Wywołana amplituda potencjalna jest zwykle niska, od mniej niż jednego mikrowolta do kilku, w porównaniu do dziesiątek mikrowoltów dla elektroencefalografii (EEG), miliwoltów dla elektromiografii (EMG) i często blisko 20 miliwoltów dla elektrokardiogramu (EKG). Uśrednianie sygnału jest zwykle wymagane do rozwiązania tych potencjałów o niskiej amplitudzie w obliczu trwających sygnałów EEG, EKG, EMG i innych sygnałów biologicznych oraz szumów otoczenia. Sygnał jest zsynchronizowany z bodźcem, a większość szumu jest losowa, co pozwala na uśrednienie szumu w powtarzanych odpowiedziach.
Impulsy i sygnały
Sygnały mogą być rejestrowane z kory mózgowej, pnia mózgu, rdzenia kręgowego i nerwów obwodowych. Zwykle termin „potencjał wywołany” jest zarezerwowany dla odpowiedzi obejmujących rejestrację lub stymulację struktur w ośrodkowym układzie nerwowym.systemy. Zatem złożone potencjały wywołane nerwów ruchowych lub czuciowych stosowane w badaniach przewodnictwa nerwowego nie są zwykle uważane za potencjały wywołane, chociaż pasują do powyższej definicji.
Zmysłowe potencjały wywołane
Są one rejestrowane z ośrodkowego układu nerwowego po stymulacji sensorycznej, na przykład wizualnie wywołane potencjały wywołane migającym światłem lub zmieniającym się wzorem na monitorze, potencjały słuchowe wywołane bodźcem kliknięcia lub tonu prezentowanego przez słuchawki lub dotykowe lub potencjał somatosensoryczny wywołany przez dotykową lub elektryczną stymulację nerwu czuciowego lub mieszanego na obwodzie. Sensoryczne potencjały wywołane są szeroko stosowane w diagnostyce klinicznej od lat 70. XX wieku, a także w śródoperacyjnym monitorowaniu neurofizjologicznym, zwanym neurofizjologią chirurgiczną. To dzięki niej metoda potencjałów wywołanych stała się rzeczywistością.
Wyświetlenia
Istnieją dwa rodzaje potencjałów wywołanych w powszechnym zastosowaniu klinicznym:
- Słuchowe potencjały wywołane, zwykle rejestrowane na skórze głowy, ale występujące na poziomie pnia mózgu.
- Wizualnie wywołane potencjały i somatosensoryczne potencjały wywołane, które wynikają z elektrycznej stymulacji nerwu obwodowego.
Anomalie
Long i Allen zgłosili anomaliępotencjały mózgu (BAEP) wywołane przez potencjały słuchowe u alkoholiczki, która dochodzi do siebie po nabytym zespole ośrodkowej hipowentylacji. Badacze ci postawili hipotezę, że pień mózgu ich pacjentki został zatruty, ale nie zniszczony przez jej przewlekły alkoholizm. Metoda potencjałów wywołanych mózgu ułatwia diagnozowanie takich rzeczy.
Definicja ogólna
Potencjał wywołany to elektryczna odpowiedź mózgu na bodziec czuciowy. Regan zbudował analogowy analizator serii Fouriera do rejestrowania wywołanych harmonicznych potencjału w migoczącym (sinusoidalnie modulowanym) świetle. Zamiast integrować produkty sinus i cosinus, Regan przesyłał sygnały do dwuprocesorowego rejestratora przez filtry dolnoprzepustowe. To pozwoliło mu wykazać, że mózg osiągnął stan stacjonarny, w którym amplituda i faza harmonicznych (składowych częstotliwości) odpowiedzi były w przybliżeniu stałe w czasie. Przez analogię do odpowiedzi w stanie ustalonym obwodu rezonansowego, który następuje po początkowej odpowiedzi przejściowej, zdefiniował wyidealizowany potencjał wywołany w stanie ustalonym jako formę odpowiedzi na powtarzalną stymulację sensoryczną, w której składowe częstotliwości odpowiedzi pozostają niezmienne w czasie pod względem amplitudy i faza.
Chociaż ta definicja implikuje serię identycznych przebiegów czasowych, bardziej przydatne jest zdefiniowanie metody potencjału wywołanego (SSEP) w kategoriach składowych częstotliwości, które stanowią alternatywny opis przebiegu w dziedzinie czasu,ponieważ różne składowe częstotliwości mogą mieć zupełnie inne właściwości. Na przykład właściwości migotania SSEP o wysokiej częstotliwości (które osiąga szczyt przy około 40-50 Hz) odpowiadają właściwościom odkrytych później neuronów wielkokomórkowych w siatkówce makaków, podczas gdy właściwości migotania SSEP o średniej częstotliwości (które osiągają maksimum przy około 15-20 Hz) odpowiadają neuronom parwokomórkowym. Ponieważ SSEP można w pełni opisać w kategoriach amplitudy i fazy każdego składnika częstotliwości, jest on określany ilościowo bardziej jednoznacznie niż średni potencjał wywołany transjentów.
Aspekt neurofizjologiczny
Czasami mówi się, że SSEP są uzyskiwane dzięki bodźcom o wysokim współczynniku powtarzalności, ale nie zawsze jest to prawidłowe. W zasadzie bodziec modulowany sinusoidalnie może indukować SSEP, nawet jeśli jego częstotliwość powtarzania jest niska. Ze względu na spadek wysokiej częstotliwości SSEP, stymulacja wysokiej częstotliwości może skutkować prawie sinusoidalnym przebiegiem SSEP, ale nie jest to definicja SSEP. Używając zoom-FFT do rejestrowania SSEP z teoretyczną granicą rozdzielczości spektralnej ΔF (gdzie ΔF w Hz jest odwrotnością czasu trwania rejestracji w sekundach), Regan odkrył, że zmienność amplitudy-fazy SSEP może być dość mała. Szerokość pasma składowych częstotliwości SSEP może znajdować się na teoretycznej granicy rozdzielczości widmowej do co najmniej 500 sekund czasu trwania rejestracji (w tym przypadku 0,002 Hz). To wszystko jest częścią metody wywołanego potencjału.
Znaczenie i zastosowanie
Ta metoda umożliwia jednoczesne rejestrowanie wielu (np. czterech) SSEP z dowolnego miejsca na skórze głowy. Różne miejsca stymulacji lub różne bodźce można oznaczyć nieco innymi częstotliwościami, które są prawie identyczne z częstotliwościami mózgu (obliczonymi metodą mózgowych potencjałów wywołanych), ale można je łatwo rozdzielić za pomocą analizatorów szeregów Fouriera.
Na przykład, gdy dwa niezastrzeżone źródła światła są modulowane przy kilku różnych częstotliwościach (F1 i F2) i nakładają się na siebie, w SSEP tworzonych jest wiele nieliniowych składowych modulacji skrośnej częstotliwości (mF1 ± nF2), gdzie m i n są liczbami całkowitymi. Te składniki pozwalają na zbadanie nieliniowego przetwarzania w mózgu. Zaznaczając częstotliwość dwóch nałożonych siatek, można wyizolować i zbadać właściwości regulacji częstotliwości przestrzennej i orientacji mechanizmów mózgowych przetwarzających formę przestrzenną.
Można również oznaczyć bodźce różnych modalności sensorycznych. Na przykład, bodziec wzrokowy migotał przy Fv Hz, a jednocześnie prezentowany ton słuchowy był modulowany amplitudą przy Fa Hz. Istnienie składnika (2Fv + 2Fa) w wywołanej odpowiedzi magnetycznej mózgu wykazało obszar zbieżności audiowizualnej w mózgu człowieka, a rozkład odpowiedzi nad głową umożliwił zlokalizowanie tego obszaru mózgu. Ostatnio oznaczanie częstotliwości rozszerzyło się z badań nad przetwarzaniem sensorycznym na badania selektywnej uwagi i świadomości.
Sweep
Metoda Sweepjest podgatunkiem metody potencjału wywołanego vp. Na przykład wykres amplitudy odpowiedzi w funkcji rozmiaru wzoru szachownicy bodźca można uzyskać w ciągu 10 sekund, co jest znacznie szybsze niż uśrednianie w dziedzinie czasu w celu zarejestrowania wywołanego potencjału dla każdego z kilku rozmiarów kontrolnych.
Schemat
W oryginalnej demonstracji tej techniki, produkty sinus i cosinus były podawane przez filtry dolnoprzepustowe (jak w zapisie SSEP) podczas oglądania dokładnego obwodu testowego, którego czarne i białe kwadraty zamieniały się sześć razy na sekundę. Wielkość kwadratów była następnie stopniowo zwiększana w celu uzyskania wykresu wywołanej potencjalnej amplitudy w funkcji wielkości kontrolnej (stąd słowo „zamiatanie”). Kolejni autorzy wdrożyli technikę przemiatania przy użyciu oprogramowania komputerowego w celu zwiększenia częstotliwości przestrzennej siatki w serii małych kroków i obliczenia średniej w dziedzinie czasu dla każdej dyskretnej częstotliwości przestrzennej.
Może wystarczyć jedno przemiatanie lub może być konieczne uśrednienie wykresów z kilku przemiatań. Uśrednienie 16 przebiegów może poprawić stosunek sygnału do szumu wykresu czterokrotnie. Technika przemiatania okazała się przydatna do pomiaru szybko adaptujących się procesów wzrokowych, a także do rejestrowania dzieci, których czas trwania jest z konieczności krótki. Norcia i Tyler wykorzystali tę technikę do udokumentowania rozwoju ostrości wzroku iwrażliwość na kontrast w pierwszych latach życia. Podkreślali, że w diagnozowaniu nieprawidłowego rozwoju wzroku im dokładniejsze są normy rozwojowe, tym wyraźniej można odróżnić nieprawidłowy i prawidłowy rozwój, w tym celu udokumentowano prawidłowy rozwój wzroku u dużej grupy dzieci. Od wielu lat technika wymiatania stosowana jest w pediatrycznych klinikach okulistycznych (w formie elektrodiagnostyki) na całym świecie.
Korzyści z metody
Rozmawialiśmy już o istocie metody wywołanego potencjału, teraz warto porozmawiać o jej zaletach. Technika ta pozwala SSEP bezpośrednio kontrolować bodziec, który wywołuje SSEP bez świadomej interwencji podmiotu eksperymentalnego. Na przykład, średnia ruchoma SSEP może być ustawiona tak, aby zwiększyć jasność bodźca szachownicy, jeśli amplituda SSEP spadnie poniżej pewnej z góry określonej wartości, i zmniejszyć jasność, jeśli wzrośnie powyżej tej wartości. Amplituda SSEP oscyluje wtedy wokół tej wartości zadanej. Teraz długość fali (kolor) bodźca zmienia się stopniowo. Otrzymany wykres zależności jasności bodźca od długości fali jest wykresem wrażliwości spektralnej układu wzrokowego. Istota metody potencjałów wywołanych (VP) jest nieodłączna od wykresów i diagramów.
Elektroencefalogramy
W 1934 r. Adrian i Matthew zauważyli, że potencjalne zmiany w potylicznym EEG można zaobserwować po stymulacji światłem. Dr Cyganek opracował pierwszą nomenklaturę dla potylicznych elementów EEG w 1961 roku. W tym samym roku Hirsch ijego koledzy rejestrowali wizualnie wywołany potencjał (VEP) na płacie potylicznym (na zewnątrz i wewnątrz). W 1965 roku Spelmann użył stymulacji szachownicą do opisania ludzkiego WEP. Shikla i współpracownicy ukończyli próbę zlokalizowania struktur w pierwotnej ścieżce wzrokowej. Halliday i współpracownicy ukończyli pierwsze badania kliniczne, rejestrując opóźnione VEP u pacjenta z pozagałkowym zapaleniem nerwu w 1972 roku. Od lat 70. do dziś przeprowadzono wiele szeroko zakrojonych badań w celu ulepszenia procedur i teorii, a metoda ta była również testowana na zwierzętach.
Wady
Rozproszony bodziec świetlny jest obecnie rzadko używany ze względu na dużą zmienność zarówno w obrębie obiektów, jak i między nimi. Jednak ten typ jest korzystny podczas testowania niemowląt, zwierząt lub osób o słabej ostrości wzroku. Wzory szachownicy i kraty wykorzystują odpowiednio jasne i ciemne kwadraty i paski. Te kwadraty i paski są równej wielkości i są prezentowane jeden po drugim na ekranie komputera (jako część metody potencjału wywołanego).
Umieszczenie elektrod jest niezwykle ważne dla uzyskania dobrej odpowiedzi VEP bez artefaktów. W typowej (jednokanałowej) konfiguracji jedna elektroda znajduje się 2,5 cm nad jonem, a elektroda odniesienia znajduje się przy Fz. Aby uzyskać bardziej szczegółową odpowiedź, dwie dodatkowe elektrody można umieścić 2,5 cm po prawej i lewej stronie uncji.
Słuchowa metoda potencjałów wywołanych w mózgu
On możesłuży do śledzenia sygnału generowanego przez dźwięk przez wznoszącą się ścieżkę słuchową. Potencjał wywołany jest generowany w ślimaku, przechodzi przez nerw ślimakowy, przez jądro ślimaka, górny kompleks oliwkowy, boczny lemniscus, do wzgórka dolnego w śródmózgowiu, do przyśrodkowego ciała kolankowatego i w końcu do kory mózgowej. Tak działa metoda potencjałów wywołanych ośrodkowego układu nerwowego, realizowana za pomocą dźwięku.
Słuchowe potencjały wywołane (AEP) to podklasa potencjałów związanych ze zdarzeniami (ERP). ERP to reakcje mózgu, które są ograniczone czasowo do zdarzenia, takiego jak bodziec sensoryczny, zdarzenie mentalne (rozpoznanie bodźca docelowego) lub pominięcie bodźca. Dla AEP „wydarzeniem” jest dźwięk. AEP (i ERP) to bardzo małe potencjały napięcia elektrycznego pochodzące z mózgu, rejestrowane ze skóry głowy w odpowiedzi na bodziec słuchowy, taki jak różne tony, dźwięki mowy itp.
Słuchowe potencjały wywołane z pnia mózgu to małe AEP, które są rejestrowane w odpowiedzi na bodziec słuchowy z elektrod umieszczonych na skórze głowy.
AEP służą do oceny funkcji słuchu i neuroplastyczności. Mogą być wykorzystywane do diagnozowania trudności w uczeniu się u dzieci, pomagając w opracowaniu specjalistycznych programów edukacyjnych dla osób z problemami słuchu lub poznania. W ramach psychologii klinicznej dość często stosowana jest metoda potencjałów wywołanych.
