Elettroencefalografia - Sito dei docenti di Unife

Elementi di
elettroencefalografia
Dott.ssa Elisabetta Groppo
The first human EEG recording obtained by Hans Berger in 1924. The upper
tracing is EEG, and the lower is a 10 Hz timing signal.
EEG
Tecnica
di
Indagine
Neurofisiologica
Funzionale che consente una esplorazione
funzionale, dinamica, in tempo reale, del
Cervello.
E' la registrazione grafica continua nel tempo, secondo
una precisa distribuzione spaziale dell’attività elettrica del
cervello, ottenuta dallo scalpo.
L’attività dei neuroni della corteccia
cerebrale è coordinata in modo tale
da indurre variazioni del campo
elettrico registrabili dal capo. Questa
osservazione di Berger (1924) è
all’origine dell’EEG.
Gli
elettrodi
posizionati
opportunamente
sullo
scalpo
registrano eventi di natura elettrica
che si verificano nella corteccia
sottostante.
L'elettroencefalografia
consiste
nella
registrazione
dell'attività elettrica cerebrale derivata da elettrodi disposti
sulla superficie del capo, utilizzando un'apparecchiatura
amplificante, l'elettroencefalografo.
Cosa registra l’EEG?
L’attività elettrica della corteccia cerebrale generata
soprattutto dai neuroni corticali.

�La somma dei potenziali post-sinaptici sincronizzati
dei dendriti dei neuroni corticali (EPSP, IPSP).

�Tale attività deriva da oscillazioni sincronizzate di EPSP
e IPSP alternanti, generate da attività corticali e
proiezioni talamo-corticali

Per questo, è importante la disposizione dei neuroni
piramidali, orientati perpendicolarmente alla superficie.

EEG è la somma delle attività unitarie che si
svolgono in seno a una grande popolazione di
neuroni sottostanti l’elettrodo
Generazione del
segnale EEG
Gli eventi elementari devono
interessare
un
numero
sufficientemente
ampio
di
cellule con attività coordinata.

La geometria dei campi
elettrici generati è complessa.

I
neuroni
piramidali
si
comportano come un dipolo: il
polo negativo e positivo sono
rappresentati dal diverso grado
di
polarizzazione
della
membrana dei dendriti e del
soma.

La depolarizzazione della membrana dei
dendriti apicali rende questo segmento
elettronegativo rispetto al corpo cellulare
ed ai dendriti basali che divengono
elettropositivi. Ciò crea una corrente
ionica (indicata dalla freccia) che scorre
attraverso il mezzo extracellulare.
Schema generale
dell'organizzazione di
una colonna corticale.
Neuroni piramidali:
- Corpi cellulari a forma
piramidale.
- Proiettano lunghi assoni ad
altre regioni corticali o al
midollo.
- I loro dendriti attraversano
vari strati della corteccia e
permettono una buona
integrazione dei segnali
afferenti.
- Sono orientati parallelamente
e perpendicolari rispetto la
superficie della corteccia
Neuroni nonpiramidali:
- Corpi cellulari a
forma ovale.
- Proiettano corti
assoni ad altri
neuroni locali.
- Non hanno un
orientamento
preferenziale rispetto
la superficie della
corteccia.
I neuroni piramidali sono disposti parallelamente e i loro
campi elettromagnetici si possono sommare se attivati
simultaneamente.
Un gruppo di neuroni piramidali attivi simultaneamente
genera campi "aperti".
EEG: significato
E’ un bioritmo influenzato dall’ambiente esterno
ed interno del soggetto, che varia nel corso del
ciclo nictemerale e si modifica in funzione
dell’età.
Si correla, in modo preciso e diretto, con lo stato
funzionale dell’encefalo e, quindi, con il
comportamento e le modificazioni dello stato di
coscienza dell’individuo.
E’ impossibile determinare se una attività EEG è
normale o patologica se non si conosce età,
condizione fisiologica e grado di vigilanza del
soggetto.
Particolari forme d'onda infatti possono essere buoni indicatori di patologie o
lesioni o semplicemente dello stato di rilassamento del soggetto. L'assenza di
attività spontanea è un indice di morte cerebrale ossia di una irreversibile
compromissione
dei
tessuti
e
dei
circuiti
neurali.
L’aspetto dell’attività EEG è dato da onde
continue, ritmiche o aritmiche oscillanti, che
variano per aspetto, frequenza e ampiezza.
L’osservazione di “ritmi” e di “figure”
fisiologiche nell’EEG dimostra che l’attività dei
neuroni non è anarchica ma che essi sono
sottoposti a meccanismi che ne assicurano la
sincronizzazione
Come si registra l’EEG?
Sistema internazionale di registrazione 10-20 (punti di
repere: nasion, inion, trago)
� F: frontale
� P: parietale
� T: temporale
� O: occipitale
� C: centrale
� Z: mediana
� Pari: dx
� Dispari: sx
Il metodo di esplorazione è standardizzato
(sistema internazionale 10-20)
Come si registra l’EEG?
l’ordine di grandezza degli eventi registrati è 10-100
microvolt; l’EEG ha richiesto lo sviluppo di sistemi di
amplificazione

da 20 a 30 elettrodi sono posti simmetricamente sulle due
metà del capo

un sistema di commutatori permette di selezionare diverse
combinazioni di derivazioni tra gli elettrodi (montaggi)

nella modalità di registrazione abituale, bipolare, gli elettrodi
sono posti in serie lineari: trasversali (anteriore, media,
posteriore) e longitudinali (superiore e inferiore)

nella modalità monopolare ogni elettrodo è collegato a un
elettrodo di riferimento comune

Nella descrizione dell’attività EEG
devono essere considerati :
frequenza, morfologia, ampiezza,
quantità e persistenza, modalità di
comparsa, distribuzione topografica,
simmetria e reattività.
Attività: ogni onda EEG o una qualsiasi sequenza di
onde.
L’attività di fondo rappresenta la base da cui si
differenzia un certo quadro normale o patologico.
L’attività si può presentare in maniera continua ed
allora diventa un ritmo, in maniera occasionale e
sporadica cioè a intervalli di tempo incostanti,
oppure ad intervalli approssimativamente regolari
(attività periodiche) o anche in maniera parossistica.
I parossismi sono una serie di onde che appaiono e
spariscono improvvisamente, nettamente distinte
dall’attività di fondo.
Ritmo: un’attività consistente in onde con una
certa costanza di periodo e di forma (il periodo è
l’intervallo di tempo in millisecondi tra l’inizio e la
fine di un’onda; se l’onda è componente di un
ritmo, il periodo è il reciproco della frequenza)
Complesso: gruppo di due o più onde,
chiaramente distinguibili dall’attività di fondo,
che può apparire anche in maniera ricorrente
I complessi sono: complessi punta-onda, polipunta-onda, complessi K
(combinazione di punte al vertice e di attività sigma che appare in genere nel
sonno come risposta a stimoli improvvisi)
Esempio:
I complessi K sono grafoelementi (formazioni) elettroencefalografici di alto
voltaggio costituiti da un andamento dell'onda EEG caratterizzato da una
fase rapida negativa con fronte di risalita altrettanto rapido, seguito da una
fase positiva con declino più lento. Tale onda assume la forma della lettera
K ed è indicativa di stadio 2 del sonno
Nell’ EEG si osservano variazioni periodiche dei
potenziali
registrati,
dette
ritmi,
meglio
caratterizzati dalla frequenza che dall’ampiezza
8-14 Hz posteriore
veglia, normale
>/= 14 Hz anteriore
veglia, normale
4-7 Hz normale
in sonno leggero
< 4 Hz normale
sonno profondo
Frequenze alfa
� Regioni cerebrali posteriori
� È attività di fondo della veglia tranquilla
E' interrotto tipicamente dall’apertura degli occhi (“reazione d’arresto”) in modo
sincrono e simmetrico sulle derivazioni dei due lati
Frequenze beta
Regioni cerebrali anteriori e centrali; basso voltaggio

È aumentata da farmaci come bdz e barbiturici

Esempio di EEG: normale,
adulto,
α-rhythm.
Attenuazione
all’apertura
degli occhi.
Frequenze beta
Regioni cerebrali anteriori e
centrali

Basso voltaggio

È aumentata da farmaci come
bdz e barbiturici

Frequenze theta
Normale in bambini e durante
sonnolenza
� Altrimenti è espressione di un
disturbo lieve - moderato della
funzione cerebrale
�
Frequenze delta
� Neonati e durante sonno profondo
� Altrimenti riflette disturbo moderatograve della funzione cerebrale
MORFOLOGIA
Le singole figure elementari possono essere definite come una qualunque
transitoria differenza di potenziale registrabile all’EEG
Ciascun elemento ha una propria morfologia, in base alla quale viene
definito.
Si distinguono:
– onde sinusoidali, poichè hanno una forma a tipo sinusoide;
– onde aguzze o onde puntute, della durata tra 80 e 200 millisecondi.

Le onde aguzze (punte) al vertice sono associate a stimoli
risveglianti.

Le onde puntute che compaiono in regione occipitale, usualmente
associate alla visione, sono denominate onde lambda;
- Punte: onde a forma di punta di durata inferiore a 80 msec. Possono
essere positive (se si estrinsecano al di sotto della linea isoelettrica di
base), o negative (se si estrinsecano al di sopra della linea isoelettrica),
oppure difasiche, se lo stesso elemento si estrinseca nei due sensi;
– onde trifasiche, costituite da tre deflessioni che compaiono al di sopra e
al di sotto della linea di base.
La reattività consiste nella modificazione del tracciato in risposta
ad afferenze estero e enterocettive, spontanee o provocate
(apertura degli occhi, stimolazione luminosa intermittente, rumori,
stimoli tattili, propriocettivi, ecc.)
Manovre di attivazione
il sonno, la privazione di sonno, l’iperpnea (HPN) e la
stimolazione luminosa intermittente (SLI) possono provocare la
comparsa di figure epilettiformi (assenti nell’EEG a riposo) e vengono
chiamate nel loro complesso manovre (prove) di attivazione; nell’
EEG di routine si esegue la prova dell’iperpnea (HPN) e la SLI,

l’iperventilazione, sopratutto nel bambino, tende a produrre ritmi più
lenti, più ampi e più regolari

la SLI può interrompere il ritmo alfa e determinare la comparsa di
potenziali posteriori, bilaterali simmetrici e sincroni che si ripetono al
ritmo della SLI (“trascinamento” fotico posteriore, bilaterale sincrono
e simmetrico)

EEG normale
EEG di un soggetto sano, adulto, vigile, in riposo sensoriale,
rilassato, con gli occhi chiusi presenta un’ attività di fondo in banda
alfa “spazializzata” che occupa i 2/3 posteriori del capo (regione
parieto-temporo-occipitale) bilaterale, simmetrica, sincrona e
stabile (le asimmetrie di frequenza sono sempre più significative
delle asimmetrie di ampiezza, fino al 50%)

i ritmi beta si registrano sulle regioni frontali e centrali
(“rolandiche”), i ritmi theta si possono osservare sulle regioni
temporali spesso frammisti all’alfa (ritmo theta frammisto bitemporale simmetrico)

si osserva la “reattività” del ritmo alfa che viene interrotto
dall’apertura degli occhi in modo sincrono e asimmetrico sui due
emisferi e sostituito bilateralmente da ritmi rapidi

Un EEG normale. Il soggetto è in uno stato di veglia rilassata; i
siti di registrazione sono indicati sulla sinistra. I primi secondi di
registrazione mostrano una normale attività alfa, che è più
accentuata nella regione occipitale. A circa metà della
registrazione il soggetto ha aperto gli occhi, sopprimendo il
ritmo alfa. L'apertura degli occhi è segnalata dagli ampi artefatti
nella traccia superiore (frecce), generati dal battito delle ciglia.
EEG nello sviluppo
la maturazione delle strutture cerebrali si associa a una
modificazione progressiva dell’EEG

nel prematuro si registrano ritmi rapidi di bassa ampiezza
(non sincronizzati sui due emisferi)


nel neonato a termine l’attività è ampia, lenta, instabile
nei primi 2-3 anni l’ EEG accelera e tende a organizzarsi
sottoforma di un ritmo theta a 4-5 Hz

il ritmo alfa compare a 5 anni, in seguito l’evoluzione
prosegue fino all’età adulta e avanzata

EEG patologico
Anomalie diffuse sui due emisferi (“generalizzate sui due
emisferi”) sia onde lente sia figure parossistiche (con inizio e
fine improvvisi) vanno interpretate tenendo conto di età,
vigilanza, condizioni di registrazione (a riposo, in iperpnea,
SLI) e quadro clinico.
Anomalie lente diffuse (a proiezione bi-emisferica) possono
dipendere da un’anomalia non lesionale nel quadro di un’
encefalopatia “diffusa” (metabolica, endocrina, tossica,
iatrogena, infettiva), ma anomalie lente diffuse bilaterali più o
meno sincrone sui due emisferi possono dipendere da un’
alterazione lesionale delle strutture centrali profonde che
controllano normalmente la modulazione dei ritmi
corticali.
Anomalie epilettiformi diffuse sui due emisferi quando
bilaterali sincrone e simmetriche (c.d. “generalizzate”) sono
caratteristiche delle Epilessie Generalizzate Idiopatiche
Le anomalie
• Scariche
epilettiformi
• Focali
• Generalizzate
– Punte
– Sharp waves (onde
puntute)
– Punta-onda
• Onde lente
– Theta o delta
• Asimmetria
• Attività di
soppressione
Anomalie localizzate (“focali”) dell’EEG
le Anomalie Localizzate (“Focali”) riflettono un’alterazione
cerebrale circoscritta; un’alterazione focale può però dipendere
anche da una lesione a distanza che interessa una struttura
profonda che proietta su quella regione della corteccia

le anomalie “focali” si caratterizzano per 1) segni EEG deficitari
(segni lesionali) come onde lente (delta o delta-theta) o una
riduzione di ampiezza localizzata dei ritmi cerebrali oppure 2)
segni EEG di iperfunzionecome le figure “epilettiformi” che
riflettono una scarica neuronale eccessiva parossistica
ipersincrona di una popolazione di neuroni cerebrali (punte, onde
puntute, complessi di punta-onda, di polipunta-onda o di onda
puntuta –onda lenta).

La semeiologia EEG non è quasi mai specifica di un’eziologia
Principali indicazioni all’EEG
• Alterazione della coscienza
• Crisi /Epilessia
• Sonno
Indicazioni all’uso delle differenti
Tecniche in Epilettologia
EEG di routine (anomalie
intercritiche,evoluzione, monitoraggio della
terapia)
EEG durante il sonno (non anomalie in EEG di
routine o anomalie mal definite)
EEG poligrafico (correlazione tra mioclonie e
parossismi EEG)
Nuove Tecnologie e Informatica
hanno via via trasformato anche i
LABORATORI
di
ELETTROENCEFALOGRAFIA…..
Elettroencefalografo Analogico
EEG di routine
VIDEO-EEG
EEG Dinamico
• Bimba 10 anni, crisi di assenza a scuola.
• EEG: dopo HPN scarica generalizzata a punte-onda 3Hz,
con assenza.
• Diagnosi epilessia generalizzata con assenze (piccolo male)
• Donna 28 anni crisi durante il sonno: irrigidimento aass, e
“grugnito”, con fase postcritica.
• EEG ictale: scariche di punte e sharp-waves focali (temporali
anteriori destre). Poi scarica ad elevata frequenza.
• Epilessia del lobo temporale, con crisi notturne
70 aa, stato di agitazione (“il diavolo mi sta giocando un brutto
scherzo”), posture bizzarre, risponde solo si o no. TC e LCR nella
norma. EEG: sharp wave continue, generalizzate. Diagnosi di
stato di male non convulsivo.
STATO GENERALIZZATO:
EEG
FINE DELLA FASE CLONICA E COMPARSA DEL RALLENTAMENTO
POST-CRITICO
Hypsarrhythmia in
infantile spasms Note the chaotic
high-amplitude
background
Hypsarrhythmia consists of diffuse giant waves (high voltage, >400
microvolts) with a chaotic background of irregular, multifocal spikes
and sharp waves and very little synchrony between the cerebral
hemispheres.
encefalopatia
diffusa
onde aguzze trifasiche diffuse
sui due emisferi inscritte su
un’attività
di
fondo
globalmente rallentata e
scarsamente
reagente
si
osservano
spesso
nelle
encefalopatie
“diffuse”
(insufficienza
epatica,
polmonare, renale)
SONNO NON REM o
LENTO
E’ suddiviso in 4 fasi
che nella loro
successione
esprimono l’
approfondimento del
sonno
SONNO REM
( circa 20% )