Brainmapping

Hvad er et brainmap

Hos Institut for hjernetræning kan man få foretaget brainmapping /QEEG-målinger. Vi bruger altid brainmapping som udgangspunkt for hjernetræning. Et brainmap /QEEG er en måling af hjernens elektriske aktivitet. Man måler hjernens elektriske aktivitet fra 19 elektroder og laver derefter en gennemsnitsberegning af målingen. Efterfølgende sammenlignes den med en aldersbaseret, normativ FDA-godkendt EEG-database, og programmet laver såkaldte hjernekort/brainmaps som viser fordelingen af hjerneaktivitet i forhold til det normale. Her kan man se om der er for meget eller for lidt hjerneaktivitet, hvilken type hjerneaktivitet og under hvilken elektrode. Derudover måles forskellige andre parametre, som sammenlignes med en database. Se billeder nedenfor:

Hvordan foregår brainmapping?

Man deler hjerneaktiviteten op i forskellige frekvensbånd alt efter hvor hurtig eller langsom hjerneaktiviteten er. Hjerneaktiviteten er strøm som svarer til et lille batteri som man f.eks. bruger i thelys. De elektriske impulser vises på en skærm som hjernebølger og udgør et EEG. Ens adfærd, emotioner, kognitive færdigheder og tænkning kommunikeres mellem neuroner i vores hjerne, gennem de elektriske impulser og kemiske stoffer. De hjernebølger som vi kan måle på et EEG består af synkrone elektriske impulser fra tusinder af neuroner som kommunikerer med hinanden. De forskellige hjernebølger varierer i hastighed, nogle er langsomme og derfor meget brede, mens andre er hurtige og derfor korte.

De klassiske navne for disse EEG bånd er delta, theta, alfa, beta og gamma. De måles som bølger pr sekund, og måleenheden er hertz (Hz). Måleenheden for amplituden på bølgene er Mikrovolt. Det vil sige højden på bølgene, som viser hvor mange neuroner som affyrer den samme type elektriske impuls samtidig. Jo flere neuroner som affyrer en bestemt hjernebølge samtidig, jo højere bliver bølgen. Generelt er forskellige niveauer af opmærksomhed forbundet med dominerende hjernebølge tilstande.

• Delta-hjernebølger (1-3 Hz) er de mest langsomme (brede) og har den højeste amplitude. Denne hjernebølge ses overvejende hos børn. Derudover er den dominerende under det dybe søvnstadie. Delta bølger produceres også når enkelte områder i hjernen går ”offline” for at optage næringsstoffer. Denne aktivitet er også aktiv når man blinker, og når man hyperventilerer stiger de. Ellers ses høje amplituder af Delta-svingninger hos mennesker med epilepsi under absencer, hvor bevidstheden er fraværende i pludselige, korte øjeblikke.
   
• Theta-hjernebølger (4-7 Hz) er aktive når man dagdrømmer og er en tilstand som er forbundet med nedsat mental effektivitet. En mental tilstand domineret af theta-bølger er en meget afslappet tilstand som præsenterer twilight zonen mellem vågenhed og søvn. Hos unge mennesker ses højere amplituder (over 30 millivolts), specielt over de temporale regioner. Dette ses mere sjældent hos voksne mennesker, med undtagelse under døsige tilstande.
   
• Alfa-hjernebølger (8-12 Hz) er forbundet med på en og samme tid en afslappet og vågen tilstand. Alfa-aktiviteten en slags tomgangstilstand, hvor hjernen er i en venteposition klar til at reagere når det er behov for det. Den er derfor sjældent til stede under intense kognitive processer, mental beregning, og problemløsning. Hvis vi lukker vores øjne og slipper mentale spændinger, sker det en stigning af alfa-hjernebølger. Alfa-aktivitet dominerer derfor i den bagerste del af hjernen, specielt i den occipitale (den visuelle cortex), men også den parietale del af hjernen.
   
• Beta-hjernebølger (13-30 Hz) er små og hurtige hjernebølger og forbundet med bevidsthed, vågenhed og mental aktivitet. Lav-amplitude beta-bølger er forbundet med aktiv udadvendt koncentration. Når vi oplever travlhed, nervøsitet, ængstelighed og angst, stiger beta-aktiviteten. Beta-bølger er også forbundet med motorisk styring (hæmning af bevægelser og sensorisk feedback på bevægelser).
   
• Gamma hjernebølger (39-42) er de hurtigste hjernebølger og integrerer forskellige sanseneuroner til helhedslige oplevelser. F.eks i occpitallapperne (den visuelle cortex) er der nogle neuroner der bearbejder form, andre der bearbejder lys/farve og nogle tredje der bearejder bevægelse. Der menes at gammabølger er dem der samler al denne information til et samlet sanseindtryk. Under tilstande hvor vi er meget koncentrerede og arbejder meget effektivt, f.eks. op til en eksamen, stiger gamma-aktiviteten i den frontale del af hjernen hvor de eksekutive funktioner sidder.

Alle disse hjernebølger er til en vis grad til stede i de forskellige dele af hjernen. Hvis vi bliver trætte, kommer der mere delta- og theta-hjernebølger. Hvis vi er uopmærksomme på ydre ting og vores sind vandrer, er der mere theta og alfa til stede. Hvis vi er ængstelige og anspændte, vil store mængder af beta bølger tit være til stede. Er man ked af det ser man store mængder af theta-aktivitet. Hvis vi er i disse følelser i for lang tid, vil disse mønstre begynde at låse sig fast. Har man mentale udfordringer, som nedsat opfattelse, kognitive eller emotionelle udfordringer, enten på grund af stress eller diagnoser som depression, ADHD eller Asperger, eller måske har haft et hovedetraume, er der en ubalance i den måde neuronerne i de forskellige dele af hjernen interagerer på. Dette vil gøre at nogle områder bliver underaktive og der vil blive en overvægt af langsomme hjernebølger som delta og theta mens andre områder bliver overaktive som viser sig ved for høj beta.

På et Brainmap kan man se styrken af og forholdet mellem de forskellige frekvenser og frekvensbånd (nedenunder delta, theta, alfa, hele betaspekteret (12.5-25.0 Hz), og høj beta-aktivitet (25.5-30.0 Hz).

QEEG-softwaret sammenligner EEG-målingerne med to databaser, Neuroguidedatabasen og Loreta-databasen. Det som er fælles for begge databaser, er at målingerne sammenlignes af mennesker som ud fra neuropsykologiske tests, psykiatrisk undersøgelse, genetisk historie er diagnosticeret som normal. Derudover repræsenterer databaserne et bredt udsnit fra hele verden, for at udelukke kulturelle forskelle.

Neuroguide softwaret anvendes flere forskellige måleparametre som det genererer brainmaps ud fra:

• De absolutte værdier af frekvensbånd (Delta, theta, alfa, beta osv) og af hver enkelt frekvens fra 1-30 Hz.
• De relative værdier af frekvensbånd (Delta, theta, alfa, beta osv) og af hver enkelt frekvens fra 1-30 Hz.
• Fordelingen af delta/theta-, delta/alfa-, delta/beta-, theta/alfa-, theta/beta-og alfa/beta-forholdet.
• Amplitude-asymmetrien
• Koherensen
• Fase-forskyvning

Resultatet fra alle de forskellige måleparametre sammenlignes med den FDA-godkendte normative Neuroguide-database (bestående af personer som matcher klienten med henhold til alder, køn og om klienten er højre eller venstrehånded. Nedenstående billede viser hvordan hjerneaktiviteten fordeler sig i forhold til det normale (Absolute Power). Den grønne farve står for det normale, den gule og røde farve betyder for højt i forhold til det normale og de blå farver for lavt i forhold til det normale.

Brainmap med Neuroguide-databasen

Ved at kigge på gennemsnitsamplituden og fordelingen af de forskellige frekvenser kan man kunne se dysfunktioner og hjerneskader af forskellige grader. F.eks. har en MRI og EEG korrelations-analyse på patienter med lukkede hovedskader vist at en skade i den hvide cerebrale substans korrelerer med øget delta-amplitude (Jasper and van Buren, 1953; Gloor et al, 1968; Gloor et al, 1977). Derimod har en generel reduktion af amplituden på hele EEGét , men ingen øgning af delta-amplituden vist sig at korrelere med skader i den grå substans (Gloor et al, 1968; 1977; Goldensohn, 1979a; 1979b).

EEG-asymmetrien mellem forskellige elektrodeplaceringer kan også fortælle os om der er hjerneskader. F.eks. kan en lesion resultere i øget delta aktivitet eller reduceret beta-aktivitet over et lokalt område, hvilket kan vise sig gennem en ændret amplitude asymmetri mellem to eller flere elektrodeplaceringer. Et problem i forbindelse med dette måleparameter er at man ikke kan se kilden til amplitude-asymmetrien. F.eks. kan en øget amplitude asymmetri på F3-C3 både betyde en øget amplitude på F3 eller en nedsat amplitude på C3. Desuden er en højere amplitude forskel lig med en højere gennemsnits I.Q. (Thatcher et al, 1983) og reflekterer mængden af funktionel differentiering i hjernen.

Theta/beta-raten, alfa/beta-raten eller theta/alfa-raten etc. har vist sig at være af klinisk nytte i forbindelse med opmærksomheds- og arousal-niveauet F.eks. ses en øget theta/beta- og alfa/beta-rate med åbne øjne og øget theta/alfa-rate med lukkede øjne hos personer med ADD og ADHD (Matousek and Petersen, 1973; Lubar, 1997).

Koherensen reflekterer hvordan de forskellige cortiko-cortikale neurale forbindelser fungerer. Ud fra Braitenbergs model over EEG-koherensen er der grundlæggende to forskellige cortikale axonfiber systemer. Det første består af de basale dendritter som modtager impulser primært fra axoner fra ”kortdistance” pyramideceller på en afstand fra nogle millimeter til nogle få centimeter. Det andre fibersystem består af de apicale dendritter fra de cortikale pyramideceller. Disse modtager primært impulser fra ”langdistance” intracortikale forbindelser, med en afstand på flerfoldige centimeter. De sidstnævnte er involveret i større reciprokke neurale netværks-systemer (Braitenberg,1978). Braitenbergs model om de to axonfiber-systemer er både blevet bekræftiget og udvikdet af både Pasqual et al (1988) og flere andre (Wright, 1997; Nunez, 1981;1994).

Koherensen er et udtryk for antallet og styrken af forbindelser mellem forsamlinger af neuroner. En øget koherense reflekterer en øgning enten i nummer eller i styrke af forbindelser. En reduceret koherense derimod reflekterer en reduktion i antal eller i styrke af forbindelser. De neurofysiologiske mekanismer der er ansvarlige for forandringerne i forbindelserne kan både være vækst af axoner, synaptogenese, myelinisering, øgning af synaptiske terminaler, nedskæring på synaptiske forbindelser, presynaptiske forandringer i mængden af neurotransmittere og forandringer i de postsynaptiske reaktioner på en given transmitter (Purves, 1988; Huttenlocher, 1984;1990).

Forskellige studier har vist at EEG-koherensen er det stærkeste og mest følsomme QEEG-mål i studiet af skizofreni (Ford et al, 1986; Nagase et al, 1992; Shaw et al, 1979), obsessive compulsive disorders (Prichep et al, 1989), depression (Prichep et al, 1990), mild hjerneskade (Thatcher et al, 1989), Alzheimers og Dementia (Leuchter et al, 1987; 1992) og ADHD (John et al, 1988; Marosi et al, 1992). I tillæg har et øget antal af studier vist et forhold mellem EEG-koherens og normale kognitive funktioner (Petch, 1996: Thatcher et al, 1983; 1987; Thatcher, 1992; Lubar, 1997).

Nedenfor kan vi se den interhemisfæriske koherense før og efter et træningsforløb med neurofeedback. De blå strege viser for lav koherence, mens de røde strege viser for høj koherence.

Loreta-databasen omdanner EEG-målingerne til MRI-lignende billeder, og laver en sandsynlighedsberegning ud fra matematiske formler, hvilke områder i hjernen, og Brodmann områder, den dysfunktionelle aktivitet, stammer fra. Her kan man se om det f.eks. er overaktivitet i Amygdala, og Anterior Cingulate Gyrus (Brodmann area 24), for lav aktivitet, og hvilke frekvenser det drejer sig om. Ud fra dette kan man se hvilke udfordringer det er sandsynligt at klienten lider af. F.eks har mange med PTSD overaktivitet i Gyrus Cingularis, Amygdala og temporale regioner, mens der er underaktivitet i den prefrontale del af hjernen som er involveret i eksekutive funktioner. Børn og voksne med ADHD hvor symtpomer som impulsivitet og hyperaktivitet er de dominerende træk, har tit for lav aktivitet i Anterior Cingulate Gyrus (Brodmann area 24). Begge de to øverste Loreta-billeder nedenfor, er af personer med svær depression. Det nederste billede er af en person med ADHD.

L

Brugen af brainmaps

Institut for Hjernetræning bruger et brainmap til at få et hurtigt og objektivt overblik over en hjernes funktionelle tilstand og fordelingen af hjerneaktivitet. Derved kan man se hvad der er årsagen bag de udfordringer en klient har. Samtidig kan man se hvilken træningsprotokol og system der vil være mest gavnligt at træne. Hvis f.eks. en person er meget stresset og har for lav alfa og theta-aktivitet, er det en genoptræning af disse frekvenser med lukkede øjne, som måske vil være mest gavnlig, eller en kombination af denne træningsfor og z-scoretræning med 19 elektroder. Hvis det kun er venstre side af den prefrontale del af hjernen som er underaktiv, og personen lider af depression, kan det være nok at træne med to elektroder ad gangen. Da vil man ved hjælp af et brainmap også kunne lave en mere præcis neurofeedback-protokol med henblik på elektrodeplacering, hvilken type elektroder der skal bruges og hvilke frekvenser der skal øges og hæmmes. Ved at tage et brainmap før og efter træning kan man også få et objektivt billede af træningsforløbet og dokumentere en fremgang. Nedenfor ses målinger af en dreng med Asperger inden og efter træningsforløb.

 

 

Et brainmap er også sammen med en symptombeskrivelse, et værdifuldt diagostisk måleparameter i forbindelse med bl.a. stress, depression, OCD, ADHD/ADD, det autistiske spektrum, og diverse senskader i hjernen. Ved at tage et brainmap før og efter træning kan man også få et objektivt billede af træningsforløbet og dokumentere en fremgang. Et brainmap er også sammen med en symptombeskrivelse, et værdifuldt diagostisk måleparameter i forbindelse med bl.a. stress, depression, OCD, ADHD/ADD, det autistiske spektrum, og diverse senskader i hjernen, og anvendes derfor af psykiatere i bl.a. USA, Tyskland, Nederland ogTyrkiet.