คลื่นสมองมาจากไหน? วัดเองที่บ้านได้ไหม? วันนี้เราจะมาหาคำตอบกันครับ สมองของเราเป็นอวัยวะที่ซับซ้อนที่สุดในร่างกาย ภายในประกอบด้วยเซลล์ประสาทเป็นแสนล้านไปจนถึงล้านๆเซลล์ ซึ่งจำนวนนั้นขึ้นอยู่กับบุคคลและอายุอีกด้วย การสื่อสารกันระหว่างเซลล์ประสาทนั้นเกิดจากปฏิกิริยาไฟฟ้าเคมีส่งสัญญาณถึงกันผ่านสิ่งที่เรียกว่าสารสื่อประสาท ถึงแม้ว่าจะมีงานวิจัยจำนวนมากมายมหาศาลที่เกี่ยวข้องกับการทำความเข้าใจการทำงานของสมองทั้งของสัตว์และมนุษย์ แต่ด้วยความซับซ้อนของสมองนั้นยังทำให้มีความลึกลับที่ต้องการคำตอบอีกมากมายนับไม่ถ้วน

dipole

แต่บทความนี้เราจะไม่ลงลึกไปถึงระดับเซลล์ครับเราจะมองกันที่ภาพใหญ่ เมื่อไหร่ก็ตามที่สมองส่วนหนึ่ง หรือทั้งหมด ตอบสนองต่อกิจกรรมของร่างกายมนุษย์นะขณะนั้น ปฏิกิริยาไฟฟ้าเคมีระหว่างเซลล์ประสาทจำนวนมากจะถูกกระตุ้นขึ้นพร้อมกัน ซึ่งก่อให้เกิดสนามไฟฟ้าขนาดที่ใหญ่เพียงพอที่จะสร้างการเปลี่ยนแปลงขอศักย์ไฟฟ้าบริเวณพื้นผิวของกะโหลก (ดังรูปที่ 1) ซึ่งการเปลี่ยนแปลงนี้เองที่สามารถตรวจวัดได้จากพื้นผิวของหนังศีรษะภายนอก และวิธีการวัดการเปลี่ยนแปลงของศักย์ไฟฟ้าซึ่งเป็นผลจากการทำงานของสมองนี้รู้จักกันดีในชื่อ Electro-encephalography (EEG) ในบางครั้งสัญญาณที่วัดได้จากวิธีวัดนี้ก็ถูกเรียกว่าสัญญาณ EEG หรือคลื่นสมอง (Brain waves) นั่นเอง ขอเน้นย้ำนะครับว่าวิธีการนี้สามารถใช้วัดสัญญาณได้โดยไม่ต้องรุกล้ำเข้าไปภายใน (non-invasice technique) ไม่ได้ก่อให้เกิดความเจ็บปวดแต่อย่างใดครับ ซึ่งหมายความว่าเราวัดกันเองที่บ้านก็ได้ครับ!!!

v2-2

ตลอดเวลาสามปีในการเรียนปริญญาโทและเอก ผมได้มีโอกาสใช้เครื่องมือวัด EEG (EEG amplifier) อยู่หลายรุ่นตามหน่วยวิจัยต่างๆที่ผมได้มีโอกาสเข้าร่วมทำวิจัย ในบทความนี้จะขอแนะนำ OpenBCI (เจ้าของสินค้าเป็นบริษัท start up เริ่มจาก campaign บน kickstarter) ซึ่งมีราคาที่ถูกเพียงพอที่จะซื้อมาใช้เล่นเองที่บ้านได้ครับ และที่สำคัญอุปกรณ์ชิ้นนี้เป็น open-source ซึ่งหมายความว่าเราสามารถนำไปประยุกต์ใช้งานร่วมกับโปรแกรมใดๆที่เราพัฒนาขึ้นเองได้อย่างยืดหยุ่น ซึ่งดีกว่าอุปกรณ์ราคาแพงที่เราดัดแปลงอะไรไม่ได้เลยด้วยซ้ำไปครับ

32bit_top_1_1024x1024

นอกจากตัว EEG amplifier ยังต้องมีอุปกรณ์สำหรับการเตรียมหนังศีรษะให้พร้อมสำหรับการวัด ดังต่อไปนี้

  1. เจลทำความสะอาดหนังศีรษะ (skin preparation gel) เจลนี้จะมีเม็ดบีดเล็กๆอยู่ภายใน วัตถุประสงค์คือกำจัดหนังศีรษะกำพร้าที่สกปรก และเพื่อให้พื้นผิวตำแหน่งเป้าหมายราบเรียบเพียงพอที่จะติดสัมผัสกับขั้ววัดไฟฟ้า (คือเพื่อลดความขัดทางไฟฟ้า, impedance, นั่นเอง)  [Nuprep เป็นแบรนด์ที่ใช้กันอย่างแพร่หลาย]nuprep
  2. แอลกอฮอล์ทำความสะอาดเจลที่ตกค้างจากข้อหนึ่งให้หมดไปจากพื้นผิว
  3. ขั้ววัดไฟฟ้า (electrodes) สำหรับคนทั่วไปทั่วไปมักจะใช้ gold cup electrode แต่สำหรับผมจะชอบใช้ gel electrode เพราะติดเข้ากับหนังศรีษะได้อย่างแนบชิด และไม่ขยับเขยื้อนหรือหลุดง่าย แต่ต้องสิ้นเปลืองเพราะใช้เสร็จแล้วต้องทิ้งทันที [แอบบอกไบ้ว่าการวิจัย และพัฒนา electrodes ขึ้นมาใหม่ก็เป็นหัวข้อวิจัยที่ท้ายทายครับ ถ้าใครทำได้ดีสามารถสร้าง break through ต่อวงการนี้ได้เลยครับ …]
  4. กาวนำไฟฟ้า (conductive paste) ซึ่งเป็นตัวกลางในการเชื่อมติดระหว่างหนังศรีษะและขั้ววัดไฟฟ้านั่นเอง [Ten20 เป็นแบรนด์ที่ใช้กันอย่างแพร่หลายครับ]electrodepaste_1024x1024

สำหรับตำแหน่งของการวัดสัญญาณสมองนั้นจะมีมาตรฐานสากลซึ่งมีชื่อเรียกระเบียบวิธีการวัดนี้ว่า The 10/20 system ซึ่งตัวเลข 10/20 ก็มาจากจำนวน % ของระยะห่างระหว่างตำแหน่งดังรูป ที่คิดเป็น % ก็เพราะว่าเทียบกับขนาดเฉพาะของหัวแต่ละคนนั่นเอง (A1/A2 มักจะถูกใช้เป็น Reference/Ref. และ Ground/Gnd., ลองจินตนาการว่าเราวัดวงจรทางไฟฟ้าที่ต้องมี Ref. และ Gnd. เช่นเดียวกันครับ)

10_20

มาถึงตอนนี้ทุกท่านคงเห็นภาพวิธีการวัดคลื่นสมองแบบ EEG กันชัดขึ้น แต่เนื่องด้วยเป็นการวัดจากภายนอกสัญญาณที่ได้จึงมีขนาดเล็ก และมักจะถูกแทรกแซงโดยสัญญาณรบกวนจากภายนอก หรือการเคลื่อนไหวได้ง่าย ดังนั้นการวิเคราะห์ว่าสัญญาณที่วัดได้จึงต้องอาศัยประสบการณ์ และองค์ความรู้พื้นฐานเพื่อที่จะมั่นใจได้ว่าสัญญาณทีพบนั้นเป็นสัญญาณสมองจริงๆ สำหรับในบทความถัดไปผมจะลงไปในรายละเอียดรูปร่างหน้าตาของสัญญาณสมองที่เกิดจากการวัดอย่างถูกต้อง และข้อควรคำนึงในการวัดสัญญาณสมองเพื่อการนำไปประยุกต์ใช้ได้อย่างถูกต้อง

หมายเหตุ : ยังมีวิธีวัดการทำงานของสมองอีกหลายรูปแบบครับ ทั้งแบบที่ต้องเปิดกะโหลกและรุกล้ำเข้าไป (invasice technique) เช่น ECoG เป็นต้น และแบบที่วัดได้จากภายนอก เช่น MEG, NIR, MRI เป็นต้น ซึ่งผู้ที่สนใจสามารถนำคีย์เวิร์ดเหล่านี้ไปค้นหาข้อมูลเพิ่มเติมเพื่อศึกษาดูได้ครับ สำหรับบล็อกนี้ในช่วงแรกจะมุ่งเน้นไปที่บทความวิจัยที่เกี่ยวข้องกับ EEG เป็นหลักครับ ซึ่งท่านสามารถกดติดตามผ่านแฟนเพจเพื่อเข้าถึงบทความต่างๆที่จะถูกเขียนขึ้นในอนาคตครับ

หมายเหต 2 : ผมมีไอเดีย อยากทำเครื่องมือวัด EEG ให้มีลูกเล่นที่แตกต่างจากที่มีขายอยู่ในปัจจุบัน หากท่านใดมีความรู้ในเรื่องของการออกแบบวงจรอิเล็กทรอนิกส์ และมีความสนใจในเรื่องเหล่านี้ลองอีเมลล์มาคุยกันหลังไมค์ได้นะครับ เผื่อมาหาแนวทางสร้างทีมวิจัย และพัฒนาด้วยกันครับ

อ้างอิงรูปภาพจาก

http://www.neurofeedbackaustralia.org.au/

http://www.bem.fi/book/13/13.htm

http://openbci.com/

http://www.ternimed.de/

http://www.us.all.biz/

Advertisements