Elettroencefalogramma - Basi fisiologiche

Sommazione dei potenziali extracellulare

Il segnale è una sommazione di potenziali generati a livello extracellulare. Sono potenziali con caratteristiche diverse dai potenziali d’azione. Per registrare questa attività deve attivarsi un gran numero di neuroni in modo sincrono
Dallo scalpo esternamente non si può cogliere l’attività di un singolo neurone. Tuttavia l’info del singolo neurone è molto parziale rispetto alla sommazione, che dà info sul processo

Non riusciamo a registrare i potenziali d’azione perché sono troppo veloci, quindi le cellule neurali dovrebbero essere perfettamente in fase per poter essere sommate, altrimenti si cancellano l’uno con l’altro perché a livello extracellulare la polarità è opposta.

Contributo delle cellule piramidali

I potenziali post sinaptici durano centinaia di ms e questa finestra temporale ne permette la sommazione

Si trovano sui dendriti o sul corpo cellulare, quindi le cariche sono più concentrate. Il contributo principale all’EEG è dato dalle cellule piramidali, che tendono a co-attivarsi (attivarsi insieme), hanno un orientamento simile in corteccia (sono parallele tra loro, perpendicolari alla corteccia). Questo orientamento, il fatto che si attivino insieme e il fatto che abbiano il corpo cellulare piuttosto lontano dai dendriti favorisce la sommazione. Il contributo principale all’EEG lo danno le cellule piramidali.

Noi registriamo l’attività extra-cellulare

Sinapsi e dipoli neuronali

Se c’è una sinapsi eccitatoria, abbiamo negatività sui dendriti. A livello del corpo cellulare si crea positività, quindi si crea un dipolo (concentrazione di cariche elettriche opposte in due punti distinti dello spazio) nel singolo neurone.

Dato che le cellule tendono ad attivarsi insieme, si creano tanti dipoli, che viene rilevato a livello dello scalpo.

EEG e ritmi oscillatori

L’EEG capta la sommazione di tanti dipoli. Gli algoritmi stimano la sorgente dei dipoli e del loro orientamento.

Si creano delle correnti extracellulari. L’EEG rileva la somma della differenza di potenziale e ottiene alla fine 1 dipolo

Esistono anche potenziali post sinaptici inibitori

4 tipi di sinapsi: Sinapsi eccitatoria o inibitoria a livello dei dendriti apicali o basali

È rappresentata una sinapsi eccitatoria a livello del corpo cellulare, quindi c’è una polarità opposta.

Ritmi oscillatori

EEG spontaneo

• L’EEG non si interrompe mai: si produce continuativamente e spontaneamente

• È caratterizzato da oscillazioni ritmiche e transitorie (che sincronizzano aree diverse, popolazioni di neuroni), alcune più lente, alcune più veloci.

• È generata dall’interno. abbiamo la massima ritmicità durante il sonno, quando siamo chiusi vs l’esterno. I meccanismi che la regolano e i significati di questi ritmi non sono ancora chiari

il mondo esterno, continuamente elaborato in veglia, entra in un sistema che ha già una sua ritmicità, andando a perturbare i pattern che caratterizzano tale ritmicità.

L’info esterna entra in un contesto già attivo

Le oscillazioni spontanee più ampie e più regolari e più sincronizzate si hanno durante il sonno profondo (stadio 3, 4 sonno non REM), oppure quando siamo rilassati e non impegnati nell’elaborazione dell’ambiente.

Quando invece siamo impegnati in attività cognitiva, questa attività è globalmente desincronizzata.

A cosa serve la sincronizzazione nei ritmi oscillatori? A diffondere informazioni

Oscillazioni durante il sonno

Durante il sonno:

sincronizzazione, meno informazione

(esempio: psico – psico – psico – psico)

Se il ritmo è lento, posso coinvolgere più popolazioni neurali

Costante di tempo ed esempio ascensore.

Se è breve, come in veglia, l’info deve entrare velocemente, sennò il neurone non riesce a sincronizzarsi.

I ritmi oscillatori sono continuamente perturbati dall’info esterna

Ritmi oscillatori e stati di vigilanza

Ritmi oscillatori

Alfa, beta, gamma, delta, teta

Gli è stato dato un significato rispetto allo stato di vigilanza, ma non indicano solo questo.

Alfa processi mentali di alto livello, non è solo un indicatore generale di rilassamento

Il periodo dell’oscillazione determina direttamente la finestra temporale e indirettamente la popolazione neurale coinvolta (perché maggiore è la finestra temporale, più popolazioni neurali, anche lontane, possono essere coinvolte)

I diversi tipi di oscillazione hanno meccanismi diversi

Alcuni ritmi sono più evidenti in alcune aree nello scalpo piuttosto che in altre

Gamma

• Per molto tempo trascurate, perché non riuscivano ad essere colte dai sistemi di registrazione

• Frequenza dominante: 40 Hz

• Relazione inversa tra frequenza e ampiezza

• Sono le più veloci che produciamo

• Classiche della veglia, delle operazioni cognitive di alto livello:

Beta

• poco usate in letteratura, presumibilmente perché non hanno un significato molto specifico

• sono legate alla veglia attiva. È il primo ritmo che scompare con il trauma cranico. È un ritmo associato alla vigilanza e all’allerta

• è un segnale relativamente veloce e poco ampio

tracciato a prevalenza beta, che prevalgono in veglia attiva

nell’EEG ci sono tutti i ritmi

alfa

• legate a processi mentali attivi e non solo al rilassamento

• desincronizzazione alfa si bloccano alfa e si passa a prevalenza beta (avviene per esempio se sei rilassato e ti chiedono di fare un compito mentale impegnativo, come il calcolo mentale)

teta

• più ampie della alfa

• alcune teta sono associate all’addormentamento (stadio 1 sonno). Le onde teta partono dalle onde frontali e passano via via alle aree dietro (perché processo asincrono: prima frontali, poi il resto)

• alcune teta riflettono processi cognitivi, attentivi e mnesici (anche consolidamento mnesico), soprattutto le teta provenienti dalle aree frontali

Analisi delle bande di frequenza

delta

bande di frequenza

se ho un EEG spontaneo, come lo analizzo? Scompongo il tracciato nelle bande di frequenza e vado a vedere quante onda alfa, beta, gamma ecc in un certo intervallo.

tracciato prevalenza beta, le ondine che si vedono di più sono alfa

EEG spontaneo, i meccanismi che ne regolano i rimi non sono ancora ben regolati

Per ogni sito EEG abbiamo la scomposizione delle frequenze

Permette il confronto a livello internazionale (dato che abbiamo tutti crani diversi)

Si misurano 2 distanze:

- nasion-inion

- buchi orecchie

19 elettrodi