Sistemi rilevamento parametri fisiologici

EEG

L’Elettroencefalografia (EEG) è la registrazione dell’attività elettrica dell’encefalo. La tecnica è stata inventata nel 1929 da Hans Berger, il quale scoprì che vi era una differenza di potenziale elettrico tra aghi infissi nello scalpo oppure tra due piccoli dischi di metallo (elettrodi) quando essi sono posti a contatto sulla cute sgrassata del cuoio capelluto. Il segnale captato da una serie di elettrodi posti nel cuoi capelluto secondo una disposizione stanrda (sistema 10-20) rilevano un segnale di ampiezza massima di 500 microvolt e frequenza massima di circa 40Hz. Si definiscono delle bande di frequenza che vengono associate a particolari livelli di funzionamento dell’encefalo:

  • Ritmo Delta: 0.1 – 3 Hz, sonno profondo, condizione patolgiche come coma o forme tumorali
  • Ritmo Theta: 4-7 Hz, sonno
  • Ritmo Alfa: 8-13 Hz, stato di veglia rilassata
  • Ritmo Beta: 14-30 Hz, stato di veglia attiva
  • Ritmo Gamma: >30Hz, attenzione, concentrazione, aree corticali attive, sogno lucido

Numerose richerche hanno cercato di correlare stati particolari di coscienza con il tracciato EEG. Limitatamente agli stati di rilassamento e meditazione sono state evidenziate particolari correlazioni alla presenza di segnale in particolari bande di frequenza ma anche al grado di coerenza spettrale intraemisferica.

 

 

ECG

L’Elettrocardiogramma (ECG) è la registrazione dell’attività elettrica emessa dal cuore durante il suo funzionamento. Il segnale viene captato da elettrodi posti generalmente sul torace secondo degli schemi prefissati insieme a degli elettrodi di riferimento generalmente posti sulle braccia e gambe. L’esame dell’ECG consente di diagnosticare molte disfunzioni della apparato cardiaco. In relazione invece allo stato emotivo dell’individuo possono essere presi iun considerazione due parametri particolari: la frequenza cardiaca (FC o HR Heart Rate) e la variabilità della frequenza cardiaca (VFC o HVR Heart Rate Variability). Queste due grandezze possono essere misurate anche in maniera indiretta, cioè senza rilevare il segnale elettrico del cuore. Una delle tecnologie più diffuse è la fotopletismografia che consente di misurare questi parametri attraverso un sistema ottico applicato ad un dito, che rileva l’aumentato passaggio del sangue nel dito durante la sistole.

L’HRV si basa sulla misura dell’intervallo R-R dell’onda ECG, quindi dell’intervallo temporale tra due sistole. Il tempo rilevato per un certo numero di battiti viene rappresentato in un grafico chiamato Tacogramma. Successivamente possono essere fatte delle elaborazioni ed in particolare viene rappresentato lo spettro in ferquenza dell’HRV.

Lo spettro viene suddiviso generalmente in tre bande:

1) VLF (Very Low Frequency) frequenze comprese fra 0.01 e 0.04 Hz La banda VLF e’ dovuta solo in piccola parte all’attivita’ del Sistema Nervoso Simpatico
2) LF (Low Frequency) frequenze comprese fra 0.04 e 0.15 Hz La banda delle LF viene considerata principalmente dovuta all’attivita’ del Sistema Nervoso Simpatico + una componente del parasimpatico.
3) HF (High Frequency) frequenze comprese fra 0.15 e 0.4 Hz. La banda delle HF viene considerata espressione dell’attivita’ del Sistema Nervoso Parasimpatico e del Vagale.La dominanza di frequenze più basse viene ritenuto un indice globale di benessere mentre le alte un indice di stress.
Altri parametri presi in considerazione:

SDNN (o SDRR)
(“Deviazione standard dell’intervallo NN”) è la deviazione standard degli intervalli RR. Maggiore è questo valore, maggiore è la variabilità della frequenza cardiaca complessiva, il che significa che il tuo corpo può adattarsi  ai cambiamenti. 

RMSSD
(“Root Mean Square of Successive Differences”) è uno dei parametri più importanti che fornisce informazioni sull’attività del sistema nervoso parasimpatico. Descrive la variabilità a breve termine del battito cardiaco, quanto la frequenza cardiaca cambia da un battito cardiaco all’altro. Il valore RMSSD viene calcolato come segue: la differenza di tempo degli intervalli RR successivi viene moltiplicata per se stessa per ottenere solo valori positivi. Questi valori intermedi vengono sommati e divisi per il numero di differenze di intervallo RR per ottenere la media. Dalla media di queste differenze al quadrato, viene ricavata la radice quadrata. L’RMSSD è anche spesso indicato come un valore per il recupero del corpo o come un “freno” del sistema nervoso. Più grande è questo numero, meglio è.

Indice di stress (SI)
La formula esatta: indice di stress (SI) = AMo / 2Mo x MxDMn. Dove AMo è l’ampiezza del valore modale e rappresenta la percentuale rispetto a tutti gli altri intervalli RR. Mo (nella formula 2Mo) è il valore modale per la durata di un intervallo RR che è stato misurato più spesso. MxDMn è la larghezza della variabilità, ovvero la differenza tra l’intervallo RR misurato massimo e minimo. In poche parole, questa formula calcola quanto è adattivo il cuore o il valore della variabilità della frequenza cardiaca (HRV). Una buona relazione tra il simpatico e il parasimpatico raggiunge punteggi da 30 a 150 punti. A 500 – 1000 punti, sono già raggiunti dei limiti di adattabilità. Oltre 1000 punti indicano un alto livello di sforzo o circostanze stressanti. Naturalmente, si deve anche notare che l’IS dipende dalla rispettiva situazione. Fa differenza se sei seduto in silenzio o ti alleni fisicamente. Tuttavia, almeno in termini generali, più basso è l’indice di stress (SI), meglio è. Più rigidi e meno variabili sono gli intervalli RR, maggiore è il punteggio dell’indice di stress.

NN50
Il numero di coppie di intervalli RR distanti più di 50 ms. Più grande è questo numero, meglio è. Tuttavia, il confronto di questo parametro richiede che vengano confrontate solo sessioni della stessa lunghezza e nelle stesse condizioni (ad esempio, posizione seduta, prima / dopo l’esercizio fisico, mattina / sera, …).

pNN50
La percentuale di coppie di intervalli RR distanti più di 50 ms. Più grande è questo numero, meglio è. Tuttavia, il confronto di questo parametro richiede che vengano confrontate solo sessioni della stessa lunghezza e nelle stesse condizioni (ad esempio, posizione seduta, prima / dopo l’esercizio, mattina / sera, …)

EDA

L’attività elettrodermica (EDA) o risposta galvanica della pelle (GSR Galvanic Skin Response) è la proprietà del corpo umano che causa continue variazioni nelle caratteristiche elettriche della pelle.Viene rilevata misurando la conduttanza (inverso della resistenza e che si misura in microSiemens) della pelle applicando un potenziale elettrico continuo. La conduttanza della pelle non è normalmente sotto controllo cosciente. Invece, è modulata autonomamente dall’attività simpatica che guida il comportamento umano, gli stati cognitivi ed emotivi a livello subconscio. La conduttanza della pelle, quindi, offre una visione diretta della regolazione emotiva autonoma.

L’andamento del valore può rispondere anche a stimoli estreni di vario tipo e segue un andamento tipico di salita e poi ritorno alla baseline.