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8/13/2019 Brazier 500EEG Jcinvest00586-0014

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CHARACTERISTICS OF THE NORMAL ELECTROENCEPHALOGRAM.I . A STUDY OF THE OCCIPITAL CORTICAL POTENTIALS

IN 5 0 0 NORMAL ADULTS 1By MARY A . B . BRAZIER A N D JACOB E . FINESINGER

( F r o m t h e D e p a r t m e n t o f N e u r o p s y c h i a t r y , H a r v a r d M e d i c a l S c h o o l , a n d t h e P s y c h i a t r i c D e p a r t m e n ta n d E l e c t r o e n c e p h a l o g r a p h i c L a b o r a t o r y , M a s s a c h u s e t t s G e n e r a l H o s p i t a l , B o s t o n )( R e c e i v e d f o r p u b l i c a t i o n A u g u s t 2 , 1 9 4 3 )

T h i s s t u d y r e p r e s e n t s a n a t t e m p t t o c o d i f yt h e m a i n c h a r a c t e r i s t i c s o f t h e e l e c t r o e n c e p h a l o -g r a m i n t h e n o r m a l a d u l t . T h i s a t t e m p t w a s i n -s p i r e d b y t h e r e c e n t i n t e r e s t i n t h e u s e o f t h ee l e c t r o e n c e p h a l o g r a m a s a p o s s i b l e m e t h o d o fg r a d i n g n o r m a l s i n t h e s e l e c t i o n o f a i r p i l o t s .T h e c h i e f c h a r a c t e r i s t i c s o f t h e n o r m a l e l e c t r o -e n c e p h a l o g r a m may b e s t u d i e d b y c o n s i d e r i n gt h e f o l l o w i n g c o m p o n e n t s :( 1 ) D o m i n a n t f r e q u e n c y w h i c h i s h e r ed e f i n e d a s t h e f r e q u e n c y i n c y c l e s p e r s e c o n d o ft h e m a j o r i t y o f t h e w a v e s p r e s e n t . T h e d e g r e eo f f l u c t u a t i o n i n t h e d o m i n a n t f r e q u e n c y o f a ni n d i v i d u a l i n r e p e a t e d r e c o r d i n g s h a s a l s o b e e ns t u d i e d .( 2 ) P e r c e n t a g e t i m e a l p h a t h e p e r c e n t a g eo f t h e r e c o r d o c c u p i e d b y w a v e s o f 8 . 0 t o 1 3 . 0c y c l e s p e r s e c o n d , w h e t h e r o c c u r r i n g s i n g l y o r i nc h a i n s .( 3 ) P e r c e n t a g e t i m e i n t e r m e d i a t e f r e q u e n c i e s

. . . t h e p e r c e n t a g e o f t h e r e c o r d o c c u p i e d b yw a v e s i n t h e i n t e r m e d i a t e b a n d ( 1 3 . 5 t o 1 7 . 5 p e rs e c o n d ) .( 4 ) P e r c e n t a g e t i m e b e t a t h e p e r c e n t a g eo f t h e r e c o r d o c c u p i e d b y c o r t i c a l p o t e n t i a l s o ff r e q u e n c i e s a b o v e 1 7 . 5 p e r s e c o n d , a n d o f v o l t -a g e s s o l o w a s t o make t h e m i n d i v i d u a l l yu n c o u n t a b l e .( 5 ) P e r c e n t a g e t i m e s l o w a c t i v i t y i . e . , w a v e ss l o w e r t h a n 8 . 0 c y c l e s p e r s e c o n d .( 6 ) V o l t a g e I n t h i s s t u d y , t h e v o l t a g ec h a r a c t e r i s t i c s t u d i e d w a s t h e maximum v o l t a g eo f t h e p o t e n t i a l s f r o m t h e b i p o l a r o c c i p i t a l l e a d s .T h e c h a r a c t e r i s t i c s l i s t e d a b o v e w i l l b e f o u n dt o v a r y i n t h e s a m e p e r s o n , a c c o r d i n g t o t h e p a r to f t h e h e a d e x a m i n e d . T h r o u g h o u t t h e p r e s e n ts t u d y , a l l a n a l y s e s w e r e made f r o m b i p o l a rr e c o r d i n g s f r o m t h e o c c i p u t .

1 T h i s s t u d y w a s a i d e d b y a g r a n t f r o m t h e H a r r i n g t o nF u n d .

METHOD OF ANALYZING T H E RECORDSA f t e r many a t t e m p t s a t e a s i e r a n d m o r e r a p i d m e t h o d so f a n a l y s i s , t h e m e t h o d f i n a l l y c h o s e n f o r t h i s r e s e a r c h ,b e c a u s e i t g a v e m o r e i n f o r m a t i o n t h a n a n y o t h e r , w a s t h ef r e q u e n c y d i s t r i b u t i o n o f t h e w a v e s , c o m p i l e d b y c o u n t i n gt h e p e r c e n t a g e t i m e c o v e r e d b y w a v e s o f e a c h d i f f e r e n tn u m b e r o f c y c l e s p e r s e c o n d .I n o r d e r t o c o m p i l e a f r e q u e n c y d i s t r i b u t i o n c u r v e , a2 - m i n u t e r e c o r d , t a k e n w h e n t h e s u b j e c t w a s l y i n g q u i e t l ya n d b r e a t h i n g n o r m a l l y , i s f i r s t i n s p e c t e d f o r t h e p r e s e n c eo f a r t i f a c t s . Any p o r t i o n s h o w i n g a r t i f a c t s d u e t o e y e -b l i n k s , m u s c l e m o v e m e n t s , e t c . , i s o m i t t e d f r o m t h e s a m p l ef o r a n a l y s i s . T h e r e m a i n d e r i s m e a s u r e d f o r t o t a l l e n g t ho f t i m e , a n d t h i s f i g u r e b e c o m e s t h e t o t a l o n w h i c h a l lp e r c e n t a g e s a r e c a l c u l a t e d .A t r a n s p a r e n t g r a t i n g ( d e s i g n e d b y D a v i s ) , m a r k e d o f fi n i n t e r v a l s e q u i v a l e n t t o e a c h o f t h e f r e q u e n c i e s , i s t h e nl a i d o n t h e r e c o r d , a n d t h e f r e q u e n c y o f a n y c h a i n s o fw a v e s i s t h u s e a s i l y d e t e r m i n e d . T h e t i m e c o v e r e d b yw a v e s o f e a c h f r e q u e n c y i s t h e n t o t a l l e d , t h e r e s u l t s b e i n g

e x p r e s s e d a s p e r c e n t a g e s o f t h e w h o l e p e r i o d m e a s u r e d .T h i s p r o c e s s c a n b e s h o r t e n e d b y m e a s u r i n g o n l y c h a i n si n w h i c h a t l e a s t 3 w a v e s o f t h e s a m e f r e q u e n c y o c c u rt o g e t h e r ; i n t h e m a j o r i t y o f n o r m a l r e c o r d s , t h i s a r b i t r a r yr u l e g i v e s a n a d e q u a t e l y r e p r e s e n t a t i v e p i c t u r e o f t h er e c o r d , a l t h o u g h i t s o n l y s p e c i f i c m e r i t i s a s a t i m e s a v e r .When t h e s e f i g u r e s h a v e b e e n c o m p i l e d , t h e y c a n b ep r e s e n t e d e i t h e r i n t a b u l a r f o r m , o r i n d i a g r a m m a t i c f o r m( F i g u r e 1 ) . On t h e w h o l e , t h e d i a g r a m i s t o b e p r e f e r r e d ,b e c a u s e i t g i v e s a n i m m e d i a t e r e p r e s e n t a t i o n o f t h e m o s tc h a r a c t e r i s t i c f e a t u r e s o f t h e e l e c t r o e n c e p h a l o g r a m .T h e c h a r a c t e r i s t i c s l i s t e d i n t h e i n t r o d u c t i o n w e r es t u d i e d i n d e t a i l i n a s e r i e s o f 5 0 0 y o u n g n o r m a l a d u l t s a n dt h e r e c o r d s o f t h e s e s u b j e c t s f o r m t h e b a s i s f o r t h e m a j o rp o r t i o n o f t h i s p a p e r . M o s t o f t h e s e s u b j e c t s r e c e i v e do n l y o n e t e s t , b u t i n o r d e r t o s t u d y t h e c o n s i s t e n c y o fv a r i o u s o f t h e p r o p e r t i e s o f t h e e l e c t r o e n c e p h a l o g r a m , 4 5o f t h e s e r i e s w e r e g i v e n 4 t o 5 t e s t s e a c h ; i n a l l , 1 7 6 t e s t sw e r e made o n t h i s s m a l l e r s e r i e s o f 4 5 .

RESULTS( 1 ) D o m i n a n t f r e q u e n c y

( a ) T y p e s o f d o m i n a n t f r e q u e n c y . On f i r s ti n s p e c t i o n , t h e m o s t o u t s t a n d i n g f e a t u r e o f a ne l e c t r o e n c e p h a l o g r a m i s t h e d o m i n a n t r h y t h m ,3 0 3


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MARY A . B . BRAZIER AND JACOB E . FINESINGER

z

03 : 2 0 - A

54-w

ai15 3.1.1RQEC I N CYLSPRSCN0 ,o OF O

AGE O IR A N G E

095 .I11 45 6FREQUENCY I N CYCLES P E R SECOND

F I G . 1 . GRAPH C O M P I L E D F R O M T H E L E C T R O E N C E P H -A L O G R A M O F ONE N O R M A L A D U L T > I H O W I N G T H E , P E R C E N T -A G E S O F E A C H F R E Q U E N C Y P R E S E N T , O M I T T I N G T H E B E T ARANGET h e d o m i n a n t f r e q u e n c y i s d e f i n e d a s t h e o n e p r e s e n ti n t h e g r e a t e s t a m o u n t , i . e . , a t t h e m o d e o f t h e c u r v e .( I n t h i s c a s e , i t i s 9 . 5 c y c l e s p e r s e c o n d . )

A l s o , i n t h e p r e s e n t w o r k , a t h i r d c l a s s i f i c a -t i o n i s u s e d , s i n c e i t h a s b e e n f o u n d i n t h i s s e r i e so f 5 0 0 n o r m a l a d u l t s t h a t t h e r e i s e v i d e n c e f o rr e g a r d i n g t h e d o m i n a n t f r e q u e n c i e s i n t h e i n t e r -m e d i a t e b a n d ( 1 3 . 5 t o 1 7 . 5 c y c l e s p e r s e c o n d )b e t w e e n t h e a l p h a a n d t h e b e t a r a n g e s a s as e p a r a t e e n t i t y ( F i g u r e 2 ) .A d e t a i l e d s t a t i s t i c a l a n a l y s i s w a s m a d e o f t h ea c t i v i t y s l o w e r t h a n b e t a ( i . e . , s l o w e r t h a n 1 8 . 0c y c l e s ) i n t h e r e c o r d s o f 5 0 0 n o r m a l a d u l t s .T h e m e a n f o r a l l t h e d o m i n a n t f r e q u e n c i e s i nt h i s r a n g e w a s 1 0 . 5 c y c l e s p e r s e c o n d , w i t h as t a n d a r d d e v i a t i o n o f 0 . 9 . T h u s , a n y d o m i n a n tf r e q u e n c y s l o w e r t h a n 8 . 0 o r f a s t e r t h a n 1 3 . 0c y c l e s i s o u t s i d e 3 t i m e s s t a n d a r d d e v i a t i o n f o rn o r m a l s , a n d i s t h e r e f o r e , b y d e f i n i t i o n , e x c l u d e df r o m t h e a l p h a r a n g e . F u r t h e r r e a s o n f o r r e -g a r d i n g r e c o r d s w i t h a d o m i n a n t f r e q u e n c y i n t h ei n t e r m e d i a t e r a n g e a s a s e p a r a t e g r o u p i s f o u n di n a s t u d y o f t h e d i s t r i b u t i o n c u r v e o f t h e d o m i -n a n t f r e q u e n c i e s o f 5 0 0 n o r m a l a d u l t s ( F i g u r e 3 ) .I n t h i s g r a p h , t h e r e a p p e a r s t o b e a n o r m a ld i s t r i b u t i o n c u r v e d o m i n a t i n g t h e p i c t u r e b u tw i t h s o m e o u t l y i n g s t r a g g l e r s i n t h e f a s t e r f r e -q u e n c i e s . T h e m a i n c u r v e c o n s i s t s o f 4 7 4

i . e . , t h e f r e q u e n c y i n c y c l e s p e r s e c o n d w h i c h i sp r e s e n t i n g r e a t e r a m o u n t s t h a n a n y o t h e r f r e -q u e n c y . T h i s f r e q u e n c y i s u s u a l l y a p p a r e n t o nr o u g h i n s p e c t i o n a n d m o s t e l e c t r o e n c e p h a l o g -r a p h e r s h a v e a d o p t e d t h e c l a s s i f i c a t i o n i n t o t w og r o u p s , a s f i r s t s u g g e s t e d b y B e r g e r , n a m e l y , t h ea l p h a a n d t h e b e t a t y p e s . T h e s e h a v e u s u a l l yb e e n d e f i n e d a s t h e f r e q u e n c i e s b e t w e e n 8 . 0 a n d1 3 . 0 c y c l e s p e r s e c o n d f o r t h e a l p h a g r o u p , a n df r e q u e n c i e s f a s t e r t h a n 1 8 . 0 c y c l e s f o r t h e b e t ag r o u p . T h i s c l a s s i f i c a t i o n i s n o t s a t i s f a c t o r ys i n c e , i n f a c t , a l l e l e c t r o e n c e p h a l o g r a m s c o n s i s to f a m i x t u r e o f t h e s e r h y t h m s i n s o m e d e g r e e ,a n d n o r e c o r d c o n s i s t s w h o l l y o f e i t h e r a l p h a o rb e t a w a v e s . H e n c e , i f t h i s c l a s s i f i c a t i o n i s t ob e u s e d , s o m e c r i t e r i o n m u s t b e d e f i n e d a s t o t h ep e r c e n t a g e o f b e t a a c t i v i t y w h i c h m u s t b ep r e s e n t i n a r e c o r d b e f o r e t h a t r e c o r d s h o u l d b ec l a s s i f i e d a s a b e t a t y p e . F o r t h e p u r p o s e s o ft h e p r e s e n t s t u d y , r e c o r d s a r e c l a s s e d a s b e t at y p e o n l y i f t h e r e i s p r e s e n t l e s s t h a n 2 0 p e r c e n to f o t h e r a c t i v i t y , i . e . , o f w a v e s s l o w e r t h a n 1 8c y c l e s p e r s e c o n d .

A L P H A R H Y T H M 8 . 0 T O 1 3 . 0 P E R S E C O N D

I N T E R M E D I A T E RHYTHM 1 3 5 TO 1 7 . S PE R SECOND

I

KrA RHYTHM 1 9 . 0 TO 3 5 . 0 PER S E C O N D

_ _ or--IF I G . 2 . T Y P E S O F N o R M A L E L E C T R O E N C E P H A L O G R A M ST h e u p r i g h t l i n e t o t h e r i g h t o f e a c h t r a c i n g i s t h e c a l i -b r a t i o n f o r 1 0 0 m V .

j

3 0 4


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ELECTROENCEPHALOGRAMS IN THE NORMAL ADULTs u b j e c t s w h o s e d o m i n a n t f r e q u e n c i e s g i v e an o r m a l d i s t r i b u t i o n a r o u n d a m o d e o f 1 0 . 0c y c l e s p e r s e c o n d , w i t h 2 6 s u b j e c t s o u t s i d e t h en o r m a l d i s t r i b u t i o n c u r v e . H e n c e , i t i s f e l tt h a t t h o s e f r e q u e n c i e s i n t h e r a n g e 1 3 . 5 t o 1 7 . 5s h o u l d n o t b e i n c l u d e d i n t h e a l p h a g r o u p .F r e q u e n c i e s f a l l i n g w i t h i n t h i s r a n g e a r e r e f e r r e dt o a s i n t e r m e d i a t e r h y t h m s .I n t h i s g r o u p o f 5 0 0 n o r m a l a d u l t s , e x a m i n e di n t h i s l a b o r a t o r y , t h e f o l l o w i n g d i s t r i b u t i o n o ft h e t h r e e t y p e s ( a l p h a , i n t e r m e d i a t e , a n d b e t a )w a s f o u n d :N u m b e r o f s u b j e c t s : 5 0 0 p e r c e n tNumber o f a l p h a t y p e ( 8 t o 1 3 . 0 c y c l e s 4 7 4 9 4 . 8p e r s e c o n d ) :N u m b e r o f i n t e r m e d i a t e ( 1 3 . 5 t o 1 7 . 5 ) : 1 8 3 . 6Number o f b e t a t y p e ( 1 8 . 0 a n d o v e r ) : 8 1 . 6

( b ) C o n s i s t e n c y o f t h e d o m i n a n t f r e q u e n c y . T h a tt h e d o m i n a n t f r e q u e n c y r e m a i n s c o n s t a n t w i t h i nn a r r o w l i m i t s f o r t h e s a m e i n d i v i d u a l o v e r l o n gp e r i o d s o f t i m e c a n b e d e m o n s t r a t e d b y r e p e a t e do b s e r v a t i o n s o n t h e s a m e p e r s o n . A d i s c u s s i o no f s o m e f a c t o r s w h i c h m a y , i n c e r t a i n c i r c u m -s t a n c e s , a l t e r t h e d o m i n a n t f r e q u e n c y w i l l b er e p o r t e d i n a s u b s e q u e n t p a p e r .E l e c t r o e n c e p h a l o g r a m s r e p e a t e d o n t h e s a m es u b j e c t s o v e r a p e r i o d o f a f e w y e a r s r e v e a l e do n l y s m a l l f l u c t u a t i o n s i n t h e d o m i n a n t f r e -q u e n c y f r o m o n e t e s t t o t h e n e x t :S u b j e c t 1 , a g e d 3 5 , f e m a l e S u b j e c t 2 , a g e d 2 4 , f e m a l eu l y 1 9 4 0 9 . 5 O c t . 1 9 4 0 9 . 5D e c . 1 6 , 1 9 4 0 9 . 5 J u n e 1 9 4 1 1 0 . 0D e c . 2 6 , 1 9 4 0 9 . 5 A p r i l 1 9 4 2 1 0 . 0S e p t . 1 9 4 2 9 . 5 S e p t . 1 9 4 2 1 0 . 0

S u b j e c t 3 , a g e d 3 6 , f e m a l eD e c . 1 9 4 0 2 0 . 0J u n e 1 9 4 1 2 0 . 0J u l y 1 9 4 1 1 8 . 0A u g . 1 9 4 1 2 0 . 0T h i s d e g r e e o f f l u c t u a t i o n i s o f t h e s a m e o r d e r

a s t h a t r e p o r t e d b y o t h e r w o r k e r s ( L o o m i s ,H a r v e y , a n d H o b a r t ( 1 ) , J a s p e r a n d C r u i k s h a n k( 2 ) , a n d J a s p e r a n d A n d r e w s ( 3 ) ) .T h a t t h e r e i s a l s o o n l y a s m a l l f l u c t u a t i o n i nt h e d o m i n a n t f r e q u e n c y o f a n i n d i v i d u a l w h e ne x a m i n e d s e v e r a l t i m e s d u r i n g t h e s a m e d a y ,h a s b e e n e s t a b l i s h e d o n a l a r g e r g r o u p .O n e h u n d r e d a n d s e v e n t y - s i x o b s e r v a t i o n sw e r e m a d e o n 4 5 n o r m a l s u b j e c t s , a l l o f whomw e r e e x a m i n e d a t n o n - f a s t i n g b l o o d s u g a r l e v e l s( a b o v e 7 0 mgm p e r 1 0 0 c c . ) , i . e . , 4 t o 5 t e s t s w e r em a d e o n t h e s a m e i n d i v i d u a l a t i n t e r v a l s d u r i n gt h e s a m e d a y .

2 5 -

z 2 0 - 50 0 S u b J e c t s

a.I 5 -CI

o 1 0 - * I \a JZIALPHA RANGE INTERMEDIATEFREQUENCY I N C Y C L E S P E R SECOND

F I G . 3 . THE D I S T R I B U T I O N CURVE OF THE DOMINANTF R E Q U E N C I E S FOUND I N TH E O C C I P I T A L RHYTHMs O F 5 0 0N O R M A L A D U L T sT e n o f t h e 4 5 s u b j e c t s s h o w e d n o v a r i a t i o n i n t h e i rd o m i n a n t f r e q u e n c y . I n 1 s u b j e c t o n l y d i d t h e d o m i n a n tf r e q u e n c y v a r y f r o m h i s own mean v a l u e b y more t h a n

7 p e r c e n t . T h e mean v a r i a t i o n f o r t h e w h o l e s e r i e s o f4 5 s u b j e c t s w a s u n d e r 1 p e r c e n t ( 1 7 6 o b s e r v a t i o n s ) .( c ) R e l a t i o n b e t w e e n c o n s i s t e n c y o f t h e d o m i n a n tf r e q u e n c y a n d a g e . I f t h e c o n s i s t e n c y o f a p e r s o n ' sd o m i n a n t f r e q u e n c y b e s t u d i e d , i t i s f o u n d t h a ta g e i s a f a c t o r i n t h e d e g r e e o f v a r i a b i l i t y f o u n di n t h e e l e c t r o e n c e p h a l o g r a m a t n o n - f a s t i n g b l o o d

s u g a r l e v e l s ( a b o v e 7 0 m g m ) .T h i s d e g r e e o f v a r i a b i l i t y i s d e t e r m i n e d b yf i n d i n g t h e c o e f f i c i e n t o f v a r i a t i o n f o r t h e d o m i -n a n t f r e q u e n c y o f e a c h i n d i v i d u a l . ( T h e c o e f f i -c i e n t o f v a r i a t i o n = 1 0 0 X s t a n d a r d d e v i a t i o nm e a nA g r o u p o f 4 5 y o u n g a d u l t s b e t w e e n t h e a g e so f 1 7 a n d 3 8 w e r e t h u s e x a m i n e d f o r c o n s i s t e n c yo f . d o m i n a n t f r e q u e n c y a t n o r m a l b l o o d s u g a rl e v e l s . By r o u g h o b s e r v a t i o n , i t a p p e a r e d a st h o u g h t h e d o m i n a n t f r e q u e n c y i n r e c o r d s o ft h o s e s u b j e c t s o v e r t h e a g e o f 2 0 was l e s s s t a b l et h a n o f t h o s e u n d e r t h a t a g e , a n d f o r t h i s r e a s o nt h e d i v i s i o n i n t o t w o g r o u p s w a s m a d e a t t h i sa g e l e v e l . I n t h e s e r i e s e x a m i n e d , t h e r e w e r e

3 0 5


4/9

MARY A . B . BRAZIER AND JACOB E . FINESINGER1 3 s u b j e c t s u n d e r t h e a g e o f 2 0 , a n d 3 2 w e r e a g e d e n c e p h a l o g r a m o f a d u l t s u p t o t h e a g e o f 4 7 .2 0 o r o v e r . C a l c u l a t i o n s o f t h e c o e f f i c i e n t o f W e h a v e n o d a t a o n n o r m a l i n d i v i d u a l s o v e rv a r i a t i o n g a v e t h e f o l l o w i n g r e s u l t : t h i s a g e .

U n d e r 2 0 2 0 a n d o v e r ( e ) D o m i n a n t f r e q u e n c y a n d i t s r e l a t i o n t o o t h e rMean o f c o e f f i c i e n t o f v a r i a t i o n 1 . 2 3 . 2 p h y s i o l o g i c a l f a c t o r s . The d o m i n a n t f r e q u e n c i e sS t a n d a r d d e v i a t i o n o f c o e f f i c i e n t 1 . 3 2 . 4 i n t h i s g r o u p w e r e e x a m i n e d f o r a n y p o s s i b l eo f v a r i a t i o n c o r r e l a t i o n w i t h s e x , w e i g h t , h e i g h t , o r h e i g h t -T h e d i f f e r e n c e b e t w e e n t h e s e t w o m e a n s w a s w e i g h t r a t i o , b u t n o r e l a t i o n w a s f o u n d w i t ht e s t e d f o r r e l i a b i l i t y b y d e t e r m i n i n g t h e s t a n d a r d a n y o f t h e s e f a c t o r s .e r r o r o f t h e d i f f e r e n c e :D= 3 . 5 2 ,

w h e r e D e q u a l s t h e d i f f e r e n c e b e t w e e n t h e t w om e a n s , a n d o i D , t h e s t a n d a r d e r r o r o f t h a td i f f e r e n c e .T h e r e s u l t i s i n d i c a t i v e o f a s i g n i f i c a n t d i f f e r -e n c e b e t w e e n t h e s e t w o g r o u p s , i . e . , t h e c h a n c e so f t h i s b e i n g a t r u e d i f f e r e n c e a r e o v e r 1 0 0 0 t o 1 .I t w o u l d a p p e a r t h e r e f o r e t h a t t h e d o m i n a n tc o r t i c a l f r e q u e n c y b e c o m e s l e s s s t a b l e w i t hi n c r e a s i n g a g e , a n d t h i s i s d e m o n s t r a b l e e v e n i n

a s e r i e s w h i c h c o n t a i n s n o o n e o v e r t h e a g e o f 3 8 .( d ) D o m i n a n t f r e q u e n c y a n d t h e a g e f a c t o r .T h e t o t a l g r o u p o f 5 0 0 y o u n g a d u l t s , b e t w e e nt h e a g e s o f 1 7 a n d 4 7 , w a s s t u d i e d f o r c o r r e l a -t i o n b e t w e e n t h e i r a g e a n d t h e a c t u a l f r e q u e n c yo f t h e i r d o m i n a n t r h y t h m a t n o n - f a s t i n g b l o o ds u g a r l e v e l s ( i n c o n t r a s t t o t h e c o n s i s t e n c y o f t h i sd o m i n a n t f r e q u e n c y w h i c h h a s j u s t b e e n e x -a m i n e d ) .T h e r e h a v e b e e n s e v e r a l s t u d i e s o f t h i s k i n d i nr e l a t i o n t o a g e i n c h i l d r e n ( B e r g e r ( 4 ) , L o o m i s( 5 ) , L i n d s l e y ( 6 ) , S m i t h ( 7 ) , a n d W e i n b a c h ( 8 ) ) ;b u t t h e a g e f a c t o r i n a d u l t s h a s n o t r e c e i v e dm u c h a t t e n t i o n . B e r n h a r d a n d S k o g l u n d ( 9 , 1 0 )d e m o n s t r a t e d a d i f f e r e n c e o f o v e r h a l f a c y c l e i nt h e m e a n d o m i n a n t f r e q u e n c y b e t w e e n t w o a g eg r o u p s o f 1 5 t o 1 8 a n d 1 9 t o 3 0 , r e s p e c t i v e l y .

I n t h e p r e s e n t s e r i e s o f 5 0 0 a d u l t s b e t w e e n t h ea g e s o f 1 7 a n d 4 7 , w i t h a m e a n a g e o f 2 4 , t h ef o l l o w i n g r e s u l t s w e r e o b t a i n e d :U n d e r 2 4 y e a r 82 7 0 a l p h a s - m e a n d o m i n a n t f r e q u e n c y 1 0 . 57 i n t e r m e d i a t e s4 b e t a s

2 4 y e a r s o l d a n d o v e r2 0 4 a l p h a s - m e a n d o m i n a n t f r e q u e n c y 1 0 . 41 7 i n t e r m e d i a t e s

( 2 ) P e r c e n t a g e t i m e a l p h aT h i s i s d e f i n e d a s t h e p e r c e n t a g e t i m e o c c u p i e db y w a v e s o f 8 . 0 t o 1 3 . 0 c y c l e s p e r s e c o n d , o c c u r -r i n g e i t h e r s i n g l y o r i n c h a i n s ; i . e . , i t i s t h e g r o s s

a l p h a c o u n t .I n 5 0 0 s u b j e c t s w h o w e r e e x a m i n e d a t n o n -f a s t i n g b l o o d s u g a r l e v e l s , t h e p e r c e n t a g e t i m e

a l p h a v a r i e d i n t h e g r o u p f r o m 9 t o 9 3 p e r c e n t ,w i t h a m e a n o f 6 1 p e r c e n t ; T h e r e w a s s o m ea l p h a a c t i v i t y p r e s e n t i n a l l r e c o r d s , e v e n t h o s ew h i c h w e r e p r e d o m i n a n t l y b e t a i n t y p e .T h e d i s t r i b u t i o n a m o n g t h i s g r o u p o f t h ea m o u n t o f a l p h a a c t i v i t y p r e s e n t a t n o n - f a s t i n gb l o o d s u g a r l e v e l s i s g i v e n i n t h e f o l l o w i n g d i s -t r i b u t i o n d i a g r a m ( F i g u r e 4 ) .

50 -

a 4 0 , C0 -U

_10 -

0

I s 2 0 0 - .A IEz 2 1 0 - .

u n d e r 25 2 5 - 4 9 5 0 - 7 4 7 5 - o v e rP E R CENT T I M E ALPHA A C T I V I T Y

4 b e t a s F I G . 4 . GRAPH ILLUSTRATING 50 0 NoRMAL S U B J E C T S( E x P R E S S E D AS P E R C E N T A G E S ) G R O U P E D A c c o R D I N G TOT h u s , i t would a p p e a r t h a t a g e h a s no i n - T H E AMOUNT OF ALP A C T I V I T Y PRESENT I N THEIRf l u e n c e o n t h e d o m i n a n t f r e q u e n c y o f t h e e l e c t r o - R E c o R D S

3 0 6


5/9

ELECTROENCEPHALOGRAMS IN THE NORMAL ADULT

O f t h e 2 4 s u b j e c t s w i t h l e s s t h a n 2 5 p e r c e n ta l p h a a c t i v i t y , 1 6 h a d a p r e d o m i n a n t l y i n t e r -m e d i a t e r h y t h m , a n d 8 h a d d o m i n a n t f r e q u e n c i e si n t h e b e t a r a n g e .( a ) C o n s i s t e n c y o f p e r c e n t a g e t i m e a l p h a . Thev a r i a b i l i t y i n p e r c e n t a g e t i m e a l p h a f o r a ni n d i v i d u a l w a s n o t s o m a r k e d i n t h i s s e r i e s a sh a s b e e n d e s c r i b e d b y R u b i n ( 1 1 ) i n b i p o l a rr e c o r d i n g s , t h e mean s t a n d a r d d e v i a t i o n f o rr e p e a t e d t e s t s o n a n i n d i v i d u a l b e i n g 7 . 1 . I ts h o u l d b e p o i n t e d o u t t h a t i n t h i s w o r k t h ep e r c e n t a g e t i m e a l p h a q u o t e d i n c l u d e s a l l a l p h aa c t i v i t y p r e s e n t , w h e t h e r o c c u r r i n g i n s i n g l ew a v e s o r i n c h a i n s , w h e r e a s R u b i n s o b s e r v a t i o n sa r e b a s e d o n a c r i t e r i o n o f 3 w a v e s o f a l p h a f r e -q u e n c y o c c u r r i n g t o g e t h e r ; a n d i n R u b i n s e x -p e r i m e n t s , t h e b l o o d s u g a r w a s n o t c o n t r o l l e d .T h e r e l a t i o n b e t w e e n v a r i a b i l i t y o f p e r c e n t a g et i m e a l p h a a n d h i g h o r l o w a l p h a p e r c e n t a g e , a sd e s c r i b e d b y R u b i n ( 1 2 ) , d i d n o t h o l d i n t h i ss e r i e s .( b ) R e l a t i o n b e t w e e n p e r c e n t a g e t i m e a l p h a a n dd o m i n a n t f r e q u e n c y . T h e r e w a s f o u n d t o b e a ni n v e r s e r e l a t i o n s h i p b e t w e e n p e r c e n t a g e t i m ea l p h a a n d t h e d o m i n a n t f r e q u e n c y o f t h a t a l p h a ;i n o t h e r w o r d s , i n d i v i d u a l s w h o s e p e r c e n t a g et i m e a l p h a v a l u e s w e r e h i g h s h o w e d d o m i n a n tf r e q u e n c i e s i n t h e s l o w e r a l p h a r a n g e .I n t h e t o t a l s e r i e s o f 5 0 0 s u b j e c t s , t h e r e c o r d sw e r e e x a m i n e d f o r t h e r e l a t i o n b e t w e e n t h ed o m i n a n t f r e q u e n c y o f a n y a l p h a p r e s e n t a n d t h ep e r c e n t a g e t i m e o c c u p i e d b y t h i s a l p h a a c t i v i t y .T h e f o l l o w i n g r e s u l t s w e r e o b t a i n e d :

Number MeanA l p h a f r e q u e n c y o f a t g n a g e S t a n d a r dsbetime d e v i a t i o ns ujcs a l p h aS l o w e r t h a n 1 0 . 5 c y c l e s 2 3 6 6 8 . 5 1 4 . 11 0 . 5 c y c l e s a n d f a s t e r 2 6 4 5 4 . 7 2 0 . 1

The d i f f e r e n c e b e t w e e n t h e s e means wast e s t e d f o r r e l i a b i l i t y b y d e t e r m i n i n g t h e s t a n d a r de r r o r o f t h e d i f f e r e n c e w h i c h was f o u n d t o b e8 . 9 0 . S u c h a h i g h s t a n d a r d e r r o r o f t h e d i f f e r -e nce i s b e y o n d t h e p o s s i b i l i t y o f c h a n c e .I t i s t h e r e f o r e c o n c l u d e d t h a t an i n v e r s e r e l a -t i o n s h i p e x i s t s b e t w e e n t h e d o m i n a n t f r e q u e n c yo f t h e a l p h a p r e s e n t a n d t h e a m o u n t o f t o t a la l p h a p r e s e n t .( c ) R e l a t i o n b e t w e e n p e r c e n t a g e t i m e a l p h a a n d

o t h e r p h y s i o l o g i c a l f a c t o r s . No c o r r e l a t i o n w a sf o u n d i n t h i s s e r i e s b e t w e e n t h e p e r c e n t a g e t i m ea l p h a a n d a g e , s e x , h e i g h t , w e i g h t , o r t h e h e i g h t -w e i g h t r a t i o .( 3 ) P e r c e n t a g e t i m e i n t e r m e d i a t e r h y t h m

F r e q u e n c i e s o f 1 3 . 5 t o 1 7 . 5 c y c l e s p e r s e c o n d ,i . e . , t h o s e w h i c h l i e b e t w e e n t h e a l p h a a n d b e t ar a n g e s , a r e n o t c o m m o n l y f o u n d i n m o r e t h a nn e g l i g i b l e q u a n t i t i e s i n t h e r e c o r d s o f n o r m a la d u l t s , a n d a r e o n l y r a r e l y f o u n d a s t h e d o m i n a n tf r e q u e n c y o f t h e r e c o r d . I n t h i s s e r i e s o f 5 0 0s u b j e c t s , t h e r e w e r e 1 8 w i t h a d o m i n a n t f r e -q u e n c y i n t h i s r a n g e , o r 3 . 6 p e r c e n t .R h y t h m s i n t h i s r a n g e , h o w e v e r , n o r m a l l y o c -c u r i n b u r s t s d u r i n g t h e l i g h t e r s t a g e s o f s l e e p( 1 3 ) , a n d i t w o u l d n o t b e s u r p r i s i n g t o f i n d t h a tt h e y h a v e a d i f f e r e n t p h y s i o l o g i c a l o r i g i n f r o mt h e a l p h a w a v e s . T h e y d o n o t a p p e a r t o b em e r e l y a c c e l e r a t e d a l p h a w a v e s , s i n c e o b s e r v a -t i o n s o n s l e e p s h o w t h a t t h e y a p p e a r a b r u p t l ya n d d o n o t e m e r g e b y g r a d u a l t r a n s i t i o n f r o mt h e h i g h e r a l p h a f r e q u e n c i e s . T h e s e f a c t s s u g -g e s t t h a t o n e i s h e r e d e a l i n g w i t h a d i c h o t o m y .A s h a s a l r e a d y b e e n n o t e d t h e e l e c t r o e n c e p h a l -o g r a m i n n o r m a l a d u l t s c o n t a i n s v e r y l i t t l ea c t i v i t y i n t h i s i n t e r m e d i a t e f r e q u e n c y b a n d .What l i t t l e t h e r e i s m i g h t b e e x p e c t e d t o a p p e a ri n t h o s e r e c o r d s w i t h t h e f a s t e r a l p h a f r e q u e n c i e sa s a n e x t r e m e v a r i a t i o n o f t h e i r p r e d o m i n a n t l y1 2 . 5 t o 1 3 . 0 c y c l e r h y t h m s , b u t a n e x a m i n a t i o no f t h i s s e r i e s f a i l e d t o e s t a b l i s h a n y s u c h c o r r e l a -t i o n . T h e r e w e r e n o m o r e w a v e s o f t h e i n t e r -m e d i a t e f r e q u e n c i e s i n t h o s e r e c o r d s w i t h d o m i -n a n t f r e q u e n c i e s i n t h e f a s t e r a l p h a r a n g e t h a ni n t h o s e w i t h p r e d o m i n a n t l y 9 . 0 a n d 9 . 5 c y c l ea c t i v i t y .U n l i k e t h e s o - c a l l e d a l p h a a n d b e t a r h y t h m sw h i c h a r e p r e s e n t t o s o m e e x t e n t i n a l l r e c o r d s ,t h e i n t e r m e d i a t e b a n d o f 1 3 . 5 t o 1 7 . 5 c y c l ea c t i v i t y i s s o m e t i m e s t o t a l l y a b s e n t , a f a c tw h i c h c o n t r i b u t e s t o t h e i m p r e s s i o n , p r e v i o u s l ym e n t i o n e d , t h a t o n e i s h e r e d e a l i n g w i t h ad i c h o t o m y .( 4 ) P e r c e n t a g e t i m e b e t a

B e t a a c t i v i t y ( i . e . , 1 8 . 0 c y c l e s p e r s e c o n d a n do v e r ) w a s f o u n d , t o a g r e a t e r o r l e s s e x t e n t , i ne v e r y r e c o r d i n t h i s s e r i e s a t n o n - f a s t i n g b l o o ds u g a r l e v e l s . As h a s a l r e a d y b e e n r e m a r k e d , a l l

3 0 7


6/9

MARY A . B . BRAZIER AND JACOB E . FINESINGER

ac 40 -U0

30 -aS

2 0 -I 0S . 0 12 1 0 -z .

2 4 . 5

4750 0 S u b j e c t s

4Au n d e r 1 0 1 0 - 2 4 2 5 - 4 9 5 0 - o v e rPER CENT T I M E B E T A A C T I V I T Y

F I G . 5 . G R A P H S H O W I N G 5 0 0 NORMAL S U B J E C T S ( E x -P R E S S E D A S P E R C E N T A G E S ) G R O U P E D A C C O R D I N G T O T H EA M O U N T O F B E T A A C T I V I T Y P R E S E N T I N T H E I R R E C O R D Se l e c t r o e n c e p h a l o g r a m s a r e a m i x t u r e o f r h y t h m s ,a n d , i n t h i s s e r i e s , t h e 8 c a s e s w h i c h h a v e b e e nc l a s s i f i e d a s b e t a t y p e , a l l c o n t a i n e d s o m e a l p h a ;t h e i r p e r c e n t a g e s o f b e t a a c t i v i t y v a r i e d f r o m5 1 t o 8 0 p e r c e n t . T h e d i s t r i b u t i o n o f b e t aa c t i v i t y i n t h i s s e r i e s i s g i v e n i n F i g u r e 5 .F i g u r e s 4 a n d 5 t a k e n t o g e t h e r d o n o t , o fc o u r s e , g i v e t h e t o t a l p i c t u r e f o r t h e g r o u p ,s i n c e t h e t i m e o c c u p i e d b y i n t e r m e d i a t e f r e q u e n -c i e s a n d b y s l o w a c t i v i t y i s n o t r e p r e s e n t e d .T h e a m o u n t o f b e t a a c t i v i t y i n a n i n d i v i d u a l ' sr e c o r d w a s f o u n d t o b e r e m a r k a b l y c o n s t a n t i nr e p e a t e d r u n s , a n d i s c h a r a c t e r i s t i c f o r t h e i n d i -v i d u a l . I t d i d n o t v a r y w i t h t h e d e g r e e o fr e l a x a t i o n a c h i e v e d b y t h e s u b j e c t .A l t h o u g h i n t h i s s e r i e s t h e r e w a s a t e n d e n c yt o m o r e b e t a a c t i v i t y i n t h e r e c o r d s o f t h e o l d e rs u b j e c t s , n o s t a t i s t i c a l r e l a t i o n b e t w e e n i t a n da g e c o u l d b e e s t a b l i s h e d . T h e a m o u n t o f b e t aa c t i v i t y p r e s e n t d i d n o t c o r r e l a t e w i t h s e x ,h e i g h t , o r w e i g h t .( 5 ) A c t i v i t y s l o w e r t h a n 8 . 0 c y c l e s p e r s e c o n d

W a v e s o f a f r e q u e n c y s l o w e r t h a n 8 . 0 c y c l e sp e r s e c o n d a r e h e r e r e f e r r e d t o a s s l o w a c t i v i t y .

T r a c e s o f 7 . 0 t o 7 . 5 p e r s e c o n d f r e q u e n c i e sw e r e f o u n d i n t h e r e c o r d s o f 1 2 5 o u t o f t h e s e r i e so f 5 0 0 s u b j e c t s , b u t o n l y i n 4 i n d i v i d u a l s w a st h e r e m o r e t h a n 5 p e r c e n t o f s u c h s l o w a c t i v i t yi n t h e 2 - m i n u t e r e c o r d i n g ; o f t h e s e 4 i n d i v i d u a l s ,1 h a d 1 9 p e r c e n t s l o w a c t i v i t y , 2 h a d 9 p e r c e n t ,a n d 1 h a d 6 p e r c e n t .S i x - c y c l e w a v e s w e r e f o u n d i n t h e o c c i p i t a ll e a d s i n 4 1 ( 8 p e r c e n t ) o f t h e 5 0 0 r e c o r d s a t n o n -f a s t i n g b l o o d s u g a r l e v e l s , b u t w a v e s s l o w e r t h a n6 c y c l e s p e r s e c o n d w e r e f o u n d i n o n l y 4 s u b j e c t s ,o r l e s s t h a n 1 p e r c e n t .W e r e a n i n v e s t i g a t i o n o f t h e p o t e n t i a l s f r o mt h e t e m p o r a l r e g i o n s t o b e m a d e i n a way s i m i l a rt o t h e p r e s e n t d e t a i l e d s t u d y o f t h e o c c i p i t a lp o t e n t i a l s , i t s e e m s l i k e l y t h a t t h e r e w o u l d b e ah i g h e r i n c i d e n c e o f 6 - a n d 7 - c y c l e w a v e s i n n o r m a lr e c o r d s , t h i s b e i n g o u r e x p e r i e n c e a n d t h a t o fo t h e r e l e c t r o e n c e p h a l o g r a p h e r s ( 1 4 ) .No w a v e i n t h e r a n g e c o m m o n l y c a l l e d d e l t aa c t i v i t y ( i . e . , 4 c y c l e s o r s l o w e r ) w a s f o u n d .( 6 ) V o l t a g e

T h i s w a s m e a s u r e d b y a p a i r o f c a l i p e r s ,a d j u s t e d t o t h e c a l i b r a t i o n m a d e f o r v o l t a g e a tt h e b e g i n n i n g o f e a c h r e c o r d .T h e maximum v o l t a g e w a s m e a s u r e d i n e v e r yc a s e a n d c l a s s i f i e d a s t o w h e t h e r i t w a s u n d e r2 5 m V , o v e r 2 5 m V b u t u n d e r 5 0 m V , o v e r 5 0mV b u t u n d e r 1 0 0 m V , o r o v e r 1 0 0 mV. I n t h el a t t e r c a s e , a f u r t h e r b r e a k d o w n i n c l a s s i f i c a t i o nw a s m a d e b e t w e e n t h o s e w h o h a d l e s s t h a n 2 0w a v e s w h i c h r e a c h e d 1 0 0 mV i n a m p l i t u d e a n dt h o s e w h i c h h a d m o r e t h a n t h i s n u m b e r i n a 2 -m i n u t e r u n .T h e d i s t r i b u t i o n o f v o l t a g e i n t h i s s e r i e s o f5 0 0 n o r m a l s u b j e c t s a t n o n - f a s t i n g b l o o d s u g a rl e v e l s w a s a s f o l l o w s :

( a ) V o l t a g e a n d d o m i n a n t f r e q u e n c y . T h e f a s t e rf r e q u e n c i e s t e n d t o b e o f l o w v o l t a g e ; n o r e c o r dw i t h a d o m i n a n t f r e q u e n c y f a s t e r t h a n 1 1 . 5 h a da n y p o t e n t i a l s w h i c h r e a c h e d a s m u c h a s 1 0 0 mV.I n t h e a l p h a r a n g e , t h e r e c o r d s w i t h t h e s l o w e ra l p h a f r e q u e n c i e s w e r e o f h i g h e r v o l t a g e t h a n

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ELECTROENCEPHALOGRAMS IN THE NORMAL ADULTt h e f a s t e r o n e s , t h u s f o l l o w i n g t h e u s u a l c h a r a c t e ro f o s c i l l a t i o n s i n w h i c h t h e a m p l i t u d e i s i n v e r s e l yp r o p o r t i o n a l t o t h e f r e q u e n c y . I n t h e f o l l o w -i n g t a b l e , 4 7 4 n o r m a l s u b j e c t s , w h o s e d o m i n a n tf r e q u e n c i e s w e r e i n t h e 8 . 0 t o 1 3 . 0 c y c l e b a n d ,a r e l i s t e d a c c o r d i n g t o t h e i r v o l t a g e .

Meand o m i n a n tf r e q u e n c yMaximum v o l t a g e u n d e r 5 0 m ( 1 0 5 s u b j e c t s ) 1 1 . 0Maximum v o l t a g e o v e r 5 0 m ( 2 7 4 s u b j e c t s ) 1 0 . 4b u t u n d e r 1 0 0 mVMaximum v o l t a g e o v e r 1 0 0 mV ( 9 5 s u b j e c t s ) 1 0 . 0( b ) V o l t a g e a n d p e r c e n t a g e t i m e a l p h a . T h emaximum v o l t a g e o f t h e p o t e n t i a l s i n a r e c o r dv a r y d i r e c t l y w i t h t h e p e r c e n t a g e t i m e a l p h aa c t i v i t y p r e s e n t ; i . e . , t h o s e r e c o r d s w h i c h h a v e al a r g e a m o u n t o f 8 . 0 t o 1 3 . 0 c y c l e w a v e s r e a c h ah i g h e r maximum p o t e n t i a l .

I n t h e f o l l o w i n g t a b l e , v o l t a g e i s r e l a t e d t ot h e mean p e r c e n t a g e t i m e a l p h a f o u n d i n t h es a m e s e r i e s o f 4 7 4 n o r m a l s u b j e c t s w h o s e d o m i -n a n t f r e q u e n c i e s w e r e i n t h e 8 . 0 t o 1 3 . 0 c y c l eb a n d .

Maximum v o l t a g eU n d e r 2 5 mVO v e r 2 5 m V , u n d e r 5 0 mVO v e r 5 0 m V , u n d e r 1 0 0 mVO v e r 1 0 0 mV

Mean p e r c e n t a g e t i m e a l p h a4 0 . 3 ( 1 0 s u b j e c t s )4 8 . 4 ( 9 5 s u b j e c t s )6 5 . 4 ( 2 7 4 s u b j e c t s )7 3 . 6 ( 9 5 s u b j e c t s )DISCUSSION

S i n c e t h e f i r s t d e v e l o p m e n t o f e l e c t r o e n -c e p h a l o g r a p h y , i n t e r e s t h a s b e e n c e n t e r e d m a i n l yon i t s a p p l i c a t i o n t o c l i n i c a l p r o b l e m s , a n d i t i so n l y r e c e n t l y t h a t t h e r e h a s b e e n a s h i f t o fi n t e r e s t t o t h e s t u d y o f t h e n o r m a l a d u l t .F o r many reasons i t w o u l d h a v e b e e n p r e f e r a b l eh a d t h e reverse t a k e n p l a c e , f o r t h e d e v e l o p m e n to f t h i s t e s t t o h a v e p r o c e e d e d f r o m a b a s i c s t u d yo f t h e n o r m a l t o c o m p a r i s o n o f c l i n i c a l r e c o r d sw i t h a norm a l r e a d y w e l l e s t a b l i s h e d .The d e s i r a b i l i t y i s p a t e n t f o r t h e e s t a b l i s h -m ent o f y a r d s t i c k f o r t h e n o r m a l p o p u l a t i o na g a i n s t w h i c h may b e m e a s u r e d t h e v a r i a b l e sf o u n d i n p a t h o l o g i c a l r e c o r d s . I t i s e q u a l l yd e s i r a b l e i n a t t e m p t i n g t o assess t h e e l e c t r o -e n c e p h a l o g r a m s o f n o r m a l s u b j e c t s ( a s , f o re x a m p l e , i s b e i n g d o n e i n a i r - p i l o t s e l e c t i o n ) t oh a v e q u a n t i t a t i v e b a s i s f r o m w h i c h one mayc a l c u l a t e t h e c h a n c e s o f any o b s e r v e d p h e n o m -e n o n b e i n g a n o r m a l f i n d i n g .

I n t h i s p a p e r , a b e g i n n i n g h a s b e e n m a d e i n a na t t e m p t t o f i n d w h a t r a n g e o f v a r i a t i o n c a n b ef o u n d f o r s o m e o f t h e c h a r a c t e r i s t i c s o f t h ee l e c t r o e n c e p h a l o g r a m o f n o r m a l a d u l t s . A t t h ep r e s e n t s t a g e , t h i s s t u d y h a s b e e n l i m i t e d t o a na n a l y s i s o f t h e c o r t i c a l p o t e n t i a l s f r o m t h e o c c i -p i t a l l o b e s , a n d i t c a n n o t b e t o o s t r o n g l y e m -p h a s i z e d t h a t a d i f f e r e n t s e t o f d a t a w o u l d u n -d o u b t e d l y b e o b t a i n e d f r o m t h e f r o n t a l l o b e s ,a n d d i f f e r e n t a g a i n f r o m t h e t e m p o r a l a n dp a r i e t a l r e g i o n s .T h i s s t u d y i s a l s o l i m i t e d t o a n a l y s i s o f e l e c t r o -e n c e p h a l o g r a m s d u r i n g n o r m a l b r e a t h i n g . Ar e p o r t o f a n i n v e s t i g a t i o n d u r i n g h y p e r v e n t i l a -t i o n w i l l f o l l o w t h i s , w i t h s p e c i a l r e f e r e n c e t o t h er o l e o f b l o o d s u g a r a n d d e p t h o f h y p e r v e n t i l a t i o n .I n t h e p a s t , t h e b u l k o f t h e w o r k o n b o t hn o r m a l a n d c l i n i c a l e l e c t r o e n c e p h a l o g r a m s h a sb e e n d o n e b y t h e m e t h o d o f a p p r a i s a l . Thee x p e r i e n c e d e l e c t r o e n c e p h a l o g r a p h e r h a s l o o k e da t t h e r e c o r d , c o m p a r e d i t i n h i s m i n d w i t h h i si m p r e s s i o n o f t h o s e r e c o r d s w h i c h h a v e p r e -v i o u s l y come i n t o h i s l a b o r a t o r y , a n d a s s e s s e di t f r o m t h i s m e n t a l c o m p a r i s o n . W h e r e g r o s sd i f f e r e n c e s a r e p r e s e n t , s u c h a s a r e f o u n d i np a t i e n t s w i t h e p i l e p s y o r w i t h n e o p l a s m s , t h i sm e t h o d h a s i n t h e m a i n s u f f i c e d , b u t w h e n f i n e rs h a d e s o f d i f f e r e n c e a r e b e i n g s e a r c h e d f o r , am o r e f i n e l y d i f f e r e n t i a t e d s e t o f s t a n d a r d s i sn e c e s s a r y .S u c h s t a n d a r d s c a n o n l y b e s e t u p o n a b a s i so f a c t u a l m e a s u r e m e n t , a m e t h o d w h i c h i s t i m ea b s o r b i n g , b u t e s s e n t i a l i n a n y r e s e a r c h p r o j e c td e s i g n e d t o e s t a b l i s h n o r m a l c o n t r o l s t a n d a r d s .Were s u c h a s e t o f s t a n d a r d s e s t a b l i s h e d o n al a r g e e n o u g h g r o u p o f i n d i v i d u a l s , i t w o u l d t h e nb e p o s s i b l e t o e s t i m a t e t h e c h a n c e s o f n o r m a l i t ywhen a n y f i n e d i f f e r e n c e s o c c u r i n t h e r e c o r d ,a s f o r e x a m p l e , 7 c y c l e w a v e s o c c u r r i n g s i n g l yi n t h e o c c i p i t a l l e a d s , o r t r a i n s o f 1 4 c y c l e w a v e s .T h e p e r c e n t a g e o f n o r m a l r e c o r d s i n w h i c h s u c hw a v e s o c c u r w o u l d b e k n o w n a n d t h e i m p o r t a n c eo f t h e f i n d i n g c o u l d t h u s b e a s s e s s e d .A d e v e l o p m e n t i n t h e m e a s u r i n g o f e l e c t r o -e n c e p h a l o g r a m s h a s b e e n made b y G i b b s a n dG r a s s ( 1 5 ) i n t h e f o r m o f a s p e c t r u m a n a l y z e r .T h i s a p p a r a t u s g i v e s a c o m p i l a t i o n o f t h e amounto f e n e r g y p r e s e n t a t e a c h f r e q u e n c y . A t t h ep r e s e n t s t a g e o f o u r e x p e r i e n c e , we h a v e f o u n dm o r e m e a n i n g i n t h e f r e q u e n c y o f w a v e s t h a n

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MARY A . B . BRAZIER AND JACOB E . FINESINGERi n t h e i r v o l t a g e i n f n o r m a l r e c o r d s , a n d w e t h e r e -f o r e l o o k f o r a m e t h o d w h e r e t h e n u m b e r o fw a v e s p r e s e n t a t a n y f r e q u e n c y i s n o t o b s c u r e db y t h e v o l t a g e . An i n s t r u m e n t f o r t h i s p u r p o s eh a s r e c e n t l y b e e n d e s i g n e d b y W a l t e r ( 1 6 ) , b u ti s n o t y e t o n t h e m a r k e t .I t i s o b v i o u s t h a t t h e c u r r e n t d i f f e r e n t i a t i o no f e l e c t r i c a l p o t e n t i a l s i n t o a l p h a , b e t a , a n dd e l t a r h y t h m s i s a r b i t r a r y a n d , i n s o m e r e s p e c t s ,u n f o r t u n a t e . T h e c l a s s i f i c a t i o n o f r e c o r d s i n t oa l p h a a n d b e t a r h y t h m s t e n d s t o o b s c u r e t h ef a c t t h a t many s o - c a l l e d a l p h a r e c o r d s c o n t a i np o t e n t i a l s o f f a s t e r f r e q u e n c i e s a n d t h a t manyb e t a r e c o r d s c o n t a i n p e r c e n t a g e s o f t h e s l o w e ra l p h a f r e q u e n c i e s . A m o r e a c c u r a t e a n d m o r ec o m p l e t e a s s e s s m e n t c o u l d b e m a d e b y d e s c r i b i n gt h e f r e q u e n c y d i s t r i b u t i o n o n t h e p o t e n t i a l s .I t w o u l d s e e m m u c h w i s e r t o d e s c r i b e r h y t h m si n t e r m s o f t h e i n c i d e n c e o f a c t u a l l y m e a s u r e df r e q u e n c i e s u n t i l s o m e p h y s i o l o g i c a l o r s t a t i s t i c a lr e a s o n c a n b e f o u n d f o r g r o u p i n g f r e q u e n c i e s i n t oc e r t a i n r h y t h m s .T h e f a c t t h a t s i g n i f i c a n t c o n t r i b u t i o n s t oc l i n i c a l d i a g n o s i s ne p i l e p s y a n d t h e l o c a l i z a t i o no f n e o p l a s m s h a v e b e e n m a d e b y t h e c r u d em e t h o d s o f g r o s s i n s p e c t i o n o f r e c o r d s w o u l d b yn o m e a n s i n v a l i d a t e t h e n e e d f o r s t u d i e s b a s e du p o n c a r e f u l m e a s u r e m e n t s . H o w e v e r , o n c e t h ed a t a o n a s u f f i c i e n t l y l a r g e n u m b e r o f c a s e s a r ec o l l e c t e d , i t m i g h t w e l l b e p o s s i b l e t o d e v e l o ps i m p l e r m e t h o d s o f a n a l y s i s , b a s e d u p o n t h ek n o w n v e r i f i a b l e d i s t r i b u t i o n s o f f r e q u e n c i e s .T h i s w o u l d s e e m a m o r e l o g i c a l a p p r o a c h a n dc o u l d g i v e m o r e p r e c i s e i n f o r m a t i o n i n t h e s t u d yo f p r o b l e m s i n w h i c h f i n e d i f f e r e n t i a t i o n s o c c u ri n t h e r e c o r d s .

SUMMARY

T h e o c c i p i t a l c o r t i c a l p o t e n t i a l s h a v e b e e na n a l y z e d u n d e r c o n d i t i o n s o f c o n t r o l l e d b l o o ds u g a r i n 5 0 0 s u b j e c t s . O f t h e s e , t h e m a j o r i t yr e c e i v e d b u t o n e t e s t , b u t i n 4 5 , r e p e a t e d o b s e r v a -t i o n s w e r e o b t a i n e d .T h e f o l l o w i n g c h a r a c t e r i s t i c s w e r e f o u n d i nt h e s e e l e c t r o e n c e p h a l o g r a m s .1 . T h e d o m i n a n t f r e q u e n c y o f a n i n d i v i d u a li s c o m p a r a t i v e l y s t a b l e , b u t b e c o m e s l e s s s ow i t h i n c r e a s i n g a g e . T h e r e i s a s t a t i s t i c a l l ys i g n i f i c a n t c o r r e l a t i o n b e t w e e n a g e a n d s t a b i l i t yo f d o m i n a n t f r e q u e n c y ( 4 5 s u b j e c t s ) .

2 . W a v e s o f 8 . 0 t o 1 3 . 0 c y c l e s p e r s e c o n d( a l p h a ) w e r e p r e s e n t i n a l l r e c o r d s e x a m i n e d .T h e p e r c e n t a g e t i m e o c c u p i e d b y a l p h a w a v e sv a r i e d i n v e r s e l y w i t h t h e f r e q u e n c y o f t h ed o m i n a n t f r e q u e n c y . T h i s i n v e r s e r e l a t i o n s h i ph a s b e e n e s t a b l i s h e d s t a t i s t i c a l l y i n 5 0 0 s u b j e c t s .3 . W a v e s o f 1 3 . 5 t o 1 7 . 5 c y c l e s p e r s e c o n d( i n t e r m e d i a t e ) a r e r a r e l y f o u n d i n a n y q u a n -t i t y i n n o r m a l r e c o r d s , a n d c o n s t i t u t e t h e d o m i -n a n t f r e q u e n c y i n o n l y 3 . 6 p e r c e n t o f a l l n o r m a l se x a m i n e d ( 5 0 0 ) .4 . W a v e s o f 1 8 . 0 c y c l e s p e r s e c o n d a n d f a s t e r( b e t a ) w e r e p r e s e n t i n a l l r e c o r d s e x a m i n e d( 5 0 0 ) . T h e p e r c e n t a g e t i m e o c c u p i e d b y w a v e si n t h i s r a n g e i s n e a r l y c o n s t a n t f o r a n i n d i v i d u a li n r e p e a t e d r u n s ( 4 5 s u b j e c t s ) .5 . W a v e s s l o w e r t h a n 8 . 0 c y c l e s p e r s e c o n d a r ef o u n d i n o c c i p i t a l p o t e n t i a l s o f 2 5 p e r c e n t o fn o r m a l s u b j e c t s . W a v e s a s s l o w a s 6 . 0 c y c l e s

w e r e f o u n d i n o n l y 4 1 o u t o f 5 0 0 s u b j e c t s .6 . No w a v e s o f 4 . 0 c y c l e s p e r s e c o n d o r s l o w e r( d e l t a ) w e r e f o u n d i n t h e o c c i p i t a l r e c o r d i n g so f a n y n o r m a l s u b j e c t w h i l e b r e a t h i n g n o r m a l l y( 5 0 0 s u b j e c t s ) .7 . Maximum v o l t a g e s a r e h i g h e r i n t h o s er e c o r d s w h i c h c o n t a i n t h e m o s t a l p h a a c t i v i t y ,a n d i n t h o s e r e c o r d s w h o s e d o m i n a n t f r e q u e n c i e s

f a l l i n t h e s l o w e r a l p h a f r e q u e n c i e s ( 5 0 0 s u b j e c t s ) .8 . T h e p h y s i o l o g i c a l f a c t o r s o f s e x , h e i g h t ,w e i g h t , o r t h e h e i g h t - w e i g h t r a t i o d i d n o tc o r r e l a t e w i t h a n y c h a r a c t e r i s t i c i n t h e b r a i nw a v e r e c o r d .A l l t h e e l e c t r o e n c e p h a l o g r a p h i c t r a c i n g s f o r t h i s r e s e a r c h

w e r e r e c o r d e d i n t h e B r a i n Wave L a b o r a t o r y o f t h e M a s s a -c h u s e t t s G e n e r a l H o s p i t a l w i t h t h e c o o p e r a t i o n o f t h ed i r e c t o r , D r . R o b e r t S . S c h w a b .T h e a u t h o r s a r e i n d e b t e d t o M r s . F r a n c e s C o o p e r s t e i na n d M i s s M a r g a r e t G r a y f o r t e c h n i c a l h e l p , a n d t o M r s .Mary N e w e l l f o r a n a l y s i s o f t h e r e c o r d s .

BIBLIOGRAPHY1 . L o o m i s , A . L . , H a r v e y , E . N . , a n d H o b a r t , G . , E l e c -t r i c a l p o t e n t i a l s o f t h e human b r a i n . J . E x p e r .P s y c h o l . , 1 9 3 6 , 1 9 , 2 4 9 .2 . J a s p e r , H . H . , a n d C r u i k s h a n k , R . M . , V i s ua l s t i mu -l a t i o n a n d t h e a f t e r - i m a g e a s a f f e c t i n g t h e o c c i p i t a la l p h a r h y t h m . J . G e n . P s y c h o l . , 1 9 3 7 , 1 7 , 2 9 .3 . J a s p e r , H . H . , a n d A n d r e w s , H . L . , E l e c t r o e n c e p h a l o g -r a p h y . A r c h . N e u r o l . a n d P s y c h i a t . , 1 9 3 8 , 3 9 , 9 6 .

- 4 . B e r g e r , H . , t O b e r d a s E l e k t r e n k e p h a l o g r a m m d e s M e n -s c h e n . A r c h . f . P s y c h i a t . , 1 9 3 2 , 9 8 , 2 3 1 .

3 1 0


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ELECTROENCEPHALOGRAMS IN THE NORMAL ADULT5 . L o o m i s , A . L . , H a r v e y , E . N . , a n d H o b a r t , G . A . ,

C e r e b r a l s t a t e s d u r i n g s l e e p as s t u d i e d b y humanb r a i n p o t e n t i a l s . J . E x p e r . P s y c h o l . , 1 9 3 7 , 2 1 ,1 2 7 .6 . L i n d s l e y , D . B . , B r a i n p o t e n t i a l s i n c h i l d r e n a n da d u l t s . S c i e n c e , 1 9 3 6 , 8 4 , 3 5 4 .7 . S m i t h , J . R . , E l e c t r o e n c e p h a l o g r a m d u r i n g i n f a n c ya n d c h i l d h oo d . P ro c . S o c . E x p e r . B i o l . a n d M e d . ,1 9 3 7 , 3 6 , 3 8 4 .8 . W e i n b a c h , A . P . , C o n t o u r m aps c e n t e r o f g r a v i t y ,m o m e n t o f i n e r t i a a n d s u r f a c e a r e a o f human b o d y .Human B i o l . , 1 9 3 8 , 1 0 , 3 5 6 .9 . B e r n h a rd , C . G . , a n d S k o g l u n d , C . R . , R e c h e r c h e s s u rl a f r e q u e n c e a l p h a d e l e l e c t r o - e n c e p h a l o gr a m m ec h e z l ' e n f a n t . A c t a p s y c h i a t . e t n e u r o l . , 1 9 3 9 , 1 4 ,2 2 3 .1 0 . B e r n h a r d , C . G . , a n d S k o g l u n d , C . R . , On a l p h a f r e -

quency o f human b r a i n p o t e n t i a l s as f u n c t i o n o fage. S k a n d i n a v . A r c h i v . f . P h y s i o l . , 1 9 3 9 , 8 2 , 1 7 8 .1 1 . R u b i n , M. A . , The d i s t r i b u t i o n o f t h e a l p h a r h y t h mo v e r t h e c e r e b r a l c o r t e x o f n o r m a l man. J . N e u r o -p h y s i o l . , 1 9 3 8 , 1 , 3 1 3 .

1 2 . R u b i n , M. A . , A v a r i a b i l i t y s t u d y o f t h e n o r m a l a n ds c h i z o p h r e n i c o c c i p i t a l a l p h a r h y t h m . J . P s y c h o l -ogy 1 9 3 8 , 6 , 3 2 5 .1 3 . L o o m i s , A . L . , H a r v e y , E . N . , a n d H o b a r t , G . , F u r -t h e r o b s e r v a t i o n s on p o t e n t i a l r h y t h m s o f c e r e b r a lc o r t e x d u r i n g s l e e p . S c i e n c e , 1 9 3 5 , 8 2 , 1 9 8 .1 4 . K e r s h m a n , J . , P e r s o n a l c o m m u n i c a t i o n .1 5 . G r a s s , A . M . , a n d G i b b s , F . A . , F o u r i e r t r a n s f o r m o fe l e c t r o e n c e p h a l o g r a m . J . N e u r o p h y s i o l . , 1 9 3 8 , 1 ,5 2 1 .1 6 . W a l t e r , W. G . , An a u t o m a t i c l o w f r e q u e n c y a n a l y z e r .E l e c t r o n i c E n g i n e e r i n g . J u n e 1 9 4 3 .

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