Reflections on the Topics: EEG Frequency Bands and Regulation of Vigilance

Abstract

A critical analysis of quantitative pharmaco-electroencephalography begins with parametrization into variables. The determination of frequency bands according to clinical criteria should be reconsidered. Alternatives may be the determination of factor scores or the definition of frequency bands based on factor analysis. If the latter procedure is used, the clinical α-band is subdivided into a lower (α F 1 = 8,5–10.5 Hz) and an upper (α F 2 = 10.5–12.5 Hz) part. Furthermore parts of the clinical ϑ-band (and the δ-band are combined into the δ F -band (1.5–6.0 Hz), for awake healthy volunteers with an occipital α-rhythm. Existing concepts of vigilance for the awake stages are not contradictory to the following observations: the factor structure of EEG relative power spectrum variables shows a negative correlation of slow α-frequencies with those in the δ F - and β F 3 -band. There is also a negative correlation between slow and fast α-wave relative power values. Zusammenfassung Die kritische Betrachtung der quantitativen Pharmakoelektroenzephalographie beginnt mit der Parameterbildung. Die bisher übliche Frequenzbandeinteilung nach klinischen Kriterien sollte überdacht werden. Mögliche Alternativen sind die Faktorscorebildung oder eine Frequenzbanddefinition mittels Faktorenanalyse. Bei Anwendung des letzteren Verfahrens überrascht besonders die Unterteilung des klinischen α-Bandes in einen unteren (α F 1 = 8,5–10,5 Hz) und einen oberen (α F 2 = 10,5–12,5 Hz) Anteil, sowie die Zusammenfassung des δ-Bandes mit dem unteren ϑ-Bereich zu einem gemeinsamen δ F (1,5–6,0 Hz)-Band. Es bestehen negative Korrelationen zwischen den relativen Poweranteilen des langsamen α F 1 Bandes und dem α F - sowie dem β F 2 -Band. Fernerhin besteht eine negative Korrelation zwischen relativen Poweranteilen des langsamen mit denen des schnellen α-Bandes. Diese Zusammenhänge stehen nicht in Widerspruch zu bekannten Vigilanzkonzepten. Entscheidend für das Verständnis des EEG in Zusammenhang mit klinisch-physiologischen Befunden ist zudem eine stärkere Betrachtung des Faktors Vigilanz und seine Aufgliederung in eine quantitative vertikale und eine qualitative horizontale Bewertungsachse. Bei einer eindimensionalen Betrachtung muß es zu Fehlbeurteilungen der Vigilanztiefe kommen, da die Reaktionsreizstärke (Weckreiz- oder Zuwendungsreizstärke) der gemeinsame Parameter für beide Achsen ist.