¿Qué es un electroencefalograma?

Un electroencefalograma (frecuentemente abreviado como EEG) es una técnica de exploración funcional del sistema nervioso central (SNC) mediante la cual se obtiene el registro de la actividad eléctrica cerebral en tiempo real (Ramos-Argüelles, Morales, Egozcue, Pabón, & Alonso, 2009). Para poder registrar ésta actividad eléctrica, es necesario colocar una serie de electrodos. Existen por tanto distintos tipos de EEG en función de la ubicación de los mismos.

En el EEG estándar, los electrodos están situados en el cuero cabelludo. Para aplicar la prueba, simplemente hay que ponerle al sujeto un gorro en el que los sensores están organizados según el sistema 10-20 (generalmente). En éste sistema, algunos electrodos se posicionan sobre la cabeza tomando ciertas referencias anatómicas, y el propio gorro coloca el resto según un patrón fijo, que permite que en distintas pruebas cada uno de los electrodos capture la actividad de las mismas regiones del cerebro para poder comparar los datos de varios pacientes. Además, para facilitar la llegada de las señales eléctricas a los electrodos es muy frecuente aplicar algún tipo de gel conductor sobre el cuero cabelludo del paciente.

Cada canal de registro mide la diferencia de voltaje entre dos electrodos (uno activo y otro de referencia).

El EEG estándar es por tanto una técnica no invasiva y de bajo coste, pero tiene un inconveniente. Como las señales elécticas tienen que atravesar el cráneo y el gel hasta llegar a los electrodos, las mediciones que se obtienen de los mismos realmente representan la actividad combinada de grandes grupos de neuronas (Olejniczak, 2006), por lo que la actividad de algunas neuronas puede en cierto modo enmascarar las de otras y en los registros únicamente se pueden ver los eventos más notables. Para obtener una mejor resolución, es necesario insertar los electrodos más cerca de las neuronas.

Se hace necesario entonces el uso de electrodos invasivos que requieren cirujía para poder ser implantados. Éstos electrodos pueden estar situados bien en la corteza cerebral (EEG cortical) o en regiones intracerebrales (EEG de profundidad o intracraneal, a menudo abreviado iEEG). En la imagen siguiente podemos ver las diferencias entre las mediciones en función de la ubicación de los electrodos (Olejniczak, 2006).

En el tercio superior de ésta imagen se pueden observar los registros generados por electrodos colocados dentro del cráneo, mientras que en los dos tercios inferiores tenemos las mediciones proporcionadas por electrodos en el cuero cabelludo. Se aprecia claramente que las mediciones obtenidas en el cuero cabelludo parecen fluctuar menos, debido a que una parte importante de la actividad se ve atenuada por las barreras que deben atravesar las señales.

Estudios con EEG

Tal y como hemos comentado, el EEG es una técnica que puede ser utilizada para explorar la actividad del cerebro sin necesidad de cirujía, por lo que se ha utilizado en una gran cantidad de estudios. Los datos proporcionados por éstas técnicas suelen utilizarse para realizar dos tipos de comparaciones.

Por un lado, para comparar la actividad de un mismo sujeto cuando está en reposo (sin hacer nada en particular) frente a cuando se le presenta algún estímulo o se le pide que realice alguna tarea. Éste tipo de estudios nos permiten medir el impacto que tiene el estímulo o la tarea sobre la actividad cerebral.

Por otro, para comparar los perfiles de personas que pertenecen a distintos grupos. Por ejemplo, pacientes con distintas enfermedades. El EEG permite comparar los patrones de actividad de éstos sujetos con personas sanas, lo cual nos permite obtener pistas sobre los aspectos del funcionamiento cerebral que se ven afectados por los desórdenes estudiados. Del mismo modo, también podemos comparar el cambio en la actividad que produce la presentación de ciertos estímulos o ciertas tareas entre los grupos para ver si existen diferencias importantes en las respuestas.

Análisis de las señales

Una vez que hemos recogido los datos, el siguiente paso es analizarlos. En (Zhang et al., 2023) presentan algunas de las técnicas más utilizadas para procesar los datos obtenidos en éste tipo de pruebas, que aparecen resumidas en el siguiente esquema del artículo.

Mencionan técnicas como por ejemplo la transformada rápida de Fourier. En ésta web tengo una práctica que realicé en el Máster de Metodología sobre la transformada de Fourier, en el apartado 5 presento una implementación en R que permite obtener las señales componentes de la misma y generar ondas que pasan por una serie de puntos.

Para ayudarnos a implementar todas éstas técnicas podemos servirnos de librerías como por ejemplo MNE. MNE es una librería de python que empaqueta algunas de éstas técnicas y también nos proporciona utilidades para leer los ficheros que generan distintas técnicas de neuroimagen, y en su documentación podemos encontrar ejemplos de análisis de datos que proceden de distintos experimentos.