Untersuchung zum Ursprung höherfrequenter Potentiale an der Kopfhaut

Summary

Scalp recorded frequencies up to 1000 Hz have been reported by various authors. Itil described psychotropic drug effects in EEG-frequencies above 50 Hz and hypothesized that drugs should effect frequencies up to 1000 Hz.

The present experiment was planned to investigate whether scalp recorded frequencies from 50 to 750 Hz have a biological origin and whether there is evidence that these are cerebral biopotentials.

Signals were recorded with modified EEG amplifiers. A high pass filter of 50 Hz, 12 dB/octave, was used. Power spectrum analysis was done and power calculated in Δf = 2 Hz steps. Signals were recorded from a ‚leather dummy’, skin over the tibia bone, from skin over muscules and from the scalp.

From the leather dummy (fig. 1) and the tibia bone (fig. 4) only white noise was recorded. From muscles and the scalp, signals were recorded which after power spectrum analysis resulted in a curve (figs. 2 and 3) to which an e-function could be fitted.

As an exception to the e-function shape of the curve, peaks (fig. 5) and ‚kinks’ (figs. 6 and 8) were found.

Peaks in the power spectrum could be explained by spike discharges in the EEG time series (fig. 7). Two different e-functions could be fitted to curves with ‚kinks’. Since the gradient of the e-function depends on the type of the impulses, ‚kinks’ in the power spectrum could be explained by two different types of impulses in the EEG-curve.

1.5 hours after oral intake of 10 mg diazepam the power was reduced in comparison to placebo (fig. 10). The decrease in power under diazepam seems to be highest were muscles can be expected under the scalp (fig. 9).

Even if there was no doubt about diazepam effects on potentials between 50 and 750 Hz, no conclusion could be drawn, as to whether these potentials and the change seen after diazepam are cerebral biopotentials. On the contrary, there is some evidence, that both the potentials and the change after diazepam are of muscular origin.

Zusammenfassung

Frequenzen bis 1000 Hz, mit Oberflächenelektroden von der Kopfhaut des Menschen abgeleitet, sind von verschiedenen Autoren beschrieben worden. Itil bezieht in seine Untersuchungen über Pharmakawirkungen Frequenzen über 50 Hz ein und postuliert auch Pharmakawirkungen bei Frequenzen bis 1000 Hz.

In dem vorliegenden Experiment sollte untersucht werden, ob Frequenzen im Bereich 50-750 Hz biologischen Ursprungs sind und ob sich Anhaltspunkte dafür gewinnen lassen, daß es sich um zerebrale Potentiale handelt.

Mit im Frequenzgang modifizierten EEG-Verstärkern wurden Potentiale im Bereich 50-750 Hz von einem ‚Lederdummy’, über Knochen, Muskel und von der Kopfhaut aufgezeichnet und Powerspektralanalysen unterzogen und die absolute Power im Frequenzabstand (f = 2 Hz ermittelt.

Über Lederdummy und Tibia wurde weißes Rauschen registriert, über Muskeln und an der Kopfhaut nach höheren Frequenzen hin in der Energie abfallende Spektren, an die sich e-Funktionen anpassen lassen.

Als Ausnahme von dem Verlauf dieser e-Funktion wurden ‚peaks’ und ‚Knicks’ gefunden. Peaks im Spektrum konnten auf Spitzenentladungen in der Zeitreihe zurückgeführt werden. An Kurven mit Knicks ließen sich zwei unterschiedliche e-Funktionen anpassen. Da die Steilheit der e-Funktion des Spektrums von der Impulsform der Zeitreihe abhängt, wurden Knicks im Spektrum auf zwei unterschiedliche Impulsgruppen zurückgeführt.

Eineinhalb Stunden nach der Einnahme von 10 mg Diazepam wurde eine Abnahme der Power im Vergleich zu Placebo beobachtet. Diese scheint dort stärker zu sein, wo sich unter der Kopfhaut gewöhnlich Muskeln befinden. Auch wenn ein medikamentöser Effekt im Bereich 50-750 Hz von 10 mg Daizepam auf die von der Kopfhaut abgeleiteten Potentiale vorausgesetzt wird, erscheint doch der Schluß, daß diese Potentiale und deren Änderung zerebralen Ursprungs sind, nicht gerechtfertigt. Im Gegenteil, es spricht einiges dafür, daß sie myogen sind.

Key Words:

Scalp recorded high frequencies - Source of EEG-high frequency potentials - Analysis of high frequencies - Diazepam and high frequency