Simulation der Auswirkung von Veränderungen der anisotropen elektrischen Leitfähigkeit im Gewebe des menschlichen Gehirns auf die Elektroenzephalographie

Die vorliegende Arbeit untersucht den Einfluss von Gewebeveränderungen durch Tumoren, Ischämien und Ödeme auf die Ausbreitung elektrischer Felder im Gehirn und damit auf die Elektroenzephalographie (EEG). Die Ergebnisse erklären Beobachtungen aus jüngeren Tierstudien und erlauben Vorhersagen für Messungen beim Menschen. Die in einem Teilvolumenen mit der Finiten-Elemente-Methode simulierten elektrischen Potentiale weisen wegen der gestörten Anisotropie des Gewebes, und damit der Leitfähigkeit, in fast allen Fällen einen Anstieg der Magnitude an der Oberfläche auf – selbst im Fall der Ischämie, bei der die Leitfähigkeit rapide abfällt. Aus einem Dipol in einer Furche (Sulcus) resultieren höhere Oberflächenpotentiale als durch einen auf einem Hügel (Gyrus) liegenden, sich viel näher an der Oberfläche befindenden Dipol, und zwar dann, wenn die Leitfähigkeit des darunter liegenden Gewebes sehr gering wird, wie es bei realen anämischen Infarkten der Fall ist. Dies ist mit dem Wegfall der Anisotropie und dem „Shunting- Eekt“ zu erklären. Die Ergebnisse zeigen, dass pathologische Veränderungen bei der Evaluierung von EG-Signalen und vor allem bei einer EEG-basierten Analyse der Quellen stets beachtet werden müssen.