Wat is EEG (elektro-encefalografie) en hoe werkt het?

Uw hersenen zijn de baas. Denk aan de laatste keer dat u probeerde een kruiswoordpuzzel op te lossen of een nieuwe taal begon te leren. Denk aan de laatste keer dat je midden in een vreemde droom wakker werd of de weg moest vinden in een stad waar je nog nooit bent geweest.

Terwijl je denkt, droomt, ziet en voelt, is je brein voortdurend actief, absorbeert alle informatie, comprimeert en verbindt bestaande gegevens opnieuw, en integreert alles in een consistente ervaring. Voor u, die ervaring vormt uw werkelijkheid.

Jouw hersenen leven. Je hersenen vormen hoe je je omgeving ziet, filteren of markeren objecten en informatie die voor jou het meest relevant zijn. Het creëert zijn eigen verhalen op basis van uw gedachten, emoties, verlangens en ervaringen, die uiteindelijk uw gedrag sturen.

In dit artikel krijgt u een basisoverzicht van EEG en hoe het werkt:

• EEG meet elektrische activiteit van de hersenen
• Wat is EEG en hoe werkt het
• Hoe kunnen EEG gegevens worden geïnterpreteerd
• EEG integraties
• EEG Prijzen
• EEG en stimulus presentatie

EEG meet elektrische activiteit van de hersenen

De hersenen bestaan uit miljarden cellen, waarvan de helft neuronen zijn en de andere helft de activiteit van neuronen helpen en vergemakkelijken. Deze neuronen zijn dicht met elkaar verbonden via synapsen, die fungeren als poorten van remmende of excitatoire activiteit.

Elke synaptische activiteit genereert een subtiele elektrische impuls die postsynaptische potentiaal wordt genoemd. Natuurlijk, de uitbarsting van een enkel neuron is moeilijk betrouwbaar te detecteren zonder direct contact met het. Wanneer echter duizenden neuronen synchroon vuren, wekken zij een elektrisch veld op dat sterk genoeg is om zich door weefsel, botten en schedel te verspreiden. Uiteindelijk kan het op het hoofdoppervlak worden gemeten.

Beschouw dit als een constant gerommel van subtiele aardbevingen. Op zichzelf is elke uitbarsting misschien te klein om op te merken, maar als er meerdere tegelijk plaatsvinden, op dezelfde plaats en in hetzelfde ritme, vormen ze samen een mega-aardbeving die zelfs honderden kilometers verderop merkbaar zal zijn.

Wat is EEG en hoe werkt het?

Electro-encefalografie, of EEG, is de fysiologische methode bij uitstek om de elektrische activiteit die door de hersenen wordt gegenereerd te registreren via elektroden die op de hoofdhuid worden geplaatst. Voor een snellere toepassing worden elektroden gemonteerd in elastische caps vergelijkbaar met badmutsen, zodat de gegevens kunnen worden verzameld van identieke hoofdhuid posities over alle respondenten.

Ondanks de ietwat afschrikwekkende naam (en uitspraak) is het begrijpen van de essentie van elektro-encefalografie verrassend eenvoudig:

Elektro-encefalografie (EEG) Definitie:

• meet de elektrische activiteit die wordt opgewekt door de gesynchroniseerde activiteit van duizenden neuronen (in volt)
• biedt een uitstekende tijdsresolutie, waardoor u de activiteit binnen corticale gebieden kunt detecteren – zelfs op sub-seconde tijdschalen

Aangezien de spanningsfluctuaties gemeten aan de elektroden zeer klein zijn, worden de opgenomen gegevens gedigitaliseerd en naar een versterker gezonden. De versterkte gegevens kunnen dan worden weergegeven als een opeenvolging van spanningswaarden.

Prijsverschillen in EEG-systemen zijn meestal het gevolg van het aantal elektroden, de kwaliteit van de digitalisering, de kwaliteit van de versterker, en het aantal momentopnamen dat het apparaat per seconde kan maken (dit is de bemonsteringsfrequentie in Hz).

EEG is een van de snelste beeldvormingstechnieken die beschikbaar zijn, omdat het vaak een hoge bemonsteringsfrequentie heeft. Honderd jaar geleden werd het tijdsverloop van een EEG op papier uitgezet – tegenwoordig worden de gegevens (gelukkig) digitaal weergegeven als een continue stroom van spanningen op een scherm. Maar dat is nog maar het begin – u moet ook begrijpen wat de gegevens u vertellen.

Terug naar het begin

Hoe kunnen EEG-gegevens worden geïnterpreteerd?

Aangezien EEG het tijdsverloop van de door de hersenen gegenereerde elektrische activiteit volgt, kunt u interpreteren welke gebieden van de cortex op een bepaald moment verantwoordelijk zijn voor de verwerking van informatie:

Gebieden van de hersenen en wat ze doen

1. Occipitale cortex

De occipitale cortex is het visuele verwerkingscentrum van onze hersenen, dat zich in het achterste gedeelte van de schedel bevindt. Alles wat we zien wordt hier verwerkt (hoewel er ook enige verwerking plaatsvindt voor en na het binnenkomen van het signaal). EEG-experimenten met visuele stimuli (video’s, beelden) richten zich vaak op effecten in occipitale gebieden.

1. Pariëtale cortex

De pariëtale cortex draait om het integreren van informatie die afkomstig is van externe bronnen en interne zintuiglijke feedback van ons lichaam. De pariëtale cortex is verantwoordelijk voor het samenvoegen van al deze informatiebronnen tot een coherente voorstelling van hoe ons lichaam zich verhoudt tot de omgeving, en hoe alle dingen (objecten, mensen) in de omgeving zich ruimtelijk tot ons verhouden. Taken waarvoor oog- of handbewegingen nodig zijn, evenals oog-handcoördinatie, zouden onmogelijk zijn zonder de pariëtale cortex, die ook de vorm, grootte en oriëntatie van voorwerpen die moeten worden vastgepakt, verwerkt, opslaat en terugvindt.

1. Temporale cortex

De temporale cortex wordt geassocieerd met het verwerken van zintuiglijke input tot afgeleide, of hogere, betekenissen met behulp van visuele herinneringen, taal en emotionele associaties. De linker temporale cortex is betrokken bij het begrijpen van geschreven en gesproken taal. Mediale (binnenste) gebieden zijn actiever tijdens ruimtelijke navigatie.

1. Frontale cortex

Het frontale deel van de menselijke hersenen is vergroot in vergelijking met de meeste andere zoogdieren. De frontale cortex heeft te maken met uitvoerende functies: hij helpt ons de controle te behouden, plannen te maken voor de toekomst en ons gedrag te controleren. Afgezien van de regionale kenmerken van waar bepaalde elektrische activiteit haar oorsprong vindt, kan ook worden geanalyseerd welke frequenties de lopende activiteit voornamelijk aansturen.

De neurale oscillaties die met EEG kunnen worden gemeten, zijn zelfs zichtbaar in ruwe, ongefilterde, onbewerkte gegevens. Het signaal is echter altijd een mengsel van verschillende onderliggende basisfrequenties, die worden geacht bepaalde cognitieve, affectieve of aandachtstoestanden weer te geven. Wanneer uw hersenen zich in een bepaalde toestand bevinden, veranderen de frequentiepatronen, wat inzicht geeft in cognitieve processen.

EEG Frequentiebereiken/Frequentiebanden

Delta (1 – 4 Hz)

• Delta In slaaplaboratoria worden deltagolven onderzocht om de diepte van de slaap te beoordelen. Hoe sterker het delta-ritme, hoe dieper de slaap. Een verhoogde delta power (een verhoogde hoeveelheid delta golf opnames) wordt ook geassocieerd met een verhoogde concentratie op interne werkgeheugentaken.
  

Theta (4 – 7 Hz)

• Theta wordt geassocieerd met een breed scala van cognitieve verwerking, zoals het coderen en ophalen van het geheugen en cognitieve werkbelasting. Wanneer we worden geconfronteerd met moeilijke taken (terugtellen van 100 in stappen van 7, of wanneer we ons de weg naar huis van het werk herinneren, bijvoorbeeld), worden theta-golven prominenter. Theta wordt ook geassocieerd met verhoogde vermoeidheidsniveaus.
  

Alpha (7 – 12 Hz)

• Alfa Wanneer we onze ogen sluiten en onszelf in een kalme toestand brengen, nemen alfagolven het over. Alfaniveaus worden verhoogd wanneer we in een staat van ontspannen waakzaamheid verkeren. Biofeedbacktraining maakt vaak gebruik van alfagolven om ontspanning te controleren. Ze worden ook in verband gebracht met inhibitie en aandacht.
  

Bèta (12 – 30 Hz)

• Bèta over motorische regio’s, bèta frequenties worden sterker als we bewegingen van een lichaamsdeel plannen of uitvoeren. Interessant is dat deze toename van beta ook merkbaar is als we lichaamsbewegingen van andere mensen observeren. Onze hersenen bootsen schijnbaar hun bewegingen na, wat erop wijst dat er een ingewikkeld “spiegelneuronensysteem” in onze hersenen bestaat dat mogelijk door bètafrequenties wordt gecoördineerd.
  
  

  Gamma (>30 Hz, meestal 40 Hz)

• Gamma-Sommige onderzoekers stellen dat gamma aandachtig focussen weerspiegelt en als draaggolffrequentie dient om gegevensuitwisseling tussen hersengebieden te vergemakkelijken . Anderen associëren gamma met snelle oogbewegingen, zogenaamde micro-saccades, die worden beschouwd als integrale onderdelen voor zintuiglijke verwerking en informatie-opname.

Analyse van EEG-gegevens kan een hele uitdaging worden. Signaalverwerking, artefactdetectie en -verzwakking, feature-extractie en de berekening van mentale parameters zoals werkbelasting, betrokkenheid, slaperigheid of alertheid vereisen een zekere mate van expertise en ervaring om waardevolle informatie goed te identificeren en uit de verzamelde gegevens te halen.
De iMotions EEG-module biedt verschillende tools en mogelijkheden om snel aan de slag te kunnen met EEG-onderzoek, en is in staat om een deel van deze gegevensverwerking automatisch uit te voeren. Hieronder gaan we door de manieren waarop de EEG-module kan helpen het onderzoek te bevorderen.

Back to Top

EEG-gegevens en analyse

EEG-gegevensanalyse kan weliswaar een complex proces zijn, en daarom heeft iMotions verschillende functies die zijn ontworpen om de last van deze stap te verminderen.

Frontale alfa asymmetrie, een maat die wordt gebruikt als proxy voor gevoelens van benadering of vermijding, wordt meestal gebruikt om een beoordeling te geven van hoe aantrekkelijk of afstotend een stimulus is. Deze waarde en de spectrale vermogensdichtheid (PSD) kunnen automatisch worden berekend in iMotions, en de R-code die wordt gebruikt om de analyse te maken, is volledig beschikbaar en transparant.

Andere fabrikanten, zoals ABM en Emotiv, kunnen ook de mogelijkheid bieden om eigen meeteenheden te berekenen – zoals niveaus van slaperigheid of betrokkenheid. Deze kengetallen zijn ook beschikbaar in de iMotions-software, zodat u eenvoudig toegang hebt tot gedetailleerde inzichten.

Er kunnen ook delen van de analyse zijn die u wilt uitsluiten of die u in meer detail wilt bekijken. iMotions biedt een annotatietool die live kan worden gebruikt terwijl de gegevens worden verzameld, of nadat de gegevens zijn verzameld. Het is eenvoudig om de gegevens te markeren en specifieke segmenten te selecteren voor verwerking of export.

De ruwe, verwerkte of gesegmenteerde gegevens kunnen uiteraard ook worden geëxporteerd in gemakkelijk overdraagbare formaten, zodat u uw analyse kunt meenemen naar welk platform u maar wilt. Er is ook informatie over computergebruik, zoals muisklikken en toetsaanslagen, bijzonder nuttig bij het relateren van stimulusinteractie aan biosensorgegevens.

EEG-integraties

iMotions maakt native integraties mogelijk met acht verschillende EEG-headsets van vier toonaangevende EEG-hardwarefabrikanten. Of u nu gegevens wilt verzamelen van 32-kanaals apparaten met hoge samplesnelheid, flexibele en draadloze 24-kanaals apparaten, of frontale asymmetrie wilt meten met een 8-kanaals hoofdband, iMotions biedt eenvoudige oplossingen voor elk.

iMotions biedt ook de mogelijkheid om meerdere, verschillende biosensoren met elkaar te verbinden om zo een diepere analyse van menselijk gedrag te creëren. Biosensoren zoals eye trackers (screen-based, bril, of virtual reality), gezichtsuitdrukking analyse, EDA, ECG, en EMG (onder anderen) kunnen gemakkelijk worden opgenomen in elk experiment.

Check out: De Studie van Menselijk Gedrag: Meten, analyseren en begrijpen

De gegevens van deze sensoren zijn complementair – elk biedt nieuwe informatie over de emotionele uitdrukkingen, fysiologische opwinding of visuele aandacht van de deelnemer, die niet beschikbaar is wanneer alleen naar EEG wordt gekeken.

Het is ook mogelijk om een verscheidenheid aan andere sensoren aan te sluiten die niet van nature zijn geïntegreerd door gebruik te maken van het Lab Streaming Layer (LSL) protocol. Hierdoor kunnen gegevens van andere sensoren naar iMotions worden gestuurd en worden gesynchroniseerd met andere gegevensbronnen. Dit wordt aangevuld met de mogelijkheid om de open API te gebruiken om in wezen elke andere gegevensstroom aan te sluiten. Vrijwel elk apparaat dat gegevens produceert, kan worden aangesloten op iMotions, waardoor nieuwe onderzoeksmogelijkheden ontstaan.

EEG-prijzen

Zoals bij veel apparaten (en de meeste dingen in het leven) geldt: je krijgt waar je voor betaalt. Veel van de apparaten aan de bovenkant van de prijsklasse zijn bijzonder geavanceerde, onderzoek-grade apparaten die ongelooflijke gevoeligheid, met een groot aantal sensoren ook. Een deel van de trade-off is dat het langer duurt om de gegevens te verzamelen en te analyseren, maar wat uw behoeften ook zijn – het is altijd goed om eerst met de experts te praten.

Daarom hebben we het prijsbereik uiteengezet dat u waarschijnlijk zult vinden bij het zoeken naar de EEG-headset die perfect bij uw behoeften past. De specifieke prijzen kunnen moeilijk vast te pinnen zijn, omdat sommige niet openbaar zijn, of onderhevig kunnen zijn aan academische kortingen, en kunnen fluctueren met veranderende valutaprijzen, onder andere redenen.

Check out: EEG Headset Prijzen – Een overzicht van 15 + EEG-apparaten

Het maken van een keuze tussen apparaten is natuurlijk het beste gedaan met een expert bij de hand, en we zijn altijd beschikbaar als u uw behoeften wilt bespreken. Hieronder vindt u de prijsklasse van headsets van enkele van de toonaangevende fabrikanten.

EEG en stimulus presentatie

Experimenten zijn zelden gelijk, en dit wordt weerspiegeld in de diversiteit van soorten stimuli. iMotions maakt het mogelijk, in een enkel platform, vrijwel elke vorm van stimulus te presenteren – of het nu gaat om afbeeldingen, video, audio, games, webpagina’s, virtual reality (VR), mobiele apparaten, of in de echte wereld (hoewel er aspecten zijn om rekening mee te houden bij het gebruik van EEG in dynamische omgevingen). De EEG-apparaten worden automatisch gesynchroniseerd met de stimuli en alle andere apparaten die mogelijk zijn aangesloten – zodat u iMotions het experiment voor u kunt laten uitvoeren.

Compleet experimenteel platform

iMotions is een compleet gedragslab in één software – van experimentontwerp, apparaatintegratie en -synchronisatie, tot stimuluspresentatie, gegevensverzameling, -verwerking en -export. Afhankelijk van uw behoeften iMotions biedt ook verschillende analyse mogelijkheden die kunnen helpen versnellen van het experimentele proces. Dit betekent dat er geen complexe en dure lappendeken van software nodig is – het hele experiment kan in iMotions worden gecontroleerd en uitgevoerd.

Terug naar boven

Hoe dit artikel te citeren:

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

Harmonie, T. (2013). De functionele betekenis van delta oscillaties in cognitieve verwerking. Frontiers in Integrative Neuroscience.7:83 10.3389/fnint.2013.00083

Klimesch, W. (1999). EEG alpha en theta oscillaties reflecteren cognitieve en geheugen prestaties: een review en analyse. Brain Res. Rev., 29 (2-3), 169-195

Craig, A., Tran, Y., Wijesuriya, N., Nguyen, H. (2012). Regionale veranderingen in hersengolfactiviteit geassocieerd met vermoeidheid. Psychophysiology 49:574-582

Klimesch, W. (2012). Alpha-band oscilalties, aandacht, en gecontroleerde toegang tot opgeslagen informatie. 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). Propagerende golven in de menselijke motorische cortex. Front Hum Neurosci. 5(40):40

Halder, S., Agorastos, D., Veit, R., Hammer, E. M., Lee, S., Varkuti, B., et al. (2011). Neurale mechanismen van hersen-computer interface controle. Neuroimage 55, 1779-1790. Doi: 10.1016/j.neuroimage.2011.01.021

Jia, X., Kohn, A. (2011). Gamma ritmes in de hersenen. PLOS Biologie. 9(4):e1001045 doi: 10.1371/journal.pbio.1001045

Yuval-Greenberg, S., Tomer, O., Keren, A. S., Nelken, I., Deouell, L. Y. (2008). Voorbijgaande geïnduceerde gamma-band respons in EEG als een manifestatie van miniatuur saccades. Neuron. 58: 429-41. doi: 10.1016/j.neuron.2008.03.027