Slayt 1

1
ELEKTROANSEFALOGRAFININ (EEG) BIYOFIZIK
TEMELLERI
Prof. Dr. Süleyman Dasdag D.Ü. Tip Fakültesi
Biyofizik Anabilim Dali 21280 Diyarbakir

http//www.dicle.edu.tr/dasdag
2
Bu sunum, degisik kitap, yayin ve internet
kaynaklarindan yararlanilarak hazirlanmistir.
Süleyman Dasdag
3

BEYIN
Merkezi kontrol organi
Bütün organlarin islevlerini denetler ve yönetir


Beynin islevleri sirasinda elektriksel olaylar
gelisir

Süleyman Dasdag
4
Beynin faaliyeti sirasinda
Kendiliginden olusan, sürekli Ritmik
elektriksel potansiyeller
Reseptör faaliyetlerine bagli olarak, uyarilmis
(evoked) durumda iken biraz daha farkli olan,
elektriksel potansiyeller
Bu elektriksel potansiyel degisimlerinin
yazdirilmasi yöntemi
EEG ( Elektroansefalografi) olarak adlandirilir
Süleyman Dasdag
5
EEG, kafatasi çevresine yerlestirilen elektrotlar
yardimi ile elde edilir.
EEG dalgalari fiziksel anlamda tam periyodik
degil ancak ritmik dalgalardir.
Beynin aktivite durumuna göre, gözlenen
potansiyel dalgalanmalarin Frekanslari
0,5-70 Hz Genlikleri 5 - 400 µV
araliginda degisir.
Süleyman Dasdag
6
(No Transcript)
7
Insan veya hayvanin canliligi sürdükçe, EEG
sinyalleri her kosul altinda gözlenir.
EEG egrilerinin biçimi, beynin fizyolojik ve
psikolojik kosullarina bagli oldugu gibi
kayitlama biçimine de baglidir.
Süleyman Dasdag
8
(No Transcript)
9
Çesitli biyolojik reseptörler tarafindan
vücudun iç ve dis ortami hakkinda derlenen
bilgiler
Omurilikten beyne dogru tasinir
sinirsel yollarla
(MSS de çikan veya duyusal yollarla)
Süleyman Dasdag
10
Omuriligin ön boynuzundaki
motonöronlarda sonlanir
Beynin degisik kesimlerinden kaynaklanan
bilgiler
sinirsel yollarla
(MSS de inen veya motor yollar)
Süleyman Dasdag
11
Bilgiler beyne frekans modülasyonlu (FM) sinir uyartilari saganagi seklinde iletilir.
Bilgilerin ulastigi bölgelerdeki nöronlar aktive olur
Dis uyaranlara karsi alinan motor eylem karari
Eylemin cinsine göre

Beynin çesitli alanlarindaki nöronlarin aktiviteleri olarak kendini gösterir
Beyindeki nöronlarin her tür aktivitelerinin, hacim iletkeninde olusturdugu potansiyel degismeleri, EEG olarak kaydedilir.
Süleyman Dasdag
12
Bütün duyusal informasyonlar, sonunda beyin
kabuguna ulasir.
Hacim iletkenligi özelliklerinden dolayi,
kaydedilen bir EEG deseni beynin genis
bölgelerinin elektriksel aktivitelerinin bir tür
toplamina (summation) karsiliktir.
Canlilik sürdükçe, biçimi degisse de, her kosul
altinda EEG sinyalleri alinir.
Süleyman Dasdag
13
(No Transcript)
14
EEG dalgalarinin ortalama frekanslarinin genel
olarak düsük olmasinin nedeni, EEG desenlerinin
ortaya çikisinda, nöronal iletimden çok,
postsinaptik potansiyel (PSP) dalgalanmalarin
daha önemli olmasidir.
EEG dalgalarina, piramidal hücrelerde olusan,
toplanabilir özellikteki PSP'lerin katkilari
egemen olmaktadir.
Süleyman Dasdag
15
Beynin elektriksel etkinligine bagli EEG
sinyalleri, ossiloskop tipi bir gözlem araci
ile gözlenebilir veya kayitçi (recorder) tipi
bir araçla kagida çizdirebilir.
Kaynak empedansinin yüksek olmasi yüzünden ve
genellikle küçük elektrotlar kullanilmasi
gerektiginden, EEG aracinin giris empedansi da
yüksek olmalidir.
Süleyman Dasdag
16
Iyi bir EEG çekimi yapmak için, vücuttan veya
disardan kaynaklanan, gürültü veya istenmedik
etkileri azaltacak, önlemler alinmalidir.
EEG kayitlarinda, kagit ilerleme hiz standardi
30 mm/s dir. Çogu EEG araçlarinda, gereginde
kullanilmak üzere, 60 mm/s ve 15 mm/s hiz
seçenekleri de bulunmaktadir.
Süleyman Dasdag
17
Gözlenen EEG desenleri kayit bölgesi ve biçimine
önemli ölçüde baglidir.
EEG araçlari, beynin farkli yörelerinin
aktivitelerini ayni anda kaydedebilmek için,
genellikle 8 veya 16 kanalli olarak
yapilmaktadir.
Süleyman Dasdag
18
Süleyman Dasdag
19
The international 10-20 system seen from (A) left
and (B) above the head. A   Ear lobe,
C   central, Pg  nasopharyngeal, P   parietal,
F   frontal, Fp  frontal polar, O   occipital.
(C) Location and nomenclature of the intermediate
10 electrodes, as standardized by the American
Electroencephalographic Society. (Redrawn from
Sharbrough, 1991.).
20
Elektrot baglanti sekli

Unipolar
Bipolar
Seçilen bir elektrot Bölgesinin, MSS den bagil
olarak uzak bir referans noktasina göre,
potansiyel degisimleri kaydedilir.
Yakin iki yöre arasindaki potansiyel farki
gözlenir.
Süleyman Dasdag
21
(A) Bipolar and (B) unipolar measurements. Note
that the waveform of the EEG depends on the
measurement location.
22
Bir elektrot potansiyelinin, beyin içindeki bir
kaynaga duyarligi, kaynak-elektrot uzakligi ile
yaklasik ters orantili bulunmaktadir.
Unipolar kayit, elektrot altindaki yerel
aktiviteye ek olarak zayif da olsa uzak
bölgelerin aktivitelerini de içerir.
Bipolar baglanti duyarligi, kabaca kaynak
uzakliginin karesi ile ters orantili oldugundan
ötürü, yerel aktivite hakkinda, unipolar kayittan
daha iyi bilgi vermektedir.
Süleyman Dasdag
23
Beyin kabuguna elektrot dokundurularak veya
mikroelektrotlarla beynin derinliklerine
girilerek sinyalleri 3-4 kat büyük genliklerde
kaydetmek mümkündür. Bu sekilde kayit biçimine
elektrokortiyografi (ECoG) adi verilir.
Süleyman Dasdag
24
Süleyman Dasdag
25
Beynin aktivite düzeyi yükseldikçe, EEG
dalgalari frekansi yükselir, genlikleri
(amplitude) ise azalir.
Süleyman Dasdag
26
Egemen frekanslar yasla yükselmektedir. Yeni
doganlarda 3-4 Hz 2-3 yas araligindakilerde
6-7 Hz arasina, Yetiskinlerde8-12 Hz
Süleyman Dasdag
27
(No Transcript)
28
EEG dalgalarinin EKG de oldugu gibi özel
biçimleri yoktur ve rastgele potansiyel
degisimlerini andirirlar.
EEG dalgalarinin degerlendirilmesindeki en önemli
parametre frekans, ikinci derecede önemli bir
diger parametre ise genliktir.
Süleyman Dasdag
29
EEG spektrumu, dalgalarin içerdikleri basat
frekansa göre özel adlarla anilan bantlara
ayrilmistir.
Delta (?) dalgalari
Frekanslari 0.5-4 Hz Genlikleri
20-400 ?V Derin uyku,
genel anestezi gibi
beynin çok düsük aktivite gösterdigi
durumlarda karsilasilmaktadir.
Süleyman Dasdag
30
Teta (?)
dalgalari Frekanslari 4-8 Hz,
genlikleri 5-100 ?V
Normal bireylerde
rüyali uyku
orta derinlikte anestezi,
stres gibi beynin
düsük aktivite gösterdigi durumlarda
karsilasilmaktadir.
Süleyman Dasdag
31
Alfa (?)
dalgalari Frekanslari 8-13 Hz,
Genlikleri 2-10?V Uyanik
bireylerin fiziksel ve zihinsel olarak tam
dinlenimde bulundugu, dis uyaranlarin olmadigi,
gözlerin kapali oldugu durumlarda görülürler.
Occipital bölgeden alinan kayitlarda en belirgin
biçimde gözlenirler.
Süleyman Dasdag
32
Beta (?)
dalgalari Frekanslari 13 Hz den yüksek
Genlikleri 1-5 ?V . Odaklanmis
dikkat, zihinsel is Duyusal informasyon isleme
uykunun hizli göz hareketleri evrelerinde
karsilasilmaktadir. Beta (?) dalgalari
beynin en yüksek aktivite düzeyine
karsiliktir.
Süleyman Dasdag
Süleyman Dasdag
33
EEG dalgalarindan bazi örnekler.
34
Gözler kapali
Gözler kapali
Gözler açik
Gözler kapali
Gözlerin açilmasiyla EEG deki alfa dalgasinin
beta ile yer degisimi
Süleyman Dasdag
35
EEG dalgalarinin iki önemli parametresinden biri
olan frekansi basitçe belirleyebilmek için,
belirli bir zaman araliginda egrilerdeki tepeler
sayilir ve zamana oranlanarak ortalama bir
frekans belirlenebilir.
Süleyman Dasdag
36

• Ortalama frekansi belirleyebilmek için bir diger
  yöntem
•  
• sifirdan geçme analizi olarak adlandirilir.
• Örnek
•  
• Her bir 10 s lik dönem içinde, egrinin ardisik
  sifirdan
• geçmeleri arasindaki süreler ölçülür.
• Bu ölçümlerden her biri yarim periyot kabul
  edilerek,
• ortalama alinarak, karsiligi olan periyot
  ve frekans (f l/T) belirlenir.
• Bulunan bu frekanslarin geleneksel EEG
  bantlarindan
• hangisi içine düstügü saptanir.

Süleyman Dasdag
37
Frekans analizi daha ayrintili ve dogru olarak,
bilgisayar teknikleri kullanilarak Fourier
Analizi yöntemi ile yapilir.
Süleyman Dasdag
38

• Ortalama genlikler de basitçe belirlenebilir
•  
• Örnek
• 10 s lik bir süre içinde, tüm tepeden tepeye
  (peak to peak)
• genlikler cetvelle veya milimetrik kagida
  çizili ise bölmeler
• sayilarak ölçülür.
• Ortalamalari alinir ve bu deger ?V/bölme
  cinsinden
• ölçek duyarligi ile çarpilarak ?V cinsinden
  ortalama genlik
• belirlenmis olur.

Süleyman Dasdag
39
Beynin islevlerinin lokalize edilmesinde kullanila
bilecek yöntemler
Özgün bir duyusal yolun uyarilmasi sonrasinda,
EEG desenlerinde uyarilmis yanitlarin, hangi
bölgeler ortaya çiktigi saptanir.
Beynin bir bölgesinin cerrahi olarak ayrilmasi
(ablasyon)
Duyusal uyarilmis potansiyeller (Sensory Evoked
Potential)
Olaya iliskin potansiyeller
(Event Related Potential)
(birey uyarandan haberdar ise)
Süleyman Dasdag
40
(No Transcript)
41
UYARILMIS POTANSIYELLER
Duyusal uyaranlarin yoklugunda dogal fon
(background) seklindeki normal EEG aktivitesi
üzerine, isik veya ses gibi uyaranlar
etkisiyle ortaya çikan uyarilmis (evoked)
aktiviteler eklenir.
Uyarilma sonucu, beyinde ilgili özel
merkezlerin yanitlari olan bu uyarilmis
aktiviteler, dogal fon aktivitesinden 50 kez
daha küçük olduklarindan dogal fon içinde
kaybolurlar.
Uyarilmis aktiviteyi dogal fondan ayirabilmek
için " sinyal ortalamasi alma" teknikleri
kullanilir.
Süleyman Dasdag
42
(No Transcript)
43
(No Transcript)
44
EEG TEKNIKLERININ UYGULAMALARI
Normal ve uyarilmis EEG sinyallerinin analizi MSS
sistemi islevlerinin incelenmesinde önemli rol
oynamis ve oynamaya devam etmektedir.
Beyin kabugunda duyusal ve motor alanlarin
saptanmasinda EEG analizlerinin önemli payi
olmustur.
Süleyman Dasdag
45
EEG TEKNIKLERININ UYGULAMALARI
Klinikte, yaralanma ve tümör gibi nedenlerle
ortaya çikan beyin hasarlarinin yerini
belirlemede EEG den yararlanilmaktadir. Bu tür
hasarli bölgelerde ya sessiz, yani sinyal
vermeyen alanlarla, ya da beklenmeyen tipte
dalgalarla karsilasilmaktadir.
Süleyman Dasdag
46
EEG TEKNIKLERININ UYGULAMALARI
Epileptik tiplerin ve odaklarinin belirlenmesinde
de EEG den yararlanilmaktadir.
Epilepsinin tipine göre, EEG sinyalleri içinde
diken dalga gibi adlarla anilan özel desenler
ortaya çikmaktadir.
Süleyman Dasdag
47
UYKU ve EEG
Uykunun degisik evrelerinde EEG dalga
desenlerinin degistigi saptanmistir.
Normal bireylerde görülen desenlerle
karsilastirilarak, uyku bozukluklari tespit
edilebilmekte, nedenleri arastirilmaktadir.
Süleyman Dasdag
48
UYKU ve EEG
Tipik bir gece uykusunun baslangicindaki geçici
evre, uyku ile uyaniklik durumlari arasinda
dalgalanmakta, 5 dakika kadar sürmektedir.
Süleyman Dasdag
49
UYKU ve EEG
Daha sonra EEG desenlerinde ig biçimli desenlerin
ortaya çiktigi ikinci evreye geçilmektedir.
Süleyman Dasdag
50
UYKU ve EEG
Delta uykusu adi verilen üçüncü evrede EEG
egrilerinde daha yavas ve yüksek genlikli delta
dalgalari belirginlesmekte, bu evrede kisa
dönemler için ikinci evreye de geçilmektedir.
Süleyman Dasdag
51
UYKU ve EEG
Uykuya geçtikten 90 dakika kadar sonra, hizli
göz hareketlerinin oldugu (REM) rüyali dönem
baslamaktadir. Bu durumda beyin aktivitesi
birçok bakimdan uyanik duruma benzese de vücut
kaslari oldukça gevsek kalmaktadir.
Süleyman Dasdag
52
UYKU ve EEG
Saglikli insanlarda, 5-10 dakika süren rüyali
REM döneminden sonra ikinci evreye dönüslerle
tekrar tekrar yeni bir REM dönemine günde
ortalama 4 kez geçilebilmektedir.
Süleyman Dasdag
53
UYKU ve EEG
Uykunun düzenlenmesinde beyinde tek bir alanin
degil, beyin sapi ve hypothalamus dahil, birçok
bölgenin rolü oldugu anlasilmistir.
Süleyman Dasdag
54
Uyanik
                                                
                                                  
                      
Hafif uyku
REM uykusu
Derin Uyku
Beyin ölümü
Zaman
Bilinç düzeyine bagli EEG aktiviteleri
Süleyman Dasdag
55
EEG TEKNIKLERININ UYGULAMALARI
Uyarilmis EEG egrilerinin incelenmesi ile,
duyusal merkezlerdeki muhtemel bozukluklar
anlasilabilmektedir.
Süleyman Dasdag
56
EEG TEKNIKLERININ UYGULAMALARI
Özellikle organ nakilleri açisindan beyin ölümü
son derece önemlidir
Süleyman Dasdag
57
EEG TEKNIKLERININ UYGULAMALARI
Normal EEG veya uyarilmis potansiyellerin
bilgisayarlar araciligi ile derlenmesi,
görüntülenmesi, depolanmasi ve analiz edilmesi
islemlerine nicellestirilmis EEG (quantified
EEG) adi verilmektedir.
Süleyman Dasdag
58
EEG TEKNIKLERININ UYGULAMALARI
Bilgisayar analiz ve hesaplama yöntemleri, çoklu
elektrot sistemi ile kaydedilmis EEG
sinyallerine uygulanarak, beynin elektriksel
aktivite haritasi çikarilabilmektedir.
Süleyman Dasdag
59
(No Transcript)
60
MAGNETOANSEFALOGRAFI
Beyindeki elektriksel akimlarin olusturdugu
magnetik alan degisimlerinin gözlenmesi
yöntemine magnetoansefalografi (MEG) adi verilir.
Süleyman Dasdag
61
MAGNETOANSEFALOGRAFI
Zaman ölçeginde çözme güçleri (resolution)
bakimindan MEG ve EEG nin her ikisi de iyi
sayilmaktadir.
Süleyman Dasdag
62
MAGNETOANSEFALOGRAFI
Uzaysal çözme gücü bakimindan ise MEG daha üstün
görülmektedir.
Süleyman Dasdag
63
MAGNETOANSEFALOGRAFI
Geleneksel EEG de elektrot dokundurulmasi ile
ilgili sorunlarin MEG de bulunmamasi da MEG için
bir avantaj olarak kabul edilmektedir.
Süleyman Dasdag
64
MAGNETOANSEFALOGRAFI
Üstünlüklerine ragmen, henüz çok pahali bir
teknik oldugundan, EEG kadar yayginlasamamaktadir
.
Süleyman Dasdag
65
                                                
     Figure 1.The BTi 37 channel probe in place
at NYU Medical Center
MAGNETOANSEFALOGRAFI
66
MAGNETOANSEFALOGRAFI
Figure 2. The 37 magnetometer coils, shown above
a brain model at their approximate distance from
the brain surface during a routine recording.
67
MAGNETOANSEFALOGRAFI
Figure 3. Gradiometer and SQUID electronics.
68
MAGNETOANSEFALOGRAFI
Figure 4. Averaged magnetic fields recorded from
the left hemisphere of a subject in response to
stimulation of the digits of the right hand
69
Beynin elektriksel aktivite haritasi, son
yillarda bulunan, bazi voltaj bagimli boyalar
araciligi ile de çikartilabilmektedir.
Bu boyalar zar potansiyelinden etkilenerek,
sogurma veya fluoresans özelliklerini
degistirmektedirler.
Süleyman Dasdag
70
Bir bireyin, istemli olarak kontrol altina
almak amaci ile, iç organlari veya iç ortam
özellikleri hakkinda, dogrudan veya bir araç
yardimi ile bilgi edinmesi yoluna genel olarak
biyolojik geri besleme (biofeedback) adi
verilmektedir.
Biyofeedback araciligiyla beynin aktivitesini
kontrol altina almak mümkün olabilmektedir.
Süleyman Dasdag
71
(No Transcript)