Brief History and Background

De første kendte neurofysiologiske optagelser af dyr blev foretaget af Richard Caton i 1875. Der gik endnu et halvt århundrede, før man begyndte at optage menneskers elektriske aktivitet. Hans Berger, en tysk psykiater, var banebrydende for EEG hos mennesker i 1924. EEG er en elektrofysiologisk teknik til registrering af elektrisk aktivitet fra den menneskelige hjerne. På grund af dens udsøgte tidsmæssige følsomhed er EEG’s vigtigste anvendelsesområde evaluering af dynamisk hjernefunktion. EEG er især nyttigt ved vurdering af patienter med mistanke om anfald, epilepsi og usædvanlige anfald. Med visse undtagelser vil praktisk talt alle patienter med epilepsi udvise karakteristiske EEG-ændringer under et epileptisk anfald (iktale eller under anfaldsoptagelser). De fleste epilepsipatienter udviser også karakteristiske interiktale (eller mellem anfald) epileptiforme udladninger (IED’er), kaldet spike (<70 μsek varighed), spike og bølge eller sharp-wave (70-200 μsek varighed) udladninger.

EEG er også blevet anvendt til flere andre kliniske indikationer. EEG kan f.eks. anvendes til at overvåge anæstesidybden under kirurgiske indgreb; i betragtning af dets store følsomhed ved at vise pludselige ændringer i neurale funktioner, selv når de først opstår, har det vist sig at være ganske nyttigt i denne sammenhæng ved overvågning af potentielle komplikationer som iskæmi eller infarkt. EEG-bølgeformerne kan også gennemsnitliggøres, hvilket giver anledning til fremkaldte potentialer (EP’er) og hændelsesrelaterede potentialer (ERP’er), potentialer, der repræsenterer neurale aktivitet af interesse, som er tidsmæssigt relateret til en specifik stimulus. EP’er og ERP’er anvendes i klinisk praksis og forskning til analyse af visuel, auditiv, somatosensorisk og højere kognitiv funktion.

EEG menes primært at blive genereret af kortikale pyramidale neuroner i hjernebarken, som er orienteret vinkelret på hjerneoverfladen. Den neurale aktivitet, der kan påvises ved EEG, er summen af de excitatoriske og inhibitoriske postsynaptiske potentialer fra relativt store grupper af neuroner, der affyres synkront. Konventionelle EEG-optagelser fra hovedbunden eller kortikale overflader er ikke i stand til at registrere de momentane lokale feltpotentialeændringer, der opstår som følge af neuronale aktionspotentialer. Se bilag 1 for yderligere oplysninger om de neurofysiologiske principper, der ligger til grund for EEG.

En uheldig realitet ved EEG er, at den cerebrale aktivitet kan overskygges af anden elektrisk aktivitet, der genereres af kroppen eller omgivelserne. For at kunne ses på hovedbundens overflade skal de miniscule, cerebralt genererede EEG-spændinger først passere gennem flere biologiske filtre, der både reducerer signalamplituden og spreder EEG-aktiviteten mere bredt ud end dens oprindelige kildevektor. De cerebrale spændinger skal gennem hjernen, CSF, meninges, kraniet og huden, før de når frem til det optagelsessted, hvor de kan registreres. Desuden skaber anden biologisk genereret elektrisk aktivitet (fra hovedbundsmusklerne, øjnene, tungen og endog det fjerntliggende hjerte) massive spændingspotentialer, som ofte overdøver og skjuler den cerebrale aktivitet. Midlertidige løsrivelser af optageelektroderne (kaldet “elektrode pop”-artefakt) kan yderligere udhule EEG’et eller endog efterligne hjernerytmer og anfald. Det er vigtigt at understrege, at biologiske og miljømæssige elektriske artefakter ofte forstyrrer tolkerens evne til præcist at identificere både normale rytmer og patologiske mønstre. Heldigvis har artefakter mange karakteristiske egenskaber, som let kan identificeres af veltrænede, omhyggelige observatører. Se bilag 4 for flere eksempler på artefakter, der ofte forekommer under EEG-optagelse.

En typisk EEG-skærm viser spændinger på det vertikale domæne og tid på det horisontale domæne, hvilket giver en næsten realtidsvisning af den igangværende hjerneaktivitet (figur 1). Med digital optagelse og gennemgang kan tolken ændre flere aspekter af EEG-displayet for at gøre det nemmere og gøre dataene forståelige. Tolken kan justere følsomheden (også kendt som “gain”) af optagelsen i mikrovolt pr. millimeter for enten at øge eller reducere visningshøjden af bølgeformerne. Man kan også ændre mængden af den viste tid, som undertiden kaldes en epok og tidligere blev kaldt “papirhastighed”. Kortere intervaller kan ses med få sekunder på en computerskærm, hvilket er en klar fordel ved visning af meget korte EEG-hændelser som f.eks. epileptiforme spikes. Omvendt kan tidsskalaen udvides til at vise længere segmenter af EEG over flere minutter for at se på langsomt udviklende rytmiske udladninger. Digitale filtre kan også anvendes til at reducere artefakt i visse indstillinger, men skal anvendes med stor forsigtighed, da de også filtrerer EEG-aktivitet af interesse og kan forvrænge EEG-bølgeformerne alvorligt.

EEG anvender princippet om differentiel forstærkning eller registrering af spændingsforskelle mellem forskellige punkter ved hjælp af et par elektroder, der sammenligner et aktivt udforskningselektrodested med en anden nærliggende eller fjerntliggende referenceelektrode. Det er kun ved at måle forskelle i elektrisk potentiale, at der kan genereres EEG-bølgeformer. Når den aktive udforskningselektrode (benævnt G1 for “Grid 1”, en historisk konvention fra analog forstærkning) er mere negativ end referenceelektroden (G2), er EEG-potentialet konventionelt set rettet over den horisontale meridian (dvs. en opadgående bølge), mens EEG-potentialet er rettet under den horisontale meridian (nedadgående potentiale), hvis det modsatte er tilfældet, hvor referenceelektroden er mere negativ, mens EEG-potentialet er rettet under den horisontale meridian (nedadgående potentiale). Andre polaritetsmuligheder er vist i figur 2.

En beslægtet teknik til EEG er MEG, som ikke registrerer elektrisk aktivitet, men i stedet anvender sensorer til at opfange magnetiske felter, der genereres af hjernen. MEG giver supplerende oplysninger til EEG ved at påvise aktiviteten af magnetiske hjernedipoler. Da magnetiske felter nedbrydes mindre af hovedets biologiske filtre end elektrisk aktivitet, kan MEG-dipoler give mere nøjagtige placeringer af epileptiformgeneratorer i hjernen end EEG. En detaljeret gennemgang af MEG ligger uden for rammerne af denne gennemgang. Den interesserede læser henvises til den fremragende nyere litteratur om dette emne (1-3). Se figur 3 for et eksempel på MEG.