Cos’è l’EEG (elettroencefalogramma) e come funziona?

Il tuo cervello gestisce lo spettacolo. Pensa all’ultima volta che hai provato a risolvere un cruciverba o hai iniziato a imparare una nuova lingua. Ricorda l’ultima volta che ti sei svegliato nel bel mezzo di un sogno strano o hai dovuto trovare la strada in una città in cui non sei mai stato prima.

Mentre pensi, sogni, vedi e percepisci, il tuo cervello è costantemente attivo, assorbendo tutte le informazioni, compattando e ricollegando i dati esistenti, e integrando tutto in un’esperienza coerente. Per te, questa esperienza costituisce la tua realtà.

Il tuo cervello è vivo. Il tuo cervello modella il modo in cui vedi il tuo ambiente, filtra o evidenzia gli oggetti e le informazioni più rilevanti per te. Crea le proprie storie basate sui tuoi pensieri, emozioni, desideri ed esperienze, guidando alla fine il tuo comportamento.

In questo articolo si otterrà una panoramica di base di EEG e come funziona:

• L’EEG misura l’attività elettrica del cervello
• Cos’è l’EEG e come funziona
• Come possono essere interpretati i dati EEG
• Integrazioni EEG
• Prezzi EEG
• EEG e presentazione dello stimolo

L’EEG misura l’attività elettrica del cervello

Il cervello consiste di miliardi di cellule, metà delle quali sono neuroni, metà delle quali aiutano e facilitano l’attività dei neuroni. Questi neuroni sono densamente interconnessi attraverso le sinapsi, che agiscono come portali di attività inibitoria o eccitatoria.

Ogni attività sinaptica genera un sottile impulso elettrico chiamato potenziale postsinaptico. Naturalmente, lo scoppio di un singolo neurone è difficile da rilevare in modo affidabile senza un contatto diretto con esso. Tuttavia, ogni volta che migliaia di neuroni sparano in sincronia, generano un campo elettrico che è abbastanza forte da diffondersi attraverso i tessuti, le ossa e il cranio. Alla fine, può essere misurato sulla superficie della testa.

Pensate a questo come un rombo costante di terremoti sottili. Preso da solo, ogni scoppio potrebbe essere troppo piccolo per essere notato, ma se diversi di loro si verificano allo stesso tempo, nello stesso luogo e con lo stesso ritmo, si sommano tutti in un mega-terremoto che sarà visibile anche a centinaia di chilometri di distanza.

Cos’è l’EEG e come funziona?

L’elettroencefalografia, o EEG, è il metodo fisiologico di scelta per registrare l’attività elettrica generata dal cervello tramite elettrodi posti sulla superficie del cuoio capelluto. Per un’applicazione più rapida, gli elettrodi sono montati in tappi elastici simili a quelli da bagno, assicurando che i dati possano essere raccolti da posizioni identiche dello scalpo in tutti gli intervistati.

Nonostante il suo nome (e la sua pronuncia) un po’ scoraggianti, cogliere gli elementi essenziali dell’elettroencefalografia è sorprendentemente semplice:

Definizione di elettroencefalogramma (EEG):

• misura l’attività elettrica generata dall’attività sincronizzata di migliaia di neuroni (in volt)
• fornisce un’eccellente risoluzione temporale, permettendo di rilevare l’attività all’interno delle aree corticali -anche su scale di tempo sub-seconde

Poiché le fluttuazioni di tensione misurate agli elettrodi sono molto piccole, i dati registrati vengono digitalizzati e inviati a un amplificatore. I dati amplificati possono quindi essere visualizzati come una sequenza di valori di tensione.

Le differenze di prezzo nei sistemi EEG sono tipicamente dovute al numero di elettrodi, alla qualità della digitalizzazione, alla qualità dell’amplificatore e al numero di istantanee che il dispositivo può prendere al secondo (questa è la frequenza di campionamento in Hz).

L’EEG è una delle tecniche di imaging più veloci disponibili in quanto ha spesso un’alta frequenza di campionamento. Cento anni fa l’andamento temporale di un EEG era tracciato su carta – oggi i dati sono (fortunatamente) visualizzati digitalmente come un flusso continuo di tensioni su uno schermo. Ma questo è solo l’inizio – devi anche capire cosa ti stanno dicendo i dati.

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Come si possono interpretare i dati EEG?

Poiché l’EEG monitora il corso temporale dell’attività elettrica generata dal cervello, puoi interpretare quali aree della corteccia sono responsabili dell’elaborazione delle informazioni in un dato momento:

Aree del cervello e cosa fanno

1. Corteccia occipitale

La corteccia occipitale è il centro di elaborazione visiva del nostro cervello, situato nella parte più posteriore del cranio. Tutte le cose che vediamo vengono elaborate qui (sebbene una certa elaborazione avvenga anche prima e dopo l’arrivo del segnale). Gli esperimenti EEG con stimoli visivi (video, immagini) spesso si concentrano sugli effetti nelle regioni occipitali.

1. Corteccia parietale

La corteccia parietale si occupa di integrare le informazioni provenienti da fonti esterne e i feedback sensoriali interni del nostro corpo. La corteccia parietale è responsabile della fusione di tutte queste fonti di informazione in una rappresentazione coerente di come il nostro corpo si relaziona con l’ambiente, e come tutte le cose (oggetti, persone) nell’ambiente si relazionano spazialmente con noi. Compiti che richiedono movimenti dell’occhio o della mano e la coordinazione occhio-mano sarebbero impossibili senza la corteccia parietale, che elabora, memorizza e recupera anche la forma, la dimensione e l’orientamento degli oggetti da afferrare.

1. Corteccia temporale

La corteccia temporale è associata all’elaborazione di input sensoriali a significati derivati, o superiori, usando memorie visive, linguaggio e associazioni emotive. La corteccia temporale sinistra è coinvolta nella comprensione del linguaggio scritto e parlato. Le regioni mediali (interne) sono più attive durante la navigazione spaziale.

1. Corteccia frontale

La parte frontale del cervello umano è ingrandita rispetto alla maggior parte degli altri mammiferi. Fondamentalmente, la corteccia frontale si occupa della funzione esecutiva: ci aiuta a mantenere il controllo, a pianificare il futuro e a monitorare il nostro comportamento. Oltre alle caratteristiche regionali di dove ha origine una certa attività elettrica, si può anche analizzare quali frequenze guidano principalmente l’attività in corso.

Le oscillazioni neurali che possono essere misurate con l’EEG sono visibili anche nei dati grezzi non filtrati e non elaborati. Tuttavia, il segnale è sempre una miscela di diverse frequenze di base sottostanti, che sono considerate riflettere determinati stati cognitivi, affettivi o attenzionali. Ogni volta che il tuo cervello è in un certo stato, i modelli di frequenza cambiano, dando un’idea dei processi cognitivi.

Gamme di frequenza EEG / Bande di frequenza

Delta (1 – 4 Hz)

• Delta nei laboratori di sonno, le onde delta sono esaminate per valutare la profondità del sonno. Più forte è il ritmo delta, più profondo è il sonno. Una maggiore potenza delta (una maggiore quantità di registrazioni di onde delta) è stata anche trovata associata a una maggiore concentrazione su compiti di memoria di lavoro interna.
  

Theta (4 – 7 Hz)

• Theta è associato a una vasta gamma di elaborazione cognitiva come la codifica e il recupero della memoria e il carico di lavoro cognitivo. Ogni volta che ci troviamo di fronte a compiti difficili (contare all’indietro da 100 in passi di 7, o quando si ricorda la strada di casa dal lavoro, per esempio), le onde theta diventano più prominenti. Il theta è anche associato ad un aumento dei livelli di fatica.
  

Alfa (7 – 12 Hz)

• Alfa ogni volta che chiudiamo gli occhi e ci portiamo in uno stato di calma, le onde alfa prendono il sopravvento. I livelli alfa sono aumentati quando siamo in uno stato di veglia rilassata. Il training di biofeedback utilizza spesso le onde alfa per monitorare il rilassamento. Sono anche legate all’inibizione e all’attenzione.
  

Beta (12 – 30 Hz)

• Beta sulle regioni motorie, le frequenze beta diventano più forti quando pianifichiamo o eseguiamo movimenti di qualsiasi parte del corpo. È interessante notare che questo aumento di beta si nota anche quando osserviamo i movimenti corporei di altre persone. Il nostro cervello sembra imitare i loro movimenti degli arti, indicando che c’è un intricato “sistema di neuroni specchio” nel nostro cervello che è potenzialmente coordinato da frequenze beta.
  
  

  Gamma (>30 Hz, tipicamente 40 Hz)

• Gamma – Alcuni ricercatori sostengono che gamma riflette la concentrazione attenta e serve come frequenza portante per facilitare lo scambio di dati tra regioni del cervello. Altri associano la gamma ai movimenti oculari rapidi, le cosiddette microsaccadi, che sono considerate parti integranti per l’elaborazione sensoriale e l’assorbimento delle informazioni.

L’analisi dei dati EEG può diventare piuttosto difficile. L’elaborazione del segnale, il rilevamento e l’attenuazione degli artefatti, l’estrazione delle caratteristiche e il calcolo delle metriche mentali come il carico di lavoro, l’impegno, la sonnolenza o la vigilanza richiedono tutti un certo livello di competenza ed esperienza per identificare correttamente ed estrarre informazioni preziose dai dati raccolti.
Il modulo EEG di iMotions offre diversi strumenti e capacità per essere pronti e operativi con la ricerca EEG rapidamente, ed è in grado di effettuare alcune di queste elaborazioni dei dati automaticamente. Di seguito esamineremo i modi in cui il modulo EEG può aiutare a far progredire la ricerca.

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Dati EEG e analisi

L’analisi dei dati EEG può certamente essere un processo complesso, ed è per questo che iMotions ha diverse caratteristiche progettate per ridurre il peso di questo passaggio.

L’asimmetria alfa frontale, una misura usata come proxy per i sentimenti di avvicinamento o di evitamento, è tipicamente usata per fornire una valutazione di quanto sia attraente o repellente uno stimolo. Questa e la densità spettrale di potenza (PSD) possono essere calcolate automaticamente in iMotions, e il codice R utilizzato per costruire l’analisi è completamente disponibile e trasparente.

Altri produttori, come ABM e Emotiv possono anche fornire la capacità di calcolare metriche proprietarie – come i livelli di sonnolenza o di impegno. Anche queste metriche sono fornite all’interno del software iMotions, dandovi un facile accesso ad approfondimenti dettagliati.

Ci possono anche essere parti dell’analisi che volete escludere, o che volete esaminare in modo più dettagliato. iMotions fornisce uno strumento di annotazione che può essere utilizzato sia in diretta, quando avviene la raccolta dei dati, sia dopo la raccolta stessa. È semplice contrassegnare i dati e selezionare segmenti specifici per l’elaborazione o l’esportazione.

I dati, sia grezzi che elaborati o segmentati, possono anche essere esportati in formati facilmente trasferibili, permettendovi di portare la vostra analisi sulla piattaforma che preferite. Ci sono anche informazioni sull’uso del computer, come i clic del mouse e i tasti premuti, particolarmente utili quando si mette in relazione l’interazione dello stimolo con i dati del biosensore.

Integrazioni EEG

iMotions consente integrazioni native con otto diversi auricolari EEG di quattro aziende leader di hardware EEG. Sia che si vogliano raccogliere dati da dispositivi a 32 canali ad alta frequenza di campionamento, da dispositivi a 24 canali flessibili e wireless, o misurare l’asimmetria frontale con un archetto a 8 canali, iMotions fornisce soluzioni dirette per ciascuno.

iMotions fornisce anche la possibilità di collegare più biosensori diversi insieme per creare un’analisi più profonda del comportamento umano. Biosensori come eye tracker (basati su schermo, occhiali o realtà virtuale), analisi dell’espressione facciale, EDA, ECG e EMG (tra gli altri) possono essere facilmente inclusi in qualsiasi esperimento.

Guarda: Lo studio del comportamento umano: Misurare, analizzare e capire

I dati di questi sensori sono complementari – ognuno fornisce nuove informazioni sulle espressioni emotive del partecipante, l’eccitazione fisiologica o l’attenzione visiva, che non è disponibile quando si considera il solo EEG.

È anche possibile collegare una varietà di altri sensori che non sono nativamente integrati utilizzando il protocollo Lab Streaming Layer (LSL). Questo permette ai dati di altri sensori di essere inviati a iMotions e sincronizzati con altre fonti di dati. Questo è completato dalla possibilità di utilizzare l’API aperta per collegare essenzialmente qualsiasi altro flusso di dati. Praticamente qualsiasi dispositivo che produce dati può essere collegato a iMotions, creando nuove possibilità di ricerca.

Prezzi EEG

Come per molti dispositivi (e la maggior parte delle cose nella vita): si ottiene ciò che si paga. Molti dei dispositivi all’estremità superiore della gamma di prezzi sono particolarmente avanzati, dispositivi di ricerca che forniscono una sensibilità incredibile, con un gran numero di sensori. Parte del compromesso è che ci vuole più tempo per raccogliere e analizzare i dati, ma qualunque siano le tue esigenze – è sempre bene parlare prima con gli esperti.

Ecco perché abbiamo stabilito la gamma di prezzi che probabilmente troverai quando cerchi l’auricolare EEG che si adatta perfettamente alle tue esigenze. I prezzi specifici possono essere difficili da individuare, in quanto alcuni non sono pubblici, o possono essere soggetti a sconti accademici, e possono fluttuare con il cambiamento dei prezzi della valuta, tra le altre ragioni.

Vedi: Prezzi delle cuffie EEG – Una panoramica di 15+ dispositivi EEG

Fare una scelta tra i dispositivi è naturalmente meglio farlo con un esperto a portata di mano, e noi siamo sempre disponibili se vuoi discutere le tue esigenze. Di seguito troverete la gamma di prezzi delle cuffie di alcuni dei principali produttori.

EEG e presentazione degli stimoli

Gli esperimenti sono raramente uguali, e questo si riflette nella diversità dei tipi di stimoli. iMotions permette, in un’unica piattaforma, di presentare praticamente qualsiasi forma di stimolo – che si tratti di immagini, video, audio, giochi, pagine web, realtà virtuale (VR), dispositivi mobili, o nel mondo reale (anche se ci sono aspetti da considerare se si utilizza l’EEG in ambienti dinamici). I dispositivi EEG sono automaticamente sincronizzati con gli stimoli e qualsiasi altro dispositivo che potrebbe essere collegato – permettendovi di lasciare che iMotions esegua l’esperimento per voi.

Piattaforma sperimentale completa

iMotions è un laboratorio comportamentale completo in un unico software – dalla progettazione dell’esperimento, integrazione e sincronizzazione dei dispositivi, alla presentazione degli stimoli, raccolta dei dati, elaborazione ed esportazione. A seconda delle vostre esigenze iMotions offre anche diverse capacità di analisi che possono aiutare a velocizzare il processo sperimentale. Questo significa che non c’è bisogno di una complessa e costosa configurazione patchwork di software – l’intero esperimento può essere controllato ed eseguito in iMotions.

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Come citare l’articolo:

Bryn Franswoth, What is EEG (Electroencephalography) and How Does it Work?, (DATE ACCESSED), Disponibile: https://imotions.com/blog/what-is-eeg/.

Harmony, T. (2013). Il significato funzionale delle oscillazioni delta nell’elaborazione cognitiva. Frontiers in Integrative Neuroscience.7:83 10.3389/fnint.2013.00083

Klimesch, W. (1999). Le oscillazioni EEG alfa e theta riflettono le prestazioni cognitive e di memoria: una revisione e un’analisi. Brain Res. Rev., 29 (2-3), 169-195

Craig, A., Tran, Y., Wijesuriya, N., Nguyen, H. (2012). Cambiamenti dell’attività delle onde cerebrali regionali associati alla fatica. Psicofisiologia 49:574-582

Klimesch, W. (2012). Oscilazioni della banda alfa, attenzione e accesso controllato alle informazioni memorizzate. Trends Cogn Sci.16(12):606-17. 10.1016/j.tics.2012.10.007

Takahashi, K., Saleh, M., Penn, R. D., Hatsopoulos, N. G. (2011). Propagazione di onde nella corteccia motoria umana. Fronte Hum Neurosci. 5(40):40

Halder, S., Agorastos, D., Veit, R., Hammer, E. M., Lee, S., Varkuti, B., et al. (2011). Meccanismi neurali di controllo dell’interfaccia cervello-computer. Neuroimage 55, 1779-1790. Doi: 10.1016/j.neuroimage.2011.01.021

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