Sådan virker EEG: Fanger hjernens aktivitet millisekund for millisekund

Hjerneforskere er nysgerrige på at nærstudere alle de enestående mekanismer, menneskehjernen gemmer på – men de er nødt til at være kreative!

For hjernens gådefulde indre er barrikaderet af et tykt kranium og svøbt i beskyttende væv, og det har tvunget dem til at udtænke en lang række snedige metoder til at se ind i hjernen. Tre af metoderne er grundsøjler i hjerneforskningen.

Der er tale om trioen EEG, fMRI og PET.

Takket være dem er forskere kommet længere i forståelsen af, hvordan hjernen udvikler sig og fungerer helt ned på molekylært niveau. De har også lært mere om hjernesygdomme, vi som samfund gerne vil bekæmpe, såsom Alzheimers og Parkinson

»De tre metoder går ind i hjernens laboratorium og giver et indblik i, hvordan hjernens netværk fungerer, og hvordan de enkelte netværkskomponenter spiller sammen,« siger Hartwig Siebner, der er leder af Danish Research Center for Magnetic Resonance (DRCMR).

I denne artikelserie bliver du præsenteret for alle tre metoder. Du lærer, hvad de hver især kan vise og ikke kan vise, hvordan de komplementerer hinanden, og selvfølgelig hvordan skanningerne foregår i praksis.

I denne første artikel kan du læse om EEG.

Afslører svingninger i hjernens elektriske kraftværk

Den første skanningsmetode, du skal høre om, er elektroencefalografi eller EEG.

Hvis du har prøvet EEG, er du nok ikke i tvivl, for den skiller sig ud fra andre udbredte hjerneskanningsmetoder ved, at du får en stram hætte på, hvor der sidder små elektroder.

»Du kan sætte op til 256 elektroder på hovedet, hvor de fanger den elektriske aktivitet, som opstår i hjernebarken – det yderste lag af storhjernen. Hjernebarkens pyramideceller arbejder i fællesskab og danner et elektrisk felt, som vi kan undersøge,« siger Hartwig Siebner, der er klinisk professor i præcisionsmedicin på Hvidovre Hospital og i mange år har studeret hjernens elektriske hjerneaktivitet ved hjælp af EEG.

‘Men hvorfor skal EEG bruges til at undersøge elektrisk aktivitet?’ tænker du måske.

Det er fordi, hele vores hjerne faktisk er ét stort elektrisk system, hvor alle hjernens processer såsom vores tanker, synsindtryk eller smerterespons genereres af et netværk af nerveceller, der sender elektriske signaler til hinanden, forklarer Hartwig Siebner,

Jo mere den synkrone elektriske aktivitet i hjernebarken svinger, des større bliver svingningerne i EEG-signalet, så den elektriske aktivitet fortæller altså, hvor aktiv hjernen er. Derfor kan aktiviteten hjælpe forskere med at forstå, hvad der sker i vores hjerne, når vi oplever forskellige ting.

For eksempel kan EEG vise, hvor dybt vi sover, fordi vores elektriske hjerneaktivitet er domineret af høje langsomme bølger, når vi er i en dyb søvnfase. EEG spiller også en rolle i undersøgelser af epilepsi, hvor det bruges til at lave diagnostiske optegnelser af anfald.

Fanger hjerneaktivitet millisekund for millisekund

Den allerstørste fordel ved EEG er, at det fanger hjernens aktivitet millisekund for millisekund. Det er »fremragende«, når man skal undersøge hjernens funktion, fortæller Hartwig Siebner:

»Vi mennesker lever i millisekund-opløsning. Når du interagerer med omverdenen, hører noget eller får et synsindtryk, bearbejder din hjerne det lynhurtigt , så du kan reagere. Der er selvfølgelig også langsomme processer i hjernen, men hvis vi ikke kan fange de hurtige processer, forstår vi kun en brøkdel af hjernens aktivitet,« lyder det.

En anden vigtig fordel ved EEG er, at alle kan bruge metoden. Det er nemlig ikke bare billigt at lave en EEG-måling – udstyret er også ret let at transportere, fordi du ikke bliver kørt ind i et kæmpestort rør som ved fMRI og PET.

Derfor er EEG også meget udbredt i lande, der ikke har lige så store økonomiske ressourcer som Danmark, fortæller Hartwig Siebner.

Taber på rumlig opløsning

EEG’s største svaghed, når man holder den op mod fMRI og PET, er derimod, at det kan være svært at spore, hvor i hjernen de hurtige elektriske signaler kommer fra. Det skyldes groft sagt tre ting, fortæller Hartwig Siebner,

Fordi elektroderne sidder uden på kraniet, kan EEG bedst opfange signaler fra nerveceller, der sidder i hjernens yderste lag. Kommer signalerne fra hjernens dybe kerner såsom amygdala, kan de ikke spores.

Elektrisk aktivitet spreder sig: Hvis din hjernes synsbark for eksempel udsender et signal, vil det brede sig, så flere af elektroderne på dit kranium opfanger det. Det gør det svært at slå fast, at signalet kommer fra synsbarken.

EEG kan ikke måle små ændringer i hjernens elektriske signaler. Kun når tusindvis af nerveceller arbejder sammen, generer det et synkroniseret elektrisk felt, som er kraftigt nok til at sprede sig gennem kraniet, så elektroderne kan opfange det.

Nu skal du dog ikke tro, at EEG er fuldstændig håbløst til at finde ud af, hvor signalerne kommer fra.

Forskere kan udbedre problemet med at spore hjerneaktiviteten ved at sætte flere elektroder på kraniet og ved hjælp af matematiske udregninger, så det er ikke fordi EEG er decideret dårlig til at måle rumlig opløsning – PET og fMRI er bare bedre, fortæller Hartwig Siebner.

Det kan du læse meget mere om i den næste artikel om hjerneskanninger, der handler om fMRI.