CONCEITOS BÁSICOS EM EEG

Departamento de Neurofisiologia da Faculdade de Ciências Médicas da
Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)

Maria Augusta Montenegro
Fernando Cendes
Marilisa M. Guerreiro
Carlos A. M. Guerreiro

        Os neurônios têm a habilidade de se comunicar de forma extremamente rápida e precisa, por longos trajetos. Em média, um neurônio forma mil sinapses e recebe mais de 10 mil conexões. A integração sináptica neuronal ocorre por meio de dois mecanismos, elétricos e químicos. No sistema nervoso, sinapses elétricas são usadas primariamente para produzir despolarização e não têm ação inibitória ou prolongada. Na sinapse elétrica ocorre o fluxo de corrente através da membrana pré-sináptica e de canais que conectam as células pré e pós-sinápticas (Kandel & Siegelbaum, 1995).

        Para compreensão dos mecanismos de registro do EEG, é necessário o conhecimento de princípios básicos de eletrônica, pois o EEG consiste no registro da atividade elétrica cerebral.

        Corrente elétrica: é o fluxo de elétrons através de um condutor. Para que haja movimento dos elétrons, é preciso que exista diferença de potencial entre as duas extremidades do condutor. Os elétrons são induzidos a deixar suas órbitas e fluir na direção em que existe carga menos negativa, ou seja, mais positiva (Misulis, 1989). Entretanto, convencionalmente se considera o “fluxo positivo da corrente” para determinar a direção da corrente, pois no passado acreditava-se que as cargas positivas é que se moviam. A unidade de medida da corrente é o Ampère.

        Circuito elétrico: para que a corrente elétrica possa fluir, é preciso que haja uma alça de material condutor conectada a uma fonte de energia, ou seja, um circuito. Se nas extremidades dessa alça for aplicada uma diferença de potencial, haverá corrente elétrica. A fonte de energia pode ser de corrente contínua (p. ex. bateria) ou corrente alternada (p. ex. energia produzida em hidrelétricas). Um circuito pode conter resistores, capacitores e indutores, dispostos de várias maneiras, conforme o objetivo de cada circuito.

        Condutores e isolantes: a força com que os elétrons se ligam é diferente de acordo com cada material. Em elementos que são bons condutores, os elétrons estão ligados frouxamente (elétrons podem se mover facilmente) e, nos isolantes, os elétrons estão ligados fortemente (não permitindo movimento de elétrons). Para que os elétrons em um condutor possam se mover, é preciso que uma força seja aplicada, gerando uma diferença de potencial entre as duas extremidades do condutor (Misulis, 1989).

        Resistor: impede o fluxo de elétrons, convertendo a energia em calor. Quando a corrente passa pelo resistor, a voltagem diminui, porque parte da energia é dissipada. Quando um circuito possui mais de um resistor, eles podem estar dispostos em série ou em paralelo, e a resistência total do circuito é calculada conforme a disposição dos resistores.

- Resistores em série: a resistência total é igual à soma de cada resistência individual.

- Resistores em paralelo: a resistência total é sempre menor que a resistência individual de qualquer dos resistores. Funciona como se houvesse um caminho alternativo para o fluxo da corrente, diminuindo a resistência.

        A resistência é medida em Ohms .

        A lei de Ohm descreve a relação entre corrente (I), resistência (R) e voltagem (V) ou diferença de potencial que é medida em volts.

        Isso quer dizer que, para determinada diferença de potencial, a corrente dependerá da resistência do circuito.

        Capacitor: é composto por dois condutores separados por um isolante. Sua função é armazenar energia na forma de cargas separadas, ou seja, (-) de um lado e (+) do outro lado do capacitor. A corrente elétrica flui na direção da placa do capacitor, entretanto não atravessa a outra placa devido à camada isolante. Isso faz com que o capacitor acumule cargas, ficando carregado até atingir voltagem semelhante à da bateria que produz a corrente elétrica. À medida que as cargas vão carregando o capacitor, elas se opõem ao fluxo de corrente e isso faz com que a velocidade de corrente que chega ao capacitor diminua exponencialmente. Os elétrons fluem para uma placa, o que, por sua vez, causa movimento de elétrons da outra placa na direção oposta, produzindo aparente fluxo de corrente através do capacitor, embora esta não seja composta pelos mesmos elétrons, pois eles não têm como “pular” o isolante (Misulis, 1989). Quando a bateria é desligada, a corrente flui na direção oposta, descarregando o capacitor, pois este só permanece carregado se estiver ligado à fonte de energia.

        A capacitância de um capacitor é medida em farads e reflete a quantidade de carga que ele pode armazenar. A capacidade depende do tamanho das placas e do fluxo de cargas (corrente) que chega a elas. Quanto maior for a capacitância, maior a corrente que terá de fluir para carregar o capacitor.

        Constante de tempo (CT): é o tempo que a corrente leva para fazer 63% de sua transição total do estado inicial ao equilíbrio, ou seja, é o tempo em que a corrente é de apenas 37% de seu valor inicial. Em outras palavras, a CT é o tempo que leva para o capacitor se carregar em 63% da carga total gerada pela diferença de potencial aplicada ao circuito.

        A constante de tempo depende da resistência e da capacitância. Quanto maior a capacitância do circuito, maior o tempo para o capacitor se carregar. Quanto maior a resistência, menor a corrente que fluirá para o capacitor e também maior será o tempo para o capacitor se carregar. Assim, quando a resistência e a capacitância são altas, a corrente cai lentamente a zero e, quando são baixas, a corrente cai mais rapidamente (Misulis, 1997).

        Circuito R-C: trata-se de um circuito composto por resistor e capacitor. Toda vez que uma diferença de potencial (DP) é aplicada ao circuito R-C, a mesma DP medida em volts pode ser detectada imediatamente nas extremidades do resistor (ou resistência). Entretanto, como o capacitor precisa de um tempo para se carregar, a DP aplicada ao sistema só será medida nas extremidades do capacitor após este estar carregado. Conforme a voltagem (DP) aumenta no capacitor, diminui no resistor. Tanto a curva de aumento de DP através do capacitor quanto a curva de diminuição de DP através do resistor são exponenciais e são medidas em segundos. Assim, a DP é maior no resistor logo que o circuito é ligado a uma bateria ou fonte de energia, e a DP é maior no capacitor quando o sinal dado pela bateria já foi transferido ao circuito e este está estável. Os circuitos R-C constituem a base para o entendimento dos filtros.

        Filtros: existem três tipos de filtros importantes para o aparelho de EEG: o filtro de alta freqüência, o de baixa freqüência e o de incisura (60 Hz). Eles proporcionam a seletividade do aparelho em relação à freqüência das voltagens captadas, com o uso de circuitos contendo resistores e capacitores (circuitos R-C). Os filtros são programados de forma a aceitar apenas uma banda de freqüência específica, bloqueando as freqüências indesejadas. Nos filtros de baixa freqüência (passa alta), o componente mais importante é o resistor, pois este responde principalmente a mudanças na voltagem (Misulis, 1989). No filtro de alta freqüência (passa baixa), o componente mais importante é o capacitor, pois este responde a voltagens em equilíbrio (steady state). O filtro de incisura bloqueia apenas freqüências de 60 Hz, correspondentes à freqüência da energia elétrica, sendo importante quando existe artefato de 60 Hz difícil de ser corrigido devido às dificuldades técnicas (Figura 1.1).

Figura 1.1 - Filtro de alta freqüência. Esta figura mostra o mesmo traçado realizado com filtro de alta freqüência em 70 Hz (A) e 15 Hz (B). Observe em (A) o registro de atividade muscular e, em (B), essa mesma atividade com filtro de 15 Hz, o qual distorce o traçado e simula uma onda aguda com reversão de fase em T3 (seta). O uso indevido dos filtros pode mascarar alguns achados, comprometendo a interpretação correta do EEG.

        O intervalo entre o filtro de baixa freqüência e o filtro de alta freqüência é chamado de faixa espectral de freqüência ou banda passante. Tradicionalmente, a banda passante vai de 0,5 Hz até 70 Hz (Luccas et al., 1995).

        A freqüência de corte (cutoff) de cada filtro pode ser alterada de acordo com a necessidade do exame. Importa, porém, o conhecimento de que a mudança de filtros levará ao corte de ondas fisiológicas e isso poderá alterar significativamente o produto final.

        Como mostra a fórmula apresentada anteriormente, a freqüência de corte (f₀) é inversamente proporcional à CT, ou seja, à resistência e à capacitância. Isso indica como se pode alterar a f₀ de um filtro, isto é, aumentando-se ou diminuindo-se a resistência ou a capacitância do circuito. Vale lembrar que a resistência de um circuito pode ser aumentada adicionando-se resistores em série. Por outro lado, aumenta-se a capacitância do circuito adicionando capacitores em paralelo.

        Constante de tempo maior faz com que a f₀ seja menor tanto para filtros de alta quanto de baixa freqüência.

        Na prática, muitos aparelhos de EEG apresentam em seu painel apenas filtro de alta freqüência (para corte de altas freqüências) e constante de tempo (para corte de baixas freqüências). Vale ressaltar que, quando se altera a constante de tempo, a freqüência de corte (f₀) se altera de forma inversamente proporcional (Figuras 1.2 e 1.3).

Figura 1.2 - Constante de tempo 0,3. Idade 13 anos. Estágio 4 do sono. Observe esta amostra de sono lento caracterizada por ondas lentas de alta amplitude, difusas, na faixa dela. Compare este achado com o mesmo traçado realizado com constantes de tempo de 0,03 (Figura 1.3)

Figura 1.3 - Constante de tempo 0,03. Observe a mesma atividade da figura 1.2 registrada com constante de tempo de 0,03. Essa alteração da constante de tempo faz com que o traçado seja distorcido, e as ondas mais lentas acabam sendo cortadas, dando a falsa impressão de um traçado com menos lentificação. O uso indevido da constante de tempo pode mascarar alguns achados, comprometendo a interpretação correta do EEG.

        Indutor: é composto por um pedaço de fio enrolado como se fosse uma mola, e a passagem de energia através desse sistema cria um campo magnético. O indutor armazena energia na forma de campo magnético. Sua função é manter o fluxo de elétrons estável caso haja uma variação na corrente. O aumento da corrente provoca um aumento no campo magnético, com o gasto de energia pelo indutor. A diminuição da corrente faz com que parte da energia do indutor seja utilizada para manter a corrente estável (Misulis, 1989).