Électroencéphalogramme du cerveau - principe d'action et méthodes d'application

Si une personne, qui est dans un état de repos mental et physique, applique des électrodes sur la tête et, via un amplificateur, les connecte à un appareil d'enregistrement, vous pouvez alors attraper vibrations électriques… Ces vibrations proviennent du cortex cérébral et sont associées à une activité nerveuse particulière. Ils sont également enregistrés directement à partir du cerveau lorsque le crâne est ouvert pendant la chirurgie.

La présence d'oscillations électriques rythmiques et spontanées dans le cerveau a été établie en 1875 par le physiologiste russe V. Ya. Danilevsky et le scientifique anglais Richard Cato, indépendamment l'un de l'autre, expérimentant sur des animaux à crâne ouvert.

Il a ensuite été démontré qu'il était possible d'enregistrer des courants électriques du cerveau à travers la peau et les os du crâne intact. Cela a servi de base à la transition vers l'étude de ces phénomènes chez l'homme.

La caractéristique la plus intéressante des vibrations électriques du cerveau humain est leur rythme caractéristique, presque régulier, avec une fréquence d'environ 10 Hz - ce sont les ondes dites alpha.Dans leur arrière-plan, des oscillations plus fréquentes sont visibles - ondes bêta à 13 - 30 Hz et ondes gamma à 60 - 150 Hz et plus. Des oscillations plus lentes sont également observées - ondes de 1 - 3 - 7 Hz.

La forme d'onde électrique du cerveau s'appelle un électroencéphalogramme, et la branche de l'électrophysiologie qui étudie les modèles d'activité électrique dans le cerveau s'appelle l'électroencéphalographie (EEG).Les électroencéphalogrammes se prêtent à l'analyse mathématique de Fourier.

L'électroencéphalographie est d'une grande importance pour les études théoriques de l'activité cérébrale, ainsi qu'à des fins pratiques de diagnostic des maladies cérébrales.

Pour protéger l'objet des champs électromagnétiques extérieurs, il est placé dans une pièce blindée. Sources d'erreurs dans l'acquisition de l'électroencéphalogramme : potentiel cutané et musculaire, électrocardiogramme, pulsation artérielle, mouvement des électrodes, mouvement des paupières et des yeux, et bruit de l'amplificateur.

Le meilleur électroencéphalogramme est obtenu chez une personne au repos complet : une personne est mieux assise ou couchée (mais ne dort pas) dans une pièce sombre et insonorisée dans une position confortable, isolée des stimuli extérieurs et au repos complet.

Cette circonstance est très importante. Souvent, chez les personnes qui viennent à l'étude pour la première fois, il est difficile d'enregistrer un électroencéphalogramme en raison de leur vigilance et de leur peur d'un environnement inhabituel.

Les gens diffèrent les uns des autres par leurs caractéristiques EEG inhérentes. Dans certains cas, il est très facile de détecter le rythme correct des ondes alpha, dans d'autres, il n'est pas du tout enregistré.

Les électroencéphalogrammes diffèrent également par la forme, l'amplitude, la durée, la régularité des ondes alpha, ainsi que par l'emplacement, le nombre et l'intensité des autres ondes - bêta, delta et gamma.

Il est intéressant de noter la constance surprenante des caractéristiques fondamentales de l'électroencéphalogramme humain, établies par des études répétées sur de nombreux mois.

Il est généralement possible de savoir à l'avance combien de temps un électroencéphalogramme régulier sera établi chez un sujet bien étudié et quels sont ses traits caractéristiques. Cependant, à côté de la grande constance des traits distinctifs de l'électroencéphalogramme individuel d'une personne en bonne santé, il existe également une grande variabilité physiologique de celui-ci, même au cours d'une même journée.

Une condition indispensable pour obtenir un électroencéphalogramme régulier d'une personne est le repos exceptionnel du cerveau éveillé. Il est compréhensible à quel point il peut être difficile d'y parvenir dans un état énergétique, en désactivant l'activité cérébrale.

En observant pendant des heures, jour après jour, les vibrations électriques se produisant dans le cortex cérébral d'une personne, on peut voir que le cerveau est souvent comme un miroir, reflétant ce que l'on fait en ce moment.

Parfois, les rythmes réguliers du cerveau disparaissent soudainement d'eux-mêmes, ou des oscillations à haute fréquence apparaissent, ou des courants musculaires spéciaux apparaissent. Cela signifie que la personne a pensé à quelque chose, a fait un mouvement, a imaginé quelque chose. La variabilité de l'électroencéphalogramme reflète les fluctuations de l'excitabilité du système nerveux central.

Si vous demandez à une personne d'effectuer un travail mental, par exemple résoudre un problème représentant une situation difficile, vous pouvez alors observer la disparition du rythme régulier des ondes alpha et l'apparition d'oscillations à haute fréquence. Au cours d'un travail mental intense, les ondes alpha sont remplacées par des décharges à haute fréquence de 500-1000 Hz, durant toute la durée de l'activité mentale, après la fin de laquelle les ondes alpha sont restaurées.

Les oscillations à haute fréquence associées à l'activité mentale peuvent durer longtemps. Chez un étudiant qui établit habituellement un rythme cérébral normal, il devient difficile d'enregistrer un EEG - seules des oscillations à haute fréquence sont observées. Il s'est avéré qu'il était occupé à préparer les examens pendant ses jours sans expériences.

Chez un autre sujet qui avait un électroencéphalogramme normalement régulier avec une facilité surprenante, seules des oscillations à haute fréquence ont été observées une fois. Il s'est avéré qu'il avait dessiné pendant deux heures avant l'expérience.

En général, un rythme normal d'ondes alpha est caractéristique du cerveau humain dans un état calme, et des oscillations à haute fréquence, des ondes bêta et gamma, sont associées à son activité.

L'activité rythmique du cerveau, en plus de la zone motrice, ne commence chez une personne qu'un mois après la naissance; il se développe, apparemment, simultanément avec l'activité corticale lorsque l'enfant commence à reconnaître et à saisir des objets.

Puisqu'à cet âge il est différent de celui des adultes, l'électroencéphalogramme change progressivement, ce n'est qu'à 11-12 ans qu'il se rapproche de la norme pour un adulte.L'activité rythmique du cerveau se poursuit pendant le sommeil, mais change, devient plus simplifiée et douce, des vibrations lentes apparaissent.

Il est intéressant de noter que le rythme du cerveau du dormeur n'est pas perturbé, par exemple, par le bruit d'une voiture venant de la pièce voisine ou le son d'un klaxon venant de la rue, mais si un son se fait entendre dans la pièce, par exemple, le bruissement du papier, lié au fait qu'il y a quelqu'un dans la chambre. Le cerveau du dormeur change. Cela est dû à la présence de «points d'observation du cerveau», qui sont éveillés pendant le sommeil d'une personne.

Avec l'aide de la méthode électroencéphalographique, il est possible d'observer et d'enregistrer objectivement ces changements complexes de l'activité cérébrale associés à une certaine sensation subjective.

Dans les maladies du cerveau, des ondes d'une forme et d'une durée particulières apparaissent. Dans les tumeurs cérébrales, des ondes lentes d'une fréquence de 1 à 3 Hz apparaissent, qu'il appelle ondes delta. Les ondes delta sont enregistrées lorsqu'elles sont captées à partir du point du crâne directement au-dessus de la tumeur, tandis que lorsqu'elles sont captées à partir d'autres zones du cerveau non captées par la tumeur, les ondes normales sont enregistrées. L'apparition d'ondes delta dans la partie du cerveau affectée par la tumeur est déterminée par la dégénérescence du cortex à cet endroit.

De cette façon, l'électroencéphalogramme aide à reconnaître la présence d'une tumeur et sa localisation exacte. Les ondes delta de l'électroencéphalogramme se retrouvent également dans d'autres états pathologiques du cerveau.

Dans certains traumatismes : des ondes delta pathologiques sont observées à l'électroencéphalogramme plusieurs années après un traumatisme crânien.

Les rythmes du cerveau humain changent ou disparaissent complètement avec une perte de conscience causée par diverses raisons, ils changent avec un manque d'oxygène.Ainsi, dans des expériences étudiant l'effet de la respiration dans un mélange d'air avec un pourcentage réduit d'oxygène, qui provoqué une perte de conscience , des groupes d'ondes en forme de pics, d'une tension exceptionnelle, sont enregistrés, comme si le cerveau avait perdu une sorte de frein.

Les mêmes ondes lentes spasmodiques ont été enregistrées chez des personnes inconscientes suite à une commotion cérébrale immédiatement après une blessure à la tête. Dans certaines maladies du cerveau, des potentiels à haute fréquence sont enregistrés (par exemple, dans la schizophrénie) ou dans l'alternance d'ondes lentes et d'ondes (dans l'épilepsie).

La méthode de l'électroencéphalographie est essentielle pour le diagnostic et l'étude des maladies du cerveau. Quant à l'importance théorique, l'électroencéphalographie, permettant d'enregistrer l'état d'excitabilité du cortex cérébral, ouvre l'accès à l'étude directe des processus d'excitation et d'inhibition dans le cerveau humain, dont le rapport est considéré comme les principaux mécanismes de l'activité nerveuse .