Registrazione di un EEG
L’elettroencefalogramma (EEG) corrisponde a variazioni dell’attività
elettrica cerebrale spontanea registrate nel tempo mediante elettrodi
posti sullo scalpo. Dall’EEG spontaneo è possibile,
attraverso alcune procedure di analisi, estrarre i potenziali evento-relati
(ERPs), che consistono in modificazioni dell’attività
elettrica cerebrale relate ad eventi interni od esterni all’individuo,
come stimolazioni sensoriali, compiti cognitivi od azioni motorie.
Le procedure di rilevazione dell’EEG e degli
ERPs sono le stesse e comprendono: l’applicazione degli elettrodi
sui siti di interesse, l’amplificazione ed il filtraggio del
segnale, la sua registrazione ed eventuale elaborazione.
Nei nostri laboratori si utilizzano solamente elettrodi
di superficie (non sono impiegati aghi), che vengono fissati alla
cute con l’ausilio di collarini adesivi o di semplice cerotto.
In particolare disponiamo di:
- elettrodi a coppetta, in stagno e in argento rivestito di cloruro
d’argento (Ag/AgCl), del diametro di 10 mm;
- elettrodi di riferimento, in stagno, in rame e in argento rivestito
di cloruro d’argento (Ag/AgCl);
- elettrodi a disco, in argento rivestito di cloruro d’argento
(Ag/AgCl) sinterizzati, del diametro di 10 mm;
- elettrodi biadesivi monouso (2x3 cm e 1,5x2 cm);
- elettrodi ad anello in acciaio inossidabile;
- electrode washers;
- elettrodi quick-insert;
- elettrodi di terra in velcro (a strappo).
Per registrare da un numero considerevole di punti dello scalpo
si ricorre all’utilizzo di cuffie realizzate in tessuto elasticizzato
(per garantire sempre una perfetta aderenza) con gli elettrodi già
incorporati e predisposti secondo la disposizione standardizzata
dei siti. Le cuffie che utilizziamo sono:
- cuffia precablata con 23 elettrodi in stagno;
- cuffia precablata con 48 elettrodi in stagno;
- cuffia precablata con 29 elettrodi cefalici, 2 elettrodi di riferimento
e 4 elettrodi poligrafici in stagno.
Prima di applicare gli elettrodi è necessario ridurre la
naturale tendenza isolante della pelle pulendo e sgrassando accuratamente
la regione d’interesse. Dapprima si strofina con una miscela
d’alcool, poi, utilizzando un’apposita pasta abrasiva
si provoca una fine dermoabrasione attraverso frizione meccanica
con lo scopo di rimuovere sebo e cellule morte. Ultimata la pulizia
si procede con l’applicazione degli elettrodi, il cui interno
viene riempito con un gel elettroconduttore mediante una siringa
con ago smussato. Questo ha il duplice scopo di creare un contatto
ottimale elettrodo-cute, favorendo in tal modo la conduzione del
segnale, e di ammortizzare eventuali movimenti, mantenendo un’adesione
costante tra elettrodo e pelle. La procedura di preparazione della
cute e di applicazione degli elettrodi è indolore e non provoca
danni al cuoio capelluto.
Una volta applicati gli elettrodi si controllano le impedenze elettrodiche,
per verificare che si trovino ad un valore inferiore ai 5 Khom. In
caso contrario viene applicata nuovamente la pasta abrasiva ed il
gel elettroconduttore.
Per quanto riguarda l’apposizione degli elettrodi
si ricorre a due derivazioni standard, a seconda degli specifici
quesiti sperimentali: in quella monopolare un elettrodo viene posto
in un sito attivo mentre l’altro (detto di riferimento) in
un sito elettricamente neutro (ad es. il mastoide, la punta del
naso, il lobo dell’orecchio, il mento); questo tipo di registrazione
evidenzia il livello assoluto di attività elettrica sottostante
il sito attivo; nella derivazione bipolare, invece, tutti e due
gli elettrodi sono posti su siti attivi dell’area di interesse
e il segnale rilevato corrisponde effettivamente alla differenza
che emerge tra le attività dei due siti. L’insieme
delle derivazioni registrate simultaneamente costituisce un montaggio.
A seconda del montaggio, gli elettrodi vanno posizionati sulla cute
avendo cura di rispettare alcune corrispondenze tra aree corticali
e sito di apposizione; a questo scopo si segue la dislocazione standardizzata
detta “Sistema Internazionale 10/20” (AEEGS 1991).
Contemporaneamente all’attività elettrica
cerebrale vengono registrati i movimenti oculari orizzontali e verticali
(EOG) e le possibili risposte muscolari (EMG) del soggetto. La registrazione
dell’EOG corrisponde a variazioni di potenziale causate dal
movimento dell’occhio, che elettricamente è definito
dipolo sclero-corneale, ed avviene mediante degli elettrodi bipolari
posti sull’orbicolare dell’occhio. Il segnale relativo
si presenta generalmente sotto forma di frequenze lente ed ampie.
L’attività elettromiografica viene registrata mediante
elettrodi bipolari posti sopra i muscoli d’interesse, è
dovuta alla contrazione muscolare che si verifica sotto gli elettrodi
ed è caratterizzata, generalmente, da frequenze molto rapide.
Ciascun elettrodo è munito di cavetto e
di spinotto terminale con il quale viene collegato all’amplificatore
tramite una scatola di derivazione (testina). Il segnale è
amplificato in fase d’acquisizione di 20.000 volte e un filtro
passa banda taglia le frequenze inferiori o superiori ad una banda
definita dalle caratteristiche del protocollo sperimentale (ad esempio
per compiti che implicano stimoli visivi a 0.03Hz-100Hz). In seguito
il segnale analogico è trasformato in digitale con una frequenza
di campionamento a 250 Hz (un punto ogni quattro millisecondi).
Tutte le altre analisi relative all’elaborazione dei segnali
biologici e comportamentali (tempi di reazione o risposte verbali)
sono effettuate successivamente, a registrazione finita, mediante
software dedicato su PC commerciali ed è effettuata da Laureati
in Medicina o in Ingegneria o in Fisica o in Psicologia.
Tutte le strumentazioni che vengono utilizzate nei nostri laboratori
per la gestione dei biosegnali (EEG, EMG, EOG) sono apparecchiature
commerciali. In particolare disponiamo:
- di un Elettroencefalografo BrainAmp 32 canali e di un Elettromiografo
Myto, versione “EMG system”.
- di un amplificatore Neuroscan Synamps a 32 canali, programmabile
per via software, e del pacchetto per l’elettroencefalografia
ed i potenziali evocati Neuroscan Scan4, che offrono capacità
di registrazione in AC o DC e di elaborazione del segnale.
Le apparecchiature che vengono utilizzate nei laboratori per la
stimolazione o per la somministrazione di compiti sono:
- uno schermo al plasma Acer FP553, per la presentazione degli
stimoli visivi;
- due casse acustiche GBC (KL-150, 50 W, 8W) e un paio di cuffie
Telephonics, per le stimolazioni acustiche;
- due stimolatori di corrente costante monofasici STM140, forniti
dalla società H.T.L., per l’evocazione dei Potenziali
Evocati Somatosensoriali e dei Potenziali Evocati Dermatomerici;
- uno stimolatore somatosensoriale ed uno multisensoriale in dotazione
con l’Elettroencefalografo SIRIUS.
Fra i dispositivi di risposta e di reazione disponiamo, invece,
di un microfono (Labtec AM-22) e di una response-box (Cedrus).
Soggetto ed apparecchiature sono forniti di una messa a terra per
impedire che il soggetto venga investito da correnti elevate.
Una registrazione standard in genere comprende:
- Spiegazione di tutte le procedure utilizzate e compiti da svolgere
durante la registrazione al paziente\soggetto.
- Presa visione del consenso informato.
- Preparazione del paziente\soggetto: vengono pulite
e sgrassate accuratamente le regioni d’interesse come descritto
precedentemente; viene fatta indossare la cuffia al paziente\soggetto
e gli si applicano gli elettrodi per la registrazione dei movimenti
oculari e dell’attività elettromiografica; quindi si
espletano tutte le operazioni necessarie per ottenere una conduzione
ottimale del segnale.
- Il paziente\soggetto viene fatto sedere comodamente
su una poltrona all’interno di una cabina caratterizzata da
un isolamento acustico ed elettrico (Camera silente faradizzata
per EEG ad alta definizione), in condizioni d’assoluta tranquillità.
Questo per evitare che il soggetto venga distolto dal proprio compito
e che l’attività EEG venga contaminata da corrente
parassita quale, ad esempio, la corrente di rete.
- Registrazione dell’EEG per almeno cinque
minuti in condizione di base all’inizio ed alla fine della
registrazione, durante i quali si chiede al paziente\soggetto di
aprire e chiudere alcune volte gli occhi per valutare la qualità
del segnale e si effettua la calibrazione.
- Inizia il compito cognitivo comportamentale specifico
(vedi singoli progetti di ricerca). Il compito sperimentale potrebbe
consistere nel riconoscimento di un suono raro rispetto ad una serie
di suoni d’identica intensità che il soggetto\paziente
dovrebbe codificare in relazione alle istruzioni date, ad esempio
mediante un movimento del dito indice della mano destra. Questa
procedura è ripetuta nello stesso modo con gli stessi stimoli,
un numero sufficiente di volte per permettere la raccolta delle
informazioni necessarie per le analisi del segnale.
- Registrazione della posizione degli elettrodi
posti sullo scalpo, attraverso l’uso dell’apparecchio
commerciale 3D Digitizer Polhemus Fastrak (1 stilo e 3 ricevitori).
All’inizio si individuano sulla testa del soggetto le posizioni
corrispondenti ai quattro classici punti craniometrici: Nasion (N),
Inion (I) e i 2 punti pre-auricolari sinistro (A1) e destro (A2).
Dopo averli segnati con un marker sulla testa del soggetto, si pongono
in modo stabile sulla stessa i 3 ricevitori R2, R3 e R4, rispettivamente
in vicinanza di A1, A2 ed N. Il cubo trasmettitore del campo magnetico
deve essere posizionato in modo stabile all’altezza del mento
del soggetto e vicino ad esso. In seguito, attraverso l’uso
di una stilo, vengono "digitalizzate" la posizione dei
4 punti craniometrici di riferimento e, successivamente, la posizione
dei singoli elettrodi. Tali posizioni sono riferite ad un sistema
di riferimento solidale con la testa del soggetto, che viene realizzato
mediante i 3 ricevitori, e che consente di tener conto di eventuali
movimenti della testa del soggetto durante la digitalizzazione.
Questa procedura permette di riportare sulla MRI individuale i punti
registranti, consentendo, quindi, di "accoppiare”
dati anatomici (MRI) e funzionali (EEG, ERP o altro).
