 Los IED pueden & # 160 subdividirse en picos o punzantes. & # 160

  • Pico y ola: Los picos son de muy corta duración, & # 160 con una duración máxima puntiaguda & # 160 de 20 a 70 milisegundos. Un pico es seguido por un componente de onda, y este es generado por corrientes mediadas por GABA-b. [7] & # 160
  • Objetos punzantes: Los objetos punzantes duran más que un pico y duran de 70 a 200 milisegundos. & # 160

Se pueden observar los siguientes patrones de descargas epileptiformes interictales:

  • 3 Hz y onda puntiaguda: Estos son típicos de las convulsiones de ausencia, pero también pueden ocurrir en otros tipos de convulsiones generalizadas. La actividad del EEG de fondo al despertar es normal. El pico y la onda es una descarga simétrica y bi-síncrona de inicio y resolución repentinos con una frecuencia de 3,5 Hz a 4 Hz al inicio, disminuyendo a 2,5 Hz a 3 Hz en la resolución. La mayor amplitud se encuentra en los electrodos frontales superiores. Las descargas de EEG son reactivas e inhibidas por la apertura de los ojos y el estado de alerta. La hiperventilación y la hipoglucemia los activan fácilmente. Si bien se considera que son subclínicos, las pruebas de respuesta pueden demostrar una disminución sutil en el estado de alerta máximo. [8] & # 160 Estos & # 160 ocurren como consecuencia de las oscilaciones talamocorticales, que es el mismo mecanismo que da lugar a los husos del sueño. [9]
  • Picos centro-temporales / picos Rolandic:& # 160 Estos se ven en la epilepsia focal benigna de la infancia con picos centrotemporales (BECTS). Los picos epilépticos caracterizados por dipolos horizontales son comunes y generalmente tienen máxima negatividad en el área centrotemporal y positividad en el área frontal. Las descargas del EEG pueden ser unilaterales, bilaterales o tener lateralidad cambiante y, a menudo, asincrónicas entre los hemisferios. & # 160 La hiperventilación y la estimulación fótica no afectan las descargas del EEG, la somnolencia y el sueño activan estos picos. [10] & # 160 Más de un foco de convulsión. puede notarse, y ocasionalmente, el pico cambia su ubicación hacia o lejos del área centrotemporal. [11] Las convulsiones suelen ser convulsiones tónico-clónicas focales breves y también secundariamente generalizadas y se observan durante el sueño, y con poca frecuencia durante la vigilia. & # 160
  • Encefalopatía epiléptica con picos y ondas continuas durante el sueño (CSWS): Se observa actividad continua de picos y ondas durante el sueño. Esto se puede observar en muchos subtipos de convulsiones y síndromes epilépticos diferentes. Puede ser causada por anomalías estructurales del cerebro, anomalías genéticas y alteraciones metabólicas. [12]
  • Pico lento y olas: Estas descargas sincrónicas bilaterales ocurren en las epilepsias generalizadas sintomáticas y son la característica típica del EEG de los niños con síndrome de Lennox y ndashGastaut (LGS). La frecuencia de estas descargas suele estar en el rango de 1 Hz a 2,5 Hz. Los picos y ondas lentos pueden evolucionar a partir de un EEG previamente normal o patrones de hipsarritmia (observados en espasmos infantiles) o múltiples focos independientes de ondas agudas. El fondo de vigilia muestra una desaceleración generalizada. Puede haber un aumento en el sueño al estado epiléptico eléctrico (ESES). [13] Los picos tienen un énfasis de amplitud en las regiones frontal y temporal. [14]
  • Pico de polietileno y ondas: Se observa un complejo de picos repetitivos & # 160, seguido de un componente de onda. Se observan en la epilepsia generalizada y con menos frecuencia en la epilepsia focal. En la epilepsia mioclónica se observan con frecuencia polispikes y ondas generalizadas. Los ejemplos de epilepsia mioclónica incluyen epilepsia mioclónica juvenil y epilepsia mioclónica progresiva. Las descargas de polispicos y ondas tienen una frecuencia que varía de 3,5 Hz a 5 Hz y se denominan picos y ondas rápidos. Muestran un predominio bifrontal. La epilepsia mioclónica afecta predominantemente a las extremidades superiores, aunque puede afectar a las inferiores. La estimulación fótica a menudo activa estas descargas.
  • Pico y ondas generalizadas: Se observa un solo pico, seguido de un componente de onda. Estos se ven en la epilepsia generalizada primaria. Cuando ocurren en la epilepsia generalizada idiopática, ocurren con un fondo normal y no se observan otras anomalías epileptiformes. & # 160
  • Descargas periódicas lateralizadas (LPD o PLED):& # 160LPDs son descargas focales repetitivas que ocurren a intervalos regulares. Las LPD se pueden ver con lesiones estructurales focales (generalmente agudas) y después de la resolución del estado epiléptico de inicio parcial. [15] & # 160 No hay una morfología definida para las LPD, y pueden presentarse como picos, formas, polispikes y ondas , etc., & # 160 La encefalitis por herpes simple se describe clásicamente que tiene LPD temporales. Otras afecciones que pueden causar LPD son las infecciones cerebrales, los tumores, la enfermedad de Creutzfeldt-Jacob y otras afecciones que causan lesiones cerebrales agudas como hemorragia subaracnoidea, accidente cerebrovascular o lesión cerebral traumática. [16]
  • Descargas periódicas bilaterales independientes (BIPDs / BiPLEDs): Los BIPD son LPD que ocurren en 2 lugares diferentes, cada uno de diferentes hemisferios cerebrales. Los 2 LPD son independientes y no sincronizados y pueden ocurrir en diferentes frecuencias. & # 160
  • Descargas periódicas generalizadas (GPD): Los GPD son descargas repetitivas y sincrónicas que ocurren a intervalos regulares. Los intervalos entre descargas suelen ser cuantificables. La morfología de cada descarga es similar. Se pueden observar en múltiples condiciones, incluida la lesión cerebral anóxica, hipotermia, durante o después de la resolución del estado epiléptico, encefalopatía infecciosa / tóxica / metabólica, etc. [17] Ocurren como consecuencia de la interrupción de las vías talamocorticales. [18] A menudo se protege la prognosis, pero esto depende en última instancia de la etiología subyacente. Se pueden ver con el estado epiléptico no convulsivo, pero no representan el & # 160status epilepticus por sí mismos. & # 160 & # 160.
  • SREDA (EEG subclínicos de adultos): Este es un patrón poco frecuente que algunos consideran una variante benigna, pero generalmente se considera epileptiforme. Esto se ha informado en niños. La apariencia puede simular una convulsión electrográfica, ya que habrá una evolución repentina de la actividad de onda y pico rápido generalizado de alto voltaje (5 Hz a 6 Hz) y puede ocurrir en un patrón recurrente. [19]
  • Descargas epileptiformes rítmicas breves (potencialmente ictales) B (i) DR / BERD: Esto es raro y se describe principalmente en pacientes críticamente enfermos y recién nacidos. Las descargas pueden ser series repentinas de actividad theta con contornos marcados que duran hasta 3 segundos. Esto puede estar relacionado con focos epileptógenos en la epilepsia refractaria y también con sitios de lesión cerebral en pacientes críticamente enfermos. [20] & # 160

Anomalías no epileptiformes

  • Disminución de la velocidad: Disminuir la velocidad del EEG indica disfunción cerebral. La ralentización se puede describir como "polimórfica" según la forma de las formas de onda y "rítmica" según la frecuencia. En general, se acepta que el enlentecimiento polimórfico se observa en la disfunción estructural y el enlentecimiento rítmico puede ser mucho más indicativo de disfunción epileptiforme subyacente. La desaceleración puede ser difusa o focal, según la ubicación o extensión del cerebro involucrado. [21] & # 160
  • Ralentización difusa:& # 160 La ralentización difusa indica disfunción cerebral global. La ralentización puede estar en los rangos theta o delta. La ralentización puede ser de alta o baja amplitud. Varias etiologías pueden causar enlentecimiento difuso, incluidos medicamentos sedantes, encefalopatía metabólica, encefalopatía tóxica, infecciones cerebrales como meningoencefalitis o lesiones estructurales profundas de la línea media del tronco encefálico.
  • Enlentecimiento focal:& # 160Focal & # 160Slow indica disfunción cerebral focal. Esto puede ser continuo o intermitente. & # 160
    • El enlentecimiento focal continuo a menudo es indicativo de anomalías estructurales y se puede ver en afecciones como tumores cerebrales, accidente cerebrovascular, lesión cerebral traumática, hemorragia intracerebral, etc.
    • La ralentización focal intermitente puede ser de los siguientes tipos basados ​​& # 160 en la ubicación de la ralentización:
      • Actividad delta rítmica intermitente frontal (FIRDA)
      • Actividad delta rítmica intermitente occipital (OIRDA)
      • Actividad delta rítmica temporal & # 160 intermitente (TIRDA)

      Otros patrones anormales difusos o focales en el electroencefalograma

      • Inactividad electrocerebral (ECI): & # 160En ECI, no se observa actividad EEG detectable a una sensibilidad de 2 microvoltios. La inactividad electrocerebral se puede utilizar como prueba de apoyo en el diagnóstico de muerte cerebral. No es específico de muerte cerebral y se puede observar con sedación profunda e hipotermia severa y algunos trastornos metabólicos. Al realizar la grabación como prueba auxiliar para determinar la muerte cerebral, se deben cumplir ciertos criterios, que incluyen 30 minutos de EEG de buena calidad, se debe usar un juego completo de electrodos para el cuero cabelludo con impedancias entre electrodos entre 100 y 10,000 ohmios. La distancia entre electrodos debe ser de al menos 10 cm. [22] & # 160
      • Patrón de supresión de ráfagas:& # 160La supresión de ráfagas se caracteriza por breves ráfagas de actividad electrográfica. Las ráfagas pueden ser ondas agudas, picos u ondas lentas. Las ráfagas se ven de forma intermitente en un fondo de EEG isoeléctrico. Representa un estado de hiperexcitabilidad cortical debido a la inhibición comprometida. [23] & # 160 Se pueden ver & # 160 como un efecto de medicación de fármacos sedantes, hipotermia, trastornos metabólicos y lesión cerebral anóxica por paro cardíaco. Una mayor profundización del coma por estallido & # 160supresión da como resultado un enlentecimiento grave de baja amplitud sin reactividad, el EEG parece relativamente plano. [24] & # 160La supresión de estallido a menudo se induce médicamente en el tratamiento médico del estado epiléptico refractario. El objetivo es mantener las ráfagas a 1 por página o menos. Se pueden observar espasmos mioclónicos que acompañan a los estallidos en la lesión cerebral anóxica. [25]
      • Ritmo de ruptura: Esto no significa en sí mismo ninguna anomalía eléctrica o estructural, sino más bien una morfología anormal focal y un cambio en el voltaje que se observa en áreas de defectos craneales o del cuero cabelludo. Esto está relacionado con la disminución de la impedancia en la captura de la señal de la corteza, donde falta el hueso o tejido suprayacente.

      Significación clínica

      Es muy importante comprender las formas de onda anormales del EEG y diferenciarlas de las variaciones normales del EEG. Un EEG normal no descarta la epilepsia, ya que la sensibilidad de un EEG para identificar la epilepsia es inferior al 50%. Además, también es importante comprender que incluso los voluntarios sanos pueden tener descargas interictales y otras anomalías en el electroencefalograma. Por lo tanto, las pruebas de EEG innecesarias pueden conducir a diagnósticos innecesarios y erróneos y causar daños potenciales a los tratamientos si no se interpretan correctamente.

      Además, las anomalías como el ritmo de ruptura (ritmo normal & # 160 visto con & # 160 defectos del cráneo) pueden tener una morfología focal y con contornos nítidos. [26] Si bien varias características del EEG diferencian el ritmo de ruptura de las anomalías epileptiformes, la información clínica de una craneotomía previa o anomalías en las imágenes por resonancia magnética (IRM) que muestran un defecto del cráneo puede ayudar a una interpretación precisa. correlacionado.

      Mejora de los resultados del equipo de atención médica

      Un enfoque de equipo interprofesional en el que participen técnicos de EEG, enfermeras y médicos proporcionará la mejor atención a los pacientes con EEG anormales. Es importante la educación de los cuidadores y los profesionales de la salud que atienden a pacientes que tienen un EEG anormal. El entrenamiento adecuado en la interpretación de informes de EEG y formas de onda anormales ayudará al equipo clínico a brindar una atención óptima al paciente. [Nivel 5]


      Efectos de los campos electromagnéticos de alta frecuencia en el electroencefalograma humano: un estudio de mapeo cerebral

      Los teléfonos móviles que emiten campos electromagnéticos pulsados ​​de alta frecuencia (EMF) pueden afectar el cerebro humano, pero hay resultados inconsistentes con respecto a sus efectos sobre el electroencefalograma (EEG). Utilizamos un electroencefalograma telemétrico de 16 canales (ExpertTM) para registrar los cambios de EEG durante la exposición del cráneo humano a los campos electromagnéticos emitidos por un teléfono móvil. La distribución espacial de los campos electromagnéticos se concentró especialmente alrededor del ojo ipsilateral adyacente a la superficie basal del cerebro. El electroencefalograma tradicional estaba lleno de ruidos durante el funcionamiento de un teléfono celular. Utilizando un electroencefalograma telemétrico (ExpertTM) en sujetos despiertos, se eliminó todo el ruido y el EEG mostró cambios interesantes: después de un período de 10-15 s no hubo cambios visibles, la frecuencia media del espectro aumentó en áreas cercanas a la antena después de 20- A los 40 s, apareció una actividad de onda lenta (2.5-6.0 Hz) en las áreas frontal y temporal contralateral. Estas ondas lentas que duran aproximadamente un segundo se repiten cada 15-20 s en los mismos electrodos de registro. Después de apagar el teléfono móvil, la actividad de onda lenta desapareció progresivamente, los cambios locales como el aumento de la frecuencia media disminuyeron y desaparecieron después de 15-20 min. Observamos cambios similares en los niños, pero las ondas lentas con mayor amplitud aparecieron antes en los niños (10-20 s) que en los adultos, y su frecuencia fue menor (1.0-2.5 Hz) con mayor duración e intervalos más cortos. Los resultados sugirieron que los teléfonos móviles pueden influir de forma reversible en el cerebro humano, induciendo ondas lentas anormales en el electroencefalograma de personas despiertas.


      Respuesta corta
      Las ondas cerebrales no son ondas electromagnéticas.

      Respuesta larga
      La actividad cerebral medida, como ya mencionó, es el resultado de la activación de neuronas individuales. La actividad existe, de hecho, de dos partes. En primer lugar, están los potenciales de acción (AP). Los AP son el flujo de corriente dentro de una neurona de un extremo al otro. Sin embargo, la magnitud de estos AP (y la suma de muchos) es tan baja que apenas se puede medir.

      La actividad cerebral real que podemos medir es el resultado de la segunda forma de conducción de señales: los potenciales postsinápticos como resultado de los neurotransmisores. (Piramidal) Las neuronas se comunican entre sí a través de neurotransmisores, que se liberan de múltiples sinapsis y fluyen al axón de la siguiente neurona. La liberación de neurotransmisores provoca una diferencia de potencial mucho mayor que se conduce a través de diferentes tejidos (por ejemplo, huesos y piel). La actividad que medimos con EEG es, por tanto, solo el resultado de la diferencia de potencial de las neuronas piramidales. Debido a cómo funcionan los campos eléctricos, solo podemos medir las neuronas orientadas en ángulo recto con la superficie del cuero cabelludo (ver la imagen de la derecha).

      Sin embargo, también se puede medir un campo magnético, pero este es de hecho el resultado del flujo de corriente. Si la electricidad fluye a través de un bucle, se genera un campo magnético. Además, si hay un campo magnético, se generará corriente eléctrica. Así es como funciona MEG. Si hay una corriente eléctrica y coloca estos bucles alrededor de la cabeza, el campo magnético será "capturado". Luego, a su vez, este campo magnético generará electricidad en el equipo de grabación MEG, registrando así la actividad eléctrica en el cerebro (Ver parte izquierda de la imagen, hay dos bucles por donde pasa el campo magnético). Los campos magnéticos son ortogonales a los campos eléctricos (busque la regla de la mano derecha) y las neuronas que se encuentran paralelas al cuero cabelludo son más fáciles de medir. EEG y MEG se complementan así, y combinarlos mejora enormemente la localización de la actividad.

      Esta es una explicación rápida y sucia. Para una mejor, le recomendamos leer el libro de Luck: An Introduction to the Event-Related Potential Technique (2014), que lo explica muy bien.

      Respuesta corta
      Las ondas cerebrales se asocian típicamente con el electroencefalograma, que es una señal compuesta principalmente por diferencias de potencial generadas en las capas superficiales del cerebro. Las diferencias de potencial representan campos eléctricos y no representan radiación electromagnética (EM). La radiación EM está formada por paquetes de energía (fotones). Los tipos de radiación EM se caracterizan y clasifican por sus longitudes de onda específicas, pero esto no tiene nada que ver con las ondas cerebrales.

      Fondo
      Además de la excelente respuesta de Robin Kramer, deseo abordar esta pregunta desde un enfoque más terminológico, a saber ¿Qué son las ondas cerebrales?

      Brainwave es un término un poco coloquial. Por lo general, se asocia con el electroencefalograma (EEG). Las medidas de EEG diferencias de potencial eléctrico, típicamente en el cuero cabelludo (Fig. 1). Esta actividad eléctrica que emana del cerebro se muestra en forma de ondas cerebrales. Hay cuatro categorías de estas ondas cerebrales. Estas categorías se basan en bandas de frecuencia. El término bandas de frecuencia es un término más formal y se refiere a la forma en que se analizan típicamente los EEG, es decir, a través de la transformación de Fourier. La transformación de Fourier disecciona cualquier señal basada en el tiempo en una serie de ondas sinusoidales bien definidas, cada una con una frecuencia característica, expresada en ciclos por segundo (es decir., Hz).

      Cuando el cerebro está excitado y participa activamente en actividades mentales, genera ondas beta. Estas ondas beta son de amplitud relativamente baja y son las más rápidas de las cuatro ondas cerebrales diferentes (banda de frecuencia de 15 a 40 Hz). Ondas alfa (9 - 14 Hz) representan ausencia de excitación, son más lentos y de mayor amplitud. Una persona que ha completado una tarea y se sienta a descansar a menudo se encuentra en un estado alfa. El siguiente estado, ondas cerebrales theta (5 - 8 Hz), suelen tener una amplitud aún mayor y una frecuencia más lenta. Este rango de frecuencia está normalmente entre 5 y 8 ciclos por segundo. Una persona que se ha tomado un tiempo libre de una tarea y comienza a soñar despierto a menudo se encuentra en un estado de ondas cerebrales theta. Una persona que conduce en una autopista y descubre que no puede recordar las últimas cinco millas, a menudo se encuentra en un estado theta inducido por el proceso de conducción en la autopista. El estado final de la onda cerebral es delta (1,5 - 4 Hz). Aquí las ondas cerebrales son de mayor amplitud y frecuencia más lenta. Un sueño profundo y sin sueños se caracteriza por esta banda de frecuencia. Cuando vamos a dormir una noche, las ondas cerebrales normalmente descienden de beta, a alfa, a theta y finalmente, cuando nos dormimos, a delta (fuente: Ciencia ficción, 1997).

      La actividad del EEG se mide a través de electrodos y estos detectan una diferencia de potencial o campo eléctrico. Un campo eléctrico no es electromagnético (EM), porque no está (necesariamente) acompañado por un componente magnético. Se genera un campo eléctrico en todas partes donde la carga está separada. Si no fluye corriente, todavía hay un campo eléctrico, es decir, un campo eléctrico estático. Solo cuando la corriente comienza a fluir, se introduce un componente magnético (fuente: OMS). In the brain, static electric fields may exist, but EEG activity is typically evoked by repetitive, synchronized neural firings. Within the tissue, hence, current flows during action potential generation and hence there is definitely a magnetic component involved, this is measured with a magnetoencephalogram (MEG).

      MEG measures magnetic fields and is typically not analyzed in the form of brainwaves but in the form of brain images (Fig. 2).


      Fig. 2. MEG analysis. source: NYU Cognitive Neurophysiology Lab

      MEG signals are also no EM radiation, but magnetic signals.

      Finally, then what is EM radiation? EM radiation is a form of energy that is produced by oscillating electric and magnetic disturbance, o por el movement of electrically charged particles traveling through a vacuum or matter. The electric and magnetic fields come at right angles to each other and combined wave moves perpendicular to both magnetic and electric oscillating fields thus the disturbance. Electron radiation is released as photons, which are bundles of light energy that travel at the speed of light as quantized harmonic waves. This energy is then grouped into categories based on its wavelength into the electromagnetic spectrum. These electric and magnetic waves travel perpendicular to each other and have certain characteristics, including amplitude, wavelength, and frequency (Fig. 3).

      Importantly, EM radiation can either act as a ola o un particle, namely a photon. As a wave, it is represented by velocity, wavelength, and frequency. As a particle, EM is represented as a photon, which transports energy. Photons with higher energies produce shorter wavelengths and photons with lower energies produce longer wavelengths.

      If "brain waves" produce a time-varying electric potential as shown on the EEG, then as far as I know electromagnetic waves are present. I was taught that you cannot have a time varying electric potential without creating an electromagnetic wave. You can try browsing wiki explanation https://en.wikipedia.org/wiki/Maxwell%27s_equations, but the main idea is that a time varying electric field cannot exist without the presence of a time-varying magnetic field. I admit I have basically zero background knowledge on brainwaves, however after reading the two previous thorough answers I was left wondering why a brain wave would not fall into the category of electromagnetic waves.

      "An electric field is not electromagnetic (EM), because it is not (necessarily) accompanied by a magnetic component." This is theoretically true for static electric fields, but I think static electric fields are similar to a "vacuum state" in the sense that they don't exist in real life or even if they did it would be really hard to measure without perturbing the system.

      Waves are not static and, therefore, the EEG certainly shows a time-varying electric field.

      Strictly from a point of view in physics, there are only 4 fundamental interactions: gravitation, electromagnetic, weak interaction and strong interaction.

      The weak and strong interactions only exist in sub-atomic, so they won't contribute anything to brainwave. The gravitation interaction, while theoretically affects, is extremely tiny to the point that it can be neglected either. Therefore, everything the brain does is electromagnetic. In fact, every chemical process can also be said to be purely electromagnetic.

      I must emphasize this is strictly a physics point of view, because I know in other fields, like biology or neuroscience, it is impractical to group every form of electromagnetic interaction in one basket. Electric field, magnetic field, radiation, Van de Waals interaction, you name it, are different forms of electromagnetic interaction.

      What can be quite confusing is that in biology or neuroscience, the term electromagnetic can be used for a form of such interaction: the co-existence of electric field and magnetic field. This is why we can say that electric field is not electromagnetic. This is, strictly from a physics point of view, wrong. However, this is just different interpretations of the term, so biologists and neuroscientists can safely use that statement.

      This is an important question for a number of reasons, not the least of which is the pervasive conflation of "brain waves" with EM or radio waves in popular media and even in some articles in Scientific American. The three top-voted answers at this point (June 2019) by Robin Kramer, AliceD, and bobby although apparently inconsistent, are all correct, but lack some detail that can resolve the apparent inconsistency.

      To begin, as Robin states and AliceD implies, Brain waves are NOT electromagnetic (EM) waves brain waves are the term given to the patterns of voltage differences measured between two electrodes connected to the three dimensional extracellular fluid matrix surrounding the brain (as shown beautifully by Robin). This matrix includes the skull and scalp of the subject, and since the skull has a high resistance, the current that eventually makes it to the scalp is quite small and produces a very small voltage as it flows through the somewhat resistive scalp between the two electrodes. During open skull surgery, the EEG recorded from the brain surface is 10-100 time larger as the current does not have to flow out through the skull to reach the electrodes and then back again. These voltage patterns of course go up and down, thus producing "waves" in the EEG record of voltage versus time as AliceD explains.

      This is not the same sense of the term "wave" that is used in physics to describe wave phenomena generally physicists talk about waves as solutions to differential wave equations, including Maxwell's equations. Only in the broadest sense of some possible periodicity of the phenomenon producing ups and downs in a graph of the phenomenon versus time can the commonality of these two senses of the word "wave" be identified. Note, however, that physicist's solutions to wave equations can be quite general, and include any combination of solution functions that take as arguments (ax+bt) and (ax-bt) representing forward and backwards traveling solutions. Hence, a square pulse will solve wave equations, and given that any realistic signal has a Fourier representation, any signal can be said to be comprised of a weighted sum of sine and cosine "waves" as described by AliceD, even if the signal itself is not periodic.

      EM waves are solutions to Maxwell's equations that carry energy through space by means of changing electric and magnetic fields that can travel long distances from where they are launched and are associated with far-field energy. This far-field energy is no longer affected by its source, nor does its fate affect its source. This is different than the energy in the electric and magnetic fields related to the current flow in the extracellular matrix this is called the near-field, and it comprises the motive power that drives the current flow. Attention to details is important here EEGs do not record electric fields, they record differences in potential. Potential is a scalar field with a single numerical value at each point in space and no absolute zero point - hence having to always measure the difference in voltage (potential) between two points and to have connections to the extracellular fluid matrix circuit, whereas the electric field is a vector field with a magnitude and direction at each point in space. The electric field is the gradient of the potential, and this is the direction that the current will flow in isotropic extracellular fluid. Changing the potential at points in the extracellular matrix will change the near-field electric field and thus the three dimensional pattern of current flow and any recorded potential differences. Brain waves are these latter potential differences due to the near-field energy in the electric and magnetic fields, and separate from the far field effects of radiated energy in the form of EM waves.

      Now, bobby points out that changing potential differences representing brain waves imply changing electric fields that, as Maxwell says, produces changing magnetic fields, which, in turn generates a changing electric field, etc - and we're off to the races: an EM wave is launched! ¿O es eso?

      One needs a device called an antenna to transduce a changing voltage/current into and EM wave, and a very basic rule for antennas is that they only start converting significant amounts of energy when the size of the antenna approaches 1/4 the wavelength of the signal being radiated. So let's see how big our antenna would need to be for a 10 Hz alpha wave to be launched out of our scalp. Since EM waves travel at the speed of light, or 300,000,000 m/s, our scalp would have to be 75,000,000 meters in size! I don't have the equations here, but it's pretty obvious that essentially zero energy at 10 Hz is going to be radiated. And if one wanted to pick up that signal, the receiving antenna would have to be equally large! Seventy five Megameters is pretty damn big.

      This is why the EEG electrodes have to touch the scalp or otherwise connect to the actual circuit in which current is flowing rather than than just be placed nearby to pick up radiated EM energy from the brain. And while it's true a number of tricks can be pulled (as is done in cell phones dielectric antennas) to reduce this size by maybe a factor of ten, even for 100Hz or 1000Hz signals, virtually no energy is going to radiate from the scalp, nor will EM waves be picked up and converted into changing potentials on the scalp from the EM milieu around us. Cell phones can be small because they utilize signals in the range of 3 GHz where 1/4 of a wavelength is about 2.5 cm, or an inch.

      So, even though there could be EM waves produced by brain "waves", practically speaking, it doesn't happen, and looking in detail at how EM wave are radiated reveals that the brain "wave" is, in fact, a different phenomenon from any EM wave that it might be associated with or generate.

      Perhaps the most succinct way to pinpoint the difference is to note that EM waves consist of packets of energy propagating through space via self-regenerating changing electric and magnetic fields that have units of volts/meter and amps/meter, while brain "waves" are difference in voltages between two points on the scalp measured in Volts - note that they have different units. With brain "waves", essentially no energy is leaving the scalp and radiating into space because the frequencies are too low and the scalp is far to small to act as an effective antenna to convert them into EM waves.


      Understanding brain waves

      Neurofeedback training is based on the principle of operant conditioning, which involves rewarding an individual for inhibiting certain brain waves and increasing others, depending on their levels of cortical arousal. An audio or visual stimulus is used for reinforcement during most NF training protocols.

      Certain frequencies of brain waves are inhibitory, whilst others are excitatory. This means that the stimulation of certain wave bands may be responsible for characteristics associated with over-arousal (e.g. fidgeting, hyperactivity and feelings of agitation), whilst others lead to features of under-arousal (e.g. poor concentration, spaciness, and day-dreaming)

      As mentioned, different brain waves are associated with different states. Brain waves are measured in Hertz (Hz) cycles per second, and can change across a wide range of variables. When slower brain waves are dominant we can feel sluggish, inattentive and scattered, and can feel depressed or develop insomnia. When higher frequencies abound, we are engaged in critical thinking, hyper-alertness or anxiety, but can also result in nightmares, hyper-vigilance and impulsive behaviour.

      Delta Waves (1-4 Hz) are slow brainwaves, which begin to appear in stage 3 of the sleep-cycle, and by stage 4 dominate almost all EEG activity. At this stage, healing and regeneration are stimulated, and are considered essential for the restorative properties of sleep. An excess of delta waves when a person is awake may result in learning disabilities and ADHD, and make it extremely difficult to focus. It has been found that individuals with various types of brain injuries produce delta waves in waking hours, making it extremely difficult to perform conscious tasks. Sleep walking and talking tend to occur while delta production is high.

      Research suggests that cortical circuits generate delta <1Hz, whereas higher-frequency delta rhythms are an intrinsic property of thalamacortical cells and intracortical network interactions. Importantly, delta may also reflect general neurotransmitter activity, specifically dopamine and acetylcholine. Because delta is active within brain networks that connect the cortex and insula with the hypothalamus and the brainstem, delta is closely involved with the physiological interface between the brain and the body. During delta wave sleep, neurons are globally inhibited by gamma-aminobutyric acid (GABA).

      Theta waves (4-8 Hz) are particularly involved in day-dreaming and sleep. Cortical theta is observed frequently in young children, but in older children and adults, it tends to appear during meditative, drowsy, or sleeping states (but not during the deepest stages of sleep). When we are awake, excess theta levels can result in feeling scattered or day-dreamy, and is commonly reported in ADHD. Too much theta in the left hemisphere is thought to result in lack of organisation, whereas too much theta on the right results in impulsivity. Theta in people with attention disorders is often seen more towards the front of the brain.

      Frontal Midline Theta: Sinusoidal and high in amplitude (1-10 second bursts), generally occurs in response to events (ie. an ERP). This midline theta is associated with opening the sensory gate to the hippocampus for intermediate storage of episodic information. The frequency of frontal midline theta varies from 5-7.5 Hz, with an average of 6Hz. This rhythm is associated with working memory, episodic encoding and retrieval. It also appears during hypnosis and deep meditation. Frontal midline theta is thought to originate from the anterior cingulate. It mainly appears when one is performing a task requiring focused concentration, and its amplitude increases with the task load. It is mainly concentrated around Fz. When anxious and restless, the signal is reduced or even eliminated. When anxiety is medicated, the signal is restored. This suggests that the anterior cingulate cortex is involved in regulating the emotional state from restless anxiety to focused relaxation.

      Hippocampal Theta : Has been found in the posterior cingulate, entorhinal cortex, hypothalamus and amygdala. Often more tonic and diffuse, and elicits and coordinates memory.

      Alpha waves (8-12 Hz) dominate during moments of quiet thought, and similar meditative states. Alpha is considered the “power of now”, being here and in the present of the moment. It is the resting state for the brain, not unlike a car idling at a stoplight. Alpha waves aid overall mental co-ordination, calmness and alertness, mind/body integration and learning. Alpha tends to be highest in the right hemisphere, and too little alpha in the right hemisphere correlates with negative behaviours such as social withdrawal. This is also seen in people with depression, particular with too much alpha frontally. Alpha is involved in active and adequate inhibition of the irrelevant sensory pathways.

      Alpha is related to resource allocation in the cortex, and is produced as a result of a resonance process between the thalamus and the cortex. If we consider the thalamus the gateway to the cortex, alpha can be thought of as the mechanism by which the sensory gate to the cortex can be closed.

      Alpha appears to be closely involved with reticular activation, and participates in binding mechanisms and resource allocation in regards to orientation and task sequences.

      Alpha diminishes during sleep onset, while focusing on tasks, and is also a normal consequence of ageing. When alpha slows and theta increases in frequency, it is often an indicator of pathologically slowed high-amplitude alpha, which is associated with Parkinson’s disease and cognitive decline. This indicates degradation of myelination and cell death in the cortex, and reflects growing metabolic inefficiency.

      After completing a task and given feedback, the high functioning brain shows increased levels of alpha. This is associated with consolidation of the task events, called post reinforcement synchronisation (PRS). This represents and alpha burst in the brain when the brain is consolidating information.

      Beta waves (12-38 Hz) represent our normal waking state of consciousness when attention is directed at cognitive tasks and the outside world. Beta is ‘fast wave‘ activity and dominated when we are alert, attentive and engages in problem-solving, decision making and focussed mental activity. Low beta (12-15 Hz) is thought to be ‘fast idle’, or musing thought, Beta (15-22 Hz) is high-engagement and actively figuring things out, and finally, High Beta (22-38 Hz) is highly complex thought, integrating new experiences, high anxiety or excitement. Continual high frequency processing is not an efficient way to run our brains , and can result in tension and difficulties relaxing, and if present at night, can result in difficulties settling the mind and falling asleep. Beta waves tend to dominate in the left hemisphere, and too much beta on the right can be correlated with mania.

      There are discrepancies regarding how the three levels of beta and gamma divide their territory in the brain. While it is widely agreed that higher beta frequencies are more correlated with arousal, some convincingly suggest that they are mostly a result of muscle artefact. For example, Helleter et al. found that anxiety was highly correlated with elevated right hemisphere beta, and more recent work has found that insomnia is correlated with higher temporal lobe frequencies of beta, and migraines are associated with central high beta.

      Gamma brainwaves have the highest frequencies of any brainwave, oscillating between 30 (ish) to 100 Hz. They are associated with peak concentration and high levels of cognitive functioning. Low levels of gamma acitivity have been linked with learning difficulties, impaired mental processing and limited memory, while high gamma activity is correlated with a high IQ, compassion, excellent memory, and happiness.

      Gamma is currently of limited clinical value, as it is argued that it cannot be effectively measured using current EEG technology, due to muscle contamination. While promising research has suggested that Gamma training can be successfully implemented to enhance intelligence, it will not be of proper clinical use until this issue of technology is resolved.

      Gamma and theta work together to recruit neurons which stimulate local cell column activity. As such, it is associated with cortical processing related to cognitive functions, and is also potentially related to meditative states, although research on this relationship is vague.

      The EEG is recorded from the surface of the head. Measurable surface potentials (microvolts) are produce by neurons in the brain in the top layer of the cortex. The cortex contains the outer information processes of the brain. The main EEG signals are produced by pyramidal cells as these are oriented in a manner than produced measurable voltage. The brains electrical sources are dipoles, which is a charged entity that had a positive and negative side (similar to a battery). The EEG is a epiphenomenon (side effect) of the brain’s activity, but is not a direct measure of information processing such as a recording of action potentials.

      Common brain imaging techniques such as MRIs & CAT scans are built to measure brain structure. An EEG measures brain activity. A QEEG brain map enables us to see areas of the brain where there is too little or too much activity, and areas that are not coordinating their activity the ways in which they should. These maps are created by comparing the values to a normative database (ie. the scores are compared to people the same age). An EEG uses surface sensors to detect the brain’s electrical patterns (known as brainwaves). A qEEG (Quantitiave EEG) can identify not only brainwaves, their amplitude, location and whether these patterns are typical or dysregulated, but also Coherence (quality of communication between regions), and Phase (thinking speed). These are all crucial patterns involved in optimum mental functioning.

      Absolute Power: How much brain power is available?

      Absolute Power represents the electrical power in each band of EEG and it is compared to all other individuals in the database, which determines whether the results are typical or atypical. The voltage produced by the brain is measured at each of the sites. It aids in determining whether enough brainpower within a particular frequency range is present at each recording site. The colour coding represents the intensity of the difference between the client and the normative group. The scale ranges from negative to positive values (measured in Z-scores/values).

      Relative Power: Who is in charge here?

      Relative Power can be understood as the power in one frequency band compared to all other bands, or the distributed total amount of power at each site. It is compared to all other similar measurements of other individuals in the database to determine whether a particular frequency is overpowering other vital brain frequencies, or if the power is low.

      Amplitude Asymmetry: The Brain’s Balancing Act

      Amplitude Asymmetry shows whether the brain waves between various parts of the brain are balanced by telling us the difference in power between the left side and the right side of the brain. Excessive activity may indicate an over-firing of brain cells, while insufficient activity may suggest brain cells are not firing sufficiently to maintain proper brain function. Both will lead to inefficient brain function.

      Coherence: How efficient is my brain’s ability to communicate with itself?

      This tells us about the brain’s efficiency, or lack thereof, to connect/disconnect with different parts of the brain and shows how much one part of the brain is communicating with the other part. Different parts of the brain must share information in order for us to make sense of our complex world and execute decisions. Good coherence readings are said to show that a brain is flexible.

      Areas of high coherence show over-communication and suggest that the brain has become overly dependent on those centres instead of efficiently processing and executing information. This often results in poor day to day performance. Areas of low coherence show under-communication. In both cases, plasticity and function suffer. The more extreme the coherence readings, the more disordered the brain. If coherence is extremely high (measured with Z scores), there is limited regional communication, division of labour, connectivity and regional cooperation. If coherence is extremely low, there is limited to no connection occurring between regions. It may be worthwhile to note that noise from volume conduction and thalamic input may confound the validity of the connectivity measure hence it needs to be interpreted with caution.

      Phase Lag: Is the brain’s electrical energy moving at the optimal speed for adequate to superior performance?

      This is the measurement for the energy from one part of the brain arriving at another area at just the right moment to perform a specific task. High phase means the signals arrive too early. Low phase means the signals arrive too late. In both cases, the brain is not operating at optimal efficiency. Phase is particularly meaningful in relationships to coherence measures.


      Beta waves were discovered and named by the German psychiatrist Hans Berger, who invented electroencephalography (EEG) in 1924, as a method of recording electrical brain activity from the human scalp. Berger termed the larger amplitude, slower frequency waves that appeared over the posterior scalp when the subject's eye were closed alpha waves. The smaller amplitude, faster frequency waves that replaced alpha waves when the subject opened his or her eyes were then termed beta waves. [2]

      Low-amplitude beta waves with multiple and varying frequencies are often associated with active, busy or anxious thinking and active concentration. [3]

      Over the motor cortex, beta waves are associated with the muscle contractions that happen in isotonic movements and are suppressed prior to and during movement changes. [4] Bursts of beta activity are associated with a strengthening of sensory feedback in static motor control and reduced when there is movement change. [5] Beta activity is increased when movement has to be resisted or voluntarily suppressed. [6] The artificial induction of increased beta waves over the motor cortex by a form of electrical stimulation called Transcranial alternating-current stimulation consistent with its link to isotonic contraction produces a slowing of motor movements. [7]

      Investigations of reward feedback have revealed two distinct beta components a high beta (low gamma) component [8] and low beta component. [9] In association with unexpected gains, the high beta component is more profound when receiving an unexpected outcome, with a low probability. [10] However the low beta component is said to be related to the omission of gains, when gains are expected. [9]

      Beta waves are often considered indicative of inhibitory cortical transmission mediated by gamma aminobutyric acid (GABA), the principal inhibitory neurotransmitter of the mammalian nervous system. Benzodiazepines, drugs that modulate GABAA receptors, induce beta waves in EEG recordings from humans [11] and rats. [12] Spontaneous beta waves are also observed diffusely in scalp EEG recordings from children with duplication 15q11.2-q13.1 syndrome (Dup15q) who have duplications of GABAA receptor subunit genes GABRA5, GABRB3, y GABRG3. [13] Similarly, children with Angelman syndrome with deletions of the same GABAA receptor subunit genes feature diminished beta amplitude. [14] Thus, beta waves are likely biomarkers of GABAergic dysfunction, especially in neurodevelopmental disorders caused by 15q deletions/duplications.


      Drowsiness

      This patient is awake but very drowsy. Recall that drowsiness is marked by diffuse attenuation and possibly mild slowing of the background, but you can still see a clear PDR in the posterior leads here. In the frontal and frontopolar regions, opposing slow undulations are seen in polarity, indicative of lateral roving eye movements. This occurs because the cornea is positively charged, and thus when you look to the right, the right eye's cornea gets closer to F8 and it sees a positive charge at the same time, the left cornea moves away from F7 and thus it sees a negative charge. So, lateral eye movements lead to a frontal positive charge on the side to which you're looking, and a negative charge on the opposite side.


      THE EPILEPSIES 3

      RACHEL THORNTON , LOUIS LEMIEUX , in Blue Books of Neurology , 2009

      DATA QUALITY

      If EEG is acquired by standard methods in the MRI scanner, in the majority of cases the signal becomes uninterpretable during image acquisition due to the presence of repetitive artifact waveforms superimposed on the physiological signal due to the switching of gradients during EPI sequence acquisition 2,9 ( Figure 6-3 ). The first attempts at recording EEG inside MR scanners revealed the presence of significant pulse artifacts (often referred to as the BCG [ballistocardiogram] artifact). 77 This effect has been shown to be common across subjects. 78 The pulse artifact amplitude can reach 50 μV (at 1.5T) and may resemble epileptic spikes introducing an obvious complication in the study of epilepsy. The precise mechanism through which the circulatory system exposed to a strong magnetic field gives rise to these artifacts remains uncertain, but it is thought to represent a combination of the motion of the electrodes and leads (induction) and the Hall effect (voltage induced by flow of conducting blood in proximity of electrodes). 79 This effect is proportional to the scanner's main field strength.

      In addition to artifacts on EEG, interaction between EEG and MRI systems results in artifacts caused by electrodes and leads on the images acquired, 77 and this has affected the choice of EEG component materials. 5,80,81 Radio-frequency fields radiating from the EEG recording equipment placed in the vicinity of the scanner can cause severe image degradation and may therefore require shielding.

      Various EEG-fMRI data acquisition strategies have been employed to minimize the impact of EEG artifacts.

      Interleaved EEG-fMRI. 80,82 This method requires a gap in the acquisition of fMRI where EEG features can be reliably observed and is most useful for studying evoked responses or slow variations in brain activity.

      EEG-triggered fMRI. This involves the identification of EEG events online to trigger a burst of fMRI scanning and is of particular relevance to epilepsy research. 2,5,8,13

      Continuous EEG-fMRI acquisition, which requires specially designed amplifiers (with adequate dynamic range, bandwidth, and sampling rate), enables image acquisition artifact correction on- or off-line. 9,83