L’elettroencefalografo (EEG): analisi della struttura interna ed applicazioni

Il presente elaborato offre un’analisi approfondita sull’elettroencefalografia (EEG), esplorandone i fondamenti neurofisiologici, le architetture tecnologiche di acquisizione e le metodologie di analisi del segnale, con focus specifico sulle principali applicazioni cliniche e tecnologiche. Il lavoro parte dall’esame di meccanismi biologici della comunicazione cerebrale, confrontando la storica teoria reticolare di Golgi con la dottrina del neurone di Cajal, e approfondendo come la sincronizzazione dell’attività di vasti gruppi di neuroni piramidali corticali generi campi elettrici rilevabili mediante conduzione di volume. Particolare attenzione è rivolta all’architettura dei sistemi di acquisizione, necessari per processare segnali di ampiezza estremamente ridotta e soggetti a numerose interferenze ambientali. In tale ambito, vengono analizzate le diverse tipologie di elettrodi, da quelli invasivi a quelli a micro-aghi o “finger-like” progettati per il comfort dell’utente, unitamente allo studio di circuiti elettronici complessi come gli amplificatori LPGA e i convertitori ADC, fondamentali per garantire un elevato rapporto segnale-rumore. L’elaborato descrive inoltre le metodologie di analisi del segnale nei domini del tempo e della frequenza, illustrando l’impiego della Trasformata di Fourier e di tecniche statistiche come i metodi di Welch e Thomson per la caratterizzazione dei ritmi cerebrali Delta, Theta, Alpha e Beta. Nella sezione conclusiva, vengono presentati i principali casi applicativi che vedono l’EEG protagonista nella diagnosi dell’epilessia, attraverso l’identificazione di scariche interictali e la localizzazione della zona epilettogena, e nello studio di disturbi quali l’insonnia, l’ADHD e la depressione. Il lavoro evidenzia infine come l’integrazione tra ingegneria biomedica e le nuove frontiere del machine learning e del deep learning stia aprendo la strada a diagnosi sempre più oggettive e allo sviluppo di interfacce cervello-computer (BCI) rivoluzionarie per la pratica clinica.