Thursday, October 29, 2020

RATTO HECTOR - RAT HECTOR

Lo strumento encefalografo è stato ampiamente usato per lo studio delle onde cerebrali nei ratti. 

E' stato sicuramente molto utile per tenere sotto osservazione i movimenti cerebrali del ratto chiamato "Hector" quando è stato spedito nello spazio in data 01/03/1961, a Parigi.

Per uno studio accurato gli elettrodi sono stati direttamente applicati al cervello del roditore.

In questo video si può vedere la procedura di inserimento degli elettrodi nel cranio di un ratto (1599) Small Rat implantable EEG leads Part 1 - YouTube


Immagine in cui si vede l'applicazione degli elettrodi nel cervello del ratto Hector, 1961



Tuesday, October 27, 2020

#12 - NEL CINEMA - IN THE CINEMA

L'Elettroencefalografo è stato citato in diversi film o serie televisive assumendo ruoli diversi. 

"THE ANXIETY OPTIMIZATION
The Big Bang Theory
13° episodio dell'8° stagione della serie televisiva. Andata in onda giovedì 29 gennaio 2015

scena dell'episodio 13 di "Big Bang Theory" - Shanon che indossa la cuffia dell'EEG 

Si tratta di una serie televisiva americana del genere della commedia. In questo particolare episodio Sheldon, uno fisico che per superare un blocco mentale che stava attraversando si fa misurare l'attività celebrale con un'Elettroencefalografo. I risultati hanno mostrato la differenza tra agitazione
ed euforia e come il cervello ha reagito ad entrambi gli stimoli.

Per vedere scena di Shadon mentre usa lo strumento: episodio 13


Un film già citato in questo blog è "Donovan's Brain" (per ulteriori informazioni clicca qui)
Per vedere il Trailer Ufficiale del 1953: Trailer


Monday, October 26, 2020

ENCEFALOFONO - ENCEPHALOPHONE

Negli anni ’60 gli impulsi elettrici del cervello registrati con l'EEG vennero convertiti per la prima volta in musica, da allora, lo sviluppo tecnologico e l’unione delle neuroscienze insieme all’ingegneria hanno portato alla realizzazione di un nuovo strumento musicale: l'encefalofono, descritto nella rivista "Frontieres in Human Neuroscience" e realizzato a Seattle, negli Stati Uniti, da un gruppo dell’università di Washington capeggiato da Thomas Deuel, neurologo e musicista.

L'Encefalofono è quindi uno strumento che consente di produrre musica con il solo uso del pensiero, è stato infatti appositamente sviluppato per gli individui che sono immobilizzati a causa di ictus, lesioni spinali, amputazioni o Sla.

David Rodenboom, 1975, mentre sta sperimentando l'Encafalofono

Fonti:

 

Sunday, October 25, 2020

#11 - I COSTRUTTORI - THE BUILDERS

  • 1924 Hans Berger costruì il primo Encefalografo costituito da un elettrometro, elettrodi e un galvanometro a corda.
  • 1935 Albert Grass costruì un EEG a tre canali chiamato "Grass Model I EEG". ha avuto inizio la produzione dei "Grass Model"
1935 - Grass Model I - è stata costruito per Dr. Hallowell Davis

  • 1937 Franklin Offner costruì un modello di Encefalografo chiamato "Offner Dynograph" con incorporato un inchiostro piezoelettrico.
  • 1964 Ross Adey presso l'UCLA sviluppò il primo EEG completo.
  • 1965 Beckman Instruments inizia a produrre una serie di sistemi di elettroencefalografo, tra cui quelli specializzati per i voli aereospaziali e utilizzati dalla NASA. 

FIGURA 1 : 1965 - Chuck Kayser che mostra gli elettrodi degli elettroencefalografi per l'equipaggio del
Progetto Gemini. 
FIGURA 2: 1968, Donna che opera un Beckman Type CE EEG
  • 1997 nasce l'azienda Deymed Diagnostic con il suo primo prodotto: un dispositivo EEG a 32 canali
  • 1998 nasce la EB Neuro Spa, un'azienda che si occupa della neurodiagnostica 



Fonti:

Wikipedia- https://en.wikipedia.org

https://digital.sciencehistory.org

Bibliografia:

Thomas F. COLLURA History and Evolution of Electroencephalographic Insruments and Techniques, in: "Journal of Clinical Neurophysiology", New York, 1993, vol. 10



Saturday, October 24, 2020

#10 - I LIBRI - THE BOOKS

Bibliografia storica dell'Encefalografo:

  • Hans BERGER, Uber des Elektrenkephalogramm des Menschen, in: "Archiv fur Psychiatrie und Nervekrankheiten", 22 aprile 1929
- Si tratta di letteratura primaria, scritta dall'inventore -
Copertina originale di: Uber des Elektrenkephalogramm des Menschen - ed. 1938


  •  Roy R. GRINKER, A Method for Studying and Influencing Cortico-Hypothalmic Relations - Science, in AAAS, 1938, vol. 87, n.224
- articolo di giornale che descrive l'uso dell'encefalografo nel mondo animale -


  • Gustav FISCHER Psiche, Jena, 1940

  • Thomas F. COLLURA History and Evolution of Electroencephalographic Insruments and Techniques, in: "Journal of Clinical Neurophysiology", New York, 1993, vol. 10
- articolo che affronta e analizza in modo dettagliato la storia dell'Encefalografo -

  • Bruce J FISCH, Fisch e Spehlmann's EEG: Basic Principles o Digital and Analog EEG, Elsevier, 1999 (3° edizione)

- sono descritti i fondamenti della tecnologia dell'elettroencefalografo sia in formato analogico che digitale. Descrive anche i suoi effetti pratici -


  • Donald L. SCHOMER e Fernando LOPES DA SILVIA, Niedermeyer's Electroencephaloraphy: Basic Principles, Clinical Applications, and Related Fields, Oxford: Oxford University Press, 2018 (7° edizione)
- La prima edizione di Niedermeyer è del 1982; considerato uno dei libri principali sull'EEG per la vastità e accuratezza dei temi trattati sulla neurofisiologia e gli aspetti tecnici dell'Encefalografo -
 

Wednesday, October 21, 2020

#09 - GLI INVENTORI - THE INVENTORS

  • 1875 - Richard Caton, un medico di Liverpool, osservò gli impulsi elettrici delle superfici del cervello dei conigli e scimmie con un galvanometro.
  • 1890 - Adolf Beck, un fisiologo polacco, registrò l'attività elettrica della corteccia cerebrale di conigli e cani utilizzando elettrodi in argilla connessi ad un galvanometro. Non esistendo strumenti di registrazione, i valori venivano letti ad alta voce.

  • 1914, Napoleon Cybulski e Jelenska-Macieszyna riuscirono a fotografare la registrazione di un EEG eseguito in corso di convulsioni indotte sperimentalmente.

  • 1924 - Hans Berger, un fisiologo e psichiatra tedesco, registrò il primo EEG umano.

Si può concludere quindi che è Berger il padre dell'elettroencefalogramma, un'invenzione che fu descritta "come uno degli sviluppi più sorprendenti, notevole, e grande importanza nella storia della neurologia clinica"

 

I padri dell'Elettroencefalografo. da sinistra a destra: Richard Canton (1842-1926), Adolf Beck (1863-1942), Napoleon Cybulski (1854-1919), Vladimir Vladimirovich Pravdich-Neminsky (1879-1952), Hans Berger (1873-1941)

Fonti:

Tuesday, October 20, 2020

#08 - I MATERIALI - THE MATERIALS

Essendo l'Elettroencefalografo uno strumento la cui funzione è intercettare e trasmettere l'energia cerebrale per poi trasformarla in grafico, il materiale che prevale è senz'altro un conduttore metallico.


METALLO COME CONDUTTORE

La conducibilità dei metalli è stata oggetto di studio e sperimentazione a partire dalla seconda metà del 18° secolo studiano il comportamento dei fulmini con la presenza di puntoni metallici.

Primo telegrafo con l'applicazione dei fili elettrici
Morse - 1844


Il 19° secolo ha visto l'evolversi delle scoperte sull'elettricità:


Nel 1830 Faraday inventò il primo generatore metallico di corrente elettrica, gli anni successivi sono caratterizzati da una cascata di evoluzioni.
La prima applicazione dei fili conduttori ha portato all'invenzione del telegrafo



Ma è il 20° secolo che viene definito "il secolo dell'elettricità" e dalla seconda metà anche "dell'elettronica"


Fonti:

Monday, October 19, 2020

#07 - IL MITO - THE MYTH (parte 3)

mitologia contemporanea - scientifica: 

EINSTEIN


Copertina del libro di R. Barthes "Miti d'oggi"

"Il cervello di Einstein è un oggetto mitico" Così inizia il capitolo di Barthes sul mito di Einstein.
Lo scienziato, come tutti i supereroi è stato reificato al suo cervello, si tratta di un vero pezzo da museo. A differenza degli altri supereroi, il potere di Einstein è un organo reale, fisiologico anche se prodigioso. Mitologicamente Einstein è materia, il suo potere non porta spontaneamente alla spiritualità, ma necessita della conoscenza. 

Il suo cervello, in quanto mito, è stato studiato ed esplorato in due ospedali come se si trattasse di un meccanismo insolito che finalmente si ha la possibilità di smontare. Un’immagine lo mostra disteso, la testa irta di fili elettrici: si registrano le onde del suo cervello, mentre gli si domanda di «pensare alla relatività». Il pensiero stesso è in tal modo rappresentato come una materia energetica, il prodotto misurabile di un apparecchio complesso (quasi elettrico) che trasforma la sostanza cerebrale in forza. 

La mitologia di Einsetin non tratta di tematiche magiche, ma le formule prodotte dal cervello hanno raggiunto una condizione magica o esoterica. Si tratta di un'equazione in grado di svelare il segreto del mondo, l'universo. La storica equazione E = me2, con la sua semplicità inattesa, adempie quasi alla pura idea della chiave, nuda, lineare, di un solo metallo, per aprire con facilità prettamente magica una porta sulla quale ci si accaniva da secoli. 

Einstein è morto lasciando la formula incompleta, il mondo ha dunque resistito; appena intravisto, il segreto si è di nuovo richiuso, la cifra era incompleta. Il mito mostra le contraddizioni dell'uomo (mago e macchina, cercatore permanente e scopritore inappagato, scatenatore del meglio e del peggio, cervello e coscienza), Einstein riconcilia miticamente la potenza infinita dell’uomo sulla natura e la «fatalità» di un sacro a cui esso non può ancora sottrarsi.

fitografia - L'attività cerebrale di Einstein misurata elettricamente, Princeton New York settembre 1950

Bibliogrfia
:
Roland BARTHES, Il cervello di Einstain in: Miti d'oggi, Torino: Einaudi, 1974

Fonti:


#07 - IL MITO - THE MYTH (parte 2)

 mitologia fantascientifica


FRANKENSTEIN BRAINUn cervello tenuto in vita da cavi elettrici

Quando Mary Shelley scrisse "Frankenstein: The New Prometheus" quasi 200 anni fa (1816), ha narrato di un cervello tenuto in vita grazie ad una corrente elettrica, con degli elettrodi. Si può dire che si tratta di un'idea di quello che sarà l'Elettroencefalografo anche se quest'ultimo avrà una funzione diversa.

immagine tratta dal film "Frankenstein Junior", Mel Brooks, 1974




Bibliografia:
Mary SHELLEY, Frankenstein: The New Prometheus, Gran Bretagna: Nova Delphi Libri, 2018

Sunday, October 18, 2020

#07 - IL MITO - THE MYTH (parte 1)

mitologia fantascientifica


DONOVAN'S BRAIN - Un cervello tenuto in vita artificialmente da un elettroencefalogramma condiziona la vita di uno scienziato

A seguito di un incidente, Donovan, il milionario di Los Angeles rischia la vita. A risolvere la situazione ci pensa uno scienziato che estrae il cervello dell'uomo dal cranio e lo pone dentro una teca di vetro, collegato ai fili ed agli elettrodi di un encefalografo. 

Lo scopo del dottore è quello di mantenere l’organo in vita dopo averlo separato dal resto del corpo, ed il miracolo avviene: il cervello di Donovan non solo vive, ma si sviluppa prodigiosamente; e col cervello continua a vivere la personalità di Donovan, coi suoi ricordi, i suoi odii, le sue spaventose ambizioni. 

Questa mostruosa personalità s'impadronisce del medico, che, come ossesso, è costretto ad agire come Donovan: diventa Donovan. Delitti, mostruose lotte, l'orrore dominano ogni pagina di questo capolavoro della moderna letteratura "gotica": fino alla distruzione del cervello mostro e alla liberazione dello scienziato suo succube.


copertina della novella "Il Cervello del Mostro" - Curt Siodmak 1954 in un'edizione italiana


scena del Film "Dovan's Brian" - 1953 tratto dalla novella di Curt Siodmak


Bibliografia:
Curt SIODMAK, Donovan's Brain, Stati uniti : Alfred A. Knopf, 1942-1943 (prima edizione del romanzo)

#06 - IL SIMBOLO - THE SYMBOL

L'Encefalografo, essendo uno strumento legato a svariati elementi, può essere rappresentato da diversi simboli. Qua sono riportati alcuni esempi: 



Lo strumento può essere rappresentato da questo simbolo contemporaneo che schematizza in modo lineare la sua struttura ed evidenzia la funzione; inoltre, è stata usata la sigle "EEG" per facilitare ulteriormente la comprensione.








Orientando l'analisi della simbologia verso la scienza dello strumento si ritrova un'ampia ricerca simbolica fin dall'antichità.
Incisione rupestre su roccia di un labirinto,
 a Mogor - Spagna

Il simbolo qui riportato è un labirinto, il tema del labirinto ha aspetti comuni con le neuroscienze.
Quest'icona rappresenta il cervello
- per la notevole somiglianza formale
- perché comunica il vasto e complicato diagramma di connessioni che uniscono le cellule nervose, proprio quelle intercettate dall'Encefalografo.







Fonti:

Friday, October 16, 2020

#05 - IL PRINCIPIO FISICO - THE PHYSICAL PRINCIPLE

L'elettroencefalogramma ha la funzione di prelevare il segnale elettrico celebrale, di aumentarne l'ampiezza, di elaborarlo e, infine, di registrarlo:

  • RICEZIONE DEL SEGNALE - Il processo è analogo ad un circuito equivalente
  1. Gli elettrodi disposti sul cranio registrano le onde elettriche. Questo è consentito dalla conducibilità della pasta abrasiva.
  2. un cavo metallico permette il libero passaggio delle correnti elettriche senza limiti di frequenza e direzione. 

Rappresentazione di una coppia di elettrodi superficiale in circuito equivalente 
  • AMPLIFICAZIONE - la creazione dei canali EEG è associata agli amplificatori differenziati:
  1. amplifica la differenza fra i segnali dei due elettrodi (segnale attivo e di riferimento);
  2. genera il segnale di differenza in uscita (il canale EEG), sarà ridotto di 1/100 o 1/1000 rispetto al segnale acquisito dall'elettrodo.

rappresentazione di un amplificatore differenziale per la misura di biopotenziali
  • ELABORAZIONE - conversione in forma digitale con il campionamento: 
  1. risoluzione dai 10 ai 24 bit;
  2. frequenza (campioni al secondo), al fine di non perdere informazioni.
la frequenza del segnale campionato deve essere il doppio della massa di frequenza

  • REGISTRAZIONE - analisi di frequenza con la tecnica CSAs

CSA ricavato da un elettrodo occipitale, rappresenta una normale concentrazione di potenza di 10Hz


Thursday, October 15, 2020

ANEDDOTO SULLA NASCITA DELL'ENCEFALOGRAFO - THE BIRTH OF ENCEPHALOGRAPH

Fotografia dello neuropsichiatra tedesco Hans Berger

Un episodio che segnerà per sempre la vita di Hans Berger:

Durante un'esercitazione militare in Germania, il diciannovenne Hans Berger cadde da cavallo rischiando di perdere la vita.

Quella notte, Berger ricevette un telegramma da casa dopo che sua sorella era stata sopraffatta dalla sensazione che qualcosa di grave gli fosse successo.
Berger si sorprese perché era il primo telegramma ricevuto dalla famiglia ed esso esprimeva preoccupazione, sembrava che sapessero dell'avvenimento accaduto quel giorno stesso anche se vivevano a miglia di distanza.

"Questo è un caso di telepatia spontanea in cui mentre contemplavo una certa morte, trasmettevo i miei pensieri; mentre mia sorella, che mi era particolarmente vicina, fungeva da ricevente" scrisse Berger nel suo diario. 

Berger trascorrerà il resto della sua vita alla ricerca di prove empiriche per spiegare i processi astratti e telepatici del cervello. Questa ossessione lo portò, nel 1924 a inventare l'Encefalografo.  

fonti:

#04 - LA SCIENZA - SCIENCE


La scienza: NEUROFISIOLOGIA - NEUROPHYSIOLOGY


definizione:

Neurofisiologia dal greco, formato da neuron [-neuro "nervo"]; physio [-fisio- "natura"]; logia [-logia "discorso"]
Si tratta di una branca della fisiologia e delle neuroscienze che si occupa dello studio del funzionamento del sistema nervoso. 
L'elettroencefalografo, con le registrazioni elettrofisiologiche fa parte degli strumenti principali della ricerca neurofisiologica. Consente infatti di esplorare l'attività neuronale del cervello.

Cenni storici:

  • Con gli Egiziani inizia lo studio del sistema Nervoso.
  • 600-400 a.C.: i filosofi greci furono i primi a ragionare sul concetto di anima, ma non individuavano il cervello come centro della mente umana. 
  • 1543: Vesalio fu il primo a descrivere la anatomia esterna del cervello.
  • 1798: Galvani fondò la neurofisiologia (rilevò l'attività elettrica del sistema nervoso della rana).
  • 1875: Caton pubblicò i suoi studi sull'attività elettrica cerebrale sugli animali
  • 1891: Cajal scopre che il cervello ha delle cellule inter-relazionate connesse tra loro. 
  • 1897: Sherringhton propose che le cellule del sistema nervoso interagiscano tramite sinapsi.
  • 1920: Dale scoprì la neurochimica cerebrale. 
  • 1924: Hans Berger con l'invenzione dell'elettroencefalografo riesce a registrare la prima attività celebrale umana con l'uso degli elettrodi.
  • 1940: Weiner introduce il concetto di intelligenza artificiale. 

Fonti:


Bibliografia:
Chiara MOCCIA, Sviluppo di un metodo per l’acquisizione del segnale EEG e la rimozione degli artefatti in uno studio finalizzato all’individuazione dei Readiness Potentials - Faculty of Biomedical Engineering Polytechnic University of Turin Academic Year 2017/2018

Wednesday, October 14, 2020

#03 - UN GLOSSARIO - A GLOSSARY

Illustrazione dei dispositivi di un Encefalografo digitale
  • Encefalografo: strumento in grado di registrare i potenziali elettrici del cervello in modo digitale o analogico (versione vecchia, in disuso).
Analogico: il segnale veniva filtrato e determinava lo spostamento di un pennino sotto il quale, a velocità costante, transitava un rullo di carta che pertanto riportava la traccia grafica della attività cerebrale.

Digitale: il segnale viene prima amplificato e poi trasformato da un convertitore analogico-digitale dopo essere passato attraverso un particolare filtro anti-aliasing.


1. Dispositivi per la stimolazione

  • Fotostimolatorelampade a Xe che emettono flash di luce (fino a 2J) con durata e frequenza variabile.


2. Dispositivi di uscita (digitale)

  • Monitor
  • Stampante


3. Dispositivi per l'elaborazione

  • Computer (digitale)
  • Trigger in/out (digitale): 
La presa TRIGGER IN consente di accendere/spegnere il dispositivo collegato in quanto il suo funzionamento è collegato a questa unità.

La presa TRIGGER OUT emette un segnale elettrico di massimo 12 V CC/150 mA.

  • Pennino (analogico): Piccola lamina metallica, generalmente d'acciaio o in lega d'oro e rame, variamente sagomata, che ad un'estremità termina con una punta tagliata da sottile fenditura. Per estens., la punta scrivente di particolari strumenti o apparecchi registratori (elettroencefalografo).
  • Rotolo di carta (analogico): carta sottile arrotolata su sé stessa, in modo da assumere una forma più o meno cilindrica.


4. Dispositivo per l'acquisizione dei dati


illustrazione semplificata di un Encefalografo
1. elettrodi - 2. amplificatore differenziale -
 3. registrazione grafica (EEG) 

  • Elettrodi: Elementi terminali di un conduttore di corrente elettrica, interrotti per lasciare passare la corrente stessa in un fluido o in un gas. Per l'encefalografo sono ino oro o argento.
  • Pasta conduttrice: Pasta ad alta capacità conduttiva e adesiva per registrazioni EEG di lunga durata.
  • Conduttore elettrico metallico: Un corpo che conduce l'elettricità mediante il movimento di elettroni liberi. Nell'elettroencefalogramma consente di trasmettere l'energia elettrica dagli elettrodi all'amplificatore.
  • Amplificatore differenziale: Un tipo di amplificatore elettronico che amplifica la differenza dei due segnali di ingresso
  • CuffieCuffie in tessuto con elettrodi fissati in modo permanente secondo il sistema 10-20.


 Illustrazione - Cuffia modello CUEF56 ad elettrodi fissi. Dotata di mentoniera e fissaggio regolabile in velcro.   


5. Sistemi di supporto

  • Carrelli
  • Braccetti

 


Saturday, October 10, 2020

#02 - L'IMMAGINE - THE IMAGE

1924 - fotografia del primo Encefalografo
nel laboratorio del suo inventore Hans Berger


Nella foto si può vedere la prima registrazione dell'attività elettrica del cervello umano (precedentemente gli sperimenti venivano effettuati sugli animali).

Berger, registrava l'oscillazioni delle onde crebrali sui pazienti mentre erano svegli, seduti con gli occhi chiusi, per questo venivano associati alla creatività ed ai sogni.


fonti:
https://media.accademia


Thursday, October 8, 2020

#01 - IL NOME - THE NAME

1928 - primo Encefalografo di Hans Berger

Definizione:

L'encefalografo è uno strumento che, mediante elettrodi applicati al cuoio capelluto è in grado di rilevare i potenziali elettrici del cervello e trasmetterne l'andamento temporale in una forma grafica: l'elettroencefalogramma (EEG)

  1. è l'abbreviazione di Elettroencefalografo
  2. è stata registrata per la prima volta nel 1928, anno della sua invenzione (dal fisiologo e psichiatra tedesco H. Berger)
  3. è un sostantivo (categoria di medicina)