EEG Elektroden und galvanische Spannungen

EEG Elektroden verhalten sich wie Batterien

Die Kombination von Elektrodenmaterial, Paste und Hautchemie macht aus jeder EEG Elektrode eine kleine Batterie, die eine Gleichspannung von bis zu einigen hundert Millivolt erzeugt. 

Unter anderem auch deshalb sind EEG Verstärker immer Wechselstromverstärker - die Gleichspannung dieser Batterien wird nicht mitverstärkt (Anmerkung: viele EEG Verstärker sind heutzutage tatsächlich gleichspannungsgekoppelt; die Entfernung des Gleichspannungsanteils wird dann durch die Software vorgenommen).

Warum interessiert uns dann die Gleichspannung überhaupt?

Gleichspannung - na und?

Die galvanischen Spannungen sind nicht konstant

Diese Gleichspannungen sind mit einigen hundert Millivolt um bis zu Faktor zehntausend grösser als ein typisches EEG.

Wäre die Gleichspannung schön stabil, würde sie uns tatsächlich auch gar nicht interessieren. Dazu kommt ja auch noch, dass alle Elektrodenkontakte erwartungsgemäss die gleiche Gleichspannung produzieren, sodass unser Differenzverstärker davon gar nicht sieht.

Rausch....

Leider ist das in der Praxis anders: Die Gleichspannungen sind nicht nur höchst unterschiedlich, sie verändern sich auch noch über die Zeit. Ein typischer Verlauf ist hier dargestellt. Es kann durchaus sein, dass die Differenzspannung zwischen zwei Elektroden ein paar hundert Millivolt beträgt, kurz nachdem die Elektroden montiert worden sind. Diese Spannung verändert sich in der Regel über einen Zeitraum von zehn bis zwanzig Minuten recht stark- ebenfalls um bis zu mehreren hundert Millivolt. Diese Veränderung wird von einem Wechselspannungsverstärker schon weitergegeben, wenn sie schnell im Vergleich zu der unteren Grenzfrequenz ist. Beispiel: Der EEG NeuroAmp hat eine effektive untere Grenzfrequenz von 0.08Hz (Filter erster Ordnung). Vorgänge mit Zeitkonstanten von über einer Minute werden also durchaus noch signifikant verstärkt.

 

Das ist aber noch nicht alles. Der Verlauf der galvanischen Spannungen in Richtung eines stabileren Gleichgewichts ist keineswegs glatt. Vielmehr ist es mit einem steinigen steilen Weg zu vergleichen. Diese 'Hubbel' stören die EEG Aufnahme signifikant. Eine Ungleichmässigkeit, also Rauschen von nur einem Prozent auf einer 'Gleich'-Spannung von 100mV entspricht einem Millivolt, was immer noch mindestens eine Grössenordnung über der Amplitude eines typischen EEGs liegt.

Und nun?

Es gibt zwei Möglichkeiten, mit diesem Sachverhalt umzugehen: 

1. Die Vorgänge bei sehr niedrigen Frequenzen interessieren nicht. Der EEG Verstärker selbst oder die Software blenden die niederfrequenten Störungen einfach mit Hilfe eines Hochpasses aus.

2. Der Einsatz von Elektroden, die nur sehr niedrige galvanische Spannungen und nur sehr kleines Spannungsrauschen produzieren.

Wird bei Frequenzen unterhalb einem Hertz gearbeitet, ist Lösung 2 unumgänglich. Wir haben seit einiger Zeit verschiedene Elektrodenmaterialien sowie Elektroden / Pastenkombinationen untersucht. Resultat ist: Das beste sind gesinterte Silber/Silberchloridelektroden. Bei diesen Elektroden besteht das gesamte aktive Material aus Silber/Silberchlorid, also nicht nur eine Oberfläche, die sich über die Zeit abnutzen kann. Die Nachteile sollen nicht verschwiegen werden: neben dem hohen Preis ist das Elektrodenmaterial auch sehr empfindlich (sowohl mechanisch als auch elektrisch). Das aktive Material muss wegen seiner Brüchigkeit in Kunststoff gehüllt werden und darf nicht mit Metallionen oder sogar Leitungswasser in Berührung kommen.

Neben dem Vorteil der sehr guten Signalqualtität auch bei niedrigen Frequenzen haben diese Elektroden noch den Vorteil, dass sie bei richtiger Handhabung recht lange halten.

Selbstverständlich bieten wir Ihnen die Elektroden, die wir in unseren Tests für gut befunden haben, auch zum Kauf an:

  • Set aus drei oder fünf Elektroden (EEG Info)
  • Pilzelektroden für die SuSaCap
  • Einzelelektroden und Ohrclips (GVB, Deutschland oder Invivo, USA)

Hier gehts zu der Übersichtsseite dazu.

Weitere Informationen dazu:

EEG Info Neurofeedback Zertifizierung
 
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