EEG (Elektroencefalograi) er en måling af hjernens elektriske aktivitet. Gennem 19 elektroder placeret på centrale områder over hjernebarken, bliver hjerneaktiviteten målt. Den elektriske aktivitet forstørres op gennem en forstærker og sendes videre til en computer. Her bliver den elektriske aktivitet omdannet til hjernebølger, som vi kan se på skærmen. Hjernebølger er et udtryk for at millioner af neuroner arbejder/depolariserer synkront, og det er højden på bølgerne der fortæller hvor mange neuroner som er aktive på samme tid, og hvor stor spændingen/strømstyrken er. Måleenheden for spændingen er mikrovolt
Måleenheden for hvor hurtig eller hvor langsom hjerneaktiviteten er, kaldes Hertz, som er betegnelsen for svingninger pr sekund. Jo færre svingninger pr sekund, des længere er bølgelængden og langsommere er hjerneaktiviteten. Jo flere svingninger pr sekund, des kortere er bølgelængden og hurtigere er hjerneaktiviteten.
Et EEG siger meget om en persons mentale tilstand. Man kan f.eks. se om en person er mental aktiv, er glad, vred, ked af det, dagdrømmer, er ukoncentreret, døsig og er ved at falde i søvn. Ved at måle EEG’et under søvn kan man f.eks. se hvad for et søvnstadie en person er i og om personen drømmer. Man kan også se om en person har et nedsat opmærksomhedsniveau, koncentrationsproblemer, angst, stress, epilepsi, hovedskader, alzheimers, er impulsstyret, hyperaktiv m.v.. EEG-aktiviteten der måles over hjernebarken stammer fra neuroner hvis cellekroppe tilhører forskellige kerner i hjernestammen, som samlet benævnes for det retikulære aktiveringssystem (Sterman, B., 1996; Abarbanel, A., 1995) , fra thalamus (Sterman, B., 1996; Abarbanel, A., 1995), det limbiske system (Gunkelman, 2002) og hjernebarken (Gunkelman, 2002).
Hjernebølgerne opdeles hovedsagelig i 5 frekvensbånd:
Delta (0,5-4 Hz): Delta-aktiviteten er den langsomste af de forskellige frekvensbånd, og er den dominerende hjerneaktivitet hos børn op til 1 år. Hos voksne personer er den forbundet med dyb søvn og koma, hvilket er et udtryk for at hele hjernen på nær hjernestammen og de mest basale hjernefunktioner der styrer hjerterytme og åndedræt, er inaktiv. Delta-aktiviteten reflekterer med andre ord vores ubevidste sind. I man i en terapeutisk proces kommer i forbindelse med fortrængte eller tidligere ubevidste oplevelser ses en stigning i delta-aktiviteten. Det menes derfor at delta-aktiviteten er involveret i vores evne til at integrere disse oplevelser i nutiden, og give slip på dem.
Theta (4-7.5 Hz): Theta-aktivitet er unormalt hos en vågen voksen person, men er helt normal hos børn op til 13 år. Theta-aktiviteten produceres både i det retikulære aktiveringssystem (RAS), det limbiske system (hippocampus og amygdala) og cingulate gyrus.
RAS: Theta-aktiviteten der produceres i RAS er et udtryk for nedsat vågenhed, døsighed og lettere søvn.
Limbiske system: Theta-bølgerne i det limbiske system produceres gennem septisk stimulation af amygdala og hippocampus. Theta-aktiviteten fra amygdala, er forbundet med emotionelle processer, som følelser og impulser. Derimod er theta-aktiviteten fra hippocampus, forbundet med hukommelsesprocesser. (Gunkelman, J., 2002). I det RAS bliver mindre aktiv, hvilket kommer til udtryk gennem øget theta-aktivitet, falder hjernebarken i vågenhed, bliver mindre aktiv og slipper kontrollen over det limbiske system. Dette giver større råderum til amygdala og hippocampus, hvilket kommer til udtryk i form af kreativitet, intuition, genkaldelse af oplevelser, fantasi, drømme, og oplevelsen af ”enhed”.
Cingulate cortex: Theta-bølgerne der produceres i cingulate cortex og ligger i frekvensspekteret fra 5-7 Hz.
Det uspecifikke system
Det uspecifikke system er hjernens energicentral. For at det specifikke område over hjernebarken skal være i stand til at modtage de specifikke impulser og videresende den til andre områder over hjernebarken, må hjernen have det rigtige vågenheds- / arousalniveau, hvilket RAS er ansvarlig for.Så mens det specifikke system via thalamus, fortæller et isoleret område om en specifik stimulus, giver RAS hele hjernebarken,
Beta2 (Fra 18 Hz): Beta2-aktivitet er forbundet med årvågenhed. Derfor udskiller RAS både acetylcholine og noradrenaline i det specifikke og uspecifikke system, i det man på EEG-et kan se beta2-aktivitet. Noradrenaline-aktiviteten produceres i locus coeruleus, som har axoner til hele hjernebarken og det limbiske system, samt axoner til rygmarven. Cellekernerne i locus ceruleus styrer først og fremmest hjernens motoriske arousal. Men noradrenalin er også med til at øge vågenhed og opmærksomhed på miljøet, og udskilles i forbindelse med en ny og fremmende stimulus. Hvis f.eks. en given stimulus opfattes som en trussel, vil der foregå en længere og mere intens udladning af noradrenalin fra locus ceruleus. Dette vil føre til at den sympatiske del af det autonome nervesystem aktiveres. Herigennem stimuleres bl.a. hjerte og karsystem - blodtrykket og pulsen stiger. Dette er en akut stress reaktion, hvor vi aktiveres til kamp eller flugt, og får os til at føle os ophidsede, vrede eller angste. Undersøgelser på dyr har vist at ødelæggelse eller fjernelse af destrueret locus coeruelus fører til mindre angst, og vanskeligheder med at skille i mellem relevante og irrelevante stimuli. Et mere vedvarende behov for ekstra mobilisering af kroppen styres af cortisol, der frigives fra binyrebarken (Ellemann, K. et al., 2002).
Både theta-, alfa- og SMR-aktivitet er udtryk for at neuroner i det specifikke og/eller uspecifikke system hæmmes.
SMR (12-15 Hz): SMR-aktiviteten stammer fra det sensomotoriske område, og produceres når specifikke impulser fra det motoriske kredsløb til den senso-motoriske cortex hæmmes af RE-neuronerne. Hæmningen foregår ved at den del af locus ceruelus der styrer den motoriske arousal gennem udskillelsen af noradrenaline, er inaktiv. SMR-bølgerne er derfor forbundet med motorisk inaktivitet, afslappet fokus og nedsat motorisk arousal. Derudover er SMR-aktiviteten forbundet med hæmning af somato-sensorisk information fra thalamus til den sensoriske stribe over det parietale område.
Theta (4-7.5 Hz) og delta (1-4 Hz): Theta-og delta-aktiviteten er først og fremmest et udtryk for at RAS sender for lidt eller ingen acetylcoline fra nerveenderne til de uspecifikke områder over hjernebarken. Dermed sænkes arousal- og vågenhedsniveauet – vi bliver man gradvis mere døsige og hjernebarken bliver mindre forberedt på stimuli der sendes til de specifikke områder fra thalamus. Til sidst falder man i søvn. I det søvnen indtager, ser man en stor stigning i delta-aktiviteten. Men theta-aktiviteten produceres også i de thalamo-cortikale neuroner.
Sterman, B. kalder denne theta-aktivitet for ”The idle rythm” i den prefrontale cortex. Cingulate cortex, som indgår i et kredsløb sammen med amygala, basalganglierne og den mediodorsale kerne i thalamus, er ansvarlig for den eksekutive opmærksomhed. Theta-aktiviteten i cingulate gyrus, er forbundet med en tomgangsaktivitet, som er forbundet med mental inaktivitet.
Alfa (8-12 Hz): Alfa-aktiviteten er den dominerende hjernerytme hos en voksen person. Alfa-aktiviteten dominerer over den bagerste del af hjernen, som modtager og bearbejder sensorisk information til specifikke modagerområder. Dog er alfa-aktiviteten højest over det occipitale område. Alfa-aktiviteten produceres når de thalamo-cortikale neuroner, der bærer elektriske impulser op til synscortex (occipitallapperne) hæmmes. Derfor er alfa-aktiviteten højest når man har lukkede øjne, og reduceres kraftigt med åbne øjne. Men i mange tilfælde producerer hjernen for lidt alfa også med lukkede øjne. Grunden til dette er at synskortex ikke kun aktiveres når den får tilført synsindtryk fra øjnene, men også når man er opmærksomme på andre sensoriske impulser, tænker og kalkulerer. Når vi f.eks. hører en person tale, forestiller vi os hvordan personen ser ud, og når vi rører ved et objekt, opfatter vi det uden synets hjælp, som nøglen eller børsten i tasken. Alfa-aktiviteten er derfor en form for tomgangs-aktivitet, og er forbundet med en tilstand af mental inaktivitet og samtidig vågenhed/opmærksomhed. Derfor kalder Sterman, B. Alfa-aktiviteten for ”The idle rythm” i baghovedet. Alfa-aktiviteten fra 8-10 Hz er forbundet med indre opmærksomhed, integration af krop/sind og balance. Alfa-aktiviteten fra 10-12 Hz er forbindet med centrering, healing og forbindelse mellem krop/sind.
Normalt falder alfa-aktiviteten til en tredjedel med åbne øjne, og den dominerende frekvens ligger på 10 Hz. Et nedsat opmærksomhedsniveau og dagdrømmeri viser sig både ved at den dominerende alfa-frekvens ligger under 10, at alfa-aktiviteten ikke falder tilstrækkeligt med åbne øjne og/eller at det er for meget alfa-aktivitet i EEG’et.
SMR (12-15): SMR-aktiviteten stammer fra det sensomotoriske område, og produceres når elektriske impulser til den senso-motoriske cortex hæmmes. SMR-aktiviteten er derfor forbundet med motorisk inaktivitet, afslappet fokus/koncentration og nedsat motorisk arousal. SMR-aktiviteten forsvinder ved bevægelser, og ved at intendere en bevægelse (f.eks. intentionen om at tage vandglasset op fra bordet).
Beta 1 ( 15-18 Hz): Beta 1-aktiviteten produceres både i RAS, thalamus, samt over hjernebarken, og er et tegn på at områderne er aktive. Dette kommer til udtryk i form af vågenhed, opmærksomhed, koncentration og mental aktivitet som tænkning, perception, planlægning osv..
Beta 2 (over 18 Hz): Beta2-aktiviteten produceres også i RAS, thalamus og over hjernebarken. Beta 2-aktiviteten på samme vis som beta1-aktiviteten forbundet koncentration og mental aktivitet, men hjernens vågenheds-niveau nu er meget højere. Dette bevirker på kort sigt at hjernen arbejder endnu mere effektivt, f.eks. lige op til en eksamen. Men i denne tilstand sættes der også gang i den motoriske arousal, og kroppen sættes i alarmberedskab ved at det sympatiske nervesystem aktiveres. Dette kan også medføre agitation, vrede, angst, osv. .
Gamma-frekvenserne (36-44 Hz): Gamma-frekvenserne er de eneste frekvenser der produceres i hele hjernen. Når hjernen samtidig bearbejder information fra forskellige områder, forener gamma-aktiviteten de neurale processer fra de forskellige områder, til meningsbærende enheder som vi er bevidste om. Derfor er høj gamma-aktivitet bl.a. forbundet med god hukommelse og indlæring. I situationer hvor vi er under stort præs og skal yde større præstationer, stiger gamma-aktiviteten.
Thalamus og ras
Thalamus og RAS har stor indflydelse på generationen af både en del af delta, theta, alfa og beta-aktiviteten. RAS er det første sted i hjernen impulser fra krop og sanser, f.eks. temperaturændringer, syn, berøring, lyd og smerte passerer inden vi bliver bevidste om dem. Herfra indgår RAS i to undersystemer, kaldt det specifikke og det uspecifikke system.
Det specifikke system
Det specifikke system sender sensoriske input op til dets primære modtagerområde over hjernebarken. Men først sker der en umiddelbar sortering af stimuli. De informationer der er vigtige, bliver fremmet og sendt videre til thalamus, mens de informationer der er uvæsentlige, bliver hæmmet/ sorteret fra, og vi bliver ikke bevidste om dem.
Thalamus fungerer som et relæ for impulser fra indre og ydre kilder, og videresender dem til deres respektive modtagerområder over hjernebarken. Visuelle impulser bliver sendt til synscortex (occipitallapperne), høreindtryk til temporallapperne og føleindtryk til parietallapperne. Se billede af hjernens sensoriske modtagerområder nedenfor.
Derudover fungerer thalamus som et relæ for impulser fra forskellige lukkede parallelle kredsløb som forbinder cortex og det limbiske system med basalganglierne og thalamus.
Der findes mindst 5 af disse kredsløb; det synsmotoriske kredsløb der er involveret i øjenbevægelser, det motoriske kredsløb der er involveret i motoriske bevægelser, det dorsolaterale kredsløb der er involveret i tænkning og planlægning af fremtidige mål, det laterale orbitofrontale kredsløb der er involveret i ændring af adfærdsset og hæmning af irrelevante og uhensigtsmæssige reaktioner, og det limbiske kredsløb der er involveret i motivation og emotionelle reaktioner.
De 5 thalamocortikale kredsløb moduleres af basalganglierne gennem et direkte exciterende kredsløb og et indirekte hæmmende kredsløb. Det direkte kredsløb fremmer cortikal medieret adfærd eller emotionelle reaktioner fra det limbiske system, og dets primære neurotransmitter er glutamat. Det indirekte kredsløb hæmmer cortkal medieret adfærd og emotionelle reaktioner, og dets primære neurotransmitter er GABA. Dopamin er en vigtig neuro-modulator i dette system (Casey, B. J. et al., feb. 2001).
samt thalamiske og subcortikale områder besked om at være opmærksom på hvad der foregår, se figur nedenfor. Opfanger vi f.eks. en høj lyd, sendes der impulser til RAS. Ras sender impulserne videre til thalamus, som igen viderefører informationen til det auditive område over cortex. Endvidere øger RAS arousal-niveauet over hjernebarken og herigennem forbereder den for de mere specifikke stimuli fra thalamus.
EEG-aktivitet fra det specifikke og uspecifikke system
Både det specifikke og uspecifikke system aktiverer hjernen, ved at RAS udskiller af transmitterstofferne/neuromodulatorene acetylcholine, noradrenaline, dopamine og serotonin, se figur nedenfor. Beta1- og beta2-aktiviteten der genereres i det uspecifikke og specifikke system, er et udtryk for at impulser videreføres til hjernebarken.
Beta1 (15-18 Hz): Beta1-aktiviteten er et udtryk for at det uspecifikke og specifikke system aktiverer hjernen ved at udskille acetylcholine fra neuroner, hvis cellekroppe ligger i RAS. Acetylcholine-aktiviteten depolariserer de thalamo-cortikale neuroner, hvis cellekroppe ligger i thalamus. Dermed bliver neuronerne aktive og viderefører impulser til hjernebarken. Acetylcholine-aktiviteten produceres i de ventrale regioner af telencephalon og de rostrale dele af pons. Cellerne i disse strukturer er nødvendige for overhovedet at opretholde vågen bevidsthed og cortikal aktivitet.
Derfor har disse celler axoner langs hele centralnervesystemet.
Alfa (8-12 Hz): Alfa-aktiviteten er et udtryk for at specifikke impulser til den visuelle cortex hæmmes. Dette sker fordi de thalamo-cortikale neuroner som viderefører de specifikke impulser til hjernebarken hyperpolariseres, og de elektriske impulser rettet mod de bestemte modtagerneuroner udebliver. Hyperpolariseringen udføres af neuroner i den retikulære kerne i thalamus. Den retikulære kerne er et lag af celler der omringer thalamus. Neuronerne i dette område kaldes for (RE-neuroner). RE-neuronerne har normalt hæmmende indflydelse på de thalamocortikale neuroner. Både de thalamocortikale neuroner (TCR-neuroner) og RE-neuronerne modtager acetylcholin fra RAS, se billede nedenfor.
Derudover modtager RE-neuronerne serotonin fra RAS. TCR- og RE-neuronerne har forskellige receptorer og reagerer forskelligt på acetylcholine. De thalamocortikale neuroner i thalamus bliver mere aktive ved modtagelsen af acetylcholine, mens RE-neuronerne i den retikulære kerne bliver mere hæmmet. Samtidig har serotonin en hæmmende indflydelse på RE-neuronerne. I det RAS ikke længere er aktiv og udskiller acetylcholine og serotonin sker følgende: TCR-neuronerne bliver mindre følsomme, samtidig med at RE-neuronerne ikke længere er hæmmet af acetylcholine- og serotonin-aktiviteten, og kan dermed hyperpolarisere TCR-neuronerne gennem neurotransmitteren GABA. Den visuelle kerne i thalamus bliver dermed ufølsom over for stimuli, og porten er lukket. Dette sker først og fremmest når vi lukker øjnene. Af samme grund er alfa-aktiviteten højest med lukkede øjne. De to figurer nedenfor illustrerer forholdet mellem RE- og TCR-neuronerne.
