Electroencefalograma

¿Qué es un electroencefalograma?

Un electroencefalograma (EEG) es un examen que registra y evalúa la actividad bioeléctrica del cerebro mediante electrodos ubicados en el cuero cabelludo del paciente. Los registros pueden imprimirse en un papel en movimiento a través de un electroencefalógrafo, o pueden visualizarse en un monitor. La actividad eléctrica del cerebro puede medirse en condiciones basales de reposo, vigilia o sueño.

El electroencefalograma se utiliza para el diagnóstico de la epilepsia, los trastornos del sueño, encefalopatías, coma y muerte cerebral, entre otros muchos usos. También puede utilizarse en investigación.

Anteriormente se usaba para detectar trastornos cerebrales focales, como tumores o ictus. Hoy en día se usan las imágenes por resonancia magnética (RM) y la tomografía computarizada (TC).

Breve historia del electroencefalograma

En 1870, Fristsch y Hitzig, médicos del ejército prusiano, investigaron con cerebros de militares, descubiertos en la batalla de Sedán. Pronto se dieron cuenta de que al estimular mediante corriente galvánica algunas áreas cerebrales, se generaban movimientos en el cuerpo.

• Richard Birmick Caton. En 1875 el médico Richard Birmick Caton confirmó que el cerebro producía corrientes eléctricas. Posteriormente, esto permitió que el neurólogo Ferrier experimentara con la “corriente farádica”, situando las funciones motoras en el cerebro.
• Vladimir Pravdich-Neminsky. En 1913, Vladimir Pravdich-Neminsky fue el primero en realizar lo que llamó un “electrocerebrograma”, examinando el sistema nervioso de un perro. Hasta ese momento todas las observaciones se hacían sobre cerebros descubiertos, pues no existían procedimientos de ampliación que alcanzaran el interior del cráneo.
• Hans Berger. En 1920, Hans Berger empezó a experimentar con humanos, y 9 años después creó un método para medir la actividad eléctrica del cerebro. Acuñó el término “electroencefalograma” para caracterizar el registro de las fluctuaciones eléctricas cerebrales. Este neurólogo alemán descubrió el “ritmo de Berger”, es decir, las actuales “ondas alfa”, que consisten en oscilaciones electromagnéticas que provienen de la actividad eléctrica sincrónica del tálamo. Berger, a pesar de su gran descubrimiento, no pudo avanzar en este método debido a su escaso conocimiento técnico. En 1934, Adrian y Matthews, en una demostración en la Sociedad de Fisiología (Cambridge) pudieron comprobar el “ritmo de Berger”. Estos autores avanzaron con mejores técnicas y demostraron que el ritmo regular y amplio de 10 puntos por segundo no surgía de todo el cerebro, sino de las áreas visuales de asociación.
• Frederic Golla. Posteriormente, Frederic Golla confirmó que en ciertas enfermedades se daban alteraciones en las oscilaciones rítmicas de la actividad cerebral. Esto permitió grandes avances en el estudio de la epilepsia, tomándose conciencia de la dificultad de este tema y de la necesidad de estudiar el cerebro de forma integral. Fisher y Lowenback, en 1934, pudieron determinar los picos epileptiformes. Finalmente, William Grey Walter, un neurólogo norteamericano experto en robótica, desarrolló sus propias versiones del electroencefalograma y añadió mejoras. Gracias a él actualmente es posible detectar diversos tipos de ondas cerebrales, desde las ondas alfa hasta las delta.

¿Cómo funciona un electroencefalograma?

Un electroencefalograma estándar es una exploración no invasiva e indolora que se realiza adhiriendo electrodos al cuero cabelludo con un gel conductor. Posee un canal de registro, que mide la diferencia de voltaje entre dos electrodos. Normalmente se utilizan de 16 a 24 derivaciones.

Los pares de electrodos se combinan creando lo que se denomina un “montaje”, que puede ser bipolar (transversal y longitudinal) y monopolar (referencial). El montaje bipolar sirve para registrar la diferencia de voltaje en áreas de actividad cerebral, mientras que el monopolar compara una zona cerebral activa y otra sin actividad o con actividad neutra.

También puede medirse la diferencia entre una zona activa y el promedio de todos o algunos electrodos activos. 

Pueden utilizarse electros invasivos (dentro del cerebro) para estudiar detalladamente áreas de difícil acceso, como la superficie mesial del lóbulo temporal.

• Electrocorticografía. En ocasiones puede ser necesario insertar electrodos cerca de la superficie del cerebro, para detectar la actividad eléctrica de la corteza cerebral. Los electrodos suelen situarse debajo de la duramadre (una de las capas de las meninges) a través de una incisión en el cráneo. Este procedimiento se denomina electrocorticografía, y sirve para tratar la epilepsia resistente y para investigaciones.
• Sistema 10-20. Hay un sistema estandarizado para la colocación de los electrodos, conocido como “sistema 10-20”. Esto implica que la distancia entre los electrodos debe ser de un 10% o un 20% respecto a los ejes frontal (de delante hacia atrás) o transversal (de un lado a otro del cerebro). Deben colocarse 21 electrodos, y cada electrodo estará conectado a una entrada de un amplificador diferencial. Los amplificadores extienden la tensión entre el electrodo activo y el de referencia entre 1.000 y 100.000 veces. En la actualidad, la señal analógica está en desuso y se utilizan los amplificadores digitales, con grandes ventajas. Por ejemplo, facilitan el análisis y el almacenamiento de la señal, y permite modificar parámetros como filtros, sensibilidad, tiempo de registro y montajes. Las señales de EEG se pueden registrar con hardware de código abierto, como el OpenBCI. Por otra parte, la señal puede procesarse por un software libre como el EEGLAB o el Neurophysiological Biomarker Toolbox. La señal electroencefalográfica se representa a partir de la diferencia del potencial eléctrico (ddp) que existe entre dos puntos de la superficie craneal. Cada punto es un electrodo.

Las ondas cerebrales del electroencefalograma

El cerebro funciona a través de impulsos eléctricos que viajan por las neuronas. Dichos impulsos pueden ser rítmicos o no, y se conocen como ondas cerebrales. El ritmo consiste en una onda regular, que tiene la misma morfología y duración, y que mantiene una frecuencia propia.

Las ondas se clasifican según su frecuencia, es decir, según el número de veces que la onda se repite por segundo, y se expresan en hertzios (Hz). Las frecuencias poseen una determinada distribución topográfica y reactividad. La mayor parte de la señal cerebral observada en el cuero cabelludo está en un rango entre 1 y 30 Hz.

También se mide la amplitud, determinada a partir de la comparación de la distancia ente la línea base y el pico de la onda. La morfología de la onda puede ser aguda, en punta, en complejos punta-onda y/o onda aguda-onda lenta.

En el electroencefalograma pueden observarse 4 anchos de banda principales, conocidos como alfa, beta, theta y delta.

• Ondas beta. Son ondas amplias, cuya frecuencia se encuentra entre 14 y 35 Hz. Aparecen al estar despiertos realizando actividades que requieren un esfuerzo mental intenso, como un examen o estudiar.

• Ondas alfa. Son de mayor amplitud que las anteriores, y su frecuencia oscila entre 8 y 13 Hz. Surgen cuando la persona se encuentra relajada, sin realizar esfuerzos mentales importantes. También aparecen al cerrar los ojos, soñar despiertos, o realizar actividades automatizadas.

• Ondas theta. Poseen una amplitud mayor pero una frecuencia menor (entre 4 y 8 Hz). Reflejan un estado de gran relajación, previo al comienzo del sueño. En concreto, se vincula con las primeras fases del sueño.

Ondas delta. Poseen menor frecuencia de todas (entre 1 y 3 Hz). Se asocian con etapas del sueño más profundas (etapa 3 y 4, donde no se suele soñar).

Procedimiento en un electroencefalograma

Para realizar el EEG se necesita que el paciente esté relajado, en un ambiente oscuro y con los ojos cerrados. Normalmente dura unos 30 minutos.

Al comienzo, se realizan pruebas de activación, como la fotoestimulación intermitente (aplicar estímulos luminosos con diferentes frecuencias) o la hiperventilación (respirar por la boca de forma regular y profunda durante 3 minutos).

También se puede inducir el sueño o, por el contrario, mantener despierto al paciente. Esto depende de lo que el investigador pretenda observar o comprobar. En este video se observa la aplicación en un adulto:

Interpretación de un electroencefalograma

Para interpretar un electroencefalograma es necesario conocer la actividad normal del cerebro según la edad y estado del paciente. También es necesario examinar los artefactos y los posibles problemas técnicos para minimizar errores de interpretación.

Un electroencefalograma puede ser anormal si se presenta una actividad epileptiforme (que sugieren la existencia de un proceso epiléptico). Esta puede ser localizada, generalizada o con un patrón determinado e inusual.

También puede ser anormal cuando se visualizan ondas lentas en un área específica, o bien se encuentra asincronía generalizada. También pueden presentarse anormalidades en la amplitud o cuando hay un trazo que se desvía de lo normal.

Actualmente se han desarrollado otras técnicas más avanzadas, como la monitorización vídeo-EEG, EEG ambulatorio, telemetría, mapeo cerebral, además de la electrocorticografía.

Tipos de electroencefalograma

• Electroencefalograma basal. Se realiza cuando el paciente está en estado de vigilia, por lo que no se requiere ninguna preparación. Para evitar usar productos que puedan afectar a la exploración, se lleva a cabo una buena limpieza del cuero cabelludo.
• Electroencefalograma en periodo de privación de sueño. Es necesaria una preparación previa. El paciente debe estar despierto durante 24 horas antes de su realización, para hacer trazados fisiológicos de las fases del sueño con el objetivo de detectar anomalías que no pueden obtenerse a través del EEG basal.
• Vídeo-electroencefalograma. Es un electroencefalograma normal, pero el paciente se graba en vídeo durante el proceso. Tiene como finalidad la obtención de un registro visual y eléctrico para observar si aparecen crisis o pseudocrisis.
• Electroencefalograma de muerte cerebral. Es una técnica necesaria para observar la actividad cortical cerebral o su ausencia. Es el primer paso del denominado “protocolo de muerte cerebral”. Es fundamental para poner en marcha el dispositivo para la extracción y/o trasplante de órganos.

Aplicaciones clínicas de un electroencefalograma

• Detectar epilepsias. El EEG en las epilepsias es fundamental para el diagnóstico, pues permite diferenciarla de otras patologías, como crisis psicógenas, síncopes, trastornos del movimiento o migrañas. También sirve para la clasificación del síndrome epiléptico, así como para controlar su evolución y la efectividad del tratamiento.
• Detectar encefalopatías. Las encefalopatías implican un daño o mal funcionamiento del cerebro. Gracias al electroencefalograma puede saberse si ciertos síntomas se deben a un problema “orgánico” cerebral, o son producto de otros trastornos psiquiátricos.
• Controlar la anestesia. Es útil para controlar la profundidad de la anestesia, evitando que el paciente entre en estado de coma o despierte.
• Supervisar la función cerebral. Es fundamental en las unidades de cuidados intensivos para controlar la función cerebral. Especialmente convulsiones, el efecto de los sedantes y la anestesia en pacientes en coma inducido, así como para revisar el daño cerebral secundario, como el que puede ocurrir en una hemorragia subaracnoidea.
• Detección de funcionamiento anormal. Se utiliza para diagnosticar cambios anormales en el organismo que pueden afectar al cerebro. Suele ser necesario para diagnosticar o vigilar enfermedades cerebrales como el alzhéimer, los traumatismos craneoencefálicos, infecciones o tumores. Ciertos patrones electroencefalográficos pueden ser de interés para diagnosticar algunas patologías, como encefalitis herpética, anoxia cerebral, intoxicación por barbitúricos, encefalopatía hepática o enfermedad de Creutzfeldt-Jakob.
• Comprobar el desarrollo cerebral adecuado. En los recién nacidos, el EEG puede proporcionar información sobre el cerebro para identificar posibles anomalías según su tiempo de vida.
• Identificar el coma o la muerte cerebral. Es necesario para valorar el estado de conciencia del paciente. Proporciona datos tanto sobre el pronóstico como sobre el grado de lentificación de la actividad cerebral, de forma que una menor frecuencia indicaría una reducción del nivel de conciencia. También permite observar si la actividad cerebral es continua o discontinua, la presencia de actividad epileptiforme (que indica un peor pronóstico) y la reactividad a estímulos (que manifiesta la profundidad del coma). Además, puede comprobarse la presencia de patrones de sueño (infrecuentes cuando el coma es más profundo).
• Patologías en el sueño. Es muy importante para el diagnóstico y el tratamiento de las múltiples patologías del sueño. Se puede examinar al paciente mientras duerme y observar las características de sus ondas cerebrales. La prueba más utilizada para los estudios del sueño es la polisomnografía. Esta, además de incluir un electroencefalograma, graba de forma simultánea al paciente en vídeo. Además, permite analizar su actividad muscular, movimientos respiratorios, flujo aéreo, saturación de oxígeno, etc.
• Investigación. Se utiliza en la investigación, especialmente en neurociencia, psicología cognitiva, neurolingüística y psicofisiología. De hecho, mucho de lo que se conoce actualmente sobre el cerebro se debe a investigaciones realizadas con electroencefalogramas.

Referencias

1. Actividad eléctrica cerebral: ¿un lenguaje por descifrar? Recuperado de metode.cat/es.
2. Barlow, J.S. The electroencephalogram: its patterns and origins. MIT press.
3. Barros, M.I.M., Guardiola, G.T. Conceptos básicos de electroencefalografía. Duazary.
4. Electroencephalography. Recuperado de en.wikipedia.org.
5. Ramos-Argüelles, F., Morales, G., Egozcue, S., Pabón, R.M., Alonso, M.T. Técnicas básicas de electroencefalografía: principios y aplicaciones clínicas. Recuperado de scielo.isciii.es.