كتب research use

تستعمل تخطيط كهربية الدماغ ودراسة الجهود المتعلقة بحدث (ERPs) ذات العلاقة بشكل كبير في أبحاث علم الأعصاب، العلم الاستعرافي، علم النفس المعرفي، اللغويات العصبية، وفسيولوجيا علم النفس. كثير من تقنيات تخطيط الدماغ المستعملة في الأبحاث ليست موحدة بما يكفي للاستعمال السريري.

الإيجابيات

هناك الكثير من الطرق الأخرى لدراسة وظائف الدماغ، منها: تصوير الرنين المغناطيسي الوظيفي (fMRI), تصوير الإصدار البوزيتروني المقطعي، تخطيط الدماغ المغناطيسي (MEG)، مطيافية الرنين المغناطيسي النووي، تخطيط قشرة الدماغ، التصوير بأشعة جاما (SPECT)، مطيافية بالأشعة القريبة من تحت الحمراء (NIRS)، والإشارة البصرية المرتبطة بحدث (EROS). بغض النظر عن الحساسية المكانية الضعيفة نسبياً لتخطيط كهربية الدماغ، إلا أنه يتميز بعدة ميزات عن بعض تلك التقنيات:

• كلفة المعدات اقل بكثير من معدات معظم التقنيات الأخرى.
• يمنع المحدودية في توفر القنيين لتقديم عناية سريعة في المستشفيات المزدحمة.
• يمكن لحساسات التخطيط الدماغي أن تستعمل في أماكن أكثر من fMRI, SPECT, PET, MRS, MEG, اذ أن تلك التقنيات تتطلب معدات ثابتة وكبيرة. مثلاً، تحتاج تقنية MEG أدوات تتكون من مستشعرات مبردة بالهيليوم السائل التي لا يمكن استعمالها إلا في غرف محمية مغناطيسياً، ما قد يكلف مجتمعة عدة ملايين دولار. كمان أن fMRI تتطلب استعمال مغناطيس بحجم 1 طن في غرفة محمية ايضاً.
• تمتلك دقة زمانية عالية جداً بنظام درجة واحد من ألف من الثانية بدلاً من الثواني. يسجل تخطيط الدماغ عادة بمعدلات معاينة تتراوح بين 250 و 2000 هيرتز في الأوضاع السريرية والبحثية، إلا أن أنظمة جمع المعلومات الحديثة لتخطيط الدماغ قادرة على التسجيل لمعدلات معاينة تفوق 20,000 هيرتز إذا لزم.MEG و EROS هي التقنيات الغير متوغلة المستعملة في علم الأعصاب الاستعرافي الوحيدة التي تتطلب بيانات بهذا المستوى من الدقة الزمانية.(
• لا تتأثر نسبياً بحركة المريض، بعكس معظم تقنيات التصوير العصبي الأخرى. حتى أنه يوجد تقنيات تعمل على تقليل أو حتى إزالة خوادع الحركة من بيانات تخطيط الدماغ.
• تخطيط كهربية الدماغ هي تقنية صامتة، مما يساعد في دراسة أفضل للاستجابات للمحفزات الصوتية.
• لا تعمل على مفاقمة رهاب الاماكن المغلقة، بعكس fMRI, PET, MRS, SPECT, وأحياناً MEG.
• لا تتضمن التعرض لمجال مغناطيسي عالي الكثافة (أعلى من 1 تسلا)، كما في تقنيات أخرى، خاصة MRI و MRS. يمكن لمثل تلك المجالات أن تسبب عدة مشاكل غير مرغوب بها في البيانات، كذلك تمنع استعمال تلك التقنيات مع أشخاص مع غرسات معدنية في أجسادهم، مثل ضابط الإيقاع المحتوي على معدن.
• لا يتضمن التعرض لربائط مشعة، بخلاف تقنية تصوير الإصدار البوزيتروني المقطعي.
• دراسات ERP يمكن أن تجرى بنماذج بسيطة نسبياً, مقارنة بدراسات IE block-design fMRI.
• غير متوغلة بتاتاً, بخلاف تخطيط قشرة الدماغ الذي يتطلب فعليا وضع أقطاب على سطح الدماغ.

يمتلك تخطيط كهربية الدماغ أيضاً ميزات مرغوبة في اختبار السلوك:

• بإمكانه كشف المعالجة الخفية (أي المعالجة التي لا تتطلب استجابة).
• يمكن استعماله مع أشخاص يعجزون عن القيام باستجابات حركية.
• يمكن التقاط بعض مكونات ERP حتى عندما لا يكون الشخص منتبهاً للمحفزات.
• بخلاف الطرق الأخرى في دراسة زمن رد الفعل، يمكن لتقنية ERP تحليل مراحل من المعالجة (وليس فقط النتيجة النهائية).
• يعد تخطيط كهربية الدماغ أداة قوية لمتابعة تغيرات الدماغ خلال مراحل مختلفة من الحياة. يمكن لتحليل النوم بواسطة تخطيط الدماغ أن يظهر جوانب هامة من التسلسل الزمني لتطور الدماغ، بما في ذلك تقييم نضوج دماغ المراهق. علماً أنه يمكن مراقبة النشاط الدماغي أيضا من خلال التصوير المقطعي.
• ثمة معرفة أفضل لماهية الإشارة المقاسة في هذه التقنية مقارنة بتقنيات بحث اخرى، أي استجابة BOLD في تقنية MRI.

السلبيات

• الدقة المكانية المنخفضة على فروة الرأس. إذ يمكن لتقنية fMRI –على سبيل المثال- أن تظهر المناطق النشطة من الدماغ بشكل مباشر، في حين يحتاج تخطيط كهربية الدماغ إلى تحليل مكثف لمجرد افتراض المناطق التي تنشطها استجابة معينة.
• يصعب التقاط أي نشاط عصبي يتم تحت الطبقات العليا من الدماغ (القشرة).
• بعكس تقنيات PET و MRS ، تعجز عن تحديد مناطق معينة في الدماغ التي يمكنن أن تتواجد فيها النواقل العصبية, الأدوية، إلخ.
• عملية ربط شخص بعدة تخطيط الدماغ تتطلب وقتاً طويلاً في العادة، إذ أنها تتطلب وضع عشرات الأقطاب بدقة حول الرأس واستعمال أنواع مختلفة من الهلام والمحاليل الملحية و/أو مواد عجينية لتثبتها في مكانها. وبالرغم من اختلاف المدة الزمنية باختلاف أداة التخطيط المستعملة، فإنه يمكن القول أن تحضير الشخص لإحدى تقنيات MEG, fMRI, MRS, أو SPECT يأخذ وقتاً أقصر بكثير.
• معدل الإشارة-إلى-التشويش قليل، وبالتالي يلزم تحليل بيانات معقدة وعدد كبير من الأفراد لاستخلاص معلومات مفيدة من تخطيط كهربية الدماغ.

مع تقنيات اخرى للتصوير العصبي

تم بنجاح استخدام التسجيل بواسطة تخطيط الدماغ والمسح بواسطة (fMRI) معا بشكل متزامن, على الرغم من ذلك فإن التسجيل المتزامن للتقنيتين يتطلب التغلب على الكثير من الصعوبات الفنية، مثل وجود شوائب لتخطيط القلب البالستي، بقايا نبض ال(MRI) ، و تحفيز التيارات الكهربائية في اسلاك ال(EEG) التي تنتقل خلال حقل مغناطيسي قوي لل (MRI). لكن تم التغلب على هذه التحديات بنجاح في عدد من الدراسات. ينتج ال (MRI) صور مفصلة منتجة عن طريق توليد حقول مغناطيسية قوية التي من الممكن ان تحفز إنتاج قوة ازاحة وعزم دوران مضرين. هذه الحقول تنتج ترددات راديوية حارة من المحتمل ان تكون ضارة وتنتج شوائب للصور تعكس رداءة الصور. بسبب هذه المخاطر المحتملة، فإن فقط اجهزة معينة يمكن استخدامها في بيئة ال (MR). بشكل متشابه، تم استخدام تسجيلات ال (MEG) و ال (EEG) معا بشكل متزامن، الذي نتج عنه العديد من الايجابيات مقارنة عند استخدام كل تقنية على حدى:

• يتطلب ال (EEG) معلومات دقيقة حول جوانب معينة من الجمجمة التي من الممكن تقييمها، كقطر الجمجمة وموصليات مواقع مختلفة من الجمجمة. بالمقابل فإن تقنية(MEG) لا تحتاج إلى هذه المعلومات، وبالتالي فإن استخدام التقنيتين معا يلغي الحاجة إلى هذه المعلومات.
• (MEG) و (EEG) يكشفان النشاط تحت سطح قشرة الدماغ بشكل ضعيف، ومثل ال (EEG)، يزداد مستوى الخطأ مع ازدياد العمق تحت سطح قشرة الدماغ عند محاولات الفحص. على الرغم من ذلك، فإن الاخطاء الناتجة من كلا التقنيتان تختلفان كثيرا، بالتالي استخدامهما معا يصلح بعض هذه الاخطاء.
• (MEG) لا يستطيع الوصول لأي مصدر للنشاط الدماغي تحت قشرة الدماغ بعدة سنتيمترات. بالمقابل, (EEG) يستطيع استقبال اشارات من اماكن اعمق تحت القشرة، لكن مع درجات اعلى من الخطأ. بالتالي استخدامهما معا يجعل الامر أسهل لتحديد الاشارات القادمة من السطح من إشارة ال EEG(بما أن (MEG) دقيقة جدا في الكشف عن الاشارات القادمة من السطح)، و تحديد الاشارات القادمة من اماكن اعمق في الدماغ، وهذا يساعد في تحليل اشارات اعمق مقارنة عند استخدام كل تقنية بشكل منفصل.

استخدم ال (EEG) مع التصوير المقطعي بالإصدار البوزيتروني. و هذا سمح للباحثين بمعرفة اشارات ال (EEG) المصاحبة لمختلف الأدوية في الدماغ.