Brief History and Background

最初の神経生理学的記録は、1875年にRichard Catonによって動物の記録として知られています。 人間の電気的活動を記録するようになるには、さらに半世紀を要した。 1924年、ドイツの精神科医ハンス・ベルガーが、ヒトの脳波を記録することに成功した。 脳波は、人間の脳から発生する電気的活動を記録する電気生理学的手法である。 その時間的感度の高さから、動的な脳機能の評価が主な用途である。 特に、発作やてんかん、異常気象が疑われる患者の評価には、EEGが有用である。 一部の例外を除き、事実上すべてのてんかん患者は、てんかん発作時に特徴的な脳波変化を示す（イクタルまたは発作中の記録）。 また、ほとんどのてんかん患者は、スパイク放電（<70μ秒）、スパイクと波、またはシャープウェーブ放電（70-200μ秒）と呼ばれる、発作間（または発作間）のてんかん様放電（IED）を特徴的に示している。 たとえば、EEGは外科手術中の麻酔の深さをモニターするために使用されることがある。神経機能の急激な変化が最初に生じたときでさえ、その大きな感度を示すことから、この環境では虚血や梗塞などの潜在的合併症をモニターするのにかなり役立つことが証明されている。 EEG波形は平均化され、誘発電位（EP）や事象関連電位（ERP）、つまり特定の刺激に時間的に関連する神経活動を表す電位が生じることもあります。 EPやERPは、臨床や研究において、視覚、聴覚、体性感覚、高次認知機能の分析に用いられている

EEGは、主に大脳皮質にある脳表面に垂直な向きの錐体ニューロンから発生すると考えられている。 EEGで検出可能な神経活動は、同期して発火する比較的大きなニューロン群の興奮性シナプス後電位と抑制性シナプス後電位の総和である。 従来の頭皮や皮質表面で記録されたEEGでは、神経細胞の活動電位から生じる瞬間的な局所電位変化を記録することはできない。 EEGの基礎となる神経生理学的原理の詳細については、付録1を参照されたい。

EEGの残念な現実は、脳活動が身体や環境から生じる他の電気活動に圧倒されることがあることである。 頭皮表面で見るためには、脳で発生した極小のEEG電圧をまず複数の生物学的フィルターを通過させなければならない。このフィルターは信号振幅を減少させ、EEG活動をその元のソースベクトルよりも広く拡散させる。 脳電位は、脳、髄液、髄膜、頭蓋骨、皮膚などを通過して、記録部位に到達し、検出される。 さらに、頭皮の筋肉、眼球、舌、さらには遠くの心臓など、他の生物学的に発生する電気的活動によって巨大な電位が生じ、大脳の活動を圧倒して見えなくなってしまうことがよくあるのです。 記録用電極の一時的な剥離（「電極ポップ」と呼ばれるアーチファクト）は、EEGをさらに侵食し、脳のリズムや発作を模倣することさえある。 要するに、生物学的および環境的な電気的アーチファクトは、正常なリズムと病的なパターンの両方を正確に識別する通訳者の能力を頻繁に妨害するのです。 幸いなことに、アーチファクトは、よく訓練された注意深い観察者が容易に識別できる多くの識別特性を有しています。 EEG記録中によく遭遇するアーチファクトのいくつかの例については、付録4を参照されたい。

典型的なEEGディスプレイは、垂直領域に電圧、水平領域に時間をグラフ化し、進行中の大脳活動をほぼリアルタイムで表示する（図1）。 デジタル記録とレビューでは、通訳者はデータの利便性と分かりやすさのためにEEGディスプレイのいくつかの側面を変更することができる。 通訳者は、記録の感度（「ゲイン」とも呼ばれる）を1ミリメートルあたりのマイクロボルトで調整し、波形の表示高さを高くしたり低くしたりすることが可能である。 また、表示する時間（エポックと呼ばれることもあり、以前はペーパースピードと呼ばれていた）を変更することもできる。 これは、てんかん様スパイクのような非常に短いEEGイベントを見るのに非常に有利である。 逆に、時間スケールを拡大して、数分間にわたる長いEEGセグメントを表示し、ゆっくりと展開するリズミカルな放電を観察することもできる。 デジタル・フィルタは、特定の設定においてアーチファクトを低減するために適用することもできるが、関心のあるEEG活動もフィルタリングし、EEG波形を大きく歪める可能性があるため、十分に注意して使用する必要がある。 24歳女性の覚醒時に記録された脳波の一例である。 これは10秒間のエポックである。 最初の4チャンネルはチェーンと呼ばれ、頭部正中線から記録された脳活動を示している（詳細）

EEG は差動増幅の原理、すなわち一対の電極を用いて異なる点間の電圧差を記録し、あるアクティブな探索電極部位と別の近隣または遠方の参照電極を比較することを利用している。 電位差を測定することによってのみ、識別可能なEEG波形が生成される。 慣習として、アクティブな探索電極（アナログ増幅器からの歴史的慣習で「グリッド1」を意味するG1と呼ばれる）が参照電極（G2）よりもマイナス側にある場合、EEG電位は水平子午線の上方を向き（すなわち上昇波）、逆に参照電極の方がマイナス側にある場合、EEG電位ベクトルは水平子午線の下方を向く（下降電位）。 その他の極性の可能性を図2.