Klinische EEG Forschung

EEG: Messung, Dokumentation und Interpretation

Das Elektroenkephalogram wurde 1929 von Hans Berger, Jena, zum ersten Mal beim Menschen beschrieben. Die verschiedenen Hirnregionen zeigen unterschiedliche Oszillationen der elektrischen Spannung. Obwohl immer wieder ähnliche Muster auftauchen, ist die Interpretion sehr schwierig und bedarf erheblicher Erfahrung, die man sich in zahlreichen Kursen aneignen muss.

Es gibt jedoch eine Alternative: Bereits 1932 publizierte Berger mit Dietsch zusammen das erste Ergebnis einer Frequenzanalyse der elektrischen Hirntätigkeit, nachdem man 4 Wochen lang gerechnet hatte. Erst später - mit Computerhilfe - konnte gezeigt werden, dass dieses sogenannte quantitative EEG eine neue Möglichkeit der Dokumentation und Interpretation darstellte. Wie auch in der Astronomie üblich, wird berechnet, aus welchen Sinuswellen man das vorliegende Signal zusammensetzen könnte. Das mathematische Verfahren ist allgemein als Fast Fourier Transformation (FFT) bekannt. Das so erhaltene Spektrogramm wird dann in verschiedene Frequenzbereiche unterteilt. Leider wird dies von den Wissenschaftlern unterschiedlich gehandhabt. Unsere Aufteilung sieht so aus (s. 6 verschiedene Farben):

Um eine einfachere Darstellung zu erhalten, haben wir das Flächenintegral über die einzelnen Frequenzbereiche gebildet und diese als Säulengraphik dargestellt. Um sie besser unterscheiden zu können, haben wir diesen Frequenzbereichen Spektralfarben zugeordnet. Die langsamen delta Wellen erscheinen demzufolge rot, die etwas schnelleren theta Wellen orange, die noch schnelleren alpha1 Wellen gelb, alpha2 Wellen grün, beta1 Wellen türkis und schlußendlich beta2 Wellen blau. Verfolgt man die spektrale Leistungsdichte in sehr kurzen Zeitabständen von je 364 Millisekunden erhält man z.B. für eine Hirnregion folgendes Bild:

Wie man sieht, oszilliert die elektrische Hirnaktivität sehr stark. Durch jahrelange tierexperimentelle Forschung konnten wir den von uns definierten Frequenzbereichen die chemische Aktivität des Gehirns in Form von Botenstoffen (Neurotransmittern) zuordnen.

Acetylcholin - delta,   Noradrenalin-theta,   Serotonin-alpha1,   Dopamin-alpha2,   Glutamat-beta1,   GABA-beta2

Diese Erkenntnis erlaubt eine völlig neue Interpretation der elektrischen Hirntätigkeit. Insbesondere bei Abweichungen von der Norm (Vergleich mit Hunderten von gesunden Gehirnen in unserer Datenbank) kann das bei der Auswahl von Medikamenten helfen, da häufig deren chemischer Angriffspunkt bekannt ist. Dies sollte beispielsweise zu einer rationellen Pharmakotherapie führen. Findet man z.B. eine Abweichung im alpha2 Band sollte man es mit einer an Dopaminrezeptoren angreifenden Wirksubstanz versuchen. Für die schnelle Beurteilung eines EEG Befundes ist es sinnvoll, das Ergebnis der Frequenzanalyse über mehrere Hirnregionen (Frontalhirn, Schläfenhirn, Scheitellappen, Sehrinde usw.) in Form einer Karte darzustellen. Hierfür werden die zugeordneten Spektralfarben im Sinne eines RGB wie im Fernsehen additiv gemischt. Die nächste Abb. erläutert dies in leicht verständlicher Form:

Das Ergebnis einer solchen Berechnung zeigt sofort an, wo auf der Gehirnoberfläche welche Frequenzen dominieren. Diese Karten kann man sowohl für einzelne sehr kurze Zeitepochen von 364 Millisekunden (zum Beispiel in Werbemittelforschung in Kombination mit einer Augenkamera) oder auch für über drei Minuten gemittelte Daten berechnen (Diagnose von neurologischen und psychiatrischen Krankheiten). Auch die Wirkung von Medikamenten läßt sich mit Hilfe der gemittelten Daten verfolgen. Eine Momentaufnahme während der Durchführung eines Konzentrationsleistungstests sieht z.B. so aus:

Aus dieser kurzen Einführung des quantitativen EEG`s mit seinen objektiven mathematisch abgesicherten Ergebnissen wird sehr schnell klar, dass die subjektive Beurteilung des Rohsignals wohl der Vergangenheit angehören sollte. Insbesondere eine echte Therapiekontrolle ist nur mit dem Frequenz-analysiertem EEG möglich. Nähere Informationen zu dieser Technologie (in über 100 CATEEM Publikationen verankert) findet man hier: www.cateem-tec.com. Hard- und Software kann man dort beziehen: www.mewicon.at.