Elettroencefalogramma: Scopri Come Funziona e le Sorprendenti Applicazioni

L'elettroencefalografia o elettroencefalogramma (EEG) è un esame che consente la misurazione dell'attività elettrica del cervello attraverso degli elettrodi. L'elettroencefalografia restituisce una rappresentazione grafica della registrazione, caratterizzata da onde più o meno alte e ampie, ed è definita elettroencefalogramma (EEG). L’EEG deve sempre essere letto riferendosi all’età, alle condizioni fisiologiche e al grado di vigilanza del soggetto.

Per elettroencefalogramma (EEG) si intende un esame strumentale che permette la registrazione dell’attività elettrica delle cellule cerebrali riproducendola su uno schermo sotto forma di una serie di onde. Questo esame, poco invasivo per il paziente, è utile nella definizione di episodi critici quali disturbi del sonno, disturbi di memoria o altre manifestazioni transitorie con o senza alterazione dello stato di coscienza.

Il voltaggio dell’attività elettrica cerebrale è molto piccolo, e per questo il segnale deve essere amplificato un milione di volte, attraverso l’ausilio di una determinata strumentazione, che lo tradurrà in una traccia scritta, detta elettroencefalogramma, per essere misurato e registrato. Berger scoprì che l’attività dei neuroni della corteccia cerebrale è coordinata in modo tale da indurre variazioni del campo elettrico e gli elettrodi, posizionati opportunamente sullo scalpo, registrano eventi di natura elettrica che si verificano nella corteccia sottostante.

I neuroni corticali sono organizzati in modo da formare colonne a orientamento perpendicolare alla superficie della corteccia cerebrale, di cui costituiscono le unità funzionali elementari. Con l’elettroencefalografia si rileva l’attività elettrica cerebrale durante la veglia, il sonno, e in particolari condizioni mediche. L’ elettroencefalografia è, in sostanza, un bioritmo influenzato dall’ambiente esterno e interno del soggetto, che varia nel corso del ciclo nictemerale e si modifica in funzione dell’età.

Per essere ottenuto, l'elettroencefalogramma richiede l'applicazione di piccoli elettrodi sulla testa, collegati a un elettroencefalografo (strumento elettronico sofisticato, capace di creare un tracciato dei segnali encefalici registrati). L'esame con cui si ottiene la rappresentazione grafica dell'attività elettrica cerebrale è chiamato elettroencefalografia (EEG). L'elettroencefalogramma è la registrazione, del tutto sicura e indolore, dell'attività elettrica del cervello e di altre parti dell'encefalo.

Componenti dell'EEG

L’EEG è costituita da un caschetto in plastica dal quale fuoriescono elettrodi che si applicano sullo scalpo secondo il posizionamento standard chiamato sistema internazionale 10-20, rispettando la distanza tra due punti di repère cranici inion, prominenza alla base dell’osso occipitale, nasion, attaccatura superiore del naso e trago, punta superiore della testa. L'elettroencefalogramma registra la differenza di potenziale elettrico esistente tra coppie di elettrodi posizionati sulla testa in corrispondenza di diverse aree della superficie del cervello (corteccia cerebrale). Entrando nel dettaglio, gli elettrodi vengono applicati sullo scalpo secondo il posizionamento standard chiamato “Sistema Internazionale 10-20”, dove 10% oppure 20% si riferisce al 100% della distanza tra due punti di repere cranici: inion, ovvero la prominenza alla base dell'osso occipitale, e nasion, l’attaccatura superiore del naso.

L’EEG è caratterizzato da onde, ognuna con diverse peculiarità. L’attività di fondo, ovvero l’andamento di base del tracciato, rappresenta la base da cui si differenzia un certo quadro normale o patologico. L’attività si può presentare in maniera continua, detta ritmo, in maniera occasionale e sporadica, cioè a intervalli di tempo incostanti, in intervalli approssimativamente regolari, costituita da attività periodiche, o in maniera parossistica. I parossismi sono una serie di onde che appaiono e spariscono improvvisamente, nettamente distinte dall’attività di fondo. Il complesso, invece, è un gruppo di due o più onde, chiaramente distinguibili dall’attività di fondo, che può apparire anche in maniera ricorrente.

Al fine di valutare questa differenza di potenziale, le onde generate vengono valutate per la loro differenza in ampiezza o tensione (ed espresse in microVolt) ed in frequenza (ovvero in cicli per secondo (c/s) o Hz). L’elettroencefalogramma permette di visualizzare la trasposizione grafica dei segnali elettrici cerebrali caratterizzati da frequenze e ampiezze tipiche, in particolare le onde alfa, beta, theta e delta.

Tipi di Onde Cerebrali

Ritmi rapidi: Sono ritmi che hanno una frequenza superiore ai 14 cicli per secondo e un voltaggio basso. Esistono diversi ritmi rapidi, tra cui il più regolare è il ritmo beta.
Ritmo beta: Esso è distinto in beta lento (13.5-18 c/s) e beta rapido (18.5-30 c/s), e presenta un voltaggio medio di 19 microVolt (8-30 microVolt). Le onde beta si rilevano in un soggetto ad occhi aperti o in stati di allerta. Le onde beta sono dominanti in un soggetto ad occhi aperti e impegnato in un'attività cerebrale qualsiasi.
Ritmo alfa: È il principale componente del tracciato del soggetto normale adulto a riposo sensoriale. Questo ritmo viene solitamente registrato in un soggetto sveglio con gli occhi chiusi. Se si invita il soggetto ad aprire gli occhi, l'attività alfa scompare ed è sostituita da un'attività di basso voltaggio (inferiore o uguale a 30 microVolt), più rapida, denominata di tipo beta. Da tutto questo consegue che le onde o ritmo alfa sono quindi caratteristiche delle condizioni di veglia ma a riposo mentale, ma non sono presenti nel sonno, (fatta eccezione per lo stadio REM). Queste onde possono essere distinte in alfa lente (8-9 Hz), alfa intermedie (9-11.5 Hz) e alfa rapide (11.5-13 Hz), con un'ampiezza media di 30 microVolt (l’intervallo va da 15 a 45 microVolt).
Ritmi lenti: Sono caratterizzati da onde theta che hanno una frequenza tra 4 e 7 cicli per secondo e possono avere voltaggio vario, in genere inferiore all’alfa. La localizzazione preferenziale è temporo-parietale. Nell’adulto, quando si manifestano, indicano la presenza di patologia. Il ritmo delle onde theta è dominante nel neonato e si presenta in molte patologie cerebrali dell'adulto, negli stati di tensione emotiva e nell'ipnosi.
Onde delta: Hanno una frequenza tra 0 e 3 cicli al secondo; il voltaggio è variabile e può raggiungere e superare i 200 microvolts. Le onde delta caratterizzano il sonno non R.E.M. detto anche sonno ad onde lente si manifesta dai 20 ai 40 minuti circa dall’inizio dell’addormentamento e si ripete diverse volte durante il sonno. A circa 20 minuti ipotetici circa dall'inizio del riposo si entra in una fase di sonno più profondo, detto anche a onde lente, ma che non è ancora il sonno REM (per questo motivo viene anche detto sonno N-REM). In questa fase compaiono le onde delta, caratterizzate da una frequenza compresa tra 0.5 e 4 Hz e di tensione elettrica media di 150 µV.

Fasi del Sonno

Durante il sonno, questo ritmo segue la fase Theta, quando cominciano a comparire piccoli treni di onde, dette Sigma a frequenza di 12-14 Hz e tensione elettrica di 5-50 µV, sotto forma di fusi, chiamati così per la loro forma grafica, e grafoelementi detti complessi K.
Sonno REM: in questa fase, raggiungibile mediamente dai 20 ai 40 minuti circa dall'inizio dell'addormentamento e ripetuto più volte durante un lungo sonno, compaiono onde miste alfa ma soprattutto onde Beta, come se si fosse in attivo stato di veglia. Si tratta della manifestazione peculiare del sonno onirico (tipico del sogno).

A cosa serve l'elettroencefalogramma?

L' elettroencefalogramma è in grado di registrare le anomalie dell'attività elettrica che caratterizzano determinate malattie dell'encefalo. Pertanto, i medici ricorrono all'elettroencefalografia quando sospettano o devono monitorare le seguenti patologie:

Epilessia e attacchi epilettici. Gli attacchi (o crisi) di epilessia sono il segnale di un'iperattività o di un malfunzionamento dei neuroni encefalici. Durante una crisi, l'individuo epilettico può accusare perdita di conoscenza, alterazioni sensitive, psichiche o motorie e violenti spasmi o contrazioni di tipo convulsivo della muscolatura scheletrica. L’EEG si utilizza in presenza di epilessia in cui si rilevano onde anomale come punte, punte-onda. Infatti, grazie a un elettroencefalogramma, è possibile individuare le cause di una crisi epilettica e le alterazioni elettriche che avvengono all'interno dell'encefalo, sia durante un attacco sia in condizioni normali. Inoltre, in base alle caratteristiche del tracciato risultante, i medici possono determinare l'esatto tipo di epilessia e il miglior trattamento terapeutico da adottare.
Tumore al cervello. È una massa di cellule formatasi e accresciutasi in modo del tutto anomalo in un'area dell'encefalo. I tumori al cervello possono essere benigni o maligni. Inoltre, per segnalare la presenza di alterazioni che possono indurre il neurologo a chiedere approfondimenti diagnostici come TAC oppure RM per rilevare la presenza di ascessi, calcificazioni, cisti, ematomi, emorragie, infiammazioni, malformazioni oppure tumori del cervello benigni o maligni. L’EEG è uno strumento utile in caso di cancro, perché sia i tumori primitivi del cervello sia eventuali metastasi cerebrali, secondarie a tumori di altri organi, possono provocare epilessia, allucinazioni o disturbi del sonno. Quindi se si rileva una variazione dell’EEG si effettueranno approfondimenti in base allo stato clinico della persona per eseguire la diagnosi.
Trauma alla testa.
Encefalopatie. Gruppo di patologie caratterizzate da un'anomalia funzionale e/o strutturale dell'encefalo. Un elettroencefalogramma anomalo, caratterizzato da un tracciato alterato, può essere dovuto a malattie dell’encefalo (encefalopatie).
Encefalite. È l'infiammazione dell'encefalo, spesso causata da agenti infettivi. Un elettroencefalogramma anomalo, caratterizzato da un tracciato alterato, può essere dovuto a infiammazioni del cervello, come l’encefalite.
Ictus. Trattasi di una perdita improvvisa della funzionalità encefalica, provocata da un'insufficiente apporto di sangue a un'area più o meno estesa del tessuto cerebrale. Se la causa dell'ictus è un restringimento dei vasi sanguigni, si parla di ictus ischemico; se invece l'evento responsabile è una lesione vasale, si parla di ictus emorragico. Un elettroencefalogramma anomalo, caratterizzato da un tracciato alterato, può essere dovuto a disturbi cerebrovascolari, come ictus e ischemia.
Disturbi del sonno. Appartengono a tale categoria le insonnie, le ipersonnie, i disturbi sonno-veglia, le parassonie, la sindrome delle apnee ostruttive del sonno ecc.
Demenza. È un disturbo acquisito nel corso della vita, che provoca una perdita parziale o totale delle funzioni intellettive. I pazienti con demenza accusano lacune nella memoria, problemi di linguaggio, mancanza di astrazione ecc. L’EEG, insieme ad altri accertamenti come la TAC e la risonanza magnetica, può essere utilizzato anche per la diagnosi del morbo di Alzheimer e di altri disturbi cognitivi.
Morte cerebrale. Si parla di morte cerebrale quando l'encefalo di un individuo, precisamente il tronco encefalico, cessa di svolgere qualsiasi attività. Gli individui in stato di morte cerebrale hanno perso in modo definitivo la coscienza e qualsiasi capacità di rispondere agli stimoli esterni. Inoltre, è usata nei pazienti comatosi, per accertare lo stato di morte cerebrale, caratterizzato dal tracciato dell’EEG piatto, detto silente, corrispondente ad un potenziale elettrico cerebrale inferiore ai 2 microvolt, per la durata di almeno 30 minuti.
Coma. Stato di prolungata incoscienza che può essere dovuto a varie cause, tra cui: forti traumi alla testa, tumore al cervello, ictus, intossicazione da alcol o da farmaci, diabete ecc.
Un elettroencefalogramma anomalo, caratterizzato da un tracciato alterato, può essere dovuto a lesioni e danni cerebrali da trauma cranico.
Inoltre, è usato in casi di malattie degenerative, alterazioni metaboliche, cefalee, traumi cranici, effetti del consumo di droghe sul funzionamento cerebrale. Un elettroencefalogramma anomalo, caratterizzato da un tracciato alterato, può essere dovuto a encefalopatie metaboliche causate da intossicazioni da farmaci, sostanze stupefacenti, alcol, o conseguenti ad alterazioni elettrolitiche, malattie endocrinologiche, respiratorie, epatiche e renali.
L’elettroencefalogramma può essere prescritto dal neurologo come esame complementare anche in caso di autismo, depressione, ansia e attacchi di panico.

Inoltre, è usata nei pazienti comatosi, per accertare lo stato di morte cerebrale, caratterizzato dal tracciato dell’EEG piatto, detto silente, corrispondente ad un potenziale elettrico cerebrale inferiore ai 2 microvolt, per la durata di almeno 30 minuti.

Attenzione: l'elettroencefalografia non fornisce alcuna informazione in merito al quoziente intellettivo di un individuo.

Tipologie di elettroencefalogramma

Esistono diversi tipi di elettroencefalogramma:

EEG di base (o standard): dura dai 20 ai 40 minuti circa e durante l'esame viene richiesto di rimanere tranquilli e, di tanto in tanto, di aprire e chiudere gli occhi per valutare la reattività del ritmo cerebrale. Successivamente, vengono effettuate due manovre di attivazione: iperventilazione, cioè viene chiesto di eseguire inspirazioni ed espirazioni profonde per alcuni minuti, e stimolazione luminosa intermittente tramite uno strumento detto stroboscopio. Consiste nella registrazione del tracciato in condizioni di veglia. Al paziente viene richiesto di aprire e chiudere gli occhi, di fare alcuni respiri profondi per poter registrare l’attività cerebrale in condizione di iperventilazione e di sottoporsi a stimolazione luminosa intermittente.
EEG in privazione di sonno: viene effettuato mentre la persona dorme e può essere condotto se un EEG di base non fornisce informazioni sufficienti o per verificare i disturbi del sonno. L’elettroencefalogramma in privazione di sonno, che registra l’attività cerebrale dopo che il paziente è rimasto sveglio la notte antecedente al giorno dell’esecuzione dell’esame. Si cerca di favorire l’addormentamento spontaneo nella prima parte dell’esame, mentre la seconda parte della registrazione è eseguita come un EEG standard. La privazione di sonno facilità la comparsa di eventuali anomalie non dimostrabili in condizioni basali ed è utilizzata in presenza di specifici quesiti clinici; viene effettuato durante il sonno, nel caso in cui l’EEG di base non risulti sufficiente o in presenza di disturbi del sonno. Al paziente viene chiesto di dormire meno del solito la notte precedente all’esame per favorire l’addormentamento durante la sua esecuzione.
EEG dinamico (Holter): registra l'attività del cervello durante il giorno e la notte per un periodo di uno o più giorni. L’EEG dinamico, o elettroencefalogramma Holter, che consiste nella registrazione dell’attività cerebrale al di fuori della struttura ospedaliera per un periodo di uno o più giorni, sia durante il sonno sia durante la veglia. Gli elettrodi vengono applicati in ambulatorio e collegati a un piccolo registratore EEG portatile. Nel corso dell’esame è possibile continuare a svolgere la maggior parte delle normali attività quotidiane; ha lo scopo di registrare l’attività cerebrale in un arco di tempo di uno o più giorni. Gli elettrodi, che vengono tenuti sulla testa di giorno e di notte, sono collegati a un piccolo registratore EEG portatile.
Telemetria video: nota anche come video-EEG, consiste nel filmare la persona mentre si registra la sua attività cerebrale. Il Video EEG, o telemetria video, un elettroencefalogramma dinamico della durata di uno o più giorni che viene svolto in una struttura ospedaliera con registrazione video. I movimenti del corpo vengono ripresi da una videocamera, mentre l’EEG registra le onde cerebrali. Questa osservazione combinata può contribuire a fornire maggiori informazioni sull’attività cerebrale e può aiutare il medico nella diagnosi e nel trattamento dei disturbi. Consiste nella registrazione video del paziente mentre esegue l’EEG per verificare anomalie nel comportamento e nei movimenti durante episodi critici come quelli epilettici. Alla fine dell’esame, un computer combina le informazioni acquisite dal video con quelle derivanti dal tracciato al fine di avere maggiori informazioni sull’attività cerebrale e aiutare nella diagnosi.

Come si esegue un elettroencefalogramma?

L’elettroencefalogramma si svolge generalmente in ambulatorio. Per eseguire l’esame, vengono applicati con l’aiuto di un gel alcuni elettrodi sul cuoio capelluto, tenuti fermi da una cuffia. Gli elettrodi sono collegati a uno strumento che amplifica le onde cerebrali e le registra su un computer. Una ventina di elettrodi, cosparsi con un gel che facilita la conduzione elettrica, vengono posizionati sul cuoio capelluto del paziente attraverso una cuffia elastica in neoprene per coprire e valutare un’ampia superficie del cranio. Per registrazioni prolungate si usano elettrodi fissati allo scalpo con un collante al collodio (soluzione di alcol, etere e derivati della cellulosa, sicura e inodore).

L’esame deve essere eseguito in un ambiente silenzioso e tranquillo, in modo da evitare possibili interferenze. Durante l’esame l’operatore chiederà al paziente di rimanere immobile o di svolgere alcune attività, di respirare profondamente o rapidamente, di osservare luci intermittenti ecc. Al paziente, in condizione di rilassamento, viene chiesto di aprire e chiudere gli occhi, respirare profondamente o guardare una luce intermittente, per verificare la reattività delle strutture encefaliche. Durante la registrazione, l'individuo sotto esame può essere invitato a: chiudere gli occhi, eseguire semplici calcoli matematici, leggere un paragrafo di un libro, guardare una foto, respirare profondamente per qualche minuto e/o guardare una luce assai intensa.

L’elettroencefalogramma dinamico dura invece generalmente 24 ore o più. In questo caso gli elettrodi vengono collegati a un dispositivo portatile per la registrazione dell’attività cerebrale.

Durante il test il tecnico potrebbe chiedere loro di svolgere alcune attività come respirare, aprire o chiudere gli occhi o osservare una fonte luminosa. Questi esercizi sono utili a stimolare determinate tipologie di attività cerebrali e vederne il cambiamento.

Preparazione all'esame

Non vi sono particolari norme di preparazione per l’elettroencefalogramma: non è necessario il digiuno né l’interruzione di eventuali terapie farmacologiche in corso. Per la corretta esecuzione dell’esame è bene avere capelli puliti e asciutti e non applicare lacche o gel.Per l’elettroencefalogramma standard non occorre alcuna preparazione, ma è bene presentarsi all’esame a stomaco pieno (per evitare l’ipoglicemia) e con i capelli puliti e senza aver applicato gel o cera sui capelli. Se si hanno delle extension, chiedere istruzioni specifiche. Si possono assumere tranquillamente eventuali farmaci prescritti in terapia. In caso di elettroencefalogramma in privazione di sonno è richiesto di non dormire nella notte precedente all'esame. Per effettuare l’elettroencefalogramma in privazione di sonno invece, si consiglia al paziente di dormire meno la notte precedente l’esame per facilitare l’addormentamento durante la sua esecuzione.

È sufficiente che il paziente abbia cura di:

La sera che precede l'esame, lavarsi accuratamente i capelli e la testa, evitando da quel momento in poi di applicare gel, spray o lozioni per il cuoio capelluto. Tale raccomandazione, da osservarsi fino al termine dell'esame, si deve al fatto che l'uso di certi prodotti può rendere più difficile l'applicazione degli elettrodi.
Nel giorno dell'esame, evitare di assumere bevande a base di caffeina, in quanto quest'ultima altera i risultati della procedura.
Se il paziente è sotto cure farmacologiche, è bene che continui con le normali assunzioni, a meno che il medico curante non lo vieti espressamente.
Se è prevista l'analisi dell'attività cerebrale durante il sonno, è probabile che il medico richieda al paziente di non dormire (o dormire meno ore) la sera precedente l'esame.
Se è prevista, prima della procedura, una piccola sedazione, il paziente è invitato a farsi assistere da un familiare o da un amico, specie nel momento del rientro a casa.

Durata dell'esame

La durata dell’esame varia tra i 20 e i 40 minuti, ma può avere una durata maggiore (tra i 60 e i 180 minuti) se viene eseguito dopo privazione di sonno o durante il sonno. La durata dell’elettroencefalogramma dipende dal tipo di esame. Il tracciato standard dura da 20 a 40 minuti, mentre l’EEG dopo privazione di sonno dura almeno 60 minuti, nel corso dei quali il paziente dovrebbe dormire. L’EEG dinamico (Holter) prevede una registrazione prolungata per uno o più giorni, per aumentare sia le informazioni sull’attività elettrica cerebrale in veglia e sonno notturno, sia le probabilità di registrare una crisi epilettica.

Rischi e Controindicazioni

L’elettroencefalogramma è considerato un esame sicuro e senza rischi e può essere effettuato anche in gravidanza, nei neonati e nei bambini. L’elettroencefalogramma è un esame sicuro e indolore, che può essere effettuato a qualunque età e non presenta controindicazioni. Può essere eseguito anche dalle donne in gravidanza.

L'acquisizione di un elettroencefalogramma non provoca alcun fastidio e non mette, in alcun modo, in pericolo il paziente. Pertanto, l'elettroencefalografia è un esame del tutto sicuro e indolore.

Non vi sono generalmente effetti collaterali, salvo in rari casi, in cui può causare convulsioni in persone con sindromi epilettiche, dovute alla stimolazione visiva con luci lampeggianti o alla respirazione profonda (iperpnea) talvolta richieste durante il test.

Occasionalmente il gel utilizzato per far aderire gli elettrodi alla testa può provocare leggere irritazioni cutanee. In rari casi, nei pazienti che soffrono di un tipo particolare di epilessia, le luci utilizzate per verificare le reazioni possono scatenare una crisi. Caso particolare: lo studio dell'epilessia può richiedere che, durante l'elettroencefalografia, l'individuo sotto esame sia volontariamente stimolato a soffrire di una crisi. Ciò non deve preoccupare il paziente, in quanto è circondato da personale medico pronto ad assisterlo in caso di necessità.

Dopo l'esame

Dopo l’elettroencefalogramma si possono riprendere subito le proprie attività quotidiane, tenendo presente che i capelli rimangono unti di gel fino al primo shampoo. Alla fine dell’elettroencefalogramma standard e da privazione di sonno si può andare a casa senza attendere alcun periodo di osservazione.

Dopo aver ottenuto il risultato dell’elettroencefalogramma è opportuno consultare il proprio medico per decidere ulteriori accertamenti ed esami di approfondimento da eseguire.

L'EEG nei bambini

L’elettroencefalogramma nei bambini viene eseguito generalmente per diagnosticare e monitorare i disturbi convulsivi, ma è indicato anche per rilevare le cause di altri problemi, come i disturbi del sonno o le alterazioni del comportamento, o per valutare l’attività cerebrale dopo un grave trauma cranico. L’EEG è sicuro per i bambini?È un esame sicuro che viene effettuato anche sui bambini. Durante il test il tecnico potrebbe chiedere loro di svolgere alcune attività come respirare, aprire o chiudere gli occhi o osservare una fonte luminosa. Questi esercizi sono utili a stimolare determinate tipologie di attività cerebrali e vederne il cambiamento. È consigliato quindi preparare il bambino e comunicare la procedura in modo da creare un clima di calma per la buona riuscita dell’esame.

Come per gli adulti, l’EEG pediatrico non provoca alcun fastidio. Tuttavia, l’applicazione di elettrodi sul cuoio capelluto può essere stressante per i bambini, così come rimanere fermi durante il test.