Die Elektroenzephalographie (EEG) ist eine neurophysiologische Untersuchungsmethode, die in der Neurologie eine zentrale Rolle spielt. Sie ermöglicht die Aufzeichnung der elektrischen Aktivität des Gehirns über die Schädeloberfläche. Diese Methode, die seit langem praktiziert wird, hat sich als unverzichtbar für die Diagnose und Überwachung verschiedener neurologischer Erkrankungen erwiesen.
Grundlagen der Elektroenzephalographie (EEG)
Ableitung der Hirnströme
Die elektrische Aktivität großer Neuronenverbände wird mittels Oberflächenelektroden von der Kopfschwarte abgeleitet. Definierte Elektrodenpositionen, die durch das 10-20-System vorgegeben sind, gewährleisten eine standardisierte und reproduzierbare Messung. Hierbei wird der Abstand zwischen den präaurikulären Punkten (vor dem Tragus) über den Vertex sowie von Nasion zu Inion jeweils als 100 % definiert, und die Elektroden werden in 10 %- bzw. 20 %-Schritten platziert.
Die Konvention legt fest, dass Elektroden über der linken Kopfhälfte mit ungeraden Zahlen und die über der rechten Kopfhälfte mit geraden Zahlen bezeichnet werden. Vor der Positionierung der Elektroden muss die Haut vorbereitet werden, um die Übergangswiderstände zu minimieren. Dies geschieht üblicherweise mit einer Sandpaste und etwas Alkohol. Ag/AgCl-Pilzelektroden werden mit NaCl-Lösung getränkt oder Disk-Elektroden mit einer speziellen Elektrodenpaste gefüllt.
Unipolare und bipolare Schaltungen
Die Ableitung erfolgt in unipolaren und bipolaren Schaltungen. Bei unipolaren Schaltungen werden die einzelnen differenten Elektroden gegenüber einer Referenzelektrode geschaltet, die nicht über der Schädeloberfläche liegt - meist den Ohrelektroden A1 und A2. Bei der bipolaren Verschaltung werden zwei Elektroden über aktiven Kortexarealen gegeneinander verschaltet. Moderne EEG-Programme umfassen mindestens 8, besser jedoch 16 Kanäle plus einen zusätzlichen EKG-Kanal. Diese bestehen aus symmetrischen Verschaltungen der Elektroden, die meist eine Zusammenfassung in Längs- und Querreihen erlauben.
Interpretation des EEG
Die Beschreibung des EEG beginnt typischerweise mit der vorherrschenden Grundaktivität beim wachen, entspannten Patienten mit geschlossenen Augen. Diese besteht meist aus einem über den okzipitalen Ableitepunkten betonten α-Rhythmus (etwa 85 % der Menschen). Die Amplitude dieser Grundaktivität nimmt zu den weiter frontal gelegenen Ableitepunkten ab. Es gibt auch besondere Grundrhythmusvarianten, wie den β-Typ (etwa 7 %), die 4-5/s-Variante (etwa 5 %) und den frequenzlabilen Grundrhythmus (Frequenzvariation >2 Hz, etwa 1 %). Diese Varianten fallen oft in den Bereich des niedergespannten EEG (maximale Amplitude <30 μV), für das es ebenfalls eine genetische Determination gibt.
Lesen Sie auch: Mehr über Henning Berger erfahren
Der Berger-Effekt: Visuelle Blockadereaktion
Der Grundrhythmus wird bei Augenöffnen inhibiert. Dies führt zu einer Desynchronisation, bei der schnellere, unregelmäßigere und flachere Wellen auftreten. Bei erneutem Augenschluss restituiert die Grundaktivität der entspannten Wachheit prompt. Diese Reaktion wird als visuelle Blockadereaktion oder Berger-Effekt bezeichnet.
Eine weitere Variante stellt der sogenannte Arkadenrhythmus (My-Variante) dar, bei dem die vorherrschende α-Aktivität durch ihre besondere arkadenartige Form charakterisiert ist. Ihr Amplitudenmaximum liegt über der Zentralregion, und sie ist durch Faustschluss bzw. -öffnung deaktivierbar bzw. wiederherstellbar.
Pathologische EEG-Veränderungen
Pathologische EEG-Veränderungen lassen sich grundsätzlich anhand ihres örtlichen Auftretens in generalisierte oder fokale Störungen und anhand der auftretenden Graphoelemente unterteilen.
- Generalisierte Veränderungen: Betreffen das gesamte Gehirn und können auf diffuse Hirnerkrankungen hinweisen.
- Fokale Veränderungen: Treten in umschriebenen Bereichen auf und können auf lokale pathologische Gehirnareale hinweisen, z. B. bei Tumoren, Hamartomen oder zerebralen Infarkten.
Allgemeinveränderungen
Liegt beim wachen Erwachsenen bei geschlossenen Augen eine Verlangsamung des Grundrhythmus unter 8 Hz vor, so spricht man von einer Allgemeinveränderung (AV). Diese kann leicht, mittelschwer oder schwer sein, abhängig von der Dominanz langsamer Wellen (ϑ- und δ-Wellen). Typische Ursachen sind degenerative und entzündlich bedingte, diffuse Hirnerkrankungen, Intoxikationen und metabolische Entgleisungen.
Epilepsietypische Potenziale
Zu den epilepsietypischen Potenzialen zählen Sharp waves, Sharp-slow waves, Spikes, Polyspikes und Spike-wave-Komplexe. Diese können generalisiert oder fokal auftreten und sind wichtige Indikatoren für Epilepsie.
Lesen Sie auch: Senta Berger über Gesundheit und Trauer
Herdbefunde
Unter herdförmigen Veränderungen fasst man das Auftreten pathologischer Wellenformen oder Graphoelemente in einem umschriebenen Bereich des Oberflächen-EEG zusammen. Sie können lokalisatorischer Hinweis auf pathologische Gehirnareale sein. Ein Herdbefund besteht zumeist aus langsamen Wellen des ϑ- oder δ-Spektrums, welche nur vereinzelt, diskontinuierlich oder kontinuierlich in einigen Elektrodenpositionen vorhanden sein können. Die Reagibilität der Veränderungen auf Augenöffnen bzw. -schluss und Hyperventilation gibt Aufschluss über den Schweregrad.
Provokationsmethoden im EEG
Um pathologische Veränderungen im EEG hervorzurufen oder zu verstärken, werden verschiedene Provokationsmethoden eingesetzt:
- Reagibilität auf Augenöffnung/-schließung: Der Berger-Effekt selbst dient als grundlegende Provokationsmethode.
- Hyperventilation (HV): Kann herdförmige Verlangsamungen oder epilepsietypische Potenziale deutlicher oder erstmalig hervortreten lassen.
- Photostimulation: Applikation von Stroboskopblitzen mit variabler Frequenz bei geschlossenen Augen. Kann bei idiopathischen Epilepsien Spikes oder Spike-wave-Komplexe hervorrufen (photosensible Reaktion).
- Schlaf- bzw. Schlafentzugs-EEG: Manche Epilepsieformen manifestieren sich nur im Schlaf oder nach einer Phase des Schlafentzugs.
Schlafstadien im EEG
Der normale Schlaf läuft zyklisch in Stadien unterschiedlicher Schlaftiefe ab, die durch EEG-Merkmale charakterisiert werden können. Die Stadien werden in regelhafter Abfolge durchlaufen und zyklisch wiederholt und zunächst grob anhand des Vorkommens von raschen unregelmäßigen Augenbewegungen in Non-REM- und REM-Phasen eingeteilt.
Moderne EEG-Verfahren
Die Routine-EEG-Untersuchungen werden heute durch aufwendigere Verfahren ergänzt:
- Simultane Video-EEG-Aufzeichnungen: Erlauben die Zuordnung von klinischen Phänomenen zu der entsprechenden hirnelektrischen Aktivität.
- Langzeit-EEG-Untersuchungen mit simultaner Videodokumentation: Finden besonders bei der Frage nach einem möglicherweise operativ therapierbaren epileptogenen Fokus in der prächirurgischen Diagnostik therapierefraktärer Epilepsien Anwendung.
Bedeutung des EEG in der modernen Neurologie
Obwohl moderne Schnittbildverfahren wie CT und MRT in der Lokalisationsdiagnostik dem EEG überlegen sind, hat die EEG weiterhin einen wichtigen Stellenwert in der neurologischen Diagnostik, da sie eine Funktionsdiagnostik des Gehirns erlaubt. In bestimmten klinischen Situationen, wenn nur eine abnorme Tätigkeit der Neurone ohne strukturelle Parenchymveränderungen vorliegt, zeigt die EEG ihre Stärke, z. B. bei akuten oder chronischen Intoxikationen, metabolischen Störungen, idiopathischer Epilepsie oder in der Frühphase einer Enzephalitis. EEG-Veränderungen können aber auch eine gezieltere Suche nach morphologischen Veränderungen induzieren.
Lesen Sie auch: Artikel über Benjamin Bergers neurologische Schwerpunkte
Ein besonderes Indikationsgebiet stellt der Einsatz des EEG in der Diagnostik zur Feststellung des irreversiblen Hirnfunktionsausfalls (Hirntoddiagnostik) dar.
Hans Berger: Pionier der Elektroenzephalographie
Am 6. Juli 1924 registrierte Hans Berger in Jena das erste Hirnstrommuster an einem menschlichen Gehirn. Diese bahnbrechende Leistung markiert den Beginn der modernen Elektroenzephalographie. Berger, der von 1873 bis 1941 lebte, war ein deutscher Psychiater und Neurophysiologe.
Frühe Forschung und Herausforderungen
Bereits 1875 hatte der Brite Richard Caton elektrische Aktivität im Gehirn von Tieren nachgewiesen. Was jedoch bis zu Bergers Arbeiten für Irritationen sorgte, war die spontane, intrinsische Aktivität des Gehirns, die nicht nur auf Stimulation reagierte. Viele Zeitgenossen vermuteten dahinter ein messtechnisches Artefakt.
Berger selbst misstraute zunächst den Ausschlägen seiner EEG-Messapparatur. Jahrelang hatte er versucht, mit anderen Methoden Parameter zu erheben, die verlässlich Auskunft über die geistige Aktivität geben konnten.
Die erste EEG-Messung am Menschen
Die erste EEG-Messung erfolgte nicht auf der Kopfhaut, sondern direkt an der Großhirnrinde eines 18-jährigen Patienten namens Carl Seidel. Berger nutzte die Gelegenheit, während einer Operation zur Tumorentfernung Messungen an Seidels freigelegter Hirnoberfläche vorzunehmen.
Bergers Veröffentlichung und Anerkennung
Berger zögerte fünf Jahre, bevor er seine Ergebnisse in dem Artikel "Über das Elektrenkephalogramm des menschlichen Gehirns" (1929) veröffentlichte. Trotz anfänglicher Skepsis wurde seine Arbeit schließlich anerkannt, und die EEG-Muster wurden nach dem griechischen Alphabet benannt (Alpha-, Beta-, Gammawellen usw.).
Bergers Persönlichkeit und Überzeugungen
Berger war bekannt für seine Akribie und seinen Hang zum Übersinnlichen. Er war von der Realität der Telepathie überzeugt und plante, die physischen Grundlagen der Gedankenwanderung mittels EEG zu erforschen.
Bergers Engagement im Nationalsozialismus
Zu den dunklen Seiten seiner Laufbahn zählt Bergers Engagement am so genannten Erbgesundheitsgericht. Er war als Gutachter daran beteiligt, Beschwerden gegen Zwangssterilisierungen abzuweisen.
Bergers Tod
Berger litt unter Depressionen und beging am 1. Juni 1941 in Jena Suizid.
Ehrungen und Umbenennungen
Die Hans Berger-Klinik in Jena wurde im Mai 2022 umbenannt. Auch der einstige Hans Berger-Preis der Deutschen Gesellschaft für klinische Neurophysiologie (DGKN) heißt seit 2021 schlicht DGKN-Verdienstmedaille.
tags: #berger #effekt #neurologie