Brief History and Background

První známé neurofyziologické záznamy na zvířatech provedl Richard Caton v roce 1875. Nástup záznamu elektrické aktivity člověka trval další půlstoletí. Hans Berger, německý psychiatr, byl průkopníkem EEG u lidí v roce 1924. EEG je elektrofyziologická technika pro záznam elektrické aktivity vycházející z lidského mozku. Vzhledem k jeho vynikající časové citlivosti je hlavní užitečnost EEG v hodnocení dynamického fungování mozku. EEG je zvláště užitečné při hodnocení pacientů s podezřením na záchvaty, epilepsii a neobvyklé křeče. Až na určité výjimky prakticky všichni pacienti s epilepsií vykazují charakteristické změny EEG během epileptického záchvatu (iktální záznamy nebo záznamy během záchvatu). Většina pacientů s epilepsií vykazuje také charakteristické interiktální (neboli mezi záchvaty) epileptiformní výboje (IED) označované jako hrotové (<70 μsec trvání), hrotové a vlnové nebo ostré vlnové (70-200 μsec trvání) výboje.

EEG byla také přijata pro několik dalších klinických indikací. EEG lze například použít k monitorování hloubky anestezie během chirurgických zákroků; vzhledem k jeho velké citlivosti při zobrazování náhlých změn nervových funkcí i v okamžiku jejich prvního výskytu se ukázalo, že je v tomto prostředí docela užitečné při monitorování možných komplikací, jako je ischemie nebo infarkt. Tvary vln EEG lze také průměrovat, čímž vznikají evokované potenciály (EP) a potenciály související s událostmi (ERP), potenciály, které představují nervovou aktivitu, jež je předmětem zájmu a časově souvisí s určitým podnětem. EP a ERP se používají v klinické praxi a ve výzkumu pro analýzu zrakových, sluchových, somatosenzorických a vyšších kognitivních funkcí.

Předpokládá se, že EEG je primárně generováno korovými pyramidovými neurony v mozkové kůře, které jsou orientovány kolmo k povrchu mozku. Neuronální aktivita detekovatelná pomocí EEG je součtem excitačních a inhibičních postsynaptických potenciálů relativně velkých skupin neuronů, které střílejí synchronně. Běžné EEG zaznamenávané na povrchu hlavy nebo kůry není schopno registrovat okamžité změny lokálních potenciálů pole vznikající z akčních potenciálů neuronů. Další podrobnosti o neurofyziologických principech, které jsou základem EEG, najdete v dodatku 1.

Nešťastnou realitou EEG je, že mozková aktivita může být překryta jinou elektrickou aktivitou generovanou tělem nebo v prostředí. Aby bylo možné miniaturní, mozkem generované napětí EEG vidět na povrchu skalpu, musí nejprve projít několika biologickými filtry, které jednak snižují amplitudu signálu, jednak rozprostírají aktivitu EEG do větší šíře, než je její původní zdrojový vektor. Mozková napětí musí projít mozkem, mozkomíšním mokem, mozkovými blanami, lebkou a kůží, než se dostanou na místo záznamu, kde je lze detekovat. Navíc další biologicky generovaná elektrická aktivita (svaly na hlavě, oči, jazyk, a dokonce i vzdálené srdce) vytváří masivní napěťové potenciály, které často překrývají a zastírají mozkovou aktivitu. Dočasné odpojení záznamových elektrod (tzv. artefakt “electrode pop”) může dále narušit EEG, nebo dokonce imitovat mozkové rytmy a záchvaty. Podstatné je, že biologické a environmentální elektrické artefakty často narušují schopnost interpreta přesně identifikovat normální rytmy i patologické vzorce. Naštěstí mají artefakty mnoho rozlišovacích znaků, které jsou dobře vyškolenými a pečlivými pozorovateli snadno identifikovatelné. Několik příkladů artefaktů, se kterými se běžně setkáváme při záznamu EEG, naleznete v příloze 4.

Typický displej EEG zobrazuje napětí ve vertikální oblasti a čas v horizontální oblasti, čímž poskytuje zobrazení probíhající mozkové aktivity téměř v reálném čase (obrázek 1). Při digitálním záznamu a přehledu může interpret změnit několik aspektů zobrazení EEG pro pohodlí a srozumitelnost dat. Interpret může nastavit citlivost (známou také jako “zesílení”) záznamu v mikrovoltech na milimetr a zvýšit nebo snížit výšku zobrazení průběhů. Lze také měnit délku zobrazeného času, který se někdy označuje jako epocha a dříve byl znám jako “rychlost papíru”. Kratší intervaly lze na obrazovce počítače zobrazit pomocí několika sekund, což je výrazná výhoda pro zobrazení velmi krátkých EEG událostí, jako jsou epileptiformní hroty. Naopak časovou stupnici lze rozšířit a zobrazit delší úseky EEG v délce několika minut, aby bylo možné sledovat pomalu se vyvíjející rytmické výboje. Pro snížení artefaktů lze v určitých nastaveních použít také digitální filtry, které je však třeba používat s velkou opatrností, protože filtrují i zájmovou aktivitu EEG a mohou vážně zkreslit průběhy EEG.

EEG využívá princip diferenciálního zesílení neboli záznamu rozdílů napětí mezi různými body pomocí dvojice elektrod, který porovnává jedno aktivní místo zkoumání elektrody s jinou sousední nebo vzdálenou referenční elektrodou. Pouze měřením rozdílů elektrických potenciálů se vytvářejí rozeznatelné EEG vlny. Podle konvence, pokud je aktivní zkoumající elektroda (označovaná G1, jako “Grid 1”, což je historická konvence z analogové amplifikace) negativnější než referenční elektroda (G2), směřuje potenciál EEG nad horizontální poledník (tj. vzestupná vlna), zatímco v opačném případě, kdy je referenční elektroda negativnější, směřuje vektor potenciálu EEG pod horizontální poledník (sestupný potenciál). Další možnosti polarity jsou uvedeny na obrázku 2.

Příbuznou technikou k EEG je MEG, která nezaznamenává elektrickou aktivitu, ale spíše využívá senzory k zachycení magnetických polí generovaných mozkem. MEG poskytuje doplňující informace k EEG tím, že prokazuje aktivitu magnetických mozkových dipólů. Protože magnetická pole jsou méně znehodnocena biologickými filtry hlavy než elektrická aktivita, mohou dipóly MEG poskytnout přesnější lokalizaci mozkových epileptiformních generátorů než EEG. Podrobný přehled MEG přesahuje rámec tohoto přehledu. Zájemce o tuto problematiku odkazujeme na vynikající literaturu z poslední doby (1-3). Příklad MEG viz obrázek 3.