Amplificazione analogica dei segnali EEG: requisiti progettuali e confronto tra amplificatori

Negli ultimi decenni l’elettroencefalografia (EEG) si è affermata come una delle principali tecniche non invasive per lo studio dell’attività elettrica cerebrale. Grazie alla sua elevata risoluzione temporale e ai costi relativamente contenuti rispetto ad altre tecniche di neuroimaging, l’EEG è ampiamente utilizzata sia in ambito clinico sia nella ricerca neuroscientifica e nello sviluppo di sistemi di interazione uomo-macchina, come le Brain-Computer Interfaces (BCI). Dal punto di vista ingegneristico, l’acquisizione dei segnali EEG presenta diverse criticità. I potenziali rilevati sullo scalpo hanno ampiezza estremamente ridotta, tipicamente dell’ordine dei microvolt, e risultano fortemente influenzati da rumore, interferenze elettromagnetiche e artefatti di origine fisiologica o ambientale. Per questo motivo, il front-end analogico dei sistemi di acquisizione svolge un ruolo fondamentale nel garantire una registrazione affidabile del segnale. In questo elaborato vengono analizzati i principali requisiti progettuali dei sistemi di amplificazione analogica utilizzati per l’acquisizione dei segnali EEG, tra cui elevata impedenza d’ingresso, basso rumore equivalente, elevata reiezione del modo comune (CMRR) e stabilità termica. Inoltre, particolare attenzione è dedicata all’impiego degli amplificatori strumentali, ampiamente utilizzati nei sistemi biomedicali per l’amplificazione di segnali differenziali di piccola ampiezza. In particolare, vengono analizzate e confrontate le caratteristiche di due amplificatori strumentali comunemente impiegati nelle applicazioni EEG, l’INA114 e l’AD620, evidenziandone prestazioni, vantaggi e limiti. L’analisi comparativa consente di mettere in relazione i parametri elettrici dei dispositivi con i requisiti richiesti dai sistemi di acquisizione EEG, fornendo indicazioni utili per la scelta dell’amplificatore più adatto in funzione delle specifiche di applicazione.