Pracownia Sygnałów Biologicznych/Zajecia 9

Wstęp

Przykład kompletnej elektrody grzybkowej. Elektrody grzybkowe. Zaprezentowany na zdjęciu rys. 2) metalowy rdzeń owinięty jest gazikiem.

Metalowy rdzeń elektrody grzybkowej.

Czepek do mocowania elektrod grzybkowych założony na szklany model głowy.

Elektrody miseczkowe chlorosrebrowe (Ag-AgCl) do rejestracji sygnału EEG, bezpośrednio przyklejane do powierzchni głowy. Elektroda w górnej części zdjęcia zaprezentowano od strony, która styka się głową. Elektroda w dolnej części zdjęcia została pokazana od strony wierzchniej. Otwory w elektrodach Ag-AgCl służą do umieszczania w nich specjalnych żeli poprawiających przewodnictwo prądu..

Elektrody miseczkowe chlorosrebrowe z innej perspektywy.

Elektrody miseczkowe chlorosrebrowe. Strzałka wskazuje otwór w elektrodzie, którym wprowadza się żel przewodzący do przestrzeni pomiędzy elektrodą a skórą. Zielonym okręgiem zaznaczono płaski brzeg elektrody, który bezpośrednio styka się ze skórą człowieka.

Przykład elektrod mocowanych do głowy przy pomocy czepka.

(A) - przykład czepka do mocowania elektrod rejestrujacych sygnał EEG. (B) - czepek wraz z kilkoma elektrodami nałozony na szklany model głowy.

Jeszcze jeden przykład elektrody mocowanej do głowy za pomoca czepka i sam czepek.

Lokalizacja elektrod 10-20 na jednowymiarowym rzucie głowy.

Płaszczyzny anatomiczne ciała ludzkiego: A – płaszczyzna poprzeczna (horyzontalna), B – płaszczyzna czołowa, C – płaszczyzna strzałkowa. Rysunek pochodzi z artykułu opublikowanego na stronach Wikipedii [1].

.

Elektroencefalogram (gr. elektron elektryczny, enkephalos mózg, gramma litera/pismo, w skrócie EEG) to zapis czynności elektrycznej mózgu, rejestrowany na powierzchni głowy człowieka. Czynność elektryczną mózgu można również rejestrować bezpośrednio z kory mózgowej, przy pomocy specjalnie układanych na jej powierzchni bądź elektrod umieszczonych bezpośrednio na korze mózgu. Tak zebrany sygnał nazywany jest Elektrokortikogramem (ECoG). Kora mózgowa człowieka składa się z około [math]10^{11}[/math] komórek nerwowych (neuronów), z których każda zdolna jest do generowania czynności elektrycznej w postaci:

• potencjału czynnościowego - to jest krótkotrwałej (rzędu 1 ms) zmiany potencjału błonowego komórki o amplitudzie ~120 mV, względem potencjału spoczynkowego
• pobudzających i hamujących potencjałów postsynaptycznych - to jest zmian polaryzacji błony komórkowej, trwających od kilkudziesięciu (zwykle 10-30 ms) do nawet kilkuset milisekund, które powstają w wyniku aktywacji synaps danego neuronu przez inne komórki nerwowe. Amplituda tych potencjałów nie przekracza 10 mV.

Obecnie uważa się, że rejestrowana na powierzchni głowy człowieka czynność elektryczna, jest zbiorczą aktywnością wielu potencjałów postsynaptycznych, powstałych na skutek synchronicznego pobudzenia komórek nerwowych. Potencjały czynnościowe, mimo stosunkowo wysokiej amplitudy, mają bardzo krótki czas trwania, a z związku z tym w ich widmie dominują składowe wysoko częstościowe, które są silnie tłumione przez takie tkanki jak płyn mózgowo - rdzeniowy, opony mózgowe-rdzeniowe, kości czaszki oraz skórę. Ponadto krótki czas trwania potencjałów czynnościowych uniemożliwia sumowanie się tych aktywności. W trakcie przetwarzanie informacji przez mózg zwykle pobudzane są całe populacje komórek nerwowych, które mogą się składać nawet z 10000 komórek nerwowych. Komórki te pobudzane są synchroniczne, co sprzyja sumowaniu się od poszczególnych komórek długotrwałych potencjałów postsynaptycznych i powstawaniu zbiorczej aktywności elektrycznej. Również ta aktywność jest silnie tłumiona przez tkanki znajdujące się pomiędzy korą mózgową a powierzchnią głowy. Amplituda sygnału EEG wynosi od 1 μV do około 100 μV, zwykle rzadko jednak przekracza 50 μV. Przyjmuje się, że widmo sygnału EEG mieści się w zakresie od 0 do 100 Hz, w praktyce klinicznej zazwyczaj rejestruje się sygnały w paśmie od ułamka do 50 Hz. Czynność elektryczna mózgu rejestrowana na powierzchni głowy człowieka jest zatem niezwykle słaba. Wszystkie dotychczas poznane i rejestrowane przez nas na zajęciach sygnały mają amplitudy znacznie wyższe, czasami o kilka rzędów wielkości. Sygnały takie jak EKG, EMG, Elektrookulogram zawierają w sobie niezwykle ważną informację diagnostyczną, jednak z punktu widzenia pomiaru EEG są artefaktami, to jest sygnałami które zakłócają rejestrację czynności elektrycznej mózgu. Na najbliższych zajęciach dowiemy się jak rejestrować sygnał EEG, minimalizując wpływ potencjałów elektrycznych pochodzących od innych organów.

Elektrody pomiarowe.

Zadaniem elektrod do pomiaru czynności elektrycznej mózgu jest zamiana prądów jonowych płynących po powierzchni głowy na prąd elektronowy i przesłanie tego prądu do aparatu wzmacniającego. Elektrody pomiarowe, jak wspomniano na pierwszych zajęciach, wykonane są z metali niereaktywnych, głównie srebra, lub srebra pokrytego chlorkiem srebra, niekiedy również ze złota oraz platyny. W pomiarach EEG spotykamy się głównie z dwoma trzema rodzajami elektrod, którymi są:

1. Elektrody grzybkowe, zbudowane z metalu uformowanego w kształt zaprezentowany na rys. 1 i rys. 2. Jak można zauważyć, jeden koniec elektrody zakończony jest płaskim dyskiem, który owija się watą oraz gazą, podczas gdy do drugiego końca przymocowane są odpowiednio wyprofilowane elementy z tworzywa sztucznego, służące do umieszczenia elektrody na powierzchni głowy. Całość przypomina kształtem grzyb, stąd nazwa tego typu elektrod. Elektrody grzybkowe mocowane są do powierzchni głowy przy pomocy czepków (rys. 3), których gumowe wężyki dociskają elektrodę do skóry. Przed wykonaniem badania elektrody grzybkowe należy nasączyć w roztworze soli fizjologicznej, która pełni w tym wypadku rolę elektrolitu i zapewnia przewodnictwo prądu pomiędzy skóra a elektrodą. Elektrody grzybkowe są powszechnie stosowane do rejestracji sygnału EEG, jednakże nie są zbyt wygodne dla pacjenta, czującego ucisk plastikowych i gumowych elementów czepka oraz elektrod. W związku z tym, stosuje się je głownie do krótkotrwałych, nie przekraczających 30 minut badań. Jeśli wymagany jest dłuższy pomiar sygnału EEG, powinno się używać inne typy elektrod, omówione w kolejnym punkcie.
2. Elektrody miseczkowe, mające kształt wklęsłego dysku bądź krążka (rys. 4, rys. 5), o płaskich brzegach. Zazwyczaj tego rodzaju elektrody są elektrodami chlorosrebrowymi - dysk wykonany jest ze srebra, pokrytego chlorkiem srebra. Spotyka się również elektrody miseczkowe wykonane ze złota lub platyny. Nowe elektrody chlorosrebrowe mają ciemno brązowy lub ciemno fioletowy kolor, który zawdzięczają związkowi chlorku-srebra. Elektrody miseczkowe umieszcza się na głowie za pomocą specjalnych klei. Jednym z najbardziej znanych jest kolodium. Klej ten rozprowadza się po płaskim brzegu elektrody (rys. 6), a następnie przykłada się ją w odpowiednim miejscu na głowie badanej osoby. Po wyschnięciu, kolodium jest w stanie utrzymać elektrodę przy skórze nawet przez klika dni. Tak zamocowane elektrody odkleja się przy pomocy rozpuszczalnika acetonowego. Po umieszczeniu elektrody na głowie, pomiędzy skórą a elektrodą tworzy się wolna przestrzeń wypełniona przez włosy oraz powietrze. Aby umożliwić przewodzenie prądu, pomiędzy skórą a elektrodą wprowadza się za pomocą tępej igły odpowiednie żele przez otwór znajdujący się w elektrodzie miseczkowej (rys. 6). Wadą kolodium jest stosunkowo długi czas potrzebny na jego wyschnięcie. Niedogodności tej pozbawione są nowe rodzaje klejów, które pełnią jednocześnie rolę spoiwa mocującego elektrodę do skóry jak i żelu zapewniającego kontakt elektrody ze skórą. Wadą z kolei tych klejów jest ich stosunkowo niska, w porównaniu z kolodium, przyczepność. Tak przyklejone do głowy elektrody, w przypadku gwałtownego ruchu pacjenta, mogą łatwo ulec odczepieniu od skóry. Ponadto kleje te są wodo-zmywalne, co z jednej strony ułatwia zdjęcie elektrod, z drugiej jednak strony powoduje rozpuszczenie kleju pod wpływem potu wydzielanego przez pacjenta. W związku z tym, kleje wodo-zmywalne uniemożliwiają dłuższe niż 3 - 4 godzinne badanie EEG. Pewnym rodzajem elektrod miseczkowych są elektrody mocowane do głowy przy pomocy specjalnych czepków rys. 7, rys. 8, rys. 9 przypominających kształtem czepek pływacki. Tego typu czepki wyposażone są w otwory z odpowiednimi zaczepami. Po założeniu czepka o rozmiarze dostosowanym do wielkości głowy badanej osoby, za pomocą tępej igły ze strzykawką wpuszcza się odpowiedni żel, a następnie wpina się elektrody.
3. Klipsy

Lokalizacja elektrod na powierzchni głowy. System 10-20

Liczba elektrod wykorzystywanych w pomiarze czynności elektrycznej mózgu, jak ich lokalizacja na powierzchni głowy może być bardzo różnorodna. Przykładowo, w badaniach naukowych stosuje się od kilku do nawet kilkuset elektrod, które mogą być w przybliżeniu równomiernie rozmieszczone na powierzchni głowy jak i być skoncentrowane tylko w pewnych jej obszarach. W praktyce klinicznej elektrody pomiarowe rozlokowywane są na powierzchni głowy, według pewnego międzynarodowego standardu, opracowanego w latach 50 ubiegłego wieku - tzw. Systemu 10-20. Pomiary czynności elektrycznej mózgu dokonuje się w tym systemie za pomocą 19 elektrod rozmieszczonych w miejscach, które wyznacza się po uprzednim zmierzeniu pewnych charakterystycznych wymiarów głowy oraz dwóch elektrod referencyjnych przyczepionych w okolicach uszu. Nazwy elektrod Systemu 10-20 zawierają cyfry, które są nieparzyste dla elektrod umieszczonych po lewej stronie głowy i parzystymi dla elektrod umieszczonych po prawej stronie. Na rysunku rys. 10 zaprezentowano jednowymiarowy rzut głowy, na którym pokazano pozycje wszystkich elektrod systemu 10-20. Poniższa tabela zawiera spis oraz przybliżoną lokalizacje tych elektrod.

Elektrody systemu 10-20

nr.	Półkula lewa	Linia środkowa głowy	Półkula prawa	Główny obszar mózgu, z którego elektroda rejestruje aktywność elektryczną
1	Fp1		Fp2	elektrody czołowe (lub przedczołowej), rejestrują aktywność głównie z płatów czołowych mózgu
2	F3		F4	elektrody środkowo czołowe, rejestrują aktywność głównie z okolic płatów czołowych mózgu
3	F7		F8	elektrody czołowa dolna (lub przednio skroniowa), rejestrują aktywność z okolicy oczodołowej, przednio skroniowej i bocznej czołowej mózgu
4		Fz		elektroda środkowo czołowa, rejestruje aktywność z okolicy środkowej i przyśrodkowej okolicy czołowej
5	T3		T4	elektrody środkowo skroniowe, rejestrują aktywność z okolicy przednio skroniowej i środkowo skroniowej mózgu
6	T5		T6	elektrody tylno skroniowe, rejestrują aktywność z okolicy tylno skroniowej mózgu
7	C3		C4	elektrody rejestrujące aktywność z okolicy szczeliny (bruzdy) Rolanda [2].
8		Cz		elektroda środkowo centralna, rejestruje aktywność z środkowej i przyśrodkowej okolicy centralnej
9	P3		P4	elektrody ciemieniowe, rejestrują aktywność z okolicy ciemieniowej mózgu
10		Pz		elektroda środkowo ciemieniowa, rejestruje aktywność z środkowej i przyśrodkowej okolicy ciemieniowe
11	O1		O2	elektrody potyliczne, rejestrują aktywność z okolicy potylicznej mózgu
12	A1		A2	elektroda uszne, rejestrują aktywność z okolicy środkowo skroniowej, używane są jako elektrody referencyjne (odniesienia)

Lokalizując elektrody do pomiaru czynności elektrycznej mózgu, opisuje się ich położenie w trzech płaszczyznach - strzałkowej, wieńcowej i poziomej. Płaszczyzna strzałkowa jest jedną z płaszczyzn określających pozycję anatomiczną człowieka i została zaprezentowana na rysunku rys. 11. Położenie płaszczyzny wieńcowej i poziomej zostanie opisane w dalszej części rozdziału. Elektrody Systemu 10-20 rozmieszcza się na głowie pacjenta, po uprzednim pomiarze długości pewnych łuków biegnących w wyżej wymienionych płaszczyznach. Początki i końce tych łuków określone są względem kilku charakterystycznych punktów na powierzchni głowy.

Wyznaczenie płaszczyzny strzałkowej głowy i wymiaru strzałkowego

Rozmieszczenie elektrod EEG rozpoczynamy od określenia płszczyzny strzałkowej głowy. Płaszczyzna ta przebiega przez punkty nasion (zagłębienie na szczycie nosa - patrz rysunek Figure 12), wzdłuż linii środkowej głowy do punktu inion (wypukłość leżąca w linii środkowej podstawy czaszki - patrz rysunek rys. 12) i dzieli głowę na półkulę prawą i lewą. Wymiar strzałkowy głowy jest to długość łuku biegnącego w płaszczyźnie strzałkowej od punktu nasion poprzez szczyt głowy, do punktu inion. Na rysunku rys. 10 łuk ten zaznaczono kolorem czerwonym.

Wyznaczenie płaszczyzny wieńcowej i wymiaru wieńcowego głowy

Do określenia płaszczyzny wieńcowej głowy potrzebujemy trzech punktów. Jednym z nich jest szczyt głowy (punkt Vertex na rysunku rys. 12), leżący w odległości 50% wymiaru strzałkowego od punktu nasion lub inion. Dwa kolejne punkty leżą tuż przed skrawkiem ucha (punkt Preaurical na rysunku rys. 12) odpowiednio po prawej i lewej stronie głowy. Punkty Vertex oraz punkty Preaurical określają płaszczyznę wieńcową. Wymiar wieńcowy to długość łuku biegnącego od punktu Preaurical z jednej strony głowy, poprzez punkt Vertex do puntu Preaurical umiejscowionego po drugiej stronie głowy. Na rysunkach rys. 10 i rys. 12 łuk ten zaznaczono przerywaną linią koloru niebieskiego.

Wyznaczenie płaszczyzny poziomej i wymiaru poziomego głowy

Do określenia położenia płaszczyzny w przestrzeni niezbędne są trzy punktu. W przypadku głowy jednak, która u badanej osoby może nie mieć kształtu symetrycznego, do wyznaczenia płaszczyzny poziomej stosuje się cztery punkty, zaś wymiar poziomy określa sie dla każdej półkuli osobno. Punkty te na rysunku %i 12 oznaczono nazwami B1, B2, B3 (punkt B4 leży odpowiednio pod drugiej stronie głowy, nie zaprezentowanej na rysunku). Uwaga, nazwy tych punktów zostały nadane tylko na potrzeby bieżącego rozdziału. Punkt B1 leży w odległości 10% wymiaru strzałkowego od punktu Nasion, punkt B2 w odległości 10% wymiaru strzałkowego od punktu Inion. Punkty B3 i B4 leżą odpowiednio w odległości 10% wymiaru wieńcowego od punktów Preaurical. Wymiar wieńcowy dla prawej półkuli to długość łuku biegnącego od punktu B1 poprzez punkt B3 do punktu B2, zaś wymiar wieńcowy dla lewej półkuli to długość łuku biegnącego od punktu B1 poprzez punkt B4 do punktu B2.

Lokalizacja elektrod Fz, Cz, Pz

Elektrody Fz, Cz, Pz, lezą wzdłuż linii środkowej głowy, biegnącej od punktu Nasion poprzez punkt 'Vertex do punktu Inion (patrz rysunek %i 10).

Położenie elektrod Fz, Cz, Pz

nazwa elektrody	odległość od punkty "Nasion" <br\> liczona jako procent wymiaru strzałkowego	odległość od punkty "Inion" <br\> liczona jako procent wymiaru strzałkowego	uwagi
Fz	30%	70%
Cz	50%	50%	elektroda zlokalizowana jest na szczycie głowy<br\> w odległości 50% wymiaru wieńcowego od punktów <br\> Nasion i Inion oraz w odległości 50% wymiaru <br\> wieńcowego od punktów Preaurical.
Pz	70%	30%

Lokalizacja elektrod T3, C3, C4, T4

Elektrody T3, C3, C4, T4 zlokalizowane są na łuku określającym płaszczyznę wieńcową i biegnącym od punktu Preaurical po lewej stronie głowy,<br\> przez punkt Vertex, do punktu Preaurical umiejscowionego po prawej stronie głowy (patrz rysunki %i 10 i %i 12).

Położenie elektrod T3, C3, C4, T4

nazwa elektrody	odległość od lewego punktu "Preaurical" <br\> liczona jako procent wymiaru wieńcowego	odległość od prawego punktu "Preaurical" <br\> liczona jako procent wymiaru wieńcowego	uwagi
T3	10%	90%	leży na przecięciu płaszczyzny poziomej i wieńcowej
C3	30%	70%
C4	70%	30%
T4	90%	10%	leży na przecięciu płaszczyzny poziomej i wieńcowej

Lokalizacja elektrod Fp1, Fp2, F7, F8, T5, T6, O1, O2

Elektrody Fp1, Fp2, F7, F8, T5, T6, O1, O2 (a także T3 i T4) umiejscowione są w płaszczyźnie poziomej, wzdłuż łuku łączącego punktyB1, B3 i B2 (patrz rysunki rys. 12, rys. 10 )), po lewej stronie głowy i łuku łączącego punkty B1, B4 i B2 po prawe stronie głowy.

Położenie elektrod Fp1, F7, T3, T5, O1

nazwa elektrody	odległość od punktu "B1" <br\> liczona jako procent lewego wymiaru wieńcowego	odległość od punktu "B2" <br\> liczona jako procent lewego wymiaru wieńcowego	uwagi
Fp1	10%	90%
F7	30%	70%
T3	50%	50%	elektroda leży na przecięciu płaszczyzny wieńcowej i poziomej
T5	70%	30%
O1	90%	10%

Położenie elektrod Fp2, F8, T4, T6, O2

nazwa elektrody	odległość od punktu "B1" <br\> liczona jako procent prawego wymiaru wieńcowego	odległość od punktu "B2" <br\> liczona jako procent prawego wymiaru wieńcowego	uwagi
Fp2	10%	90%
F8	30%	70%
T4	50%	50%	elektroda leży na przecięciu płaszczyzny wieńcowej i poziomej
T6	70%	30%
O2	90%	10%

Loaklizacja elektrod F3, F4, P3 i P4

Elektroda F3 znajdują się w połowie łuku łączącego elektrody F7 i Fz, zaś elektrody F4 w połowie łuku łączącego elektrody F8 i Fz (patrz rysunek rys. 10). Elektroda P3 znajdują się w połowie łuku łączącego elektrody T5 i Pz, zaś elektrody P4 w połowie łuku łączącego elektrody T6 i Pz (patrz rysunek rys. 10).

Procedura wyznaczania pozycji elektrod przyklejanych na powierzchni głowy.

Jak można zauważyć, odległości pomiędzy poszczególnymi elektrodami leżącymi w danej płaszczyźnie, wynoszą 10% lub 20% wymiaru głowy odpowiadającemu tejże płaszczyźnie. W związku z tym, opisany w poprzednim rozdziale standard lokalizacji elektrod nazwano Systemem 10-20. W podręcznikach dotyczących rejestracji sygnału EEG można spotkać opis procedury lokalizacji elektrod pomiarowych poprzez znajdowanie odległości pomiędzy poszczególnymi elektrodami. Na przykład, jeśli znamy już położenie elektrody Cz, elektroda Pz powinna znajdować się o odległości 20% wymiaru strzałkowego za elektrodą Cz. Jednakże, taki sposób lokalizacji położenia elektrod może prowadzić do kumulacji i propagacji błędów, jeśli bowiem pozycja elektrody Cz jest wyznaczona niedokładnie, również z pewnym błędem będzie określona pozycja elektrody Pz. Poniżej opisano procedurę pozbawioną tej wady.

• Przygotój miarkę krawiecką i czerwony pisak.
• Znajdź punkty Nasion i Inion.
• Wyznacz wymiar strzałkowy (długość łuku biegnącego w płaszczyźnie strzałkowej, od punktu Nasion, poprzez szczyt głowy do punktu Inion). Oblicz 10%, 20%, 30% i 50% długości tego wymiaru. Przykładowo załóżmy, że wymiar strzałkowy wynosi 40 cm, obliczone długości będą wynosiły odpowiednio 4 cm, 8 cm, 12 cm i 20 cm.
• Przyłóż centymetr krawiecki do głowy tak, aby biegł od punktu Inion do Nasion wzdłuż linii środkowej głowy przez jej szczyt. Zaznacz czerwonym pisakiem następujące pozycje:
  • 10% wymiaru strzałkowego (w podanym przykładzie to 4 cm) od punktu Nasion. Pozycja ta odpowiada położeniu punktu B1.
  • 30% wymiaru strzałkowego (w podanym przykładzie to 8 cm) od punktu Nasion. Pozycja ta odpowiada położeniu elektrody Fz.
  • 50% wymiaru strzałkowego (w podanym przykładzie to 20 cm) od punktu Nasion. Pozycja ta odpowiada położeniu elektrody Cz.
  • 30% wymiaru strzałkowego (w podanym przykładzie to 8 cm) od punktu Inion. Pozycja ta odpowiada położeniu elektrody Pz.
  • 10% wymiaru strzałkowego (w podanym przykładzie to 8 cm) od punktu Inion. Pozycja ta odpowiada położeniu punktu B2.

Dokonaj kontroli pozycji, poprzez sprawdzenie odległości elektrody Cz od punktu Inion - powinien on wynosić 50% wymiaru strzałkowego oraz sprawdź odległości elektrod Fz i Pz od elektrody Cz. Odległości te powinny stanowić 20% wymiaru strzałkowego.

• Przyłóż centymetr krawiecki do głowy tak, aby biegł od punktu Preaurical po lewej stronie głowy, poprzez punkt Vertex, do punktu Preaurical po prawej stronie głowy. Odczytaj wymiar wieńcowy głowy. Oblicz długości równe 10%, 20%, 30% i 50% wymiaru wieńcowego. Przy pomocy czerwonego pisaka zaznacz na powierzchni głowy następujące pozycje:
  • 10% wymiaru wieńcowego od punktu prawego punktu ''Preaurical. Pozycja ta odpowiada położeniu punktu B2 i pozycji elektrody T3.
  • 30% wymiaru wieńcowego od punktu prawego punktu ''Preaurical. Pozycja ta odpowiada położeniu elektrody C3.
  • 50% wymiaru wieńcowego od punktu prawego punktu ''Preaurical. Pozycja ta odpowiada położeniu elektrody Cz.
  • 30% wymiaru wieńcowego od punktu lewego punktu ''Preaurical. Pozycja ta odpowiada położeniu elektrody C4.
  • 10% wymiaru wieńcowego od punktu lewego punktu ''Preaurical. Pozycja ta odpowiada położeniu punktu B2 i pozycji elektrody T4.

Dokonaj kontroli zaznaczonych pozycji. Sprawdź odległości elektrody Cz od lewego punktu ''Preaurical - powinna ona wynosić 50% wymiaru wieńcowego. Sprawdź także odległości elektrod C3 i C4 od elektrody Cz - odległość ta powinna stanowić 20% wymiaru wieńcowego, a także odległość elektrody T3 od C3 i T4 od C4, która powinna wynosić 10% wymiaru wieńcowego.

• Przyłóż centymetr krawiecki do głowy tak, aby biegł on w płaszczyźnie poziomej po lewej stronie głowy, czyli od punktu B1 poprzez punkt B3 (punkt ten to równocześnie pozycja elektrody T3), do punktu B2. Odczytaj lewy wymiar poziomy głowy. Oblicz długości równe 10%, 20%, 30% i 50% lewego wymiaru poziomego. Przy pomocy czerwonego pisaka zaznacz na powierzchni głowy następujące pozycje:
  • 10% lewego wymiaru poziomego od punktu B1. Pozycja ta odpowiada położeniu elektrody Fp1.
  • 30% lewego wymiaru poziomego od punktu B1. Pozycja ta odpowiada położeniu elektrody F7.
  • 50% lewego wymiaru poziomego od punktu B1. Pozycja ta odpowiada położeniu elektrody T3.
  • 30% lewego wymiaru poziomego od punktu B2. Pozycja ta odpowiada położeniu elektrody T5.
  • 10% lewego wymiaru poziomego od punktu B2. Pozycja ta odpowiada położeniu elektrody O1.

Dokonaj kontroli zaznaczonych pozycji. Sprawdź odległości elektrody T3 elektrody od punktu B2 - powinna ona wynosić 50% lewego wymiaru poziomego. Sprawdź także odległości elektrod F7 i T5 od elektrody T3 - odległość ta powinna stanowić 20% lewego wymiaru poziomego, a także odległość elektrody Fp1 od F7 i T5 od O1, która powinna wynosić 10% lewego wymiaru poziomego.

• Przyłóż centymetr krawiecki do głowy tak, aby biegł on w płaszczyźnie poziomej po prawej stronie głowy, czyli od punktu B1 poprzez punkt B4 (punkt ten to równocześnie pozycja elektrody T4), do punktu B2. Odczytaj prawy wymiar poziomy głowy. Oblicz długości równe 10%, 20%, 30% i 50% prawego wymiaru poziomego. Przy pomocy czerwonego pisaka zaznacz na powierzchni głowy następujące pozycje:
  • 10% prawego wymiaru poziomego od punktu B1. Pozycja ta odpowiada położeniu elektrody Fp2.
  • 30% prawego wymiaru poziomego od punktu B1. Pozycja ta odpowiada położeniu elektrody F8.
  • 50% prawego wymiaru poziomego od punktu B1. Pozycja ta odpowiada położeniu elektrody T4.
  • 30% prawego wymiaru poziomego od punktu B2. Pozycja ta odpowiada położeniu elektrody T6.
  • 10% prawego wymiaru poziomego od punktu B2. Pozycja ta odpowiada położeniu elektrody O2.

Dokonaj kontroli zaznaczonych pozycji. Sprawdź odległości elektrody T4 elektrody od punktu B2 - powinna ona wynosić 50% prawego wymiaru poziomego. Sprawdź także odległości elektrod F8 i T6 od elektrody T4 - odległość ta powinna stanowić 20% prawego wymiaru poziomego, a także odległość elektrody Fp2 od F8 i T6 od O2, która powinna wynosić 10% prawego wymiaru poziomego.

• Za pocą czerwonego pisaka zaznacz punkty lezące w połowie długości łuków łączących następujące elektrody:
  • F7 i Fz,
  • F8 i Fz,
  • T5 i Pz,
  • T6 i Pz,

punkty te określają pozycją elektrod F3, F4, P3 i P4.

Procedura zakładania czepka.

• Znajdź punkty Nasion oraz Inion.
• Wyznacz wymiar strzałkowy (długość łuku biegnącego w płaszczyźnie strzałkowej, od punktu Nasion, poprzez szczyt głowy do punktu Inion).
• Zlokalizuj punkty B1 i B2, czyli punkty leżące w odległości 10% wymiaru strzałkowego od punkty Nasion i Inion oraz zlokalizuj punkt Vertex.
• Wyznacz wymiar wieńcowy głowy (długość łuku biegnącego w płaszczyźnie wieńcowej, od prawego punktu Preaurical, poprzez szczyt głowy do punktu lewego punktu Preaurical).
• Zlokalizuj punkty B3 i B4, czyli punkty leżące w odległości 10% wymiaru wieńcowego od prawego i lewego punktu Preaurical.
• Dokonaj pomiaru obwodu głowy, przykładając miarkę tak, aby biegła w płaszczyźnie wieńcowej, to jest przez punkty B1, B2, B3 i B4. na podstawie tego pomiaru wybierz odpowiedni rozmiar czepka.
• Czepek umieść na głowie tak, aby:
  • elektrody Fp1 i Fp2 leżały w płaszczyźnie poziomej, w odległości 10% wymiaru poziomego od punktu B1,
  • elektrody O1 i O2 leżały także w płaszczyźnie poziomej, w odległości 10% wymiaru poziomego od punktu B2,
  • elektrody T3 i T4 leżały w miejscu przecinania się płaszczyzny wieńcowej i poziomej,
  • elektroda Cz znajdowała się na szczycie głowy, w punkcie Vertex (punkcie przecięcia się płaszczyzny strzałkowej i wieńcowej).

Oczyszczanie skóry w miejscu przyłożenia elektrody

Niezależnie od tego, czy elektrody będą przyklejane bezpośrednio do powierzchni głowy, czy też umieszczane na niej za pomocą czepka, miejsca z których będzie zbierana czynność elektryczna trzeba przemyć w celu usunięcia tłuszczu oraz naskórka. Jak zostało to omawiane na pierwszych zajęciach, zewnętrzna warstwa skóry - naskórek, jest zrogowaciała oraz pokryta różnymi tłuszczami, w związku z czym charakteryzuje się dużym oporem elektrycznym (rzędu 1 MΩ). Opór ten prowadzi do tłumienia sygnału EEG oraz sprzyja przedostawaniu się różnego rodzaju artefaktów. W przypadku rejestracji sygnału EEG przyjęto standard, w którym opór pomiędzy elektrodą a skórą powinien być mniejszy od 5kΩ. Sugerowane jest również, aby opory pomiędzy skórą a elektrodą były na wszystkich elektrodach takie same. Z oczywistych względów, w praktyce jest to wymaganie niemalże nieosiągalne. Należy również pamiętać, iż zwykły spirytus spożywczy dosyć słabo odtłuszcza skórę, dlatego lepiej jest stosować przygotowane przez firmy farmaceutyczne odpowiednie alkohole. Dobrze jest mieć również na wyposażeniu pracowni tępą, sterylną igłę oraz specjalne papierki ścierne do skóry. W niektórych przypadkach bowiem, zwłaszcza u osób pozbawionych włosów na głowie, warstwa naskórka pod wpływem czynników atmosferycznych osiągnęła taką grubość, iż jej usunięcie przy pomocy gazika z alkoholem jest niemożliwe. W takim przypadku naskórek w miejscu przyczepienia elektrody trzeba usunąć delikatnie zdrapując go igłą lub papierkiem ściernym. Aby odtłuścić skórę i usunąć naskórek wykonujemy następujące kroki:

• Z pojemnika zawierającego alkohol do przemywania skóry odlewamy porcje płynu przeznaczoną do bieżącego eksperymentu. Uwaga - nigdy nie należy maczać gazika, którym przecieramy skórę, w pojemniku, w którym przechowujemy zapas alkoholu. Gazik ten bowiem będzie nasączony tłuszczami usuniętymi ze skóry, którymi zanieczyścimy nasz zapas spirytusu. Po wprowadzeniu zbyt dużej ilości zanieczyszczeń, alkohol straci swoje właściwości. Z tego samego względu nie należy zlewać alkoholu, który pozostał po eksperymencie, z powrotem do pojemnika w którym przechowujemy zapas alkohol.
• Staramy się tak ułożyć włosy w miejscu lokalizacji elektrody, aby odsłonić skórę. Skórę przecieramy delikatnie kilkukrotnie wacikiem nasączonym alkoholem. Po przetarciu w ten sposób kilku miejsc, wacik wyrzucamy i bierzemy nowy.
• Po przemyciu danego miejsca, odczekujemy chwilę, aby alkohol wyparował z powierzchni skóry i przyklejamy w to miejsce elektrodę bądź wpinamy ją w czepek.

Przyklejanie elektrod do skóry za pomocą kleju Collodium.
W przypadku umieszczania elektrod za pomocą kleju Collodium, należy się wyposażyć w odpowiedni rozpuszczalnik do tego kleju, nie jest on bowiem wodozmywalny. Rolę takiego rozpuszczalnika może pełnić aceton, a w przypadku jego braku, zmywacz lakieru do paznokci (uwaga - obecnie nie wszystkie zmywacze zawierają aceton). Warto posiadać również pędzelek do rozprowadzenia kleju, wąski, długi patyczek (może to być patyczek od pałeczek higienicznych po uprzednim usunięciu z jego końców bawełny) oraz suszarkę - Collodium bowiem schnie stosunkowo długo. Proces schnięcia można przyspieszyć kierując na elektrodę strumień ciepłego powietrza, należy jednak zwrócić uwagę, aby pod wpływem tego strumienia elektroda nie nagrzała się zbyt mocno, może to bowiem wywołać odczucie parzenia, zwłaszcza, że miejsce przyłożenia elektrody zostało wcześniej podrażnione poprzez tarcie wacikiem ze spirytusem. Przyklejanie elektrody za pomocą Collodium realizujemy w następujący sposób:

• Odtłuszczamy skórę w miejscu przyklejenia elektrody, zgodnie z procedurą podana w poprzednim rozdziale,
• Brzeg elektrody miseczkowej smarujemy pędzelkiem z klejem Collodium
• Jedną ręka (np. lewą) odsłaniamy włosy, znad miejsca gdzie mam być przyklejona elektroda, drugą chwytamy elektrodę, którą przykładamy do powierzchni skóry. Puszczamy włosy i lewą rękę chwytamy pałeczkę, którą dociskamy elektrodę do skóry. Puszczamy elektrodę i w prawą rękę bierzemy suszarkę, za pomocą której możemy przyspieszyć wysychanie kleju. Po kilkudziesięciu sekundach elektroda powinna trzymać się skóry.
• W pustą przestrzeń pomiędzy elektrodą a skórą, wpuszczamy przewodzący żel. Robimy to za pomocą strzykawki z tępą igłą, którą w prowadzamy przez otwór w elektrodzie miseczkowej.

Przyklejanie elektrod do skóry za pomocą klejów wodozmywalnych
Proces przyklejania elektrod na powierzchni głowy za pomocą Collodium jest stosunkowo długotrwały i mało komfortowy. Również odklejenie elektrod zabiera relatywnie dużo czasu. Ponadto elektrody po badaniu z użyciem kleju Collodium wymagają wyczyszczenia z resztek kleju. Powyższych wad pozbawione są specjalne pasty, które pełnią role zarówno kleju jak i przewodzącego żelu. Przygotowując się do badania z użyciem tych past powinniśmy nabyć w aptece szpatułkę (do nakładania maści lub badania gardła) oraz sterylne gaziki. Kleje wodozmywalne mają konsystencję gęstej pasty, dlatego też próba wydłubania kleju z pojemnika za pomocą elektrody miseczkowej może się skończyć uszkodzeniem tej ostatniej (cena pojedynczej elektrody miseczkowej > 50 zł). Klej nakładamy zawsze przy pomocy szpatułki. Przyczepianie elektrod do powierzchni skóry za pomocą pasty realizujemy w następujących krokach:

• Odmierzamy z zasobnika odpowiednią ilość kleju niezbędną do przyczepienia elektrod w danym eksperymencie, do oddzielnego pojemnika,
• Gaziki tniemy na kwadratowe kawałki o długości boku około 1 cm.
• Przemywamy skórę w miejscu umieszczenia elektrod,
• Czekając aż alkohol wyparuje ze skóry, szpatułką nakładamy pastę do zagłębienia elektrodę miseczkowej. Do strony wypukłej przykładamy przycięty gazik. Rolą tego gazika jest zwiększenie powierzchni przyczepu elektrody do skóry.
• Lewą ręka odgarniamy włosy znad miejsca lokalizacji elektrody, prawą ręką przykłady w to miejsce elektrodę. Palcami wskazującym i środkowym delikatnie dociskamy elektrodę do powierzchni głowy.

Umieszczanie elektrod na czepku
Po założeniu czepka na głowę, wykonujemy następujące kroki:

• Przy pomocy bawełnianej pałeczki staramy się tak ułożyć włosy w otworach na czepku, aby odsłonić skórę.
• Odtłuszczamy skórę.
• Brzegi otworów w czepku, na granicy pomiędzy skórą a zaczepem elektrody smarujemy pastą przewodzącą. Spowoduje to pozlepianie się włosów i ich przylgnięcie do brzegu czepka, dzięki czemu skóra w otworze czepka nadal powinna być odsłonięta.
• Wpinamy elektrody w zatrzaski czepka. Uzupełniamy żel przewodzący poprzez otwory znajdujące się w elektrodach.

Kolejność umieszczania elektrod na powierzchni głowy

Elektrody, zarówno te przyklejane do powierzchni głowy jak przyczepiane za pomocą czepka, należy umieszczać na powierzchni głowy poczynając od elektrod zlokalizowanych w potylicznej części głowy a następnie wybierając elektrody zlokalizowane w części centralnej i na końcu z części czołowej. Dzięki temu, kable od już przyklejonych elektrod nie będą przeszkadzały w mocowaniu następnych. Ponadto kable od przyczepionych elektrod centralnych, można umieścić na głowie tak, aby leżały one na elektrodach potylicznych, co spowoduje lepsze umocowanie tych ostatnich. Z kolei kable z elektrod czołowych można poprowadzić po elektrodach centralnych, co również poprawi mocowanie elektrod. W trakcie procesu przyczepiania elektrod warto zadbać, aby elektrod nie zwisały swobodnie, łatwo bowiem wtedy mogą oderwać się od skóry. Kable z lewej strony głowy powinny być poprowadzone nad lewym barkiem, następnie nad szyją i prawym barkiem, z którego mogą swobodnie zwisać nad prawą częścią klatki piersiowej. Z kolei kable z prawej strony głowy powinny być poprowadzone nad prawym barkiem, a dalej nad szyją i lewym barkiem, z którego również mogą już spokojnie zwisać. Po zakończeniu przyczepiania wszystkich elektrod, kable powinny być spięte taśmą w jeden warkocz.

Praktyczne uwagi dotyczące rejestracji sygnału EEG

Niezależnie od ceny i jakości sprzętu zastosowanego do rejestracji sygnału EEG, jakość zbieranego sygnału zależy głównie od technika przeprowadzającego badanie. Każdy eksperyment związany z rejestracją czynności elektrycznej mózgu należy starannie zaplanować. Poniżej w punktach wymieniamy pewne kwestie na które warto zwrócić uwagę przygotowując się do rejestracji sygnału EEG.

Wybór sposobu umieszczania elektrod na głowie

Najszybszym i najbardziej komfortowym sposób umieszczania elektrod na głowie jest wykorzystanie czepka. Jednakże ten sposób lokalizacji elektrod nie jest precyzyjny. Pomiędzy badanymi występują różnicę międzyosobnicze, które z oczywistych względów nie będą uwzględnione w uniwersalnym czepku przeznaczonym "na każdą głowę". Dysponując czepkiem jesteśmy ponadto skazani na dany montaż elektrod, podczas gdy elektrody przyklejane możemy lokalizować w różnych miejscach na powierzchni głowy, możemy też dowolnie rozszerzać montaż 10-20. Przykładowo, w niektórych podręcznikach dotyczących elektroencefalografii pojawia się opinia, iż elektrody F7 i F8 są umieszczone zbyt wysoko, aby dobrze rejestrować sygnał z okolicy przednio skroniowej, zaś elektrody T5 i T6 również umieszczone są zbyt wysoko, aby optymalnie rejestrować sygnały okolicy tylno skroniowej. W celu eliminacji tej wady wprowadza się dodatkowe elektrody T1 i T2, które nie występują jednak w standardowych czepkach Systemu 10-20. Inna wadą czepków jest wysychanie żelu wypełniającego przestrzeń pomiędzy elektrodą a skóra. Zwykle po 3 - 4 godzinach żel ten traci swoje właściwości. Niektórych spośród wyżej wymienionych wad umieszczania elektrod za pomocą czepka pozbawione są elektrody przyklejane do powierzchni skóry. Przede wszystkim można ich lokalizacje określić dużo dokładniej niż elektrod umieszczanych w czepku. Elektrody te można umieszczać na głowie w dowolnych miejscach, jak i dowolnie można rozszerzać system 10-20. Najszybciej elektrody przykleimy do powierzchni za pomocą past pełniących rolę żelu przewodzącego i kleju. Sprawny technik, przyczepi przyczepi w ten sposób 21 elektrod Systemu 10-20 w czasie krótszym niż 30 minut. Niestety, pasty te są wodozmywalne, w związku z czym, na skutek pocenia się skóry, po około 3-4 godzinach badania EEG, elektrody te będą odpadać od skóry. Najdłużej skóry będą trzymać się elektrody przyklejone za pomocą Collodium. Jeśli zatem planujemy wielogodzinny zapis EEG, elektrody powinniśmy przyczepiać do powierzchni skóry za pomocą tego kleju, co niestety może nam zabrać ponad godzinę czasu. Tak długotrwałe mocowanie elektrod źle wpłynie na badaną osobę, powodując jej zmęczenie i znużenie. Ponadto, po wykonaniu badania, elektrody musimy odklejać przy pomocy specjalnego rozpuszczalnika, którym należy również użyć do zmycia resztek zaschniętego Collodium z elektrod, co zabiera sporo czasu. Jeśli wykonujemy serię eksperymentu na kilku badanych, w przypadku zastosowania Collodium, aby skrócić przerwy pomiędzy eksperymentami, warto być wyposażonym w dwa zestawy elektrod. Podczas gdy jeden wykorzystywany jest w bieżącym pomiarze, drugi powinien być czyszczony po poprzednim eksperymencie. Z kolei elektrody przyklejane za pomocą specjalnych past zdejmuje się z głowy bardzo szybko, zaś do zmycia resztek kleju wystarczy zwykła woda z mydłem. Po około 5 minutach od zakończenia eksperymentu z wykorzystaniem past, elektrody miseczkowe są gotowe do kolejnego użycia.

Ułożenie badanej osoby

O ile to możliwe, badaną osobę powinniśmy umieść na specjalnym fotelu, przeznaczonym do rejestracji sygnału EEG. Wiele artefaktów zakłócających pomiar czynności elektrycznych mózgu, to artefakty mięśniowe powstałe na skutek (prawie zawsze nieświadomego) napięcia mięśni, związanego z niekomfortową pozycją. Typowym przykładem takich artefaktów są zakłócenia pochodzące od napięcia mięśni szyi, które starają się utrzymać głowę w pozycji pionowej. Aby wyeliminować artefakty pochodzące od mięśni szyi, głowa powinna być podparta specjalnym zagłówkiem. Nie zawsze jednak możemy ułożyć badaną osobę na specjalnym fotelu do badań EEG. W takim przypadku powinniśmy zadbać, aby badana osoba została posadzona na fotelu z oparciami na których wygodnie może położyć ręce. Wysokość fotela należy dobrać tak, aby pacjent mógł swobodnie oprzeć stopy o podłogę.

O co należy poprosić badanego przed eksperymentem

Umawiając się z osobą na pomiar sygnału EEG, prosimy ją aby przed badaniem umyła głowę oraz nie zastosowała do włosów żadnych odżywek ani balsamów do skóry. Przyczyniają się bowiem one do zwiększenia impedancji skóry i utrudniają jej odtłuszczenie. Czynność elektryczna mózgu obserwowana na powierzchni głowy, z uwagi na bardzo małą amplitudę, łatwo ulega zakłóceniom przez sygnały takie jak EMG, czy Elektrookulogram. Artefakty związane z ruchem gałki ocznej powstają w trakcie badania EEG głównie podczas mrugania, które jest naturalnym odruchem, dzięki któremu powierzchnia oka zostaje nawilżona. Można spotkać się z opinią, iż pacjent powinien przed badaniem EEG "wymrugać się na zapas", zaś w trakcie samego badania mrugać oczami jak najrzadziej. Nie jest to jednak dobre rozwiązanie, bowiem gałka oczna wymaga stałego nawilżenia, zaś powstrzymywanie się od mrugania może wywołać czynniki niekorzystnie wpływające rejestrację sygnału EEG (badana osoba przestanie być skoncentrowana, poczuje dyskomfort, zacznie się napinać). Pacjent powinien zatem mrugać tak często jak tylko jest to mu potrzebne. Zmniejszenie częstości mrugnięć można osiągnąć poprzez zastosowanie do oczu przed badaniem EEG specjalnych żeli nawilżających oraz prosząc pacjenta, aby w trakcie badania lekko przymrużył oczy. Innymi sygnałami bioelektrycznymi zakłócającymi pomiar EEG są potencjały związane z ruchami języka oraz zaciśniętymi szczękami. Aby zminimalizować wpływ tych artefaktów na pomiar czynności elektrycznej mózgu, przed daniem EEG prosimy pacjenta aby język wsunął między zęby, co zapobiegnie zarówno ruchom języka jak i zaciskaniu zębów.

Inne standardy lokalizacji elektrod

Jak zostało to wspomniane w poprzednim rozdziale, Międzynarodowy Standard 10-20 lokalizacji elektrod posiada pewne wady, które eliminowane są poprzez umieszczanie na głowie kolejnych elektrod, np. wymienione już elektrody T1 i T2, czy elektroda FPz, umieszczana pomiędzy elektrodami Fp1 i Fp2 czy elektroda Oz lokalizowana między elektrodami O1 i O2. Ostatecznie w roku 1985 G.E. Chatrian zaproponował bardzo proste rozszerzenie systemu 10-20, poprzez wprowadzenie kolejnych łuków głowy (pomiędzy już istniejącymi łukami strzałkowym, wieńcowym i poziomym) oraz umieszczanie elektrod tylko w odległości 10% długości poszczególnych łuków (a nie 10% lub 20% jak ma to miejsce w systemie 10-20). Wprowadzanie nowego systemu upraszczał fakt, iż w oryginalnym standardzie 10-20 przewidywano możliwość lokalizacji kolejnych elektrod, pozostawiając odpowiednie numery do ich oznaczeń (np. pomiędzy elektrodami C3 i Cz można wprowadzić elektrodę C2). Nowy standard nazwano rozszerzonym systemem 10-20 lub też systemem 10-10. Z oczywistych względów system 10-10 zawiera w sobie elektrody systemu 10-20. W literaturze można spotkać propozycję kolejnych rozszerzeń systemu 10-20 i 10-10, np. 10-5, w którym odległości pomiędzy elektrodami stanowią 10% lub 5% długości odpowiednich łuków głowy. Nie będziemy się jednak nimi zajmować na bieżących zajęciach, zostaną one dokładnie omówione, podbnie jak i standard 10-10 na zajęciach poświęconych tylko i wyłącznie pomiarowi sygnałów EEG w przyszłym semestrze.

Odprowadzenia, montaże

Zanim przystąpimy do mówienia tematów zawartych w tytule rozdziałów, przejdziemy do wyjaśnienia i omówienia pewnej nomenklatury występującej w Elektroencefalografii. Rejestracja czynności elektrycznej mózgu, jest badaniem znanym od ponad 100 lat. W międzyczasie dokonał się olbrzymi postęp technologiczny, jednak przyjęte kilkadziesiąt lat temu terminy funkcjonują do dziś, także w przypadku opisu parametrów technicznych urządzeń. Podobnie jak ma to miejsce w przypadku rejestracji elektrycznej czynności serca, elektrody zbierające sygnał EEG, połączone do aparatury rejestrującej nazywamy odprowadzeniami. Z kolei montaż to wzorzec określonego układu połączeń elektrod pomiarowych. W przeszłości taki wzorzec uzyskiwano poprzez odpowiednie elektroniczne połączenie elektrod ze wzmacniaczem, innymi słowy były one "montowane". Obecnie końcówki elektrod wtyka się odpowiadające im gniazdka we wzmacniaczu, zaś połączenia wytwarza się w sposób programowy. Sygnały bioelektryczne, co wiemy z pierwszych zajęć na pracowni, mierzymy różnicowo aby wyeliminować artefakty pochodzące od sieci i urządzeń elektrycznych. Nie inaczej jest z sygnałem EEG. Powstaje oczywiście problem, gdzie na ciele człowieka wybrać miejsce, które będzie źródłem sygnału odniesienia dla pomiaru czynności elektrycznej mózgu. Oczywiście, w zależności gdzie to miejsce zostanie zlokalizowane, zapis czynności elektrycznej mózgu będzie mieć różny przebieg i różną wartość diagnostyczną oraz naukową. Przypominamy, że w przypadku pomiaru sygnałów bioelektrycznych, metody wyboru sygnałów odniesienia można podzielić na dwie grupy:

• Odprowadzenia dwubiegunowe (lub bipolarne). W tym przypadku sygnał jest różnicą potencjałów pomiędzy danymi dwiema elektrodami umieszczonymi na powierzchni głowy.
• Odprowadzenia jednobiegunowe (lub monopolarne). Zapisywany sygnał jest różnicą potencjałów pomiędzy elektrodami, a jednym wspólnym potencjałem odniesienia, który nie musi leżeć koniecznie na powierzchni głowy.

Innymi słowy, w przypadku odprowadzeń dwubiegunowych, sygnał z każdej elektrody jest mierzony względem innego odniesienia, podczas gdy w przypadku odprowadzeń jednobiegunowych odniesienie jest wspólne dla wszystkich elektrod. W przypadku odprowadzeń dwubiegunowych zakłada się, iż elektroda odniesienia powinna być umieszczona w miejscu wolnym od artefaktów mięśniowych oraz w którym nie obserwuje się czynności elektrycznej mózgu. Niestety takie miejsca na ciele ludzkim nie istnieją. Umieszczenie elektrody odniesienia np. na klatce piersiowej spowodowałoby rejestrację zakłóceń w postaci sygnału EKG oraz artefaktów mięśniowych. Zwykle, jako sygnał odniesienia wybiera się średni potencjał rejestrowany przez elektrody A1 i A2 (które przewidziane są w systemie 10-20). Elektrody te są umieszczone bezpośrednio na uszach lub za uszami na wyrostku sutkowatym [3]. jest to miejsce względnie wolne od artefaktów EKG i mięśniowych. Niestety, elektrody A1 i A2 rejestrują sygnał z środkowo skroniowej części mózgu, ponadto w niektórych przypadkach obserwuje się także na tych elektrodach sygnał EKG. Inną często spotykaną elektrodą odniesienia jest elektroda Cz umieszczona na szczycie głowy. Stosuje się także jako potencjał odniesienia tzw. Common Average to jest średni potencjał mierzony przez wszystkie elektrody. O ile w trakcie 100 lat historii pomiarów czynności elektrycznej mózgu powstał pewien standard lokalizacji elektrod, tak nie istnieje żaden oficjalny standard montaży. Istnieją jednak pewne powszechnie przyjęte i stosowane montaże, umożliwiające lepsze zobrazowanie w zapisie EEG iglic związanych z nieprawidłowym funkcjonowaniem mózgu. Najczęściej spotykane montaże to:

• Montaż przednio-tylny, (łac. anterior-posterior A-P), zwany również "podwójnym bananem). Jest to najpopularniejszy montaż dwubiegunowy, w którym schemat połączeń między elektrodami tworzy łańcuchy układające się w kształt bananów. W montażu tym rejestrowany jest różnica potencjałów pomiędzy elektrodami:
  • F7 i Fp1, T3 i F7, T5 i T3, O1 i T3 - łańcuch przebiega wzdłuż lewego łuku poziomego
  • F8 i Fp2, T4 i F8, T6 i T4, O2 i T4 - łańcuch przebiega wzdłuż prawgo łuku poziomego
  • F3 i Fp1, C3 i F3, P3 i C3, O1 i P3 - łańcuch przebiega po łuku między łukiem strzałkowym a poziomym, z lewej strony głowy
  • F4 i Fp2, C4 i F4, P4 i C4, O2 i P4 - łańcuch przebiega po łuku między łukiem strzałkowym a poziomym, z prawej strony głowy
  • Cz i Fz, Pz i Cz - łańcuch przebiega po łuku strzałkowym
• Montaż poprzeczny, także dwubiegunowy, w którym przyległe elektrody łączy się w łańcuchy biegnące w poprzek głowy.
• Montaż A1/A2 - montaż jednobiegunowy, w którym jako elektrody odniesienia wybrano średni potencjał z elektrod A1 i A2.* Montaż * Montaż Common Average - montaż jednobiegunowy, w którym jako elektrody odniesienia wybrano średni potencjał ze wszystkich elektrod.

Lokalizacja elektrody GND

W przypadku pomiarów różnicowych, lokalizacja elektrody masy nie powinna mieć żadnego wpływu na rejestrowany sygnał, pod warunkiem że opór pomiędzy nią a skórą jest bardzo mały oraz jest ona dobrze przytwierdzona do powierzchni skóry. W związku z powyższym, lokalizację elektrody GND wybrano w miejscach, które z uwagi na budowę anatomiczną umożliwiają stabilne umieszczenie jej na głowie. Najczęściej są to miejsca:

• pomiędzy elektrodą Fp1 i Fp2 na czole,
• pomiędzy elektrodą Fz i Cz
• pomiędzy elektrodami Fp1, F7 i Fz (występuje tam płaski obszar czaszki sprzyjający dobremu umocowaniu elektrody)
• na klatce piersiowej
• na karku

Aparatura rejestrująca sygnał EEG

Wymagania stawiane aparaturze do rejestracji sygnałów bioelektrycznych zostały omówione na pierwszych zajęciach i wielu kwestiach dotyczą również urządzeń do pomiaru sygnału EEG. Jak można zauważyć aparat do rejestracji czynności elektrycznej mózgu powinien zawierać wielokanałowy wzmacniacz, o liczbie wejść równej przynajmniej liczbie elektrod standardu 10-20. W poprzednich rozdziałach wspomniano jednak o pewnych wadach systemu 10-20, do którego czasami dokładane są kolejne elektrody (Fpz, Oz, T1, T2, P8, P7). W takim przypadku liczba wejść rośnie już do 27, warto jedna, a by nasz wzmacniacz był wyposażony w 32 wejścia, bowiem w różnego rodzaju eksperymentach możemy potrzebować kolejnych elektrod. Ponadto w trakcie rejestracji sygnału EEG powinniśmy mierzyć również sygnał EKG O(jedno odprowadzenie dwubiegunowe), Elektrokulogram (jedno odprowadzenie dwubiegunowe,lub dwa jeśli chcemy dokonywać analiz snu), niekiedy potrzebujemy również czynności EMG (np. jeśli rejestrujemu ruch palaca jako odpowiedź pacjent na jakiś bodziec, co daje kolejne oprowadzenie dwubiegunowe). Łącznie nasz wzmacniacz powinien mieć co najmniej 32 wejścia jednobiegunowe i 4 wejścia dwubiegunowe. Szczegółowa budowa wzmacniacza do rejestracji czynności EEG wykracza poza ramy niniejszych zajęć i zostanie omówiona w przyszłym semestrze, tym bardziej, iż nadal w nomenklaturze Elektroencefalograficznej funkcjonują terminy, które powstały kilkadziesiąt lat temu, kiedy aparatura do rejestracji czynności elektrycznej mózgu była oparta na układach analogowych. Właściwe zrozumienie tych terminów wymaga zaznajomienia się z pewnymi aspektami tejże aparatury.

Artefakty

Pomiarowi czynności elektrycznej mózgu towarzyszy również rejestracja innych sygnałów bioelektrycznych, które są znacnzie silniejsze od sygnału EEG. Z niektórymi z nich, takimi jak EKG, EMG, Elektroeokulogram, zapoznaliśmy się na bieżących zajęciach. Inne artefakty oraz metody ich eliminacji poznamy na zajęciach w przyszłym semstrze.