EEG’nin Çalışma Mantığı – Elektroensefalografi Nasıl Çalışır?

Elektroensefalografi (EEG), beyin yüzeyinde oluşan elektriksel aktivitenin kafa derisinden ölçülmesi esasına dayanır. Beyin milyarlarca nörondan oluşur ve bu nöronlar, sinaptik iletim sırasında elektriksel potansiyel farkları üretir. EEG bu potansiyellerin toplu, senkronize biçimdeki dalgalanmalarını ölçerek “beyin dalgaları” olarak adlandırılan ritmik desenleri kaydeder. Bu sinyaller, bilişsel süreçlerin, duyusal algının, uykunun, epilepsinin ve birçok nöropsikiyatrik durumun incelenmesinde kritik öneme sahiptir.

Nöral Temel: Sinyalin Kaynağı

EEG sinyalleri esas olarak kortikal piramidal hücrelerin postsinaptik potansiyellerinden kaynaklanır. Bu hücrelerin uzun dendritleri, serebral korteksin yüzeyine dik biçimde dizilmiştir. Bir nöron uyarıldığında, dendrit boyunca pozitif ve negatif yükler arasında bir potansiyel fark oluşur.
Tek bir nöronun ürettiği elektriksel potansiyel çok küçüktür (mikrovolt düzeyinde), ancak binlerce nöron senkron şekilde ateşlendiğinde bu potansiyeller toplanarak kafa derisine kadar ulaşabilecek kadar güçlü hale gelir. Bu kolektif elektriksel aktivite EEG elektrotları tarafından algılanabilir.

Bu nedenle EEG, nöronal senkronizasyonun bir göstergesidir: Ne kadar çok nöron aynı anda etkinleşirse, EEG sinyali o kadar belirgin olur. Tersine, düzensiz veya asenkron aktivite, düşük genlikli dalgalar üretir.

Elektrotlar ve Potansiyel Farkı Prensibi

EEG’nin temeli, iki nokta arasındaki elektrik potansiyel farkının ölçülmesi prensibine dayanır.
Kafa derisine yerleştirilen elektrotlar genellikle gümüş/gümüş klorür (Ag/AgCl) malzemeden yapılır ve iletken jel ile cilt teması sağlanır. Elektrotlar, uluslararası 10–20 sistemi olarak adlandırılan standart bir yerleşim protokolüne göre konumlandırılır (örneğin Fp1, Fp2, Cz, Pz gibi).
Her bir elektrot, referans elektrota göre ölçüm yapar. Referans elektrot, genellikle kulak memesine veya mastoid kemik üzerine yerleştirilir. Böylece, beynin farklı bölgelerinde oluşan potansiyel farkları karşılaştırmalı olarak analiz edilir.

Sinyal İletimi ve Kaydedilmesi

EEG sinyalleri mikrovolt düzeyindedir (yaklaşık 10–100 µV) ve frekans aralığı 0.1–100 Hz civarındadır. Bu nedenle kayıt sistemi birkaç temel bileşenden oluşur:

1. Amplifikatör: Düşük genlikli sinyalleri yükselterek ölçülebilir hale getirir.
2. Filtreler: İstenmeyen gürültü ve artefaktları (örneğin kas aktivitesi, göz kırpma, şebeke paraziti) ortadan kaldırır.
3. Analog–Dijital Dönüştürücü (ADC): Sürekli analog sinyali dijital formata çevirir.
4. Kayıt Yazılımı: Dijital sinyalleri kaydeder, analiz eder ve frekans bantlarını görselleştirir.

EEG sistemlerinde örnekleme frekansı genellikle 250–1000 Hz arasındadır. Bu, saniyede yüzlerce ölçüm alınarak sinyalin zaman içindeki değişiminin hassas biçimde kaydedilmesini sağlar.

Frekans Bantları ve Anlamları

EEG’de kaydedilen dalgalar, frekanslarına göre sınıflandırılır:

Bu dalgalar beynin farklı fizyolojik durumlarını yansıtır. Örneğin, alfa dalgaları dinlenme hâlinde artarken, bilişsel görev sırasında beta aktivitesi belirginleşir.

Artefaktlar ve Gürültü Yönetimi

EEG sinyali oldukça zayıf olduğu için dış kaynaklı elektriksel gürültüler ve biyolojik artefaktlar kolayca sinyali bozabilir.
Göz hareketleri (EOG), kas aktiviteleri (EMG), kalp atımı (EKG) gibi sinyaller, EEG verisinde parazit oluşturabilir. Bu nedenle sinyaller bağımsız bileşen analizi (ICA) veya filtreleme teknikleriyle temizlenir.

Çalışma Mantığının Özeti

EEG’nin çalışma mantığı temelde şu zincir üzerinde şekillenir:
nöronal senkronizasyon → elektrik potansiyeli farkı → kafa derisindeki ölçüm → amplifikasyon ve dijital kayıt → frekans analizi.
Bu yöntem, beynin dinamik işleyişini anlık olarak izlemeyi sağlar. Non-invazif, güvenli ve yüksek zaman çözünürlüklü oluşu, EEG’yi hem klinik nörofizyolojide hem de bilişsel sinirbilimde vazgeçilmez hale getirir.