विद्युत् मस्तिष्कालेखन

विद्युत् मस्तिष्कालेखन : मेदूच्या तंत्रिका कोशिकांमधील (मज्जापेशींमधील) विद्युत् वर्चसात सतत जे बदल होत असतात त्यांच्या सामुदायिक परिणामाचे डोक्याच्या त्वचेच्या पृष्ठभागावरून (शिरोवल्कावरून) मापन व आलेखन करण्याच्या तंत्राला विद्युत् मस्तिष्कालेखनविद्या म्हणतात.

इ. स. १८७५ मध्ये रिचर्ड केटन या ब्रिटिश शरीरक्रियावैज्ञानिकांना माकडे, मांजरे व ससे यांच्या उघड्या मेंदूवर प्रयोग करताना असे आढळून आले की, मेंदूवर दोन विद्युत् अग्रे टेकवली किंवा एक मेंदूवर आणि दुसरे कवटीच्या हाडावर टेकवले, तर या अग्रांमधून विविध दिशांनी वाहणारे क्षीण असे विद्युत् प्रवाह नोदता येतात याच शास्त्रज्ञांनी त्यापुढील दहा-बारा वर्षे असेच प्रयोग  भूल न दिलेल्या प्राण्यांमध्ये आणि बांधून न ठेवलेल्या प्राण्यांमध्येही करून मस्तिष्क ऊतकातील (समान रचना व कार्य असणाऱ्या मेंदूतील पेशीसमूहातील) विद्युत् प्रवाहाचे अस्तित्व दाखवून दिले. १९१० ते १९१४ या काळात काउफमान आणि ई. सायबुलस्का यांनी स्वतंत्र रीत्या कुत्र्यांमध्ये प्रमस्तिष्काच्या [मेंदूच्या पसरलेल्या अग्र भागाच्या म्हणजे मोठ्या मेंदूच्या ⟶ मेंदू] उद्दीपनाने अपस्माराचे झटके निर्माण करून ते सुरू असताना मेंदूचे विद्युत् आलेखन करण्यात यश मिळवले. अशा प्रकारच्या अनेक अभ्यासांमधून मानवी मेंदूच्या विद्युत् आलेखनास १९२९ मध्ये मूर्त स्वरूप मिळाले. त्या वर्षी व नंतर १९३८ पर्यंत हॅन्स बर्गर या जर्मन मानसशास्त्रज्ञांनी विद्युत् मस्तिष्कालेखन तंत्रावरील आपले अनेक शोधनिबंध प्रसिद्ध करून या विद्येचा भरभक्कम पाया घातला, असे म्हणता येईल. सुरूवातीच्या काळात वापरलेली विद्युत् अग्रे, प्रवाहामापक व छायाचित्रणाच्या कागदावरील आलेखन पद्धती यांत पुढे बरीच सुधारणा झाली. विशेषतः विद्युत् विवर्धनातील (तीव्रता वाढविण्याच्या) नवीन तंत्रांमुळे आता हे आलेखन खूपच सोपे आणि विश्वासार्ह झाले आहे.

विद्युत् वर्चसाची निर्मिती : तंत्रिका कोशिकेतील आवेगाची (उद्दीपन तरंगाची) निर्मिती व वहन यांमधील यंत्रणा व घटनाक्रम ⇨विद्युत् हल्लेखन या लेखात दिल्याप्रमाणे व त्यातील आ. २ व ३ मध्ये दाखवल्याप्रमाणेच बव्हंशी आयनांच्या (विद्युत् भारित अणू, रेणू किंवा अणुगटांच्या) पटलावर हालचालींवर अवलंबून असतो. स्थिर स्थितीमध्ये (उत्तेजनमुक्त अवस्थेत) कोशिकेच्या अंतर्भागात असलेली ८० मिलिव्होल्ट ऋणता आणि तिच्यात विध्रुवीकरणाने (तंत्रिका कोशिकेच्या जीवद्रव्य-कलेच्या आतील व बाहेरील बाजूंदरम्यानच्या विद्युत् भारांतील फरक नाहीसा होण्याने) घडून येणारे बदल, ही मूलभूत वैशिष्ट्ये प्रत्येक कोशिकेत आढळतात. मानवी मेंदूच्या प्रमस्तिष्काचा पृष्ठभाग बाह्यक या नावाने ओळखला जातो. सरासरी २·५ मिलिमीटर जाडीच्या या थरात प्रत्येतक घ. मिमी. मध्ये सु. १०,००० तंत्रिका कोशिका असतात. एकूण सु. २,३०० चौ. सेंमी. पृष्ठभाग असणाऱ्या या बाह्यकात कोशिकांची संख्या ६ X १०^९ (सहा अब्ज) इतकी भरी शकते. यांपैकी प्रत्येक कोशिका आफल्या अनेक प्रवर्धांच्या (पुढे आलेल्या भागांच्या) साहाय्याने [⟶ तंत्रिका तंत्र] सु. ५,००० इतर कोशिकांशी संपर्क साधू शकते, असा अंदाज आहे. कोशिकेत निर्माण होणाऱ्या कार्यकारी वर्चसामुळे (जेव्हा कोशिका एखाद्या उद्दीपकाने सक्रियित – अधिक क्रियाशील – केली जाते तेव्हा विद्युत् वर्चसात होणाऱ्या क्षणिक बदलामुळे) तंत्रिका आवेगाची उत्पत्ती होते व हा आवेग अक्षदंडातून (तंत्रिका कोशिकेच्या लांब व एकेरी प्रवर्धातून) व त्याच्या शाखोपशाखांमधून अंतिम प्रवर्धापर्यंत पोहोचतो. तेथे रासायनिक पदार्थाचे मोचन होते. ॲसिटिलकोलीन, नॉरॲड्रेनॅलीन किंवा अन्य अनेक प्रकारचे पदार्थ या कोशिका प्रवर्धापासून निर्माण होऊन आंतरकोशिकीय अनुबंधनातून [तंत्रिका आवेग प्रेषित व ग्रहण करण्याचा गुणधर्म असलेल्या तंत्रिका ऊतकातील एका पेशीकडून म्हणजे चेताकोशाकडून दुसऱ्या चेताकोशाकडे ज्या ठिकाणी तंत्रिका आवेग दिला जातो त्या जागेतून ⟶ तंत्रिका तंत्र] आवेग पुढे पाठवण्यास मदत करतात. या प्रेषकांच्या कार्याची सुरुवात पश्चअनुबंधनीय (जेथून उद्दीपनाचे तरंग बाहेर धाडले जातात त्या) क्षेत्रात होते. दुसऱ्या कोशिकेच्या पटलावर जेव्हा रासायनिक प्रेषक क्रिया करतो तेव्हा त्या कोशिकेच्या पटलाचे वर्चस् समीपच्या भागापुरते बदलते. प्रेषक पदार्थ उत्तेजक आहे की संदमक (क्रियाशालती मंद करणारा किंवा तिला प्रतिबंध करणारा आहे) यावर हा बदल अवलंबून असतो. उत्तेजकामुळे विध्रुवीकरण होऊन उत्तेजनाकारी पश्चअनुबंधनीय वर्चस् (एक्साटेटरी पोस्टसिनॅप्टिक पोटेन्शल EPSP) निर्माण होते. याउलट संदमक प्रेषकामुळे संदमनकारी पश्च-अनुबंधनीय वर्चस् (इनहिबीटरी पोस्टसिनॅटिक पोटेन्शल : IPSP) म्हणजेच ध्रुवीकरणाची स्थिती जास्त प्रबल होते व कोशिकेची आवेग निर्मितिक्षमता कमी होते. रासायनिक प्रेषकांच्या विविधतेमुळे एकाच कोशिकेवर जवळच्या अनेक कोशिकांकडून परस्परविरोधी परिणाम घडून येऊ शकतात. या सर्वांच्या संयुतीमधून (संकलीत परिणामातून) कोशिकेची वर्चस् निर्मिती जनकता ठरते. या गुंतागुंतीच्या रचनेमुळे प्रमस्तिष्काच्या पृष्ठभागावरील कोणत्याही एखाद्या स्थळी विद्युत् अग्र ठेवून तेथील वर्चस् जर मोजले, तर ते सारखे बदलताना दिसते. त्याचप्रमाणे काही मिलिमीटर अंतरावर त्याच वेळी ते निराळे आढळते. त्यामुळेच प्रमस्तिष्काच्या पृष्ठावरील विद्युत् आलेख गुंतागुंतीचे आणि क्षीण वर्चस् दाखवणारे (हृद् आलेखाच्या तुलनेने सुमारे दहापट कमी वर्चसाचे) दिसून येतात. 

शस्त्रक्रियेने कवटीच्या हाडांना छिद्रे पाडून केलेले अशा प्रकारचे आलेखन (विद्युत् प्रमस्तिष्कालेखन) करावयास अवघड व उपयुक्ततेच्या दृष्टीने मर्यादित असल्याने सर्वसामान्यपणे शिरोवल्कावर विद्युत् अग्रे ठेवून आलेखन करण्यात येते. यामधील विद्युत् वर्चसाची तीव्रता जरी कमी असली, तरी प्रत्येक विद्युत् अग्र त्याखालील व आसपासच्या कित्येक चौ. सेंमी. क्षेत्रफळाच्या पृष्ठभागावरील वर्चसाची सरासरी ग्रहण करीत असल्याने आलेखात जास्त सुसंगती व लयबद्धता आढळते. त्याचे वाचन व अर्थ लावणे सोपे जाते. मेंदूमधून निघालेले विद्युत् प्रवाह मस्तिष्कावरणे, कवटीचे हाड आणि डोक्याची जाड त्वचा पार करून विद्युत् अग्राच्या सु. १. चौ. सेंमी. क्षेत्रफळाच्या पृष्ठभागापर्यंत पोहोचत असूनही आलेखात इतकी एकात्मिकता किंवा समकालिकता कशी मिळते, हे तितकेसे स्पष्ट झालेले नाही. या आलेखात तंत्रिका कोशिकांमधील कार्यकारी वर्चसाचा मोठा वाटा असतो, अशी पूर्वीची कल्पना आता अस्वीकृत होऊन त्याऐवजी पश्च-अनुबंधनीय वर्चसांच्या (पोस्टसिनॅप्टिक पोटेश्नल PSP) बेरजेतूनच हा आलेख मिळतो, हे सर्वमान्य झाले आहे. तसेच प्रमस्तिष्कातील केवळ एक टक्का कोशिकांमधील असे वर्चस् जरी समकालिक झाले, तरी तेवढेही आलेखनिर्मितीसाठी पुरेसे असते, असा अंदाज आहे. लयबद्धतेचा उगम प्रमस्तिष्काच्या खाली असलेल्या अभिवाही मस्तिष्क केंद्रात म्हणजे थॅलॅमसमध्ये [पारमस्तिष्काच्या सर्वांत मोठ्या उपविभागात ⟶ मेंदू] असावा, असे मानले जाते. या केंद्रातून प्रमस्तिष्काच्या बाह्यकाकडे येणारे आवेग उत्तेजक पश्च-अनुबंधनीय वर्चस् निर्माण करतात व तेच आवेग समीपच्या क्षेत्रात संदमक वर्चसाची निर्मिती करून उत्तेजक वर्चसाची तीव्रता हळूहळू कमी करतात, असे दिसते. त्यामुळे प्रमस्तिष्काचा मंद तरंग आलेख निर्माण होतो (दर सेकंदास होणाऱ्या आवर्तनांच्या संख्येला कंप्रता म्हणतात अशी कंप्रता ६ पेक्षा कमी असलेल्या मेंदूच्या उच्च परमप्रसाराच्या –माध्य स्थितीपासूनचे कमाल अंतर उच्च असलेल्या – विद्युतीय लयबद्धतेला मंद तरंग वा डेल्टा तरंग म्हणतात).

विद्युत् अग्रांची मांडणी व जोडणी : क्षीण वर्चस्, दीर्घकाळ आलेखन करण्याची आवश्यकता, परिसरातील व रुग्णाच्या शरीरातील लहानसहान बदलांमुळे होणारे अडथळे आणि आलेखातील विशिष्ट भागांना उठाव देऊन त्यांचा विस्ताराने अभ्यास करण्याची इष्टता यामुळे आलेखनाची कार्यपद्धती काहीशी क्लिष्ट आणि वेळ घेणारी असते. विद्युत् संपर्कात सातत्या राखणारी, घट्ट बसणारी विद्युत् अग्रे वापरून आलेखन यंत्राच्या आदान अग्रांना वर्चसाचे तंतोतंत भरण करण्यासाठी बरीच प्राथमिक तयारी करावी लागते. त्वचा व केस स्वच्छ धुऊन व सर्व तेलकटपणा काढून टाकल्यावर विद्युत् अग्रे बसविण्यास घेतात. दाबून बसविता येणारी कापसाची अथवा स्पंजाची घडी असणारी विद्युत् अग्रे, चूषणाने बसवायची रबरी पोकळ अर्धगोल अग्रे, चपटी किंवा चषकाकार चिकटवून ठेवण्याची अग्रे आणि त्वचेमध्ये टोचून प्रविष्ट करण्याची सूचिका अग्रे उपलब्ध आहेत. विद्युत् अग्रे बसविल्यावर ती सरकू नयेत म्हणून रबरी पट्ट्यांची किंवा जाळीची घट्ट टोपी डोक्यावर चढवून तिच्यामध्ये ती साधने अडकवता येतात.  

चांदीवर सिल्व्हर क्लोराइडाचे लेपन केलेला संपर्क पृष्ठभाग या सर्व विद्युत् अग्रांत मुख्यत्वे वापरला जातो. वरचेवर वापरून या पृष्ठभागाची विद्युत् रोधकता अवाजवी प्रमाणात वाढलेली नाही, याची खात्री करण्यासाठी मधूनमधून चाचण्या घेणे इष्ट असते. 

रुग्णाला आरामशीरपणे खुर्चीवर बसविल्यावर डोक्याची मापे घेऊन प्रथम अग्रांच्या जागा खुणांनी निश्चित करतात. नंतर केस बाजूला करून प्रत्येक अग्र आपल्या जागी घट्ट ठेवून जरूर तर कलोडियनाच्या विद्रावाने चिकटवितात. प्रत्येक विद्युत् अग्रापासून निघालेली तरा शीर्षमंजूषा नावाच्या जोडणी उपकरणास जोडली जाते. या उपकरणाच्या साहाय्याने आवश्यक तशा क्रमाने विद्युत् अग्रे आलेखन यंत्रातील इष्ट त्या परिवाहाच्या (संकेत बहनमार्गाच्या) आदान अग्रास जोडून निरनिराळे ताराबंध (विद्युत् मंडलातील दोन बिंदू जोडणाऱ्या तारा) अथवा जोडण्या कार्यान्वित करता येतात. 

विद्युत् अग्रे बसविण्याच्या सु. वीस जागा सामान्यपणे वापरल्या जातात. या वीस प्रमाणभूत जागा इंटरनॅशनल फेडरेशन ऑफ ईईजीने (इलेक्ट्रोएनसेफॅलोग्राफ EEG) स्वीकारल्या असून या पद्धतीला ‘१९/२० पद्धत’ असे म्हणतात. त्यांच्या या मांडणीस बिन्यास असे म्हणतात (आ. २). मेंदूच्या सर्व खंडांमधून वर्चसाचे मापन करण्याच्या उद्देशाने अनेक प्रकारचे विन्यास प्रचलित आहेत. उपलब्ध सामग्रीमध्ये जास्तीत जास्त विद्युत् अग्रे वापरण्याचा प्रयत्न केला जातो. दोन उभ्या-आडव्या रेषा आणि मध्यभागी एक वर्तुळ यांच्या साहाय्याने आखलेल्या १०/२० विन्यास बराच उपयक्त ठरलेला आहे. रेषेतील १० टक्के अंतरावर बाजूची अग्रे आणि २० टक्के अंतराने मधील सर्व अग्रे अशी यांची स्थूल मांडणी असते. 

आलेखन यंत्रात ८, १६ किंवा २० परिवाह असतात व प्रत्येक परिवाहाच्या दोन आदान अग्रांना जी_१/ जी_२, कृष्ण/धवल किंवा १/२ अशा संज्ञा आहेत. विद्युत् अग्रांपासून या दोन अग्रांकडे जाणाऱ्या तारा अनुक्रमे अखंड किंवा तुटक रेषांनी आकृतीमध्ये दाखवितात. विद्युत् अग्रे जोडण्याच्या पुढील निरनिराळ्या पद्धती आहेत. 

द्विध्रुवीय जोडणी : प्रत्येक परिवाहाची दोन अग्रे दोन विद्युत् अग्रांना जोडतात. पुढून पाठीमागे किंवा उजवीकडून डावीकडे विद्युत् अग्रांच्या एकामागून एक जोड्या (१-२, २-३, ३-४, …….) कार्यान्वित केल्या जातात.

समाईक संदर्भ-अग्र जोडणी : मेंदूपासून दूर असलेल्या (उदा., हनुवटी, कानाच्या खालच्या बाजूस जबड्याचा भाग) एखाद्या क्षेत्रावर ठेवलेले निर्विद्युत् किंवा निष्क्रिय विद्युत् अग्र परिवाहाच्या २ क्रमांकास जोडतात व डोक्यावरील अग्रे एकेका परिवाहाच्या क्रमांक १ च्या आदान अग्रास जोडतात.

सरासरी संदर्भ जोडणी : विल्सन यांनी १९३४ मध्ये हल्लेखासाठी वापरलेली ही पद्धत १९५० मध्ये एम्. जे. गोल्डमन व ऑफ्नर यांनी मस्तिष्कालेखनात रूढ केली. सर्व विद्युत् अग्रांना जोडणारी एक तार संदर्भ म्हणून आदान क्रमांक २ ला जाते व इतर तारा स्वतंत्रपणे क्रमांक १ ला जोडतात.

उद्गम संदर्भ जोडणी : बी. ह्योर्थ या आलेखन तज्ञांनी १९७५ मध्ये सुचवलेली ही पद्धत जास्त चिकित्सक विश्लेषणावर आधारित आहे. ज्या विद्युत् अग्रांचे वर्चस् मोजायचे ते सोडून जवळपासच्या इतर सु. आठ अग्रांची त्यांच्या मध्यवर्ती अग्रापासूनच्या अंतरावर अवलंबित अशी भारित सरासरी या पद्धतीमध्ये मोजली जाते (भारित सरासरी काढताना प्रत्येक अग्रामधील वर्चस् जसेच्या तसे न घेता विद्युत् अग्राच्या स्थानानुसार ठरलेल्या गुणांकाने गुणून मग सरासरीसाठी करावयाच्या बेरजेत ते समाविष्ट केले जाते. अशा गुणांकाला भार म्हणतात. सर्व भारांची बेरीज करून ती सरासरीच्या भागाकारामध्ये विभाजक म्हणून घेतात). हा संदर्भ सरासरी संदर्भापेक्षा जास्त तटस्थ असतो. एखाद्या विशिष्ट स्थानी केंद्रीभूत झालेल्या वर्चसाचे गुणधर्म सखोल अभ्यासासाठी ही पद्धत फार उपयुक्त ठरते.

आलेखन यंत्राचे कार्य : आदान अग्रामधून झालेल्या वर्चसावर यंत्रामध्ये पुढीलप्रमाणे संस्करण होते.

विवर्धन : मुळात सु. १०० मायक्रोव्होल्टपेक्षा कमी असलेले विद्युत् वर्चस् टप्प्याटप्प्याने दशलक्षपट वाढविले (विवर्धित केले) जाते. यालाच लाभांग असेही म्हणतात. या विवर्धनाने व लेखअग्राची संवेदनक्षमता कमीजास्त करून आलेखनात दर मिमी. उंचीला १ ते १०० मायक्रोव्होल्ट दर्शविणारे रेखन मिळविता येते. विवर्धनाचे प्रमाण दाखवण्यासाठी कधीकधी यंत्रावर डेसिबल (dB) या लॉगरिथमवर आधारित एककाचा उपयोग करतात. त्याचे सूत्र असे आहे.

या पद्धतीने लाभांक २ = ६ डेसिबल   लाभांक १,००० = ६० डेसिबल इ. येते.

कंप्रता छानन : विद्युत् मस्तिष्कालेखनात ०·५ ते १०० हर्ट्झ कंप्रतेचे तरंग असू शकतात परंतु विविध कंप्रतांच्या तरंगासाठी यंत्राची संवेदनक्षमता सारखीच नसते. कोणत्याही यंत्रात एका विशिष्ट मर्यादेपेक्षा कमी व जास्त कंप्रतेचे तरंग जास्तीत जास्त संवेदनक्षमतेच्या मानाने ७०·७% किंवा त्यापेक्षाही कमी संवेदनक्षमता दाखवितात. या दोन कंप्रतांमधील अंतर किंवा व्याप्ती त्या यंत्राचा पट्टविस्तार दर्शवितात. काही विशिष्ट कंप्रता आलेख मिळून इतर कंप्रतांचा उपद्रव कमी व्हावा यासाठी कंप्रता छानक (इच्छित कंप्रतांच्या संकेतांचे प्रेषण व नको असलेल्या कंप्रतांच्या संकेतांचे क्षीणन करणारे साधन) वापरून पट्टविस्तार अरुंद करणे शक्य असते. या छानकांचे निम्न कंप्रता (उच्च पारक) आणि उच्च कंप्रता (निम्न पारक) असे दोन प्रकार आहेत. यंत्रामध्ये या प्रत्येक छानकाच्या कार्यात नक्की कोणत्या कंप्रतेला सु. ७०% अथवा जास्त संवेदनक्षमता मिळू शकेल हे दाखविणारे उपसंच निवडता येतात. निम्न कंप्रता छानकात त्यांचा उल्लेख केवळ कंप्रतेने (हर्ट्झमध्ये) न करता कालस्थिरांक (आदान संदेशापासून निष्पन्न होणाऱ्या अंतिम वाचनाची दिलेली शेकडेवारी दर्शविण्यासाठी यंत्राला लागणारा कालावधी) या एककानेही करतात (आ. ३). [⟶ छानक, विद्युत्].

गोंगाट न्यूनीकरण : कोणत्याही संवेदनक्षम विद्युत् उपकरणात अनेकदा आदान संकेताच्या अनुपस्थितीतही लहान लहान प्रदान संकेत दिसून येतात. विविध कंप्रतांच्या आणि तीव्रतांच्या या (अनिष्ट) संकेतांना गोंगाट म्हणतात. उपकरणातील काही घटकांमधून विद्युत् प्रवाह जात असताना त्यात यदृच्छया होणाऱ्या चढ-उतारांमुळे किंवा प्रवाह नसताना उष्णतेमुळे घडून येणाऱ्या इलेक्ट्रॉन हालचालींमुळे हे संकेत निर्माण होतात. पट्टविस्तार मर्यादित ठेवून गोंगाट कमी करता येतो. सुमारे २ मायक्रोव्होल्ट इतक्या वर्चसाएवढा गोगाट बव्हंशी स्वीकार्य असतो. त्यापेक्षा जास्त पातळी असल्यास योग्य असे उच्च दर्जाचे घटक जुन्या घटकांच्या बदली वापरून ही पातळी कमी राखण्याचा प्रयत्न करावा लागतो. [⟶ विद्युत् गोंगाट].

अंतिम आलेखन : यंत्रातून बाहेर पडणारे विद्युत् संकेत (प्रदान संकेत) दृश्य स्वरूपात साकार करण्यासाठी प्रत्येक परिवाहाच्या शेवटी जोडलेले विद्युत् चुंबकीय लेखित्र (अनुलेखक) असते. या लेखित्राचे लेखनाग्र सरकत्या कागदावर शाईने आलेख उमवटते. कागदावर १ मिमी. अंतर दाखविणाऱ्या फिकट उभ्या रेषा छापलेल्या असतात व त्यांची गती सेकंदास १५, ३० किंवा ६० मिमी. ठेवता येते. प्रतिसेकंद खूण उपटवणारा कालचिन्हकही स्वतंत्रपणे कार्यान्वित करता येतो. त्यामुळे आलेखातील तरंगांची कंप्रता रेखित नसलेला कागद वापरला असला, तरीसुद्धा काढता येते. उच्च कंप्रतेच्या लेखनात सु. १०० हर्ट्झच्या पुढे साध्या लेखनाग्राची कार्यक्षमता कमी होत असल्याने जास्त प्रगत अशा तंत्रामध्ये कागदाला स्पर्श न करता शाईचा सूक्ष्म झोत सोडणारे लेखित्र वापरले जाते. त्याचप्रमाणे नेहमीच्या तीन गतींपेक्षा अतिशय कमी गतीने कागद सरकवून दीर्घकाळ किंवा रात्रभर आलेखन करण्याची सोय अथवा अतिशय जलद गती वापरून सूक्ष्म विश्लेषणाची सोय उपलब्ध असते. प्रदान संकेत लेखित्राकडे पाठवित असतानाच ते दूरमापनासाठी दूरध्वनी तारांमध्ये सोडणे किंवा रोडिओ प्रेषणाने अन्यत्र पाठवणेही (उदा., अंतराळवीरांकडून पृथ्वीवर) आता शक्य झाले आहे. तसेच चुंबकीय फितीवर त्याचे मुद्रण करणे आणि विश्लेषणासाठी संगणकास त्याचे भरण करणे या सोयीही आता वापरात आहेत. विद्युत् वर्चसाच्या अचूक मापनासाठी आलेखात मधूनमधून प्रमाणित ज्ञात वर्चसाचे संकेत उमटवून आलेखाच्या प्रमाणीकरणास मदत करता येते. लेखनाग्राची संवेदनक्षमता आवश्यकतेनुसार १० ते १०० मायक्रोव्होल्ट प्रतिसेंटिमीटर अशी ठेवून त्याची नोंद आलेखावर केली जाते.

प्राकृत विद्युत् मस्तिष्कालेखाचे स्वरूप : विविध परमप्रसर आणि कंप्रतांच्या वर्चसीय बदलांमुळे आणि विविध मस्तिष्क खंडांवरील जोडण्यांमधील फरकांमुळे आलेख जरी गुंतागुंतीचे असले, तरी त्यांत काही विशिष्ट आकृतिबंध निश्चितपणे दिसून येतात. सर्वसाधारणपणे १५० मायक्रोव्होल्टपेक्षा कमी तीव्रतेच्या आणि ०.५ ते ६० हर्ट्झ कंप्रतेच्या वर्चस् तरंगांमधून व त्यांच्या अध्यारोपणाने आलेखनिर्मिती होते. बव्हंशी लयबद्ध असणाऱ्या या आलेखात कमीजास्त प्रमाणात सतत चालू असणारी उत्स्फूर्त क्रियाशीलता आणि तिच्या पार्श्वभूमीवर मधूनमधून प्रकट होणारे भिन्न कंप्रता व परमप्रसर असलेले विशिष्ट प्रासंगिक तरंग असे दोन प्रकारचे वर्चसीय बदल आढळतात. व्यक्तीव्यक्तींमध्ये भिन्नता दर्शविणारे हे आलेख वय, मानसिक वाढ व विकास, कृतिकौशल्य, भाषाप्रभुत्व यांनुसार आयुष्यभर थोडे थोडे बदलत असतात. समरूप (एकाच फलित अंडाणूपासून झालेल्या) जुळ्यांमध्ये आलेख सारखेच असल्यामुळे मेंदूतील विद्युत् वर्चसाच्या निर्मितीस आनुवंशिक नियंत्रणाचा आधार असावा, असे म्हणता येईल. एकाच व्यक्तीच्या अल्पकाळात घेतलेल्या आलेखात निद्रा, तंत्रिका तंत्रावर परिणाम करणारी औषधे, मानसिक अवस्था, भावनोद्रेक यांमुळे तर बदल होतातच परंतु डोळ्यांची उघडझाप, स्नायूंची हालचाल, घाम येणे अशा क्रियादेखील आलेखात त्वरित परावर्तित होतात.

जागृतावस्थेत पण डोळे मिटून घेतलेल्या स्थितीत काढलेल्या प्रौढ व्यक्तीच्या विद्युत् मस्तिष्कालेखात चार प्रकारचे पार्श्वभूमीय तरंग दिसून येतात (यापैकी आल्फा, बीटा व डेल्टा तरंग ‘बेशुद्धी’  या नोंदीतील आ. २ मध्ये दाखविले आहेत). कंप्रतेनुसार ते पुढीलप्रमाणे असतात.

चार हर्ट्झपेक्षा कमी (०·५ ते ४ हर्ट्झ) कंप्रतेचे डेल्टा तरंग : मुख्यतः निद्रावस्थेत आढळणारी ही कंप्रता जागेपणी थोड्या प्रमाणात शंख-खंडाच्या [प्रमस्तिष्क गोलार्धाच्या मोठ्या खंडाच्या ⟶ मेंदू] मागील बाजूस दिसून येते. बाल्यवस्थेत वयाच्या २-३ महिन्यांपासून दिसू लागणाऱ्या तरंगांचा हा तारुण्यावस्थेत टिकून राहिलेला अवशेष असावा. सर्व वयांच्या लोकांत गाढ झोपेत हे असतात. व प्राकृत स्थितीतील अर्भकांत असलेले हे प्राथमिक तरंग असतात.

चार हर्ट्झपेक्षा कमी (०.५ ते ४ हर्ट्झ) कंप्रतेचे डेल्टा तरंग : मुख्यत्वे लहान मुलांमध्ये आढळणारी ही कंप्रता शंख-क्षेत्रातच प्रौढवयात दिसते. सहाव्या महिन्यापासून हे तरंग अर्भकात मध्यभागात दिसू लागतात व तेथून ते शंख-क्षेत्राच्या व पार्श्वकपालीय [प्रमस्तिष्क गोलार्धाच्या मधल्या विभागाच्या ⟶ मेंदू कवटी] क्षेत्राच्या दिशेने वाढत जातात. हळूहळू त्यांची जागा पौगंडावस्थेत आल्फा तरंग घेऊ लागतात.

आठ ते तेरा हर्ट्झ कंप्रतेचे आल्फा तरंग : ४० ते १०० मायक्रोव्होल्टचे हे तरंग प्रामुख्याने मेंदूच्या मागच्या बाजूस विपुलतेने दिसतात. ९ ते ११ हर्ट्झमदध्ये जास्तीत जास्त कार्यशीलता, दोन्ही बाजूंना समप्रमाणता आणि डोळे उघडले असता त्वरित क्षीणन किंवा पूर्णपणे रोध ही या तरंगांची वैशिष्ट्ये आहेत. शिवाय चिंतातुर अवस्था, दृष्टी एकाग्र करणे, मनातल्या मनात हिशेब करणे यांनीही त्यांचे समप्रमाणात क्षीणन होऊ शकते. कंप्रता कमी होण्याच्या कारणांमध्ये झापड येणे, गुंगीची औषधे, मेंदूच्या कार्यक्षमतेच्या ऱ्हासाची सुरूवात, चयापचयी प्रक्षोभ (शरीरात सतत घडणाऱ्या जीवरासायनिक प्रक्रियांमधील खळबळ) यांचा उल्लेख करता येईल. अशा कारणांमुळे कधीकधी डोळे उघडल्यावर तरंगांचे क्षीणन न होता वर्धन होते. आल्फा लय वयांनुसार विकसित होत जाते व सु. बाराव्या वर्षी पक्व होऊन स्थिर होते व म्हातरापणात (६५ वर्षांहून जास्त वयात) त्यांची कंप्रता व परमप्रसर घटत जातो. 

तेरा हर्ट्झपेक्षा जास्त (१४ ते ३० हर्ट्झ) कंप्रतेचे बीटा प्रसंग : विशेषतः ललाट खंडांवर [प्रमस्तिष्क गोलार्धाच्या अग्र भागावर ⟶ मेंदू] जागेपणी किंवा झोपेतही ते तीव्रतेने आढळतात. १० ते ५० मायक्रोव्होल्ट असलेली ही तीव्रता झोपेच्या औषधांनी वाढू शकते.

या चार प्रकारच्या तरंगांच्या पार्श्वभूमीवर वेळोवेळी विशिष्ट तरंगांकृती किंवा तरंगसमुच्चयांचे आकृतिबंध दिसतात. त्यांना (१) के जटिल (२०० मायक्रोव्होल्टचा तरंग व पाठोपाठ १४ हर्ट्झचे लहान तरंग), (२) लँब्डा तरंग (डोळ्यांच्या हालचालींशी संबद्ध ५० मायक्रोव्होल्टहून लहान उंचीचे तरंग), (३) म्यू लय (७ ते ११ हर्ट्झ विरुद्ध बाजूच्या हालचालींनी रोध), (४) अल्पकालीन किंवा तीक्ष्णाग्र तरंग (२०-७० मिलिसेकंदाचा तरंग), (६) अल्पकालीन व तीक्ष्ण तरंग लय (३ हर्ट्झ १,००० मायक्रोव्होल्टपर्यंत उंचीचे तरंग), (७) व्ही तरंग किंवा मर्धस्थ तरंग (डोळा लागला असताना होणारा समकालिक आल्फा तरंगांचा उद्रेक) अशी नावे आहेत.

झोपेमुळे होणारे बदल : झोपेच्या आधीच्या अवस्थेमध्ये, डोळ्यावर झापड आली असता आल्फा तरंगांची उंची वाढते व कंप्रता कमी होते. त्यानंतर झोपेच्या निरनिराळ्या चार अवस्थांमध्ये हळूहळू आल्फा तरंगाची जागा बीटा व थीटा तरंग घेतात. तसेच कमी तीव्रतेच्या डेल्टा आणि १२-१४ हर्ट्झच्या सिग्मा तरंगांचे निद्रा तर्कू ललाट व मध्यक्षेत्रावर प्रामुख्याने दिसू लागतात. शेवटच्या अवस्थेत डेल्टा तरंगांचे प्रमाण ५० टक्क्यांपेक्षा जास्त काळ व्यापते. झोपेच्या प्रारंभानंतर सु. दीड तासानंतर पार्श्वभूमीमधील तरंग कमी तीव्रतेचे थीटा व आल्फा प्रकारांचे असतात आणि त्याच वेळी स्नायूंच्या शिथिलीकरणाचेही विद्युत् स्नायु-आलेखनाने (कंकाल-स्नांयूच्या शिथिलीकरणाचेही विद्युत् क्रियेचे दृश्य नोंदीत किंवा ध्वनीत परिवर्तन करणाऱ्या उपकरणाच्या मदतीने केलेल्या अनुरेखनाने) दर्शन होते. मधूनमधून स्नायूंचा ताण वाढतो आणि डोळ्यांची जलद हालचाल (REM रॅपिड आय मूव्हमेंट) होते. डोळ्यांच्या जलद हालचालीचे विद्युत् मस्तिष्कालेखात प्रत्यंतर मिळते. स्वप्न पडत असताना असेच बदल घडतात. या सर्वांचे आकृतिबंध अनियमित असतात. [⟶ झोप].

विकृत विद्युत् मस्तिष्कालेख आणि रोगनिदान उपयुक्तता : पार्श्वभूमीय तरंगाचा परमप्रसर कमी होण्याची स्थिती संपूर्ण मस्तिष्कात आढळण्याची कारणे म्हणजे औषधाची विषबाधा, पंधरा सेकंदांपेक्षा जास्त वेळ ऑक्सीजनाचा पुरवठा बंद होणे किंवा तापमान ३२^० से.च्या खाली जाणे (उदा., हृदयावरील अथवा तंत्रिका तंत्राच्या शस्त्रक्रियांसाठी) अशा वेळी आलेख समवर्चसी (तेच विद्युत् वर्चस् दर्शविणारा) होऊ लागते व कारणाचे निरसन केल्यानंतरही ६ तासांत तो पूर्ववत झाला नाही, तर मेंदूच्या कोशिकांना गंभीर इजा झाल्यामुळे बेशुद्धावस्था संपण्याची शक्यता नसते. एखाद्या विशिष्ट भागात किंवा एकाच बाजूला हा बदल दिसला, तर त्या क्षेत्राचा रक्तपुरवठा बंद झालेला आहे किंवा मेंदू आणि विद्युत् अग्र यांच्यामध्ये रक्तार्बुद [रक्तयुक्त सूज किंवा अर्बुद म्हणजे कोशिकांच्या अत्यधिक वाढीमुळे उत्पन्न झालेली आणि शऱीरीस निरुपयोगी असलेली गाठ ⟶ अर्बुद विज्ञान] तयार झाले आहे, अशी शक्यता असते.

परमप्रसराऐवजी पार्श्वभूमीय तरंगांची कंप्रता कमी होण्याच्या कारणांमध्ये यकृत किंवा वृक्क (मूत्रपिंड) दोषामुळे होणारे चयापचयी व आयनी बदल, रक्तस्त्राव, जलद वाढणारे अर्बुद किंवा मस्तिष्कमेरूद्रवाच्या [मेंदू व मेरूरज्जू (पृष्ठरज्जू) यांच्यातील दाब एकसारखा ठेवणाऱ्या द्रवाच्या  ⟶ मेंदू मेरूरज्जु] अभिसरणात रोध यांचा समावेश होतो. कर्परांतर्गत (कवटीमधील) दाब वाढून कोशिकांचा नाश होण्याची शक्यता एखाद्या गळवाच्या (अर्बुदाच्या) वाढीमुळे किंवा मेंदूला अपघाती इजा झाल्यानेही संभवते परंतु अशा गळांमुळे किंवा स्थानीय आघाताने कंप्रतेत होणारे बदलही काही विद्युत् अग्राच्या क्षेत्रापुरते मर्यादित असतात. प्रमस्तिष्काच्या खाली पारमस्तिष्कीय [अग्रमस्तिष्काच्या पश्च भागातील ⟶ मेंदू] केंद्रामध्ये निर्माण झालेल्या अशाच दोषांचे परिणामही प्रक्षेपित स्वरूपात संपूर्ण प्रमस्तिष्कभर पसरतात.

पार्श्वभूमीय बदलांबरोबरच विशिष्ट तरंगनिर्मितीही अपस्मारात आढळते. झटका आला असताना जे अल्पकालीन तरंग आलेखात उमटतात, तसेच तरंग अंतरिम अवस्थेतही काही प्रमाणात आढळतात. ८० मिलिसेकंदाचा एखादाच तरंग किंवा तरंगांचा काहीसा लयबद्ध समूह असे त्याचे स्वरूप असून त्यांची व्याप्तीही संपूर्ण मेंदूच्या सर्व विद्युत् अग्रांना पोहोचणारी असेलच असे नाही. प्रत्येक अल्पकालीन तरंगानंतर काही मंद तरंग असतात. ८० ते २०० मिलिसेकंदांचे तीव्र तरंगही कधीकधी विस्तीर्ण क्षेत्रात पसरलेले दिसतात. त्यांच्या मालिका प्रत्येक वेळी कित्येक सेकंदांपर्यंत चालू राहतात. या तरंगांच्या स्वरूपावरून व स्थानावरून अपस्माराचे केंद्रस्थ आणि व्यापक असे दोन मुख्य वर्ग करण्यात येतात [केंद्रस्थ अपस्मार हा आंशिक अपस्माराचा एक प्रकार असून यामध्ये मेंदूच्या विशिष्ट भागामध्ये विकृतिजन्य बदल झाल्यामुळे तेथील विद्युत् वर्चस् वाढलेले आढळते. व्यापक अपस्मारात सर्व प्रकाराच्या अज्ञातहेतुक झटक्यांचा समावेश होतो ⟶ अपस्मार].

साध्या आलेखात स्पष्ट निदान करण्याएवढे बदल दिसले नाहीत, तर सक्रियण पद्धती वापरली जाते. सुमारे तीन मिनिटे जलद श्वसन करून रक्तातील कार्बन डाय-ऑक्साइडाचे प्रमाण कमी करणे किंवा ४ ते २० कंप्रतेचे प्रकाशझोत डोळ्यासमोर फिरवणे या क्रियांमुळे सक्रियणाचा परिणाम अपस्माराच्या रुग्णता आकडी न येताही आलेखात दिसू लागतो. झोपेच्या विविध अवस्थांमध्येही असे सक्रियण आपोआपच दिसून येते. 

प्रमस्तिष्कात निर्माण झालेली रक्तार्बुदे, वाहिनीक्लथन (रक्ताच्या गुठळीने रक्तवाहिनी चोंदणे), गुळवे, आघातजन्य इजा, अर्बुदे इ. नक्की कोणत्या ठिकाणी आहेत, याचा शोध घेण्यासाठी विद्युत् मस्तिष्कालेखाचा उपयोग करता येतो. संगणकीकृत छेद-क्ष किरण चित्र-क्रमवीक्षण म्हणजे सीटी स्कॅन (काँप्युटराइझड् टोमोग्राफिक स्कॅन) या क्ष-किरण चित्रण पद्धतीत सपाट आडव्या छेदातील प्रतिमांच्या मालिकेपासून संगणकाच्या मदतीने शरीरातील संरचनेची अथवा अवयवाची त्रिमितीय प्रतिमा तयार करण्यात येते. या अत्याधुनिक पद्धतीनेही न सापडणारे बदल कधीकधी विद्युत् आलेखाच्या साहाय्याने स्थानीकृत करता (जागा ठरविता) येतात व या दोन्ही उपकरणांचा उपयोग अनेकदा एकमेंकास पूरक असा होतो. 

कधीकधी रुग्णाचे हृदय व श्वसन चालू असते. मात्र अधिक उच्च पातळीवरचे मेंदूचे कार्य बंद पडलेले असते. या स्थितीला अपरिवर्तनीय बेशुद्धी असे म्हणतात व या स्थितीत मेंदूचे कोणतेच कार्य चालू नाही हे विद्युत् मस्तिष्कालेखाने उघड होते. ही स्थिती म्हणजेच मस्तिष्कस्तब्धता होय. मध्यवर्ती तंत्रिका तंत्रातील क्रियाशीलता कायमची थांबते तेव्हा ‘मेंदूचा मृत्यू’ होतो व ही स्थिती सपाट विद्युत् मस्तिष्कालेखाने सूचित होते.

संशोधन कार्यात झोपेच्या विविध अवस्थांचा अभ्यास करण्यासाठी विद्युत् मस्तिष्कालेख वापरतात, तसेच मादक पदार्थांचा मेंदूवर कोणता परिणाम होतो याच्या अध्ययनासाठीही हे आलेख वापरतात. 

मानसिक विकृतींमधील जे बदल अपस्मार, चयापयचाचे दोष किंवा आघातजन्य अथवा इतर ठोस स्वरूप्याच्या इजेमधून उद्भवतात, त्यांच्या उपचारामध्ये विद्युत् मस्तिष्कालेखनाने मदत होऊ शकते परंतु इतर मानसिक रोगांमध्ये विशेषतः विचार, वर्तन, जाणिवेतील संवेदना यांसारख्या मनोव्यापारांत जेव्हा सूक्ष्म बदल घडून येतात, तेव्हा त्यांचे प्रतिबिंब विद्युत् मस्तिष्कालेखात आढळत नाही. त्यामुळे या तंत्राचा मनोदोषचिकित्सेत उपयोग मर्यादितच असतो. [⟶ रोगनिदान].

विशेष तंत्रे व त्यांची उपयुक्तता : डोक्यावरील विद्युत् अग्रांच्या साहाय्याने वर्चस्मापन व आलेखाने नुसत्या डोळ्यांच्या वाचनाने केलेले विश्लेषण अनेकदा अपुरे ठरल्यामुळे अनेक प्रकारच्या विशेष कार्यपद्धती वापरात येत आहेत.

विशेष विद्युत् अग्रे : प्रमस्तिष्काच्या खालच्या पृष्ठभागावरील वर्चस् मोजण्यासाठी कानशिलांमधून जत्रुक (कवटीच्या तळाच्या अस्थीशी निगडित) विद्युत् अग्र आत टोचून शंखखंडाच्या खाली पोहोचता येते. नाकामधूनही अशाच प्रकारे नासाग्रसनीय किंवा नासातितवीय (नासाकोटराच्या भित्तींचा मोठा भाग व नेत्रकोटरांचा काही भाग ज्याचा बनलेला असतो त्या कवटीच्या हाडाशी निगडित) विद्युत् अग्रे घालून कपालखंडाच्या खालील पृष्ठभागाचा अभ्यास करता येतो. प्रमस्तिष्काच्या विशिष्ट मर्यादित भागाच्या सविस्तर अभ्यासासाठी, मेंदूवरील शस्त्रक्रियेमध्ये मार्गदर्शनासाठी आणि मानसिक रुग्णांमध्ये उपचारासाठी प्रमस्तिष्काच्या पृष्ठावर किंवा पृष्ठाखाली उतकांतर्गत सूक्ष्म विद्युत् अग्रे दीर्घकाळ बसवून ठेवता येतात व ती असताता रूग्ण हिंडूफिरू शकतो.

घटनासंबद्ध किंवा कृत्रिम रीत्या उद्दीपीत वर्चसाची निर्मिती : यासाठी ध्वनी, प्रकाश अथवा एखाद्या तंत्रिकेस मापित मात्रांमध्ये विद्युत् उत्तेजन देऊन त्याच्या परिणामाचे (वा विद्युतीय प्रतिसादाचे) मापन केले जाते. याशिवाय एखादी क्रिया प्रत्यक्ष करण्यापूर्वीच जे वर्चस् निर्माण होते, त्या सिद्धता वर्चसाचा (स्नायूंची ऐच्छिक हालचाल होण्यापूर्वी मेंदूच्या संबंधित क्षेत्रात घडून येणाऱ्या विद्युतीय बदलाचा) अभ्यासही तंत्रिका तंत्राविषयीच्या विज्ञानात उपयुक्त ठरतो. पक्षाघातासारख्या स्थितीत तंत्रिकांच्या मार्गात किंवा मेरूरज्जूमधील कोशिकांमध्ये दोष असल्याने प्रत्यक्ष हालचाल घडून येत नाही परंतु मस्तिष्कालेखनात मात्र वाढलेल्या वर्चसाच्या रूपात रुग्णाची हालचाल करण्याची इच्छा प्रतीत होते. अशाच प्रकारचे घटनासंबद्ध वर्चस् मेंदूतील संवेदी मार्गांच्या अन्वेषणात आणि अर्भकातील उपजत बहिरेपणाच्या वस्तुनिष्ठ प्रमाणमापनात उपयोगी ठरते.

आलेखातील अनेक प्रकारच्या तरंगांचे मिश्रण वेगळे करणे : यासाठी गणितातील ⇨फूर्ये श्रेढीचा वापर करून एकच आलेख अनेक ‘ज्या वक्र’ तरंगांच्या [त्रिकोणमितीतील ‘ज्या’ गुणोत्तराच्या वक्राच्या आकारसारख्या असणाऱ्या तरंगांच्या ⟶ त्रिकोणमिति] संश्लेषणातून निर्माण झालेला असतो, हे दाखविता येते [⟶ तरंग गति] आणि त्यातून विविध कंप्रतांचा स्वतंत्र अभ्यास शक्य होतो. तरंगाच्या परमप्रसराचेही असेच विश्लेषण करून वर्चसाच्या कमीजास्त होण्याचा कल कसा आहे, हे पाहता येते. या दोन्ही प्रकारच्या विश्लेषणांच्या मदतीने आलेखातील अनाहूत वर्चासांचा उपद्रव (मेंदूशिवाय इतर उद्गमांपासून आलेले तरंग) शोधून काढता येतो (उदा., हृदय, स्नायूंची हालचाल, इमारतीचा विद्युत् पुरवठा, उच्च कंप्रता निर्माण करणारी विद्युत् साधने यांचा उपद्रव). संगणकाच्या साहाय्याने हे सर्व विश्लेषण त्वरित होऊ शकते.

डोक्यावरील अनेक क्षेत्रांच्या विद्युत् वर्चसाचे दिशिक विश्लेषण : असे विश्लेषण करून समवर्चसीय रेषा काढता येतात. त्यांच्या साहाय्याने डोक्याचे वर्चसीय रूपरेषादर्शक नकाशे तयार केले जातात.

मस्तिष्क वर्चसाशिवाय इतर चलांचे समांतर आलेखन : इतर चलांचे (बदलत्या राशींचे) समांतर आलेखन त्याच यंत्राच्या साहाय्याने करून त्यांचे मस्तिष्कक्रियांशी संबंध कसे आहेत, ते अभ्यासता येतात. उदा., श्वसन, नाडीचे ठोके, हृदयक्रिया, रक्तदाब, विशिष्ट स्नायूंची किंवा संपूर्ण शरीराची हालचाल, त्वचेचा रोध इत्यादी.

अशा रीतीने विद्युत् मस्तिष्कालेखनाचे तंत्र तंत्रिका तंत्राच्या क्रियात्मक अभ्यासासाठी वापरण्याच्या कक्षा दिवसेंदिवस व्यापक होत आहेत. 

पहा : कवटी तंत्रिका तंत्र मेंदू मेरूरज्जु रोगनिदान.

संदर्भ : 1. Binnle, C. D. Rowman, A. J. Gutter, Th. A Manual of Electroeacephalographic Technology, Cambridge, 1982.

    2. Cooper, R, Osselton, J. W. Shaw, J. C. EEG Technology, London, 1980.

    3. Kooi, K. and others, Fundamentals of Electroencephalography, New York, 1978.

    4. Purchase, G, Allan, D. Neuromedical and Neurosugical Nursing, Eastbourne, 1984.

    5. Walton, J. Essentials of Neurology, London, 1982.

श्रोत्री, दि. शं.

“