การบันทึกคลื่นไฟฟ้าสมอง

การบันทึกคลื่นไฟฟ้าในสมอง (อังกฤษ: Electroencephalography (EEG)) เป็นวิธีการวัดเพื่อบันทึกกิจกรรมไฟฟ้าในสมอง บริเวณรอบๆหนังศีรษะ การบันทึกคลื่นไฟฟ้าในสมองจะวัดความผันผวนของไฟฟ้าเนื่องมาจากการไหลของประจุไฟฟ้าภายในเซลล์ประสาทของสมอง ในทางคลินิกนั้น การบันทึกคลื่นไฟฟ้าในสมองหมายถึงการบันทึกกิจกรรมทางไฟฟ้าธรรมชาติของสมองในช่วงเวลาใดเวลาหนึ่งโดยใช้ขั้วไฟฟ้าหลายๆอันที่วางอยู่บนหนังศีรษะ In clinical contexts, EEG refers to the recording of the brain's spontaneous electrical activity over a period of time, สำหรับการวินิจฉัยโรคโดยทั่วไปมักจะดูที่สเปกตรัมความถี่ของสัญญาณ หมายถึง คาบการสั่นของเซลล์ประสาทนั้นสามารถสังเกตได้โดยการบันทึกคลื่นไฟฟ้าในสมอง

การบันทึกคลื่นไฟฟ้าสมอง
การแทรกแซง
สัญญาณกระตุกและคลื่นของโรคลมชักที่สังเกตได้จากการบันทึกคลื่นไฟฟ้าในสมอง

การบันทึกคลื่นไฟฟ้าในสมองมักจะถูกใช้เพื่อวินิจฉัยโรคลมชักโดยการอ่านคลื่นสัญญาณสมองสามารถสังเกตเห็นความผิดปกติได้ นอกจากนี้ ยังสามารถใช้เพื่อวินิจฉัยหาอาการนอนหลับไม่ปกติ โคม่า โรคสมอง และภาวะสมองตายได้ การบันทึกคลื่นไฟฟ้าในสมองเป็นวิธีการแรกในการเนื้องอกในสมองและโรคหลอดเลือดสมองรวมถึงการทำงานของสมองที่ผิดปกติอื่นๆ แต่โรคเหล่านี้มักจะต้องตรวจซ้ำด้วยเครื่องมือที่แม่นยำกว่า เช่น การสร้างภาพด้วยเรโซแนนซ์แม่เหล็ก หรือ การถ่ายภาพรังสีส่วนตัดอาศัยคอมพิวเตอร์ แม้การบันทึกคลื่นไฟฟ้าในสมองจะให้ข้อมูลไม่ละเอียดในเชิงพื้นที่ แต่ความละเอียดด้านเวลาก็ทำให้วิธีการนี้เป็นวิธีที่มีประสิทธิภาพในการวิจัยและวินิจฉัยบางชนิด โดยเฉพาะการศึกษาที่ต้องใช้ความละเอียดของเวลาระดับมิลลิวินาที

การบันทึกคลื่นไฟฟ้าในสมอง สามารถดัดแปลงเทคนิคได้หลายหลาย ไม่ว่าจะเป็นการตรวจศักยบันดล (Evoked potential) หรือการตรวจศักย์ไฟฟ้าสมองสัมพันธ์กับเหตุการณ์ (Event-related potential) อันเป็นเทคนิคที่ใช้กันมากในทางประชานศาสตร์ จิตวิทยาการรู้คิด และจิตสรีรวิทยา

การใช้ในเชิงคลินิก

An EEG recording setup

การวัดคลื่นสมองในคลินิกปกติจะใช้เวลารวมกับขั้นตอนการเตรียมประมาณ 20-30 นาที การบันทึกคลื่นไฟฟ้าสมองถูกใช้ในเชิงคลินิกดังนี้

• เพื่อแยกแยะการชักจากโรคอื่นๆ เช่น การชักแบบดิสโซสิเอทีฟ การหมดสติชั่วคราว ความผิดปกติในทางการเคลื่อนไหว และโรคไมเกรน
• เพื่อแยกแยะโรคสมองหรืออาการเพ้อจากโรคจิตเภทอื่นๆ เช่น อาการเคลื่อนไหวน้อยหรือมากเกิน
• เพื่อทดสอบภาวะสมองตาย
• เพื่อพยากรณ์อาการโคม่าของผู้ป่วยล่วงหน้า
• เพื่อตัดสินใจว่าถึงเวลาหยุดยารักษาโรคลมชักแล้วหรือไม่

ในหลายๆกรณี การบันทึกคลื่นไฟฟ้าสมองแบบปกติอาจจะไม่เพียงพอ โดยเฉพาะในกรณีที่ต้องการวัดคลื่นสมองในขณะที่ผู้ป่วยเกิดการชัก ในกรณีนี้ ผู้ป่วยจะต้องเข้ารับการรักษาเป็นผู้ป่วยในที่โรงพยาบาลหลายวันหรือหลายคืนโดยมีการบันทึกคลื่นไฟฟ้าสมองตลอดเวลา วิธีนี้จะทำให้แพทย์ได้ข้อมูลที่แม่นยำขึ้นว่าสมองส่วนใดที่เป็นต้นเหตุของโรคลมชัก และจะได้ศึกษาและวินิจฉัยเฉพาะจุดนั้นเป็นพิเศษ เพื่อการผ่าตัดและรักษาที่ถูกต้องต่อไป

หากแพทย์วินิจฉัยว่าผู้ป่วยโรคลมชักจะต้องเข้ารับการผ่าตัด มักจะต้องมีการหาจุดที่ก่อให้เกิดโรคลมชักที่แม่นยำเชิงพื้นที่กว่าการวัดที่หนังศีรษะ เนื่องจากน้ำหล่อสมองไขสันหลัง กะโหลกศีรษะ และหนังศีรษะอาจจะทำให้ศักย์ไฟฟ้าจากสมองถูกบิดเบือนได้ ในกรณีนี้ แพทย์มักจะผ่าตัดและฝังขั้วไฟฟ้าไว้ใต้เยื่อดูราของสมอง วิธีการนี้เรียกว่าวิธีการบันทึกคลื่นไฟฟ้าสมองจากสมองโดยตรง (Electrocorticography หรือ ECoG) สัญญาณจากการวัดโดยตรงมีความแตกต่างกับสัญญาณที่วัดได้ที่บริเวณหนังศีรษะ สามารถมองเห็นคลื่นศักย์ต่ำ ความถี่สูงที่ปกติจะมองไม่เห็นในระดับหนังศีรษะได้ด้วย นอกจากนั้น ขั้วไฟฟ้าของการวันสัญญาณโดยตรงนั้นยังมีขนาดเล็กกว่า ทำให้ใช้ศักย์ไฟฟ้าน้อยกว่าและวัดได้ละเอียดในเชิงเวลามากกว่า

การใช้ในเชิงวิจัย

การบันทึกคลื่นไฟฟ้าสมองและการตรวจศักย์ไฟฟ้าสมองสัมพันธ์กับเหตุการณ์โดยใช้คลื่นสมอง ถูกใช้กันมากในงานวิจัยทางประสาทวิทยาศาสตร์ ประชานศาสตร์ จิตวิทยาการรู้คิด จิตสรีรวิทยา และประสาทภาษาศาสตร์

ข้อดี

การบันทึกกิจกรรมสมองสามารถทำได้หลายวิธี ไม่ว่าจะเป็นการสร้างภาพโดยกิจด้วยเรโซแนนท์แม่เหล็ก (fMRI) การถ่ายภาพรังสีระนาบด้วยการปล่อยโพซิตรอน (PET) การบันทึกคลื่นแม่เหล็กสมอง (MEG) การวิเคราะห์สเปกตรัมด้วยเรโซแนนท์แม่เหล็กนิวเคลียร์ (NMR ) การบันทึกคลื่นไฟฟ้าสมองจากสมองโดยตรง (ECoG) การถ่ายภาพรังสีส่วนตัดอาศัยคอมพิวเตอร์ด้วยการปล่อยโฟตอนเชิงเดี่ยว (SPET) และการวิเคราะห์สเปกตรัมช่วงใกล้รังสีอินฟราเรด (NIRS) แต่การบันทึกคลื่นไฟฟ้าสมองก็มีข้อดีกว่าวิธีการเหล่านี้คือ

• ต้นทุนด้านอุปกรณ์ต่ำกว่าวิธีอื่นมาก
• การบันทึกคลื่นไฟฟ้าสมองสามารถทำได้ง่ายและรวดเร็วกว่า ทำให้สามารถรักษาได้อย่างทันท่วงดี โดยเฉพาะในโรงพยาบาลที่มีผู้ป่วยมาก
• เซนเซอร์ของการบันทึกคลื่นไฟฟ้าสมองใช้พื้นที่ไม่มากเมื่อเทียบกับวิธี fMRI SPECT PET MRS หรือ MEG ที่ต้องใช้พื้นที่ขนาดใหญ่และมีการติดตั้งที่ยากลำบาก
• การบันทึกคลื่นไฟฟ้าสมองมีความละเอียดเชิงเวลาที่สูงมาก อยู่ในระดับมิลลิวินาที ขณะที่หลายวิธีสามารถบันทึกด้วยความละเอียดระดับวินาทีเท่านั้น ความถี่ของการบันทึกคลื่นไฟฟ้า อัตราการดึงตัวอย่างข้อมูลของการบันทึกคลื่นไฟฟ้าสมองอยู่ที่ประมาณ 200 ถึง 2000 ครั้งต่อวินาที
• การบันทึกคลื่นไฟฟ้าสมองมีความทนต่อการเคลื่อนไหวของคนสูง และยังมีวิธีการสำหรับการลดหรือกำจัดผลกระทบจากการเคลื่อนไหวที่เข้ามาทำให้สัญญาณผิดเพี้ยนไปจากความจริงด้วย
• การบันทึกคลื่นไฟฟ้าสมองสามารถใช้ได้กับผู้ป่วยที่เป็นโรคกลัวที่ปิดทึบ
• การบันทึกคลื่นไฟฟ้าสมองเป็นวิธีที่ไม่ต้องอาศัยการผ่าตัด

ข้อด้อย

• การบันทึกคลื่นไฟฟ้าสมองมีความละเอียดเชิงพื้นที่ต่ำ เมื่อเทียบกับบางวิธีการ เช่น fMRI ที่สามารถระบุได้ว่าสมองส่วนใดที่เกิดกิจกรรมอยู่ ในขณะที่การบันทึกคลื่นไฟฟ้าสมองจะต้องมีการแปรผลว่าสมองส่วนใดกำลังทำงานอยู่โดยอ้างตามสมมติฐานต่างๆที่ตั้งขึ้น
• การบันทึกคลื่นไฟฟ้าสมองไม่สามารถวัดกิจกรรมในสมองส่วนที่อยู่ลึกไปกว่าชั้นบน(คอร์เท็กซ์)ได้ดี
• การบันทึกคลื่นไฟฟ้าสมองสามารถระบุตำแหน่งที่สมองมีกิจกรรมมากขึ้นได้เพียงแค่บางส่วนเท่านั้น
• หากต้องการให้มีการบันทึกคลื่นไฟฟ้าที่แม่นยำมากขึ้น การบันทึกคลื่นไฟฟ้าสมองจะต้องใช้เวลาในการติดตั้งตำแหน่งของขั้วไฟฟ้าให้ถูกต้อง ใช้เจล สารละลาย หรือวิธีการอื่นๆหลายชนิดเพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพของสัญญาณ ในกรณีนี้ เมื่อเทียบกับอวิธีการอื่นๆ MEG fMRI MRS และ SPECT ถือว่าการบันทึกคลื่นไฟฟ้าสมองใช้เวลาเตรียมตัวนานกว่า
• อัตราของสัญญาณจริงต่อสัญญาณรบกวนต่ำ ต้องใช้วิธีการวิเคราะห์ข้อมูลขั้นสูงและต้องทดลองหลายครั้งจึงจะได้ข้อมูลที่ถูกต้องและเป็นประโยชน์จากการบันทึกคลื่นไฟฟ้าสมอง