Đang tải... (xem toàn văn)
Sức khỏe là vốn quí nhất của con người. Khi xã hội phát triển thì nhu cầu về chăm sóc sức khỏe, nhu cầu sử dụng các dịch vụ y tế của con người ngày càng đòi hỏi cao hơn. Do vậy các thiết bị y tế và kĩ thuật mới phải phát triển để hỗ trợ trong việc chẩn đoán, quan sát, theo dõi và xử lí các chiệu trứng bất thường và bệnh tật của con người.Tín hiệu y sinh học chứa đựng lượng thông tin vô cùng phong phú rất có ích cho con người cho nên việc ghi lại và xử lí các tín hiệu y sinh học có ý nghĩa rất quan trọng.
Mục Lục 1 A.LỜI MỞ ĐẦU Sức khỏe là vốn quí nhất của con người. Khi xã hội phát triển thì nhu cầu về chăm sóc sức khỏe, nhu cầu sử dụng các dịch vụ y tế của con người ngày càng đòi hỏi cao hơn. Do vậy các thiết bị y tế và kĩ thuật mới phải phát triển để hỗ trợ trong việc chẩn đoán, quan sát, theo dõi và xử lí các chiệu trứng bất thường và bệnh tật của con người. Tín hiệu y sinh học chứa đựng lượng thông tin vô cùng phong phú rất có ích cho con người cho nên việc ghi lại và xử lí các tín hiệu y sinh học có ý nghĩa rất quan trọng. Đề tài” Tìm hiểu điện não đồ EEG” bao gồm việc tìm hiểu cách thức bộ não phát sinh ra tín hiệu , phương pháp ghi lại các dạng tín hiệu phát ra từ não, phương pháp xử lí tín hiệu này như thế nào, các dạng sóng có ý nghĩa ra sao? Do vậy nhóm em đã chọn đề tài “ Tìm hiểu điện não đồ” làm đề tài báo cáo trong môn Cơ Sở Điện Sinh Học. Em xin cảm ơn thầy TS. Nguyễn Phan Kiên đã giúp đỡ nhóm trong quá trinh nhóm thực hiện bài báo cáo này. A.LỜI MỞ ĐẦU Sức khỏe là vốn quí nhất của con người. Khi xã hội phát triển thì nhu cầu về chăm sóc sức khỏe, nhu cầu sử dụng các dịch vụ y tế của con người ngày càng đòi hỏi cao hơn. Do vậy các thiết bị y tế và kĩ thuật mới phải phát triển để hỗ trợ trong việc chẩn đoán, quan sát, theo dõi và xử lí các chiệu trứng bất thường và bệnh tật của con người. Tín hiệu y sinh học chứa đựng lượng thông tin vô cùng phong phú rất có ích cho con người cho nên việc ghi lại và xử lí các tín hiệu y sinh học có ý nghĩa rất quan trọng. Đề tài” Tìm hiểu điện não đồ EEG” bao gồm việc tìm hiểu cách thức bộ não phát sinh ra tín hiệu , phương pháp ghi lại các dạng tín hiệu phát ra từ não, phương pháp xử lí tín hiệu này như thế nào, các dạng sóng có ý nghĩa ra sao? Do vậy nhóm em đã chọn đề tài “ Tìm hiểu điện não đồ” làm đề tài báo cáo trong môn Cơ Sở Điện Sinh Học. Em xin cảm ơn thầy TS. Nguyễn Phan Kiên đã giúp đỡ nhóm trong quá trinh nhóm thực hiện bài báo cáo này. B.NỘI DUNG CHÍNH 1.Đặt vấn đề 1.1.EEG là gì? EEG là điện thế hoạt động của vỏ não phát ra. EEG được phát hiện bởi Berger năm 1924 bằng 1 dụng cụ đo dòng điện với 1 điện cực bề mặt trên đầu con trai ông và 2 ghi lại được 1 mẫu nhịp nhàng những dao động điện. Tín hiệu này là phản hồi điện sinh học ngay tức khắc của tế bào não. Ngày nay, người ta cho rằng tín hiệu EEG giống như như tín hiệu EEG lấy từ lưỡng cực trong lớp tế bào hình chóp. Rất nhiều tế bào hình chóp và sợi thần kinh của nó được sắp xếp thẳng đứng. Sự sắp xếp này được đưa ra 1 dendro-somatic lưỡng cực hoặc điện thế là cái dao động do tác nhân kích thích gây ra. 1.2. Tại sao phải thu nhận tín hiệu EEG ? Não bộ của con người là một tổ chức phức tạp, tinh vi nhất của hệ thần kinh. Thông qua các giác quan như mắt, tai, da, bộ não tiếp thu các thông tin về thị giác, thính giác, xúc giác để từ đó nhận thức ra đối tượng, xử lý và giai đáp thông tin qua các hình thức vận động. Do vậy bộ não giữ vai trò quan trọng trong hoạt động toàn diện, đa dạng của con người, giúp con người thích ứng với các hoàn cảnh xã hội. Ngày nay, khi thế giới ngày càng phát triển thì các bênh về não cũng ngày càng phát triển như: các bệnh về động kinh, viêm não,u não … Do vậy, việc thu nhận và xử lí tín hiệu điện não sẽ giúp chúng ta chẩn đoán chính xác được các bệnh về não. Vì thế, các bệnh nhân não sẽ có cơ hội được cứu chữa nhiều hơn. 2. Nguồn gốc của tín hiệu EEG Trước khi làm rõ nguồn gốc phát sinh ra tín hiệu điện não chúng ta tìm hiểu một số nội dung sau: 2.1.Cấu trúc giải phẫu và chức năng của não Não người là phần trên và trước nhất của hệ thần kinh trung ương và là cơ quan chủ yếu trong điều hành hệ thần kinh ngoại vi. Não người nặng khoảng 1500 g (Williams và Warwick, 1989). Diện tích bề mặt của não khoảng 1600 cm², và dày khoảng 3 mm. Não gồm có : thân não, tiểu não, não trung gian và đại não. 2.1.1 Thân não: Thân não gồm các cấu trúc thần kinh: Hành não (Medula) Cầu não (Pons) Não giữa (Midbrain –Mesencephalon) Thân não có nhiều chức năng tự động khác nhau, như kiểm soát hô hấp, nhịp tim, huyết áp, sự ngủ, sự thức tĩnh, và sự chú ý. a)Hành não (hay còn gọi là hành tủy) Hành não là phần trên của tủy sống, nối tủy sống với não bộ, dài khoảng 3 cm, chỗ rộng nhất 2,4 cm. Hành não có những đặc điểm giống tủy sống, nghĩa là vẫn còn mang tính phân đốt nhưng không rõ nét như ở tuỷ sống. Mặt ngoài của hành tuỷ 3 cũng có các rãnh, bên trong có ống tủy. Phần ống tuỷ ở hành tuỷ phình rộng ra tạo nên não thất IV. Chất xám ở bên trong đã được tập hợp lại thành các hạch (nhân) thần kinh. Các dây thần kinh xuất phát từ các hạch cũng có rễ trước, rễ sau. Các rãnh và các rễ thần kinh đã chia hành tủy thành 3 cột: trước, bên, sau. Tại hành não có nhân của các đôi dây thần kinh não từ V – XII. b)Cầu não Cầu não nằm trên hành tuỷ, ngăn cách với hành tuỷ bởi rãnh hành - cầu. Cấu tạo gồm hai phần: phần nền và phần mái. Tại đây có các đôi dây thần kinh não số V, VI, Hình 1 cấu tạo của cầu não VII, VIII (V: sinh ba; VI: vận nhỡn ngoài; VII: thần kinh mặt; VIII: thính giác). Phần ống giữa tủy ở cầu não và hành não phình rộng ra tạo nên não thất IV chứa dịch não tuỷ. Cũng như hành tuỷ, trong cầu não có một số nơron tập trung lại thành các trung khu điều khiển, điều hòa một số hoạt động quan trọng như trung khu ức chế hô hấp ở cầu não, trung khu thần kinh vận mạch, trung khu ăn uống, trung khu nôn, trung khu tiết mồ hôi, trung.khu tiết nước mắt, trung khu hắt hơi, trung.khu hô hấp, trung khu nhấp nháy mắt. c)Não giữa Não giữa là phần ít biến đổi nhất trong quá trình phát triển của não. Não giữa gồm có hai phần: cuống não và củ não sinh tư. Cuống não (chân não), nằm ở phần trước của não giữa, phía trên cầu não. Cuống não có hai phần: phần nền và phần mái, được phân cách bởi các tế bào sắc tố (gọi là liềm đen). Củ não sinh tư nằm ở phần sau của não giữa, gồm: hai củ trên là trung khu của các phản xạ định hướng thị giác và hai củ não dưới là trung khu của các phản xạ định hướng thính giác. Nhờ đó cho phép ta quay đầu về hướng có kích thích âm thanh và nhận biết sự có mặt của ánh sáng, ngay cả khi ta nhắm mắt. 2.1.2.Tiểu não Tiểu não là một cấu trúc lớn nằm sau cầu não và hành tuỷ, bị thùy chẩm của bán cầu đại não che khuất. Tiểu não được phát triển mạnh ở động vật có vú và chim. Tiểu não có ba thùy: một thùy giun ở giữa và hai bán cầu tiểu não ở hai bên. Bán cầu tiểu não được phát triển cùng với sự phát triển của bán cầu đại não và chỉ có ở động vật có vú. Tiểu não cũng do hai phần: chất xám và chất trắng tạo nên. Hình 2 cấu tạo tiểu não Tiểu não là khu vực lớn thứ hai, chịu trách nhiệm điều hòa trương lực cơ ,duy trì thăng bằng và kiểm soát hơn nữa sự vận động và phối hợp động tác 2.1.3.Não trung gian Não trung gian nằm khuất giữa 2 bán cầu đại não. Cấu tạo gồm 4 phần: gò thị, vùng dưới gò, vùng trên gò, vùng ngoài gò. Bên trong có não thất III thông với 4 cống Sylvius. Gò thị (hay đồi thị = hypothalamus): Gồm một đôi chất xám hình bầu dục lớn nối với nhau bằng mép xám. Gò thị là trung khu Hình 3 cấu tạo não trung gian cảm giác quan trọng dưới vỏ não. Nó vừa điều hòa các phản xạ dinh dưỡng vừa tham gia hình thành các phản xạ không điều kiện (PXCĐK). Vùng dưới gò (hay hạ đồi): Gồm hai phần: phần trước và phần sau. Phần trước có củ xám - là trung khu dinh dưỡng, có ảnh hưởng lên sự trao đổi chất và điều hòa thân nhiệt Phần sau có hai củ núm vú - là trung khu khứu giác dưới võ não. Hạ đồi chuyên biệt kiểm soát tuyến yên và do đó kiểm soát chức năng nội tiết nói chung, và nó có sự liên kết rộng lớn với các nhân thực vật ở thân não. Các sang thương hạ đồi có thể ảnh hưởng đến sự thèm muốn (appetite), thái độ cảm xúc, kiểm soát thân nhiệt, và nhiều hành vi bị ảnh hưởng bởi nội tiết và hệ thần kinh thực vật 2.1.4.Đại não và các dây thần kinh não a)Cấu tạo ngoài Đại não là phần não cùng, được phát triển mạnh nhất, chiếm toàn bộ khối lượng và thể tích não bộ. Đại não gồm 2 nửa trái, phải đối xứng qua rãnh liên bán cầu với 3 mặt : mặt trên, mặt dưới, mặt trong. Trên bề mặt đại não có các khe, các rãnh ăn sâu vào trong chia bề mặt đại não thành các thuỳ, các hồi não. Bán cầu trái kiểm soát phần lớn chức năng của nửa phải cơ thể trong khi bán cầu phải điều khiển hầu hết chức năng nửa trái. Sự bắt chéo của các sợi thần kinh xảy ra ở thân não. Do đó, tổn thương ở bán cầu trái sẽ gây ra sự giảm cảm giác và vận động ở nửa phải và ngược lại. Mặt trên có 3 khe là khe Sylvius (khe bên); khe Rolando (khe giữa); khe thẳng góc ngoài (khe đỉnh thẩm), chia mặt ngoài thành 4 thùy: thùy trán, thùy đỉnh, thùy chẩm, thùy thái dương. Mặt trong có 3 khe: khe dưới trán, khe thẳng góc trong, khe cựa. Ba khe này chia BCĐN thành 5 thùy: thùy vuông, thùy viền, thùy chêm, thùy thái dương. Mặt dưới có 2 khe là khe Bisa, khe sylvius, chia mặt dưới thành 2 thùy: thùy ổ mắt (ở phía trước) và thùy thái dương - chẩm (ở phía sau). Hình 4 hình ảnh não bộ nhìn từ các hướng khác nhau b)Cấu tạo trong Bổ dọc đại não, quan sát thấy có 2 phần: phần chất xám và phần chất trắng. Ngoài ra bên trong có não thất bên (gồm não thất I và não thất II) Phần chất xám. Phân bố tập trung ở phần vỏ bán cầu đại não. Phần còn lại là các nhân nền như nhân đuôi, nhân bèo, nhân trước tường và thể hạnh nhân. Trong đó nhân đuôi và nhân bèo là trung khu dưới vỏ cao nhất, điều hòa nhiệt và các chức năng Phần chất trắng: nằm 5 dưới chất xám tạo thành khối dày đặc, bao gồm hệ thống các sợi liên hợp cùng bên, các sợi liên bán cầu, các sợi dẫn truyền li tâm và hướng tâm. Trong đó hệ thống liên bán cầu là lớn nhất, tạo thành thể chai. Phía dưới thể chai có một bó sợi chất trắng khác là tam giác não. Não thất bên: là 2 khe hẹp nằm trong khối chất trắng của 2 bán cầu đại não gọi là não thất I và não thất II. Nó thông với não thất III của não trung gian, trong chứa đầy chất dịch (dịch não tuỷ). 2.2.Cấu tạo chức năng của tế bào thần kinh. 2.2.1 Bộ phận chính của tế bào thần kinh Dựa vào cấu trúc và chức năng tế bào thần kinh được chia làm ba bộ phận chính Thân tế bào hay gọi là soma Các tua ngắn phát triển từ soma gọi là đuôi gai(dendrites) Sợi thần kinh đơn dài hay sợi trục(axon) Thân tế bào của tế bào thần kinh tương tự như tất cả các loại tế bào khác, bao gồm nhân, ti thể, lưới nội bào, ribosome, và các vi cơ quan khác. Đuôi gai là bộ phận tiếp nhận xung thần kinh từ các tế bào khác và chuyển chúng tới thân tế bào. Tác động của xung nhận được này có thể là kích thích hoặc ức chế. Một nơron não có thể tiếp nhận các xung động từ hàng chục thậm chí hàng trăm các nơron khác. Sợi trục thần kinh là phần dài nhất, chuyển tín hiệu từ thân tế bào tới các các tế bào thần kinh hoặc tới tế bào cơ khác. Axon có thể được bao bọc bên ngoài bởi bao myelin. Bao myelin không liền mảnh mà bị chia thành các đoạn, tách biệt thành các khoảng đều đặn bởi Node Ranvier. Hình 5 thành phần chính của neuron 2.2.2 Màng tế bào Tế bào được bọc kín bởi màng tế bào, màng tế bào có chiều dày khoảng 7.5 – 10 nm. Cấu trúc và thành phần của màng giống như film bong bóng xà phòng do thành phần chính của nó là axit béo. Axit béo này được gọi là phosphoglycerides. Phosphoglyceride gồm acid phophoric và acid béo được gọi là glyceride. Phần đầu của phân tử phosphoglyceride là hydrophilic, thành phần này háo nước. Phần đuôi của acid béo gồm các chuỗi hidrocacbon gọi là hydrophobic thành phần này kị nước. Khi đặt các phân tử acid béo trong nước thì chúng xếp thành các chụm nhỏ, phần đầu của acid hay thành phần háo nước quay ra bên ngoài, và phần đuôi hidrocacbon kị nước quay vào trong. Nếu lớp phân tử khác được thêm vào và đổ thêm nước thì các đuôi hidrocacbon sẽ xếp thành hàng, hình thành lớp kép. Lớp kép này là cấu trúc cơ bản của màng tế bào. Hình 6 Phosphoglyceride phản ứng với nước. Hình 7 cấu trúc của màng tế bào. 6 Theo quan điểm điện sinh học, kênh ion là thành phần quan trọng của màng tế bào. Kênh ion là lỗ lớn xuyên qua màng tế bào cho phép các ion Na , K , Cl đi qua màng tế bào. Dòng chuyển dời của các ion này qua màng tế bào hình thành nên hiện tượng điện sinh học. 2.2.3.Synapse. Mối nối giữa một axon và tế bào kế tiếp mà chúng trao đổi thông tin được gọi là synapse. Thông tin tạo ra từ thân tế bào truyền theo một hướng duy nhất tới synapse. Phần synapse cạnh axon được gọi là presynaptic terminal, phần cạnh tế bào kế tiếp gọi là postsynaptic terminal. 2.3.Cách thức truyền tín hiệu của noron thần kinh. Sự kích truyền trong một sợi trục như một xung động thần kinh không suy hao. Sự chênh lệch điện thế giữa vùng hưng phấn và không hưng phấn của một sợi thần kinh có thể gây ra dòng nhỏ, ngày nay chúng được gọi là những dòng mạch nội tại, chảy qua giữa chúng theo một hướng và kích thích vùng không hưng phấn Sự kích hoạt thường bắt đầu từ thân. Sự kích hoạt trong dạng của xung thần kinh thấy đầu tiên tại gốc sợi trục, đoạn bắt đầu sợi trục, thường được gọi là đồi nhỏ sợi trục, từ đó nó được truyền dọc sợi trục. Vận tốc lan truyền phụ thuộc đặc tính điện và hình dạng của sợi trục. Một đặc tính quan trọng của màng là sự thay đổi độ dẫn natri do hoạt hóa. Giá trị độ dẫn cực đại của natri càng cao giá trị dòng ion natri cực đại càng lớn và tốc độ thay đổi điện thế màng càng lớn. Dẫn đến chênh lệch điện áp lớn hơn, làm tăng dòng nội tại, sự kích thích nhanh hơn tốc độ dẫn tăng lên. Sự giảm điện thế ngưỡng tạo điều kiện thuận lợi cho sự khởi động quá trình hoạt hóa. Điện dung của màng trên đơn vị chiều dài xác định số lượng điện tích cần thiết để đạt được một điện thế nhất định và vì vậy tác động đến thời gian cần thiết đạt được đến ngưỡng. Những giá trị điện dung càng lớn, với những tham số khác không đổi,thì vận tốc truyền dẫn chậm hơn. Vận tốc cũng phụ thuộc vào điện trở suất của môi trường ở trong và ngoài màng vì những yếu tố này cũng ảnh hưởng đến hằng số thời gian khử cực. Trở kháng càng nhỏ, hằng số thời gian càng nhỏ, vận tốc truyền dẫn càng nhanh hơn. Nhiệt ảnh hưởng lớn đến hằng số thời gian của độ dẫn điện natri; nhiệt độ giảm sẽ làm giảm vận tốc truyền dẫn. Hiệu ứng nói trên được phản ánh trong công thức của Muler and Markin (1978) sử dụng một hàm dòng ion phi tuyến lí tưởng. Vận tốc truyền của xung thần kinh trong sợi trục không có bao myelin: (2.1) Trong đó v = vận tốc xung thần kinh [m/s] iNa max = dòng natri cực đại trên một đơn vị chiều dài [A/m] Vth = điện áp ngưỡng [V] ri = trở kháng theo trục trên một 7 đơn vị chiều dài [Ω/m] cm = điện dung của màng trên một đơn vị chiều dài [F/m] Một sợi trục có bao myelin (bao quanh bởi bao myelin) có thể phát sinh xung thần kinh chỉ ở các nút (eo) Ranvier. Trong những sợi trục này xung động thần kinh lan truyền từ nút này sang nút khác, minh họa trong hình 2.12. Một sự lan truyền như vậy được gọi là sự truyền dẫn bước nhảy ( saltare, "để nhảy " tiếng Latin). Điện dung màng trên đơn vị chiều dài của một sợi trục có bao myêlin nhỏ hơn nhiều so với một sợi trục không có bao myelin. Vì vậy vỏ myelin tăng tốc độ truyền dẫn. Trở kháng của bào tương sợi trục trên đơn vị chiều dài tỉ lệ ngịch với tiết diện ngang của sợi trục và bình phương của đường kính. Điện dung màng trên đơn vị chiều dài tỉ lệ thuận với đường kính. Vì hằng số thời gian hình thành từ hợp chất hóa học kiểm soát điện thế màng, có thể giả thiết hợp lý rằng vận tốc tỉ lệ nghịch với hằng số thời gian. Trên cơ sở này vận tốc truyền dẫn của sợi trục có bao myêlin sẽ tỉ lệ thuận với đường kính của sợi trục. Điều này được chỉ rõ trong Hình 2.13, sơ đồ chỉ ra vận tốc truyền dẫn trong những sợi trục có bao myêlin ở loài có vú như là phụ thuộc tuyến tính vào đường kính. Vận tốc truyền dẫn trong sợi trục có bao miêlin cho giá trị xấp xỉ sau: v = 6d (2.2) Trong đó v = vận tốc [m/s] d = đường kính sợi trục [µm] Hình 8 Độ dẫn của xung thần kinh trên một sợi trục thần kinh. (A) Độ dẫn liên tục trong sợi trục không có bao myelin; (B) Sự truyền dẫn nhảy bước trong một sợi trục có bao myelin. Hình 2 Xác định vận tốc truyền dẫn của một xung động thần kinh trong một sợi trục có bao miêlin động vật có vú theo đường kính bằng thực nghiệm. 2.4.Điện thế nghỉ và điện thế hoạt động của não Não con người có xấp xỉ 100 tỉ nơron hoặc tế bào thần kinh. Tế bào cơ thể người gồm nhiều nucleus, nhánh được gọi là đường“ processes”. Tế bào thần kinh dài nhất là sợi trục axon là tế bào có thể mang tín hiệu ra ngoài. Một axon có thể kéo dài từ hệ thông nơron trung tâm CNS đến ngón cái hoặc ngón trỏ và có thể nối được với cơ. Nơron 2.4.1.Điện thế màng nghỉ Nơron gửi những thông tin qua quá trình điện hóa học. Khi những hóa chất trong cơ thể được nạp điện, chúng được gọi là những ion. Những ion quan trọng trong CNS là Na+ và K+, Ca++ và Cl Có 1 số phân tử protein tích điện âm. Những tế 8 bào thần kinh vây quanh 1 màng nơi cho phép 1 số ion đi xuyên qua trong khi ngăn chặn không cho các ion khác đi qua. Loại màng này được gọi là màng bán thấm. Khi 1 nơ ron không thể truyền tín hiệu tức là nó ở trạng thái nghỉ. Khi 1 nơ ron ở trạng tháí nghỉ, bên trong của nơ ron âm hơn bên ngoài. Sự tập trung của những ion khác nhau cố gắng để cân bằng cả 2 phía của màng nhưng chưa tới 1 trạng thái bằng phẳng của mật độ do màng thế bào chỉ cho phép những ion đặc biệt đi qua kênh ion. Ở trạng thái nghỉ, ion K+ có thể đi qua màng 1 cách dễ dàng trong khi ion Cl- và ion Na+ bị ngăn lại. Phân tử protein tích điện âm (A-) trong nơ ron cũng bị chặn bởi màng tế bào. Cuối cùng, khi tất cả các lực ở trạng thái cân bằng, điện thế giữa bên trong và bên ngoài nơ ron xấp xỉ -70mV. Đó là điện thế màng nghỉ của nơ ron. 2.4.2. Điện thế hoạt động Điện thế hoạt động xảy ra khi 1 nơ ron truyền thông tin từ 1 tế bào này sang tế bào khác. Điện thế hoạt động là 1 sự bùng nổ của hoạt động điện cái được thiết lập bởi 1 dòng khử cực. Nghĩa là có 1 tác nhân kích thích làm cho điện thế nghỉ tăng qua 0mV. Khi sự khử cực tới -55mV, giới hạn của 1 nơ ron, nó sẽ phát ra 1 điện thế hoạt động. Nếu không tới được nấc ngưỡng giới hạn này thì không có điện thế hoạt động. Hơn nữa, khi đạt được ngưỡng, một điện thế hoạt động của 1 đại lượng cố định luôn được phát ra. Nên với bất kì nơ ron nào, độ lớn điện thế hoạt động là giông nhau. Nó được gọi là nguyên tắc “tất cả hoặc không”. Hình 9 Đồ thị điện thế hoạt động của màng Nguyên nhân của điện thế hoạt động là sự trao đổi của các ion qua mang tế bào. Khi bị kích thích, tính thấm của màng ở nơi bị kích thích thay đổi, màng chuyển từ trạng thái nghỉ sang trạng thái hoạt động, lúc này kênh Na+ mở, Na+ ồ ạt tràn vào bên trong do chênh lệch gradien nồng độ, gây mất phân cực (khử cực) rồi đảo cực (còng gọi là khử cực quá độ) gây nên gây nên sự chênh lệch điện thế theo hướng ngược lại, trong (+) và ngoài (-). Kênh Na+ mở ra trong khoảnh khắc rồi đóng lại. Ngay khi Na+ chưa đóng thì kênh K+ đã mở ra, K+ lập tức tràn qua màng ra ngoài, gây hiện tượng tái phân cực. Quáz trình biến đổi trên chính là quá trình hình thành điện thế hoạt động, gọi tắt là điện động hay xung điện. Chính lúc Na+ vừa tràn vào, bên trong màng tích điện (+) đã tạo nên một dòng ion chạy từ điểm bị kích thích sang vùng tiếp giáp mang điện tích (-) và kích thích màng ở vùng này gây nên sự thay đổi tính thấm và làm cho kênh Na+ mở, lại xuất hiện sự mất phân cực, đảo cực và khi kênh K+ mở, K+ tràn ra gây tái phân cực và cứ thế tiếp diễn làm cho xung được lan truyền dọc sợi thần kinh. Thực tế, điện thế hoạt động vượt qua -70mV từ lúc kênh Kali mở. Dần dần, sự tập trung ion trở lại để cân bằng và điện thế tế bào lúc này lại xấp xỉ -70mV. Hình 10 9 2.5 Nguồn gốc tín hiệu điện não Vỏ não là nguồn gốc của các hoạt động điện của não thu được từ bề mặt của da đầu, các dạng khác nhau của hoạt động điện và dấn tới trường điện thế được tạo ra bởi các tế bào thần kinh vỏ não. Hình 11 Cấu trúc của vỏ não Sự sắp xếp của các tế bào ở các khu vực khác nhau trên vỏ não là khác nhau, mỗi vùng có kiểu hình thái khác nhau. Hầu hết các tế bào vỏ não được sắp xếp thành các cột, trong các cột này các neuron được phân bố dọc theo trục chính của các cây dạng nhánh, song song với mỗi cây khác và trực giao với bề mặt vỏ não. Hình 12 Cấu trúc các lớp khác nhau của vỏ não. Pyramidal là thành phần chính trong lớp III và lớp V, hai lớp này phản ứng chính đối với sự phát sinh tín hiệu điện tim. Vỏ não gồm các lớp khác nhau, các lớp này là không gian của cấu trúc các tế bào thần kinh đặc biệt, với các trạng thái và chức năng khác nhau trong đáp ứng xung điện. Neuron pyramidal là thành phần cấu tạo chủ yếu của vỏ não. Điện thế EEG ghi được từ các điện cực được đặt tiếp xúc với lớp da đầu là sự tổng hợp các thay đổi về điện thế ngoài của tế bào Pyramidal. Màng tế bào pyramidal không bao giờ trong trạng thái nghỉ bởi vì nó bị tác động liên tiếp bởi hoạt động sinh ra do các neuron khác có các liên kết synaptic. Các liên kết synaptic có thể là kích thích hoặc ức chế sự thay đổi tương ứng tính thẩm thấu của màng tế bào đối với ion K và ion Cl làm phát sinh dòng điện. Hình 13 Dòng điện bên trong tế bào pyramidal lớn. Dòng ion được thiết lập cho phép cân bằng điện tích giữa bên trong và bên ngoài màng tế bào. Dòng điện sinh ra do điện thế của postsynaptic kích thích (EPSP) được thể hiện ở hình 2. Điện thế postsynaptic kích thích là tổng hợp của dòng đi vào trong màng tế bào gây ra bởi các ion dương và dòng đi ra ngoài màng tế bào tạo dọc theo phần mở rộng của tế bào extra- synaptic. Điện trường bên ngoài tế bảo là hàm của điện thế xuyên màng Trong đó là điện thế bên ngoài màng, là bán kính của sợi trục hoặc tua gai, là điện thế xuyên màng , là độ dẫn môi trường bên trong tế bào, là độ dẫn của môi trường bên ngoài tế bào. Mặc dù các điện thế bên ngoài tế bào riêng rẽ là nhỏ nhưng tổng điện thế của chúng cũng đáng kể đối với nhiều tế bào. Điều này là do các neuron pyramidal được kích hoạt tức thời lớn hơn hoặc nhỏ hơn cách mà liên kết synaptic và các thành phần dọc trục của dòng bên ngoài màng được thêm vào, trong khi đó các thành phần nằm ngang lại có xu hướng làm giảm điện thế này. Ngoài ra các nguồn khác cũng góp phần tạo ra tín hiệu EEG. Sự giảm điện thế màng tế bào tới mức giới hạn xấp xỉ 10 mV nhỏ hơn điện thế tái khử cực tại trạng thái nghỉ của 10 [...]... dạng tín hiệu Do vậy các máy ghi điện não thương mại thông thường được trang bị bộ phận theo dõi trở kháng Để đảm bảo việc ghi tín hiệu điện não chính xác, trở kháng của điện cực phải nhỏ hơn 5 k , tốt nhất là 1k Cân bằng với các điện cực khác trong mũ Tương ứng với từng cấu trúc lớp và xoắn của não sự phân bố các điện cực lên da phù hợp 4.Các dạng tín hiệu điện não 4.1 Các dạng tín hiệu điện não theo... người trưởng thành thần kinh bình thường 3.2 Phương pháp thu nhận tín hiệu điện não Việc thu nhận các tín hiệu và hình ảnh từ các bộ phận của cơ thể người trở thành cần thiết cho việc chẩn đoán sớm các loại bệnh tật Dữ liệu thu được có thể dưới dạng điện sinh học như tín hiệu điện tim, tín hiệu điện cơ đồ EMG hay tín hiệu điện não EEG, từ não đồ MEG … Các phương pháp đo đạc được dùng có thể là siêu âm,... lý tín hiệu điện não EEG có đặc tính phức tạp và ý nghĩa của nó trong nghiên cứu não và thực hành lâm sàng đã mang lại 1 sự giới thiệu sớm về những phương pháp phân tích tín hiệu EEG Trong phần tiếp theo , chúng ta sẽ miêu tả ngắn gọn những phương pháp cơ bản về xư lý tín hiệu EEG Chúng ta sẽ bắt đầu với những phương pháp quang phổ Ta xét về thực nghiệm đầu tiên của ứng dụng phân tích Fuorier về điện. .. nghiên cứu bắt đầu tìm kiếm hệ thống được máy tính hóa, hệ thống này số hóa và lưu trữ tín hiệu Do vậy để phân tích tín hiệu EEG, ban đầu phải hiểu rằng tín hiệu được chuyển sang dạng số Số hóa tín hiệu bao gồm các bước: lấy mẫu, lượng tử hóa, và mã hóa tín hiệu Khi số cực được sử dụng càng tăng thì số lượng dữ liệu càng lớn, tức số bít để mã hóa tín hiệu cũng nhiều hơn Hệ thống được máy tính hóa cho phép... tử hóa tín hiệu thông thường phải rất tốt Các hệ thống ghi tín hiệu EEG phổ biến sử dụng các mẫu tín hiệu dưới dạng 16bits Các điện cực ghi điện tim có độ chính xác cao chủ yếu được sử dụng để thu 12 thập dữ liệu chất lượng cao Các loại điện cực được sử dụng trong hệ thống ghi tín hiệu điện não như: Điện cực dùng một lần (dạng gel) Điện cực có thể sử dụng nhiều lần( vàng, bạc, thép hoặc tin) Điện cực... công cụ xử lí tín hiệu đơn giản hoặc hiện đại giúp nâng cao hiệu quả quá trình xử lí tín hiệu Quá trình biến đổi từ tín hiệu EEG tương tự sang dạng số được thực hiện bởi bộ chuyển đổi số tương tự đa kênh Dải tần hiệu quả cho tín hiệu EEG xấp xỉ 100Hz Do đó tần số lấy mẫu nhỏ nhất là 200 mẫu/s thỏa mãn qui tắc Nyquist là đủ để lấy mẫu tín hiệu EEG Trong một số ứng dụng các hoạt động của não được quan... thống này là các điện cực bên ngoài được làm nhẹ hơn một chút cho phép ghi tín hiệu động kinh được tốt hơn Ưu điểm của hệ thống này là diện tích 11 được trùm bởi mũ điện cực được mở rộng, do đó làm tăng độ nhạy khi ghi lại tín hiệu điện não Hình 3 là tín hiệu điện não thu được từ người trưởng thành bình thường Hình 16 tập hợp các tín hiệu EEG thu được trong thời gian 7s từ hoạt động não của người trưởng... được tìm ra bởi Mallat ứng dụng đầu tiên trong phân tích tín hiệu EEG được đưa ra bởi Durka 1995 7.Các máy thu nhận đo đạc tín hiệu điện não 7.1.Nêu tên một số máy và cấu tạo chức năng của máy 7.1.1Máy điện não đồ EEG( 160) của Tây Ban Nha a)Mô tả chi tiết: Bộ khuyếch đại tín hiệu có bộ nhớ và ắc quy xạc nhiều lần lắp trong nên có thể được dùng: Ghi nhận tín hiệu với thời gian thực, kết nối với máy tính... (polysomnography) 7.1.4.MÁY ĐO ĐIỆN NÃO EEG (NATUS - MỸ) Máy đo điện não 32kênh với các tần số 250Hz, 500Hz, 1000HZ Kết nối trực tiếp với máy tính Cho ra biểu đồ não, dạng sóng EEG Hộp khuyếch đại thiết kế độc đáo chống nhiễu 7.2.Đi sâu tìm hiểu mạch đo EEG 7.2.1.Sơ đồ khối 7.2.2.Sơ đồ nguyên lí hệ thống 7.2.3.Phân tích sơ đồ nguyên lí của hệ thống a )Điện cực Điện cực được sử dụng Hình 1 Một số loại điện cực được sử... Einthoven giới thiệu vào năm 1903 Điện kế này trở thành dụng cụ đo chuẩn trong vài thập kỉ và được cho phép sử dụng ghi lại hình ảnh Các hệ thống đo tín hiệu EEG gồm số lượng lớn các điện cực tinh vi, các mạch khuếch đại vi sai (cho mỗi kênh), bộ lọc và đồng hồ ghi có mũi kim chỉ Tín hiệu EEG đa kênh được ghi lại lên tấm giấy nhẵn hoặc giấy có ô lưới Ngay sau đó, hệ thống đo tín hiệu EEG này được tung . ghi lại và xử lí các tín hiệu y sinh học có ý nghĩa rất quan trọng. Đề tài” Tìm hiểu điện não đồ EEG bao gồm việc tìm hiểu cách thức bộ não phát sinh ra tín hiệu , phương pháp ghi lại các dạng. ghi lại và xử lí các tín hiệu y sinh học có ý nghĩa rất quan trọng. Đề tài” Tìm hiểu điện não đồ EEG bao gồm việc tìm hiểu cách thức bộ não phát sinh ra tín hiệu , phương pháp ghi lại các dạng. hiệu EEG này được tung ra thị trường, các nhà nghiên cứu bắt đầu tìm kiếm hệ thống được máy tính hóa, hệ thống này số hóa và lưu trữ tín hiệu. Do vậy để phân tích tín hiệu EEG, ban đầu phải hiểu