Kort historik och bakgrund

Den första kända neurofysiologiska inspelningen av djur utfördes av Richard Caton 1875. Det tog ytterligare ett halvt sekel innan man började registrera den elektriska aktiviteten hos människor. Hans Berger, en tysk psykiater, var pionjär när det gällde EEG på människor 1924. EEG är en elektrofysiologisk teknik för att registrera elektrisk aktivitet från den mänskliga hjärnan. Med tanke på dess utsökta tidsmässiga känslighet är EEG främst användbart för att utvärdera dynamiska hjärnfunktioner. EEG är särskilt användbart för att utvärdera patienter med misstänkta kramper, epilepsi och ovanliga anfall. Med vissa undantag kommer praktiskt taget alla patienter med epilepsi att uppvisa karakteristiska EEG-förändringar under ett epileptiskt anfall (iktal eller under anfall). De flesta epilepsipatienter uppvisar också karakteristiska interiktala (eller mellan anfallen) epileptiforma urladdningar (IED) som benämns spik (<70 μsek varaktighet), spik och våg, eller skarpa vågor (70-200 μsek varaktighet) urladdningar.

EEG har också antagits för flera andra kliniska indikationer. EEG kan till exempel användas för att övervaka anestesidjupet under kirurgiska ingrepp; med tanke på dess stora känslighet när det gäller att visa plötsliga förändringar i neurala funktioner redan när de först inträffar, har det visat sig vara ganska användbart i denna miljö för att övervaka potentiella komplikationer som ischemi eller infarkt. EEG-vågformer kan också medelvärdesbildas, vilket ger upphov till framkallade potentialer (EP) och händelserelaterade potentialer (ERP), potentialer som representerar neurala aktiviteter av intresse som är tidsmässigt relaterade till ett specifikt stimulus. EPs och ERPs används i klinisk praxis och forskning för analys av visuell, auditiv, somatosensorisk och högre kognitiv funktion.

EEG anses i första hand genereras av kortikala pyramidala neuroner i hjärnbarken som är orienterade vinkelrätt mot hjärnans yta. Den neurala aktivitet som kan upptäckas genom EEG är summan av de excitatoriska och inhibitoriska postsynaptiska potentialerna hos relativt stora grupper av neuroner som avfyras synkront. Konventionell EEG från hårbotten eller kortikal yta kan inte registrera de tillfälliga lokala fältpotentialförändringar som uppstår genom neuronala aktionspotentialer. Se bilaga 1 för ytterligare information om de neurofysiologiska principer som ligger till grund för EEG.

En olycklig realitet med EEG är att den cerebrala aktiviteten kan överskuggas av annan elektrisk aktivitet som genereras av kroppen eller i miljön. För att synas på hårbottenytan måste de minikroppiga, cerebralt genererade EEG-spänningarna först passera genom flera biologiska filter som både minskar signalamplituden och sprider ut EEG-aktiviteten mer än dess ursprungliga källvektor. De cerebrala spänningarna måste passera genom hjärnan, CSF, hjärnhinnorna, skallen och huden innan de når inspelningsplatsen där de kan upptäckas. Dessutom skapar annan biologiskt genererad elektrisk aktivitet (från skalpmusklerna, ögonen, tungan och till och med det avlägsna hjärtat) massiva spänningspotentialer som ofta överröstar och döljer den cerebrala aktiviteten. Tillfälliga bortkopplingar av inspelningselektroderna (s.k. “electrode pop”-artefakt) kan ytterligare urholka EEG:t eller till och med imitera hjärnans rytmer och kramper. Det är viktigt att biologiska och miljömässiga elektriska artefakter ofta stör tolkarens förmåga att korrekt identifiera både normala rytmer och patologiska mönster. Lyckligtvis har artefakter många utmärkande egenskaper som lätt kan identifieras av välutbildade, noggranna observatörer. Se bilaga 4 för flera exempel på artefakter som ofta förekommer vid EEG-inspelning.

En typisk EEG-display visar spänningar på den vertikala domänen och tid på den horisontella domänen, vilket ger en nästan realtidsvisning av pågående hjärnaktivitet (figur 1). Med digital inspelning och granskning kan tolken ändra flera aspekter av EEG-displayen för att underlätta och göra uppgifterna begripliga. Tolken kan justera känsligheten (även kallad “gain”) för inspelningen, i mikrovolt per millimeter, för att antingen öka eller minska vågformernas visningshöjd. Man kan också ändra den tid som visas, vilket ibland kallas epok och tidigare kallades “pappershastighet”. Kortare intervaller kan visas med några sekunder på en datorskärm, vilket är en klar fördel för att visa mycket korta EEG-händelser som epileptiforma spikar. Omvänt kan tidsskalan utökas för att visa längre segment av EEG under flera minuter för att titta på långsamt utvecklande rytmiska urladdningar. Digitala filter kan också tillämpas för att minska artefakter i vissa inställningar men måste användas med stor försiktighet eftersom de också filtrerar EEG-aktivitet av intresse och kan förvränga EEG-vågformerna kraftigt.

EEG använder sig av principen om differentiell förstärkning, eller registrering av spänningsskillnader mellan olika punkter med hjälp av ett par elektroder som jämför en aktiv utforskande elektrodplats med en annan angränsande eller avlägsen referenselektrod. Det är endast genom att mäta skillnader i elektrisk potential som urskiljbara EEG-vågformer genereras. När den aktiva utforskande elektroden (kallad G1, för “Grid 1”, en historisk konvention från analog förstärkning) är mer negativ än referenselektroden (G2) är EEG-potentialen riktad över den horisontella meridianen (dvs. en uppåtgående våg), medan EEG-potentialvektorn är riktad under den horisontella meridianen (nedåtgående våg) om motsatsen gäller, dvs. om referenselektroden är mer negativ. Andra polaritetsmöjligheter visas i figur 2.

En besläktad teknik till EEG är MEG, som inte registrerar elektrisk aktivitet utan snarare använder sensorer för att fånga upp magnetfält som genereras av hjärnan. MEG ger kompletterande information till EEG genom att visa aktiviteten hos magnetiska hjärndipoler. Eftersom magnetfält inte försämras lika mycket av huvudets biologiska filter som elektrisk aktivitet, kan MEG-dipoler ge mer exakta lokaliseringar av epileptiformgeneratorer i hjärnan än EEG. En detaljerad genomgång av MEG ligger utanför ramen för denna rapport. Den intresserade läsaren hänvisas till utmärkt nyare litteratur i ämnet (1-3). Se figur 3 för ett exempel på MEG.