Az agykéreg elektromos tevékenysége

• Elektroenkephalogram, electrocorticogramm• A fejbőrre/agykéregre helyezett elektróddal az egész

agykéregről alacsony frekvenciájú potenciálváltozások regisztrálhatók.

• 0-200 Hz néhányszor 10 V• A térbeli felbontása nem túl jó, de az időbeli minden

más technikánál jobb.

• Tudománytörténet: Richard Caton, liverpooli orvos elektromos jeleket regisztrál majom és nyúl agykérgéről (British Medical Journal 1875)

• Hans Berger német fiziológus az emberi fejbőrről regisztrálja az elektromos jeleket 1920-ban. Ő nevezi el a módszert elektroencephalográfiának.

Az EEG forrása

• Elsősorban a piramissejtek posztszinaptikus potenciáljainak összegződése. – A szinapszisban serkentett membránon pozitív ionok lépnek be

(sink – nyelő), környezet negatív lesz.

– Az áramkör a sejttest membránján át záródik, ott pozitív ionok lépnek ki (source – forrás).

– A kettő együtt a felszínre merőleges dipólust alkot.

– A gyors lefolyású akciós potenciálok nem szerepelnek az EEG görbe keletkezésében.

1. Hosszú, elnyújtott sejtek legyenek

2. A kérgi oszlopok piramissejtjei parallel módon helyezkednek el.

3. Az oszlopok piramissejtjei (és néha több oszlop is) egyszerre kerülnek ingerületbe.

Attól függően, hogy az utóbbi kritérium milyen mértékben teljesül, különböző frekvenciájú és amplitúdójú makropotenciálok keletkeznek.

4. Csak azok a dipólusok (piramissejtek és oszlopok) regisztrálhatóak, amelyek az elektródra merőlegesek.

Az EEG regisztrálhatóságánakfeltételei

Az EEG genezise

Akcióspotenciál

Glutamát receptor

GABAa receptor

Nemzetközi 10-20-as rendszer

Az EEG-s mérés elve

elnevezés frekvencia generátor előfordulás

lassú kérgi ritmus 0 – 1 Hz agykéreg alvás, altatás

delta hullámok 1 – 4 Hz talamusz, agykéreg alvás, altatás

teta hullámok 4 – 9 Hz hippokampusz, ? elalvás, REM

alfa hullámok 9 – 12 Hz talamusz nyugalom, csukott szem

szigma orsók 12 – 14 Hz talamusz elalvás

beta hullámok 12 – 20 Hz agykéreg ébrenlét

gamma oszcilláció 20 – 80 Hz agykérgi interneuronok figyelem, aktiváció

ripple oszcilláció 80 – 200 Hz agykéreg aktiváció

Az EEG hullámok frekvencia szerinti felosztása

Az EEG és az éberségi szint kapcsolata.

• Delta: újszülöttekben általános, felnőttekben a mély alvás 3. és 4. szakaszában, encefalopátiákban, agysérülések következményeként, és kómában és opiátnarkózis alatt.

• Teta: gyermekkorban nagyobb arányban, felnőttekben inkább csak átmenetileg fordul elő álmosság, felületes alvás, elalvás és ébredés során. Emellett hipnózis és meditáció kapcsán írták le.

• Alfa: nyugodt ébrenlét során, főleg csukott szem mellett elsősorban az okcipitális kéreg felett. Az álmosság, elalvás és a szem kinyitása megszűnteti. A jóga, zen és a neurobiofeedback gyakorlóira megnövekedett alfa aktivitás jellemző.

Az EEG és az éberségi szint kapcsolata.

• Béta: normál ébrenlét nyitott szemmel, aktív gondolkodás és koncentrálás során. A paradox alvás jellegzetes hullámformája. Szabályos béta ritmus figyelhető meg néhány patológiás állapotban és némely drog (benzodiazepinek) hatására. Halogénezett altatók propofol stb jellegzetes nem-reaktív alfa-béta sávba eső kérgi aktivitást okoznak.

• Gamma: magas mentális aktivitás, figyelem és percepció. Paradox alvás alatt is.

Felnőttből elvezetett normál ébrenléti EEG mintázat

21 3 4

1: kis amplitúdójú, generalizált aktivitás2: a nyakszirti területen, kép nézésekor aktiválódó hullámok 3: jellegzetes ritmus az okcipitális területen, minimális aktivitással4: szemnyitás (EO) hatására deszinkronizálódó aktivitás, műtermékkel

Felnőttből elvezetett normál alvási EEG mintázat

1: mélyalvás K-komplexszel (a), alvási orsóval (b) és lassú hullámmal (d)2: nagyon lassú hullámú mélyalvás 3: REM alvás, szemmozgás műtermékkel

12 éves gyermek normál EEG aktivitás-mintázata

8 hónapos gyermek normál EEG aktivitás-mintázata

1: éber állapot (a centrális elvezetéseknél 4-5 Hz-es teta aktivitással)2: szendergés3: alvás (aszinkron, jellegzetes orsó aktivitás is megfigyelhető)

Műtermékek I

1-blink: pislogás, 2-EO: szemnyitás, 3-EC: szembecsukás, 4-EM: ritmikus lassú szemmozgás, 5-EM: szakkadikus szemmozgás

Műtermékek II.

1-2: izommozgásból eredő műtermék 70 ill. 15 Hz-es szűrés alkalmazásával, 3: EKG műtermék (a nyilak jelölik),4: beszéd ill. arcizommozgásból eredő műtermék, 5: rágóizmok működéséből eredő műtermék

Féltekei aszimmetria

Epilepsziás generalizált nagyroham EEG képe

1: tónusos szakasz, 2: klónusos szakasz

Generalizált tüske-hullám típusú epileptikus aktivitás

Az EEG analízise

delta

teta

alfa

béta

gamma

0 100 200 300 400 500

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60

0.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0 Fourier analízis

telje

sítm

ény

frekvencia(Hz)

Fourier analyzis: Ébrenlét (patkány)

EEG (5sec)

Fourier analyzis: Ébrenléti theta ritmusmozgás közben (patkány)

0 100 200 300 400 500

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60

0

1

2

3

4

5

csúcs 7,5 Hz-nélFourier-analízis

telje

sítm

én

y

frekvencia (Hz)

EEG (5sec)

Fourier analyzis:Lassú hullámú alvás (patkány)

0 10 20 30 40 50

0

1

2

3

4

5

6Fourier analízis

telje

sítm

én

y

frekvencia (Hz)

0 100 200 300 400 500

EEG (5sec)

Alvás-ébrenlét

• Az életmódtól függően az éjszaka vagy nappal kedvez az állatok aktivitásának. Kedvezőtlen időszakot nagyrészt alvással töltik.

• Az alvás nem egyszerűen pihenés, nélkülözhetetlen az életben maradáshoz.

• Az alvás általános kritériumai (gerincteleneknél)– emlős-madár esetében EEG alapján definiálják...

– mozgás hiánya, sztereotíp testtartás, specifikus pihenőhely

– emelkedett szenzoros küszöb

– könnyű visszafordíthatóság

– cirkadian szerveződés, szabályozottság: depriváció – rebound

Emberi alvás• Berger 1929: az éberségi szint szoros kapcsolatban áll az EEG hullámaival: δ, θ,

α, β, később γ

• Loomis 1937: 5 alvási-ébrenléti szakasz – É és 4 LA

• Aserinsky és Kleitman 1953: paradox alvás leírása, kapcsolat az álmodással

• Az alvás bekövetkezését 3 tényező válthatja ki:– homeosztatikus alvás igény (akármit is takar)

– napi ritmus (megfelelő napszak)

– ingerszegény környezet (luxus alvás)

• Az emberi alvás két jellegzetes komponense a lassú hullámú alvás (NREM) és az álomlátásos alvás (rapid-eye-movement, REM).

• Az alvás során kb. 90 perces periódus idővel váltakoznak – basic rest activity cycle, BRAC

Berger - 1929

Élettani változók alvásban

Alvás és életkor

Az alvás folyamata• Először az alfa hullámok tűnnek el az EEG-ből, teta

hullámok jelennek meg, : LA1• Megjelennek az alvási orsók (jellegzetes rövid és

szabályos béta hullámok), és a K komplexek (egy lassú hullám, melyet orsó aktivitás követ, gyakran külső inger triggereli): LA2

• A delta hullámok aránya egyre nagyobb lesz: LA3 és LA4

• Adott időt töltve LA3 vagy LA4 állapotban, rövid LA2 átmenet után paradox alvás következik.

• A paradox alvásból néha felébredünk és az egész ciklus kezdődik, de általánosabb hogy egy újabb ciklus kezdődik LA1 nélkül.

Alvásfázisok

Paradox alvás• Erőteljes agykérgi aktiváció, ám nehezen ébreszthető az

alvó ember• Izomtónus megszűnik, (néha rángások)• Gyors szemmozgások: REM• Jellegzetes vegetatív tünetek:

– pulzusszám, légzés vérnyomás növekszik, illetve nagy ingadozásokat mutat

– férfiakban erekció – impotencia vizsgálata

– hőszabályozás felfüggesztődik

• Valószínűleg mindig álmodással jár – Utólagos történetté rendezés – általában erős érzelmi tartalom

– SWS-ben is van álmodás: racionálisabb, irányíthatóbb – alvajárás is ebben a stádiumban

Feladatok a gyakorlatra

• Csukott szem, relax• Csukott szem, fejszámolás• Nyitott szem