Electroencefalografía

El EEG es el procedimiento diagnóstico de referencia para confirmar la epilepsia . Se ha informado que la sensibilidad de un EEG de rutina para detectar descargas epileptiformes interictales en centros de epilepsia se encuentra en el rango del 29-55%. ^{[ 13 ]} Dada la baja a moderada sensibilidad, un EEG de rutina (generalmente con una duración de 20-30 minutos) puede ser normal en personas con epilepsia. Cuando un EEG muestra descargas epileptiformes interictales (p. ej., ondas agudas, espigas, complejo punta-onda , etc.), confirma la epilepsia en casi todos los casos (alta especificidad ); sin embargo, hasta el 3,5% de la población general puede tener anomalías epileptiformes en un EEG sin haber tenido nunca una crisis (baja tasa de falsos positivos ) ^{[ 13 ]} o con un riesgo muy bajo de desarrollar epilepsia en el futuro. ^{[ 14 ]}

Cuando un EEG de rutina es normal y existe una alta sospecha o necesidad de confirmar la epilepsia, se puede repetir o realizar con mayor duración en la unidad de monitorización de epilepsia (UME) o en el domicilio con un EEG ambulatorio. Además, existen maniobras de activación como la estimulación fótica, la hiperventilación y la privación del sueño que pueden aumentar el rendimiento diagnóstico del EEG. ^{[ 13 ]}

En ocasiones, un electroencefalograma (EEG) de rutina no es suficiente para establecer el diagnóstico ni determinar el mejor tratamiento. En estos casos, se puede intentar registrar un EEG durante una crisis epiléptica . Esto se conoce como registro ictal , a diferencia del registro interictal, que se refiere al registro de EEG entre crisis. Para obtener un registro ictal, generalmente se realiza un EEG prolongado acompañado de una grabación de audio y video sincronizada. Esto se puede realizar de forma ambulatoria (en el domicilio) o durante una hospitalización, preferiblemente en una Unidad de Monitorización de Epilepsia (UME) con personal de enfermería y otros profesionales capacitados en el cuidado de pacientes con crisis epilépticas. Los EEG ambulatorios con video suelen durar de uno a tres días. La hospitalización en una UME suele durar varios días, pero puede prolongarse una semana o más. Durante la hospitalización, generalmente se suspende la medicación anticonvulsiva para aumentar la probabilidad de que se produzca una crisis durante el ingreso. Por motivos de seguridad, no se suspende la medicación durante un EEG realizado fuera del hospital. Por lo tanto, los EEG de vídeo ambulatorios tienen la ventaja de la comodidad y son menos costosos que una hospitalización, pero también tienen la desventaja de una menor probabilidad de registrar un evento clínico. ^{[ 15 ]}

La monitorización de la epilepsia se suele considerar cuando los pacientes siguen teniendo episodios a pesar de estar tomando medicamentos anticonvulsivos o si existe la preocupación de que los episodios del paciente tengan un diagnóstico alternativo, por ejemplo, crisis no epilépticas psicógenas , síncope (desmayo) , trastornos del movimiento subcorticales , variantes de migraña , accidente cerebrovascular, etc. En casos de crisis epilépticas, la monitorización continua del EEG ayuda a caracterizar las crisis y a localizar/lateralizar la región del cerebro de donde se origina la crisis. Esto puede ayudar a identificar opciones de tratamiento no farmacológicas adecuadas. ^{[ 16 ]} En la práctica clínica, los neurólogos analizan visualmente los trazados del EEG para observar diversas características. Cada vez más, el análisis cuantitativo del EEG se utiliza junto con el análisis visual. Las representaciones de análisis cuantitativo, como el análisis del espectro de potencia, la relación alfa-delta, el EEG integrado de amplitud y la detección de espigas, pueden ayudar a identificar rápidamente segmentos del EEG que necesitan un análisis visual detallado o, en algunos casos, utilizarse como sustitutos para la identificación rápida de crisis en registros de larga duración.

Un EEG también podría ser útil para diagnosticar o tratar los siguientes trastornos: ^{[ 17 ]}

• Tumor cerebral
• Daño cerebral por traumatismo craneoencefálico
• Disfunción cerebral que puede tener diversas causas (encefalopatía)
• Inflamación del cerebro (encefalitis)
• Ataque
• Trastornos del sueño

También puede:

• distinguir las crisis epilépticas de otros tipos de episodios, como las crisis psicógenas no epilépticas , el síncope (desmayo) , los trastornos del movimiento subcorticales y las variantes de la migraña.
• diferenciar la encefalopatía o el delirio "orgánicos" de los síndromes psiquiátricos primarios como la catatonia
• servir como prueba complementaria de muerte cerebral en pacientes en coma
• Pronosticar en pacientes en coma (en ciertos casos) o en recién nacidos con daño cerebral de diversas causas alrededor del momento del nacimiento.
• determinar si se deben suspender los medicamentos antiepilépticos
• En la enfermedad de Alzheimer , se han observado cambios en la frecuencia de la actividad EEG básica, así como una latencia prolongada de la onda P300 , y se propuso una metodología combinada EEG-ERP para evaluar el deterioro cognitivo y detectarlo precozmente. ^{[ 18 ]}

El EEG también se puede utilizar en unidades de cuidados intensivos para monitorizar la función cerebral, detectar crisis epilépticas no convulsivas o estado epiléptico no convulsivo, controlar el efecto de la sedación o la anestesia en pacientes en coma inducido médicamente (para el tratamiento de crisis refractarias o aumento de la presión intracraneal ) y detectar daño cerebral secundario en afecciones como la hemorragia subaracnoidea (actualmente un método de investigación). ^{[ 19 ]}

En casos donde se sospecha una lesión cerebral significativa, por ejemplo, después de un paro cardíaco, el EEG puede proporcionar información pronóstica. ^{[ 20 ] [ 21 ] [ 22 ]}

Si se está considerando la cirugía resectiva para tratar la epilepsia en un paciente, a menudo es necesario localizar el foco (origen) de la actividad cerebral epiléptica con una resolución mayor que la que proporciona el EEG de cuero cabelludo. En estos casos, los neurocirujanos suelen implantar tiras y rejillas de electrodos o electrodos de penetración profunda bajo la duramadre , mediante una craneotomía o un orificio de trépano . El registro de estas señales se denomina electrocorticografía (ECoG), EEG subdural (SDE), EEG intracraneal (iEEG) o EEG estereotáctico (SEEG). La señal registrada mediante ECoG se encuentra en una escala de actividad diferente a la actividad cerebral registrada mediante EEG de cuero cabelludo. Los componentes de bajo voltaje y alta frecuencia que no se pueden observar fácilmente (o en absoluto) en el EEG de cuero cabelludo se pueden observar claramente en la ECoG. Además, los electrodos más pequeños (que cubren una porción menor de la superficie cerebral) permiten una mejor resolución espacial para delimitar las áreas críticas para el inicio y la propagación de las crisis epilépticas. Algunos centros clínicos registran datos de microelectrodos penetrantes. ^{[ 23 ]}

En ocasiones, resulta más conveniente o clínicamente necesario realizar registros de EEG ambulatorios en el domicilio de la persona examinada. ^{[ 24 ] [ 25 ]} Estos estudios suelen tener una duración de 24 a 72 horas. ^{[ 26 ] [ 27 ]}

Existen otros métodos para estudiar la función cerebral, como la resonancia magnética funcional (RMf), la tomografía por emisión de positrones (PET), la magnetoencefalografía (MEG), la espectroscopia de resonancia magnética nuclear (RMN o MRS), la electrocorticografía (ECoG), la tomografía computarizada por emisión de fotón único (SPECT), la espectroscopia de infrarrojo cercano (NIRS) y la señal óptica relacionada con eventos (EROS). A pesar de la sensibilidad espacial relativamente baja del EEG, las señales unidimensionales de regiones periféricas localizadas en la cabeza lo hacen atractivo por su fidelidad simple y han permitido un alto rendimiento en la investigación clínica y básica. ^{[ 36 ]} Por lo tanto, el EEG posee algunas ventajas sobre algunas de esas otras técnicas:

• Los costos de hardware son significativamente más bajos que los de la mayoría de las otras técnicas ^{[ 37 ].}
• El EEG impide la disponibilidad limitada de tecnólogos para brindar atención inmediata en hospitales con mucho tráfico. ^{[ 38 ]}
• El EEG solo requiere una habitación tranquila y equipos del tamaño de un maletín, mientras que la fMRI, la SPECT, la PET, la MRS o la MEG requieren equipos voluminosos e inmóviles. Por ejemplo, la MEG requiere equipos que consisten en detectores refrigerados por helio líquido que solo se pueden usar en habitaciones blindadas magnéticamente, con un costo total superior a varios millones de dólares; ^{[ 39 ]} y la fMRI requiere el uso de un imán de 1 tonelada en, también, una habitación blindada.
• El EEG puede tener fácilmente una alta resolución temporal (aunque la resolución submilisegundo genera datos menos significativos), porque los dos a 32 flujos de datos generados por esa cantidad de electrodos se almacenan y procesan fácilmente, mientras que las tecnologías espaciales 3D proporcionan miles o millones de veces más flujos de datos de entrada y, por lo tanto, están limitadas por el hardware y el software. ^{[ 40 ]} El EEG se registra comúnmente a frecuencias de muestreo entre 250 y 2000  Hz en entornos clínicos y de investigación.
• El EEG es relativamente tolerante al movimiento del sujeto, a diferencia de la mayoría de las demás técnicas de neuroimagen. Incluso existen métodos para minimizar, e incluso eliminar, los artefactos de movimiento en los datos de EEG ^{[ 41 ].}
• El EEG es silencioso, lo que permite un mejor estudio de las respuestas a los estímulos auditivos.
• El EEG no agrava la claustrofobia , a diferencia del fMRI, PET, MRS, SPECT y, a veces, MEG ^{[ 42 ].}
• El EEG no implica la exposición a campos magnéticos de alta intensidad (>1 tesla ), como en algunas de las otras técnicas, especialmente la resonancia magnética (RM) y la espectroscopia por resonancia magnética (ERM). Estos pueden causar diversos problemas indeseables con los datos y también impiden el uso de estas técnicas con participantes que tienen implantes metálicos en su cuerpo, como marcapasos que contienen metal ^{[ 43 ].}
• El EEG no implica la exposición a radioligandos , a diferencia de la tomografía por emisión de positrones . ^{[ 44 ]}
• Los estudios de ERP se pueden realizar con paradigmas relativamente simples, en comparación con los estudios de fMRI con diseño de bloques IE.
• Es relativamente poco invasivo , a diferencia de la electrocorticografía , que requiere la colocación de electrodos en la superficie del cerebro.

El EEG también presenta algunas características que se comparan favorablemente con las pruebas de comportamiento:

• El EEG puede detectar el procesamiento encubierto (es decir, el procesamiento que no requiere una respuesta) ^{[ 45 ].}
• El EEG se puede utilizar en sujetos que son incapaces de realizar una respuesta motora ^{[ 46 ].}
• Algunos componentes de los potenciales evocados (ERP) pueden detectarse incluso cuando el sujeto no está prestando atención a los estímulos.
• A diferencia de otros métodos para estudiar el tiempo de reacción, los ERP pueden dilucidar las etapas del procesamiento (en lugar de solo el resultado) ^{[ 47 ].}
• La simplicidad del EEG permite realizar fácilmente el seguimiento de los cambios cerebrales durante las diferentes fases de la vida. El análisis del sueño mediante EEG puede indicar aspectos significativos del momento del desarrollo cerebral, incluyendo la evaluación de la maduración cerebral en la adolescencia. ^{[ 48 ]}
• En el EEG se comprende mejor qué señal se mide en comparación con otras técnicas de investigación, por ejemplo, la respuesta BOLD en la resonancia magnética.

• Baja resolución espacial en el cuero cabelludo. La resonancia magnética funcional (fMRI) , por ejemplo, puede mostrar directamente las áreas del cerebro que están activas, mientras que el electroencefalograma (EEG) requiere una interpretación intensa solo para formular hipótesis sobre qué áreas se activan con una respuesta particular. ^{[ 49 ]}
• Dependiendo de la orientación y ubicación del dipolo que causa un cambio en el EEG, puede haber una localización falsa debido al problema inverso. ^{[ 50 ]}
• El EEG no mide con precisión la actividad neuronal que se produce por debajo de las capas superiores del cerebro (la corteza).
• A diferencia de la PET y la MRS, el EEG no puede identificar ubicaciones específicas en el cerebro donde se pueden encontrar diversos neurotransmisores, fármacos, etc. ^{[ 44 ]}
• A menudo, conectar a un sujeto a un electroencefalograma (EEG) lleva mucho tiempo, ya que requiere la colocación precisa de decenas de electrodos alrededor de la cabeza y el uso de diversos geles, soluciones salinas y pastas para mantener una buena conductividad. Además, se utiliza un gorro para mantenerlos en su lugar. Si bien la duración varía según el dispositivo de EEG específico utilizado, por lo general, se requiere mucho menos tiempo para preparar a un sujeto para MEG, fMRI, MRS y SPECT.
• La relación señal-ruido es baja, por lo que se necesitan análisis de datos sofisticados y un número relativamente grande de sujetos para extraer información útil del EEG. ^{[ 51 ]}
• Actualmente, los EEG no son muy compatibles con personas que tienen cabello grueso o con textura. Incluso los peinados protectores pueden causar problemas durante las pruebas. Los investigadores están trabajando para desarrollar mejores opciones tanto para pacientes como para técnicos ^{[ 52 ].} Además, están comenzando a implementar prácticas de recopilación de datos más sensibles a la cultura para ayudar a reducir los sesgos raciales en la investigación con EEG ^{[ 53 ] .}

Se han obtenido con éxito registros simultáneos de EEG y exploraciones de fMRI, ^{[ 54 ] [ 55 ] [ 56 ] [ 57 ]} aunque registrar ambos al mismo tiempo de manera efectiva requiere superar varias dificultades técnicas, como la presencia de artefactos balistocardiográficos, artefactos de pulso de MRI y la inducción de corrientes eléctricas en los cables de EEG que se mueven dentro de los fuertes campos magnéticos de la MRI. Si bien representan un desafío, se han superado con éxito en varios estudios. ^{[ 58 ] [ 59 ]}

Las resonancias magnéticas producen imágenes detalladas mediante la generación de campos magnéticos intensos que pueden inducir fuerzas y pares de torsión potencialmente dañinos. Estos campos generan un calentamiento por radiofrecuencia potencialmente perjudicial y crean artefactos en las imágenes, lo que las vuelve inservibles. Debido a estos riesgos potenciales, solo ciertos dispositivos médicos pueden utilizarse en un entorno de resonancia magnética.

De igual modo, también se han realizado registros simultáneos con MEG y EEG, lo que presenta varias ventajas sobre el uso de cualquiera de las técnicas por separado:

• El EEG requiere información precisa sobre ciertos aspectos del cráneo que solo pueden estimarse, como el radio craneal y la conductividad de diversas zonas del cráneo. El MEG no presenta este problema, y ​​un análisis simultáneo permite corregirlo.
• Tanto la MEG como la EEG detectan la actividad por debajo de la superficie de la corteza de forma muy deficiente, y al igual que en la EEG, el nivel de error aumenta con la profundidad que se intenta examinar. Sin embargo, los errores son muy diferentes entre ambas técnicas, por lo que su combinación permite corregir parte de este ruido.
• La MEG prácticamente no tiene acceso a fuentes de actividad cerebral por debajo de unos pocos centímetros bajo la corteza. La EEG, por otro lado, puede recibir señales de mayor profundidad, aunque con un alto grado de ruido. La combinación de ambas facilita la determinación de qué parte de la señal de EEG proviene de la superficie (ya que la MEG es muy precisa al examinar señales de la superficie del cerebro) y qué parte proviene de zonas más profundas, lo que permite analizar señales cerebrales más profundas que las que se pueden analizar con la EEG o la MEG por separado. ^{[ 60 ]}

Recientemente, se ha investigado un enfoque combinado de EEG/MEG (EMEG) con el propósito de reconstrucción de la fuente en el diagnóstico de la epilepsia. ^{[ 61 ]}

El EEG también se ha combinado con la tomografía por emisión de positrones . Esto ofrece la ventaja de permitir a los investigadores ver qué señales de EEG están asociadas con diferentes acciones de fármacos en el cerebro. ^{[ 62 ]}

Estudios recientes que utilizan técnicas de aprendizaje automático , como redes neuronales con características temporales estadísticas extraídas de datos de ondas cerebrales EEG del lóbulo frontal , han mostrado altos niveles de éxito en la clasificación de estados mentales (relajado, neutro, concentrado), ^{[ 63 ]} estados emocionales mentales (negativo, neutro, positivo) ^{[ 64 ]} y disritmia talamocortical . ^{[ 65 ]}

A principios de la década de 1990, Babak Taheri, de la Universidad de California, Davis, demostró los primeros conjuntos de electrodos activos secos, tanto de un solo canal como multicanal, mediante micromecanizado. La construcción y los resultados del electrodo EEG seco de un solo canal se publicaron en 1994. ^{[ 76 ]} También se demostró que el electrodo en matriz tenía un buen rendimiento en comparación con los electrodos de plata / cloruro de plata . El dispositivo constaba de cuatro sitios de sensores con electrónica integrada para reducir el ruido mediante la adaptación de impedancia . Las ventajas de estos electrodos son: (1) no se utiliza electrolito, (2) no se requiere preparación de la piel, (3) el tamaño del sensor se reduce significativamente y (4) es compatible con los sistemas de monitorización de EEG. La matriz de electrodos activos es un sistema integrado compuesto por una matriz de sensores capacitivos con circuitos integrados locales alojados en un paquete con baterías para alimentar los circuitos. Este nivel de integración fue necesario para lograr el rendimiento funcional obtenido por el electrodo. El electrodo se probó en un banco de pruebas eléctricas y en sujetos humanos en cuatro modalidades de actividad EEG, a saber: (1) EEG espontáneo, (2) potenciales evocados sensoriales, (3) potenciales del tronco encefálico y (4) potenciales evocados cognitivos. El rendimiento del electrodo seco se comparó favorablemente con el de los electrodos húmedos estándar en términos de preparación de la piel, ausencia de necesidad de gel (seco) y mayor relación señal-ruido. ^{[ 77 ]}

En 1999, investigadores de la Universidad Case Western Reserve , en Cleveland , Ohio , liderados por Hunter Peckham, utilizaron un casco EEG de 64 electrodos para restaurar los movimientos limitados de las manos de Jim Jatich, un hombre tetrapléjico . Mientras Jatich se concentraba en conceptos simples pero opuestos como arriba y abajo, su actividad EEG de ritmo beta se analizó mediante software para identificar patrones en el ruido. Se identificó un patrón básico que se utilizó para controlar un interruptor: una actividad superior a la media se activaba y una inferior, se desactivaba. Además de permitir a Jatich controlar el cursor de una computadora, las señales también se utilizaron para activar los controladores nerviosos implantados en sus manos, restaurando así parte del movimiento. ^{[ 78 ]}

En 2018, se informó sobre un electrodo seco funcional compuesto de un elastómero de polidimetilsiloxano relleno de nanofibras de carbono conductoras. Esta investigación se llevó a cabo en el Laboratorio de Investigación del Ejército de los EE . UU. ^{[ 79 ]} La tecnología EEG a menudo implica la aplicación de un gel en el cuero cabelludo que facilita una fuerte relación señal-ruido. Esto da como resultado resultados experimentales más reproducibles y confiables. Dado que a los pacientes no les gusta que se les llene el cabello con gel, y la larga configuración requiere personal capacitado a mano, utilizar EEG fuera del entorno del laboratorio puede ser difícil. ^{[ 80 ]} Además, se ha observado que el rendimiento de los sensores de electrodos húmedos disminuye después de un período de horas. ^{[ 79 ]} Por lo tanto, la investigación se ha dirigido al desarrollo de interfaces bioelectrónicas EEG secas y semisecas.

También se han desarrollado sistemas de electrodos EEG híbridos secos-húmedos para combinar la rápida configuración de los electrodos secos con la estabilidad de la señal de las grabaciones basadas en gel. Un ejemplo es el sistema de electrodos EEG híbrido g.SAHARA, desarrollado por g.tec medical engineering GmbH, una empresa de neurotecnología con sede en Austria. El sistema utiliza electrodos activos fabricados con un polímero conductor con múltiples pines diseñados para mantener el contacto a través del cabello, lo que permite realizar grabaciones de EEG sin gel o con gel conductor opcional aplicado a través de una abertura central. Este enfoque híbrido tiene como objetivo reducir la impedancia electrodo-piel a la vez que se mantiene la flexibilidad de configuración, y se ha utilizado en entornos de investigación en las posiciones estándar de EEG definidas por el sistema internacional 10-20. ^{[ 81 ]}

Las señales de los electrodos secos dependen del contacto mecánico. Por lo tanto, puede ser difícil obtener una señal útil debido a la impedancia entre la piel y el electrodo. ^{[ 80 ] [ 79 ]} Algunos sistemas de EEG intentan sortear este problema aplicando una solución salina. ^{[ 82 ]} Otros tienen una naturaleza semiseca y liberan pequeñas cantidades de gel al entrar en contacto con el cuero cabelludo. ^{[ 80 ]} Otra solución utiliza configuraciones de pines con resorte. Estos pueden ser incómodos. También pueden ser peligrosos si se utilizan en una situación en la que un paciente pueda golpearse la cabeza, ya que podrían quedar alojados después de un traumatismo por impacto. ^{[ 79 ]}

Actualmente, existen auriculares que incorporan electrodos secos con hasta 30 canales. ^{[ 83 ]} Estos diseños pueden compensar parte de la degradación de la calidad de la señal relacionada con las altas impedancias mediante la optimización de la preamplificación, el blindaje y la mecánica de soporte. ^{[ 84 ]}

EEG has several limitations. Most important is its poor spatial resolution.^[85] EEG is most sensitive to a particular set of post-synaptic potentials: those generated in superficial layers of the cortex, on the crests of gyri directly abutting the skull and radial to the skull. Dendrites which are deeper in the cortex, inside sulci, in midline or deep structures (such as the cingulate gyrus or hippocampus), or producing currents that are tangential to the skull, make far less contribution to the EEG signal.

EEG recordings do not directly capture axonal action potentials. An action potential can be accurately represented as a current quadrupole, meaning that the resulting field decreases more rapidly than the ones produced by the current dipole of post-synaptic potentials.^[39] In addition, since EEGs represent averages of thousands of neurons, a large population of cells in synchronous activity is necessary to cause a significant deflection on the recordings. Action potentials are very fast and, as a consequence, the chances of field summation are slim. However, neural backpropagation, as a typically longer dendritic current dipole, can be picked up by EEG electrodes and is a reliable indication of the occurrence of neural output.

Not only do EEGs capture dendritic currents almost exclusively as opposed to axonal currents, they also show a preference for activity on populations of parallel dendrites and transmitting current in the same direction at the same time. Pyramidal neurons of cortical layers II/III and V extend apical dendrites to layer I. Currents moving up or down these processes underlie most of the signals produced by electroencephalography.^[86]

EEG thus provides information with a large bias in favor of particular neuron types, locations and orientations. So it generally should not be used to make claims about global brain activity. The meninges, cerebrospinal fluid and skull "smear" the EEG signal, obscuring its intracranial source.

It is mathematically impossible to reconstruct a unique intracranial current source for a given EEG signal,^[23] as some currents produce potentials that cancel each other out. This is referred to as the inverse problem. However, much work has been done to produce remarkably good estimates of, at least, a localized electric dipole that represents the recorded currents.^[87]

El EEG tiene varias ventajas como herramienta para explorar la actividad cerebral. El EEG tiene una excelente resolución temporal y puede detectar cambios en milisegundos, lo que es particularmente útil para evaluar una reacción a un estímulo considerando que un potencial de acción tarda aproximadamente 0,5 a 130 milisegundos en propagarse a través de una sola neurona, dependiendo del tipo de neurona. ^{[ 88 ]} Otros métodos para observar la actividad cerebral, como PET , fMRI o fUS, tienen una resolución temporal de entre segundos y minutos. El EEG mide la actividad eléctrica del cerebro directamente, mientras que otros métodos registran cambios en el flujo sanguíneo (p. ej., SPECT , fMRI, fUS) o la actividad metabólica (p. ej., PET, NIRS ), que son marcadores indirectos de la actividad eléctrica cerebral.

El EEG se puede utilizar simultáneamente con la resonancia magnética funcional (RMf) o la ecografía funcional (fUS) para registrar datos de alta resolución temporal y espacial al mismo tiempo. Sin embargo, dado que los datos de cada técnica se obtienen en un lapso de tiempo diferente, los conjuntos de datos no representan necesariamente la misma actividad cerebral. La combinación de EEG y RMf presenta dificultades técnicas, como la necesidad de eliminar el artefacto de gradiente de la RMN durante su adquisición. Además, el campo magnético de la RMN puede inducir corrientes en los cables de los electrodos de EEG en movimiento.

El EEG puede utilizarse simultáneamente con NIRS o fUS sin mayores dificultades técnicas. Estas modalidades no se influyen mutuamente y una medición combinada puede proporcionar información útil sobre la actividad eléctrica y la hemodinámica con una resolución espacial media.

El EEG también se combina frecuentemente con la espectroscopia funcional de infrarrojo cercano (fNIRS) para permitir la medición simultánea de la actividad eléctrica neuronal rápida y las respuestas hemodinámicas más lentas asociadas con el acoplamiento neurovascular. En estos enfoques multimodales, el EEG proporciona una resolución temporal de nivel de milisegundos, mientras que la fNIRS aporta información complementaria sobre los cambios en la hemoglobina oxigenada y desoxigenada con una resolución espacial moderada. Las mediciones combinadas de EEG-fNIRS se pueden realizar sin interferencias técnicas importantes entre las modalidades y, por lo tanto, son muy adecuadas para estudios realizados fuera de entornos de imagen altamente controlados. Se han desarrollado sistemas de investigación EEG-fNIRS inalámbricos integrados para admitir la adquisición de datos sincronizados en una única configuración portátil, incluidas plataformas como los auriculares inalámbricos g.Nautilus para EEG y fNIRS producidos por g.tec medical engineering GmbH, que permiten el registro simultáneo de señales multicanal de EEG y fNIRS para aplicaciones en neurociencia cognitiva, investigación de interfaces cerebro-computadora y neurorrehabilitación. ^{[ 89 ]}

El EEG refleja la actividad sináptica correlacionada causada por los potenciales postsinápticos de las neuronas corticales . Las corrientes iónicas involucradas en la generación de potenciales de acción rápidos pueden no contribuir significativamente a los potenciales de campo promedio que representan el EEG. ^{[ 68 ] [ 90 ]} Más específicamente, se cree que los potenciales eléctricos del cuero cabelludo que producen el EEG son causados ​​generalmente por las corrientes iónicas extracelulares causadas por la actividad eléctrica dendrítica , mientras que los campos que producen señales magnetoencefalográficas ^{[ 39 ]} están asociados con corrientes iónicas intracelulares. ^{[ 91 ]}

La práctica de usar solo números enteros en las definiciones proviene de consideraciones prácticas de la época en que solo se podían contar ciclos completos en registros en papel. Esto genera lagunas en las definiciones, como se observa en otras partes de esta página. Las definiciones teóricas siempre se han definido con mayor precisión para incluir todas las frecuencias. Desafortunadamente, no existe consenso en las obras de referencia estándar sobre cuáles deberían ser estos rangos  : los valores para el extremo superior de alfa y el extremo inferior de beta incluyen 12, 13, 14 y 15. Si se toma el umbral como 14  Hz, entonces la onda beta más lenta tiene aproximadamente la misma duración que el pico más largo (70  ms), lo que convierte a este valor en el más útil.

• La onda delta abarca el rango de frecuencias de hasta 4  Hz. Suele presentar la mayor amplitud y las ondas más lentas. Normalmente se observa en adultos durante el sueño de ondas lentas y en bebés. Puede presentarse de forma focal en lesiones subcorticales y de forma generalizada en lesiones difusas, encefalopatía metabólica, hidrocefalia o lesiones profundas de la línea media. Generalmente es más prominente en la región frontal en adultos (p. ej., FIRDA  : delta rítmico intermitente frontal) y en la región posterior en niños (p. ej., OIRDA  : delta rítmico intermitente occipital).

• Theta es el rango de frecuencia de 4  Hz a 7  Hz. Theta se observa normalmente en niños pequeños. Puede observarse en la somnolencia o excitación en niños mayores y adultos; también puede observarse en la meditación . ^{[ 99 ]} Un exceso de theta para la edad representa una actividad anormal. Puede observarse como una alteración focal en lesiones subcorticales focales; puede observarse en una distribución generalizada en trastornos difusos o encefalopatía metabólica o trastornos profundos de la línea media o algunos casos de hidrocefalia. Por el contrario, este rango se ha asociado con informes de estados relajados, meditativos y creativos.

• Alfa es el rango de frecuencia de 8 Hz a 12  Hz. ^{[ 100 ]} Hans Berger denominó a la primera actividad rítmica del EEG que observó la "onda alfa". Este era el "ritmo básico posterior" (también llamado "ritmo dominante posterior" o "ritmo alfa posterior"), visto en las regiones posteriores de la cabeza en ambos lados, con mayor amplitud en el lado dominante. Emerge al cerrar los ojos y con la relajación, y se atenúa al abrir los ojos o con el esfuerzo mental. El ritmo básico posterior es en realidad más lento que 8  Hz en niños pequeños (por lo tanto, técnicamente en el rango theta).

Además del ritmo básico posterior, existen otros ritmos alfa normales como el ritmo mu (actividad alfa en las áreas corticales sensoriales y motoras contralaterales) que emerge cuando las manos y los brazos están inactivos; y el "tercer ritmo" (actividad alfa en los lóbulos temporales o frontales). ^{[ 101 ] [ 102 ]} El alfa puede ser anormal; por ejemplo, un EEG que presenta alfa difuso en coma y no responde a estímulos externos se denomina "coma alfa".

• Beta es el rango de frecuencia de 13  Hz a aproximadamente 30  Hz. Se observa generalmente en ambos lados en una distribución simétrica y es más evidente en el lóbulo frontal. La actividad beta está estrechamente relacionada con el comportamiento motor y generalmente se atenúa durante los movimientos activos. ^{[ 103 ]} La beta de baja amplitud con frecuencias múltiples y variables se asocia a menudo con el pensamiento activo, agitado o ansioso y la concentración activa. La beta rítmica con un conjunto dominante de frecuencias se asocia con diversas patologías, como el síndrome Dup15q , y efectos de fármacos, especialmente benzodiazepinas . Puede estar ausente o reducida en áreas de daño cortical. Es el ritmo dominante en pacientes que están alerta o ansiosos o que tienen los ojos abiertos.

• Gamma es el rango de frecuencia de aproximadamente 30 a 100  Hz. Se cree que los ritmos gamma representan la unión de diferentes poblaciones de neuronas en una red con el propósito de llevar a cabo una determinada función cognitiva o motora. ^{[ 23 ]}
• El rango de Mu es de 8 a 13  Hz y se superpone parcialmente con otras frecuencias. Refleja la activación sincrónica de las motoneuronas en estado de reposo. Se cree que la supresión de Mu refleja los sistemas de neuronas espejo motoras, ya que cuando se observa una acción, el patrón se extingue, posiblemente porque los sistemas neuronales normales y espejo se desincronizan e interfieren entre sí. ^{[ 98 ]}

En algunos contextos de investigación, se registra la actividad "ultralenta" o "cercana a la corriente continua " mediante amplificadores de CC. No suele registrarse en un contexto clínico, ya que la señal a estas frecuencias es susceptible a diversos artefactos.

Algunas características del EEG son transitorias en lugar de rítmicas. Las espigas y las ondas agudas pueden representar actividad epiléptica o actividad interictal en personas con epilepsia o predisposición a padecerla. Otras características transitorias son normales: las ondas del vértice y los husos del sueño se observan durante el sueño normal.

Existen tipos de actividad que, si bien son estadísticamente poco comunes, no están asociados con disfunciones ni enfermedades. A menudo se les denomina "variantes normales". El ritmo mu es un ejemplo de variante normal.

El electroencefalograma (EEG) normal varía según la edad. El EEG prenatal y el EEG neonatal son bastante diferentes del EEG del adulto. Los fetos en el tercer trimestre y los recién nacidos muestran dos patrones comunes de actividad cerebral: "discontinuo" y "alternante de traza". La actividad eléctrica "discontinua" se refiere a ráfagas agudas de actividad eléctrica seguidas de ondas de baja frecuencia. La actividad eléctrica "alternante de traza" describe ráfagas agudas seguidas de intervalos cortos de alta amplitud y generalmente indica sueño tranquilo en los recién nacidos. ^{[ 104 ]} El EEG en la infancia generalmente tiene oscilaciones de frecuencia más lentas que el EEG del adulto.

El EEG normal también varía según el estado. El EEG se utiliza junto con otras mediciones ( EOG , EMG ) para definir las etapas del sueño en la polisomnografía . La etapa I del sueño (equivalente a la somnolencia en algunos sistemas) aparece en el EEG como una pérdida del ritmo básico posterior. Puede haber un aumento en las frecuencias theta. Santamaria y Chiappa catalogaron varios de los diversos patrones asociados con la somnolencia. La etapa II del sueño se caracteriza por husos de sueño: secuencias transitorias de actividad rítmica en el  rango de 12 a 14 Hz (a veces denominada banda "sigma") que tienen un máximo frontocentral. La mayor parte de la actividad en la etapa II está en el  rango de 3 a 6 Hz. Las etapas III y IV del sueño se definen por la presencia de frecuencias delta y a menudo se denominan colectivamente "sueño de ondas lentas". Las etapas I a IV comprenden el sueño no REM (o "NREM"). El EEG en el sueño REM (movimiento ocular rápido) parece algo similar al EEG de vigilia.

El EEG bajo anestesia general depende del tipo de anestésico empleado. Con anestésicos halogenados, como el halotano , o agentes intravenosos, como el propofol , se observa un patrón de EEG rápido (alfa o beta baja) y no reactivo en la mayor parte del cuero cabelludo, especialmente en la región anterior; en una terminología antigua, este patrón se conocía como WAR (anterior rápido generalizado), en contraste con un patrón WAIS (lento generalizado) asociado a dosis altas de opiáceos . Los efectos de los anestésicos en las señales de EEG comienzan a comprenderse a nivel de las acciones de los fármacos en diferentes tipos de sinapsis y los circuitos que permiten la actividad neuronal sincronizada. ^{[ 105 ]} Los algoritmos recientes basados ​​en la representación de diagramas de estado mediante señales de EEG permiten monitorizar los estados cerebrales durante la anestesia general, clasificando la profundidad cerebral bajo diferentes sedaciones. ^{[ 106 ]}

Es importante poder distinguir los artefactos de la actividad cerebral genuina para evitar interpretaciones erróneas de los datos de EEG. Los enfoques generales para la eliminación de artefactos son la prevención, el rechazo y la cancelación. El objetivo de cualquier enfoque es desarrollar una metodología capaz de identificar y eliminar artefactos sin afectar la calidad de la señal de EEG. Dado que las fuentes de artefactos son muy diversas, la mayoría de los investigadores se centran en desarrollar algoritmos que identifiquen y eliminen un único tipo de ruido en la señal. El filtrado simple mediante un filtro de muesca se emplea comúnmente para rechazar componentes con una  frecuencia de 50/60 Hz. Sin embargo, estos filtros simples no son una opción adecuada para tratar todos los artefactos, ya que en algunos casos, sus frecuencias se superponen con las frecuencias del EEG.

Los algoritmos de regresión tienen un costo computacional moderado y son simples. Representaron el método de corrección más popular hasta mediados de la década de 1990, cuando fueron reemplazados por métodos de tipo "separación ciega de fuentes". Los algoritmos de regresión funcionan bajo la premisa de que todos los artefactos están compuestos por uno o más canales de referencia. Restar estos canales de referencia de los otros canales contaminados, ya sea en el dominio del tiempo o de la frecuencia, estimando el impacto de los canales de referencia en los otros canales, corregiría los canales para el artefacto. Aunque el requisito de canales de referencia finalmente llevó a que esta clase de algoritmos fuera reemplazada, aún representan el punto de referencia con el que se evalúan los algoritmos modernos. ^{[ 108 ]} Los algoritmos de separación ciega de fuentes (BSS) empleados para eliminar artefactos incluyen el análisis de componentes principales (PCA) y el análisis de componentes independientes (ICA), y varios algoritmos de esta clase han tenido éxito en abordar la mayoría de los artefactos fisiológicos. ^{[ 108 ]} Los algoritmos recientes en tiempo real basados ​​en el transporte de ondículas, denominados normalización de cuantiles de ondículas (WQN), ahora se pueden utilizar para encontrar y reemplazar segmentos de artefactos en tiempo real en ausencia de información sobre el artefacto. Estas clases de algoritmos dependen de la continuidad de la energía espectral en las diferentes bandas de frecuencia ^{[ 109 ] [ 110 ]}

Además de los artefactos generados por el propio cuerpo, muchos se originan fuera de él. El movimiento del paciente, o incluso el simple asentamiento de los electrodos, puede provocar chasquidos en los electrodos , picos que se originan por un cambio momentáneo en la impedancia de un electrodo determinado. Una mala conexión a tierra de los electrodos de EEG puede causar un artefacto significativo de 50 o 60 Hz, dependiendo de la frecuencia  del sistema eléctrico local . Una tercera fuente de posible interferencia puede ser la presencia de una infusión intravenosa ; estos dispositivos pueden causar descargas rítmicas, rápidas y de bajo voltaje, que pueden confundirse con picos.

Los sistemas para decodificar el habla imaginada a partir de EEG tienen aplicaciones como en las interfaces cerebro-computadora . ^{[ 116 ]}

El Departamento de Defensa (DoD), el Departamento de Asuntos de Veteranos (VA) y el Laboratorio de Investigación del Ejército de los EE. UU . (ARL) colaboraron en el diagnóstico mediante EEG para detectar lesiones cerebrales traumáticas leves a moderadas (LCTM) en soldados en combate. ^{[ 117 ]} Entre 2000 y 2012, el 75 % de las lesiones cerebrales sufridas en operaciones militares estadounidenses se clasificaron como LCTM. En respuesta, el DoD buscó nuevas tecnologías capaces de detectar LCTM de forma rápida, precisa, no invasiva y en el campo para abordar esta lesión. ^{[ 117 ]}

Combat personnel often develop PTSD and mTBI in correlation. Both conditions present with altered low-frequency brain wave oscillations.^[118] Altered brain waves from PTSD patients present with decreases in low-frequency oscillations, whereas, mTBI injuries are linked to increased low-frequency wave oscillations. Effective EEG diagnostics can help doctors accurately identify conditions and appropriately treat injuries in order to mitigate long-term effects.^[119]

Traditionally, clinical evaluation of EEGs involved visual inspection. Instead of a visual assessment of brain wave oscillation topography, quantitative electroencephalography (qEEG), computerized algorithmic methodologies, analyzes a specific region of the brain and transforms the data into a meaningful "power spectrum" of the area.^[117] Accurately differentiating between mTBI and PTSD can significantly increase positive recovery outcomes for patients especially since long-term changes in neural communication can persist after an initial mTBI incident.^[119]

Another common measurement made from EEG data is that of complexity measures such as Lempel-Ziv complexity, fractal dimension, and spectral flatness,^[36] which are associated with particular pathologies or pathology stages.