Potencial relacionado con eventos

La versión actual de la página aún no ha sido revisada por colaboradores experimentados y puede diferir significativamente de la versión revisada el 23 de febrero de 2020; las comprobaciones requieren 29 ediciones .

El potencial relacionado con eventos ( ERP ) es una respuesta cerebral medida que es el resultado directo de una sensación particular , un evento cognitivo o motor . [1] Más formalmente, esta es cualquier respuesta electrofisiológica típica a un estímulo. Por lo tanto, los estudios cerebrales proporcionan una forma no invasiva de evaluar la función cerebral.

Los PSS se miden mediante electroencefalografía (EEG). El equivalente magnetoencefalográfico (MEG) del MSS es el MSS, o campo relacionado con eventos (ERF). [2] El potencial evocado y el potencial inducido son variedades de PSS.

Historia

Con el descubrimiento de la electroencefalografía (EEG) en 1924, Hans Berger descubrió que era posible medir la actividad eléctrica del cerebro humano colocando electrodos en el cuero cabelludo y amplificando la señal. Se pueden trazar los cambios de voltaje durante un período de tiempo. Se dio cuenta de que la tensión podía ser influenciada por eventos externos que estimulaban los sentidos.

El EEG demostró ser un medio útil para registrar la actividad cerebral en las décadas siguientes. Sin embargo, por regla general, era muy difícil evaluar un proceso neuronal muy específico que es de interés para la neurociencia cognitiva , ya que es difícil aislar las señales de los procesos neurocognitivos individuales en los datos EEG iniciales. Para los potenciales relacionados con eventos (EPP), se ha propuesto un método más sofisticado para extraer respuestas a eventos sensoriales, cognitivos y motores específicos basados en métodos de promediación convencionales.

En 1935-1936. Paulina y hallowell davisregistró el primer PSS conocido de personas despiertas, cuyos resultados se publicaron unos años más tarde, en 1939.

La investigación sobre problemas sensoriales no se llevó a cabo durante la Segunda Guerra Mundial y se reanudó en la década de 1950. En 1964, la investigación de Gray Walter y sus colegas inició la era moderna del descubrimiento de los componentes del PSS cuando informaron el primer componente cognitivo del PSS, llamado variación negativa contingente CNV [3] Sutton, Braren y Zubin (1965) hicieron otro avance al descubrir el componente P3. [4] Durante los siguientes quince años, la investigación sobre los componentes del PSS se hizo cada vez más popular.

La década de 1980, con la llegada de las computadoras económicas, abrió nuevas oportunidades para la investigación en neurociencia cognitiva. Actualmente, PSS es uno de los métodos más utilizados en neurociencia cognitiva , aplicado para estudiar los correlatos fisiológicos asociados con el procesamiento de la información sensorial , la actividad perceptiva y cognitiva . [5]

Cálculos

La PVR se puede medir de forma fiable mediante electroencefalografía (EEG), un procedimiento que mide la actividad eléctrica del cerebro mediante electrodos colocados en el cuero cabelludo . El EEG refleja la actividad de miles de procesos cerebrales simultáneos . Esto significa que la respuesta del cerebro a un estímulo o evento de interés generalmente no es visible en el registro de EEG de una prueba. Para ver la reacción del cerebro a un estímulo, el experimentador debe realizar muchas pruebas y, al promediar los resultados, eliminar la actividad cerebral aleatoria y, por lo tanto, aislar la señal deseada, llamada PSS. [6]

La actividad cerebral aleatoria ( de fondo ), junto con otras bioseñales (p. ej., EOG , EMG , ECG ) y la interferencia electromagnética (p. ej. , ruido de línea , luces fluorescentes) conforman la contribución de ruido al PSS registrado. Este ruido oculta la señal de interés, que es la secuencia de PSS de línea de base bajo investigación. Desde un punto de vista matemático, es posible determinar la relación señal-ruido (SNR) del PSS registrado. El promedio aumenta la SNR de los PSS registrados, haciéndolos distinguibles y permitiéndoles interpretarlos. Este hecho tiene una explicación matemática sencilla, siempre que se hagan las siguientes suposiciones simplificadoras.

La señal de interés consiste en una secuencia de MSS asociados con eventos que tienen un retardo constante y una forma
El ruido se puede aproximar mediante un proceso aleatorio gaussiano con media cero y varianza igual a , no correlacionado con otras pruebas y no vinculado al tiempo del evento (esta suposición se puede violar fácilmente, por ejemplo, en el caso de que el sujeto emita pequeñas movimientos de la lengua, contando mentalmente los objetivos en el experimento). $\sigma^{2}$

Habiendo determinado a través de , el número de prueba y , el tiempo transcurrido después del enésimo evento, cada una de las pruebas puede escribirse como ruido aleatorio). $k$ $t$ $k$ ${\ estilo de visualización x (t, k) = s (t) + n (t, k)}$ $S t)$ ${\ estilo de visualización n (t, k)}$

El promedio de las pruebas es ${\ estilo de visualización N}$

{\bar {x}}(t)={\frac {1}{N}}\sum _{k=1}^{N}x(t,k)=s(t)+{\ fracción {1}{N}}\sum _{k=1}^{N}n(t,k)

El valor esperado es (como debería ser) la señal misma, . ${\ estilo de visualización {\ barra {x}} (t)}$ ${\ estilo de visualización \ nombre del operador {E} [{\ bar {x}} (t)] = s (t)}$

su varianza

\operatorname {Var} [{\bar {x}}(t)]=\operatorname {E} \left[\left({\bar {x}}(t)-\operatorname {E} [{ \bar {x}}(t)]\right)^{2}\right]={\frac {1}{N^{2}}}\operatorname {E} \left[\left(\sum_{ k=1}^{N}n(t,k)\right)^{2}\right]={\frac {1}{N^{2))}\sum _{k=1}^{N }\nombre del operador {E} \left[n(t,k)^{2}\right]={\frac {\sigma ^{2}}{N}}

Sobre esta base, se espera que la amplitud del ruido de la media de prueba se desvíe de la media (que es ) en una cantidad menor o igual al 68% del tiempo. En particular, la desviación, en la que se encuentran el 68 % de las amplitudes del ruido, supera la desviación de una prueba. Ya se puede esperar que una desviación mayor cubra el 95% de todas las amplitudes de ruido. $norte$ $S t)$ ${\ estilo de visualización \ sigma / {\ sqrt {N}}}$ ${\ estilo de visualización 1/{\ sqrt {N))}$ $2\sigma /{\sqrt {N}}$

Ruido con gran amplitud (por ejemplo, artefactosasociados con el parpadeo o el movimiento de los ojos) son a menudo varios órdenes de magnitud más altos que el PSS de referencia. Por lo tanto, los ensayos que contengan dichos artefactos deben eliminarse antes de promediar. La eliminación de errores grandes se puede realizar manualmente mediante inspección visual o utilizando un procedimiento automatizado basado en umbrales fijos predefinidos (amplitud máxima de EEG o limitación de pendiente) o en umbrales variables en el tiempo derivados de estadísticas del conjunto de prueba. [7][ fuente autopublicada? ]

Nomenclatura de componentes PSS

Las señales PSS consisten en una serie de desviaciones de voltaje positivas y negativas que están asociadas con un conjunto de "componentes" básicos. [8] Aunque algunos componentes de la PSS se indican mediante abreviaturas (por ejemplo, conditional disabled desvío (inglés, variación negativa contingente - CNV), error-related negativity (inglés, error-related negativity - ERN) , la mayoría de los nombres de los componentes comienzan con una letra (N / P) que indica la polaridad (negativa/positiva) seguida de un número que indica el retraso en milisegundos o su número de serie en la señal. Por ejemplo, el pico negativo, que es el primer valor significativo. pico en la forma de onda y a menudo ocurre aproximadamente 100 milisegundos después de la presentación del estímulo, a menudo denominado N100 que indica que su retraso es de 100 ms después del estímulo y su negativo) o N1 (que indica que es el primero pico y es negativo); A menudo le sigue un pico positivo, comúnmente denominado P200 o P2. Los retrasos reclamados para los componentes del ERP suelen ser bastante diferentes, especialmente para los últimos componentes que están asociados con el procesamiento cognitivo del estímulo. Por ejemplo, el pico del componente P300 está ms y 700 ms

Ventajas y desventajas

Relación con la medición del comportamiento

En comparación con los procedimientos conductuales, PSS proporciona una medición continua del proceso entre un estímulo y una respuesta, lo que le permite determinar qué etapas se ven afectadas por acciones experimentales específicas. Otra ventaja sobre las medidas de comportamiento es que pueden proporcionar una medida del procesamiento de estímulos incluso cuando no hay respuestas de comportamiento. Sin embargo, debido al valor muy pequeño de PSS, generalmente se requiere una gran cantidad de pruebas para medirlo con la precisión suficiente. [9]

Comparaciones con otras medidas neurofisiológicas

Invasividad

A diferencia de los microelectrodos, que requieren la inserción de un electrodo en el cerebro, y la PET , que expone a las personas a la radiación, la PSS usa EEG, que es un procedimiento no invasivo.

Resolución espacial y temporal

PSS proporciona una excelente resolución temporal: la velocidad de grabación de PSS solo está limitada por la frecuencia de muestreo que el equipo de grabación puede admitir de manera realista, mientras que las mediciones hemodinámicas (como fMRI , PET y espectroscopia funcional de infrarrojo cercano (fNIRS) están inherentemente limitadas por el tasa de reacción lenta del nivel de oxígeno en sangre (BOLD) La resolución espacial de PSS, sin embargo, es mucho más débil que la de los métodos hemodinámicos; de hecho, determinar la ubicación de las fuentes de PSS es un problema inverso que no se puede resolver exactamente, sino solo estimar Por lo tanto, los PSS son muy adecuados para investigar cuestiones sobre la velocidad de la actividad neuronal y, lo que es peor, para investigar cuestiones sobre la ubicación de dicha actividad. [1]

Costo

El examen de PSS es mucho menos costoso que otras modalidades de imágenes como fMRI , PET y MEG , ya que la compra y el mantenimiento de un sistema de EEG son menos costosos que otros sistemas.

Uso de PSS en investigación clínica

Los médicos y neurólogos a veces usan un tablero de ajedrez intermitente como estímulo visual para detectar daños o lesiones en el sistema visual. En un individuo sano, este estímulo provoca una fuerte respuesta en la corteza visual primaria , ubicada en el lóbulo occipital del cerebro.

Las violaciones del componente PSS en estudios clínicos se manifiestan en condiciones neurológicas, tales como:

PSS en la investigación

Los PSS se utilizan ampliamente en neurociencias , psicología cognitiva , ciencias cognitivas e investigación psicofisiológica . Psicólogos y neurocientíficos experimentales han encontrado muchos estímulos diferentes que inducen la PSS confiable de los participantes. Se cree que el tiempo de respuesta a estos estímulos es una medida del tiempo que tarda la información en transmitirse o procesarse en el cerebro. Por ejemplo, en el paradigma del tablero de ajedrez descrito anteriormente, la primera respuesta de la corteza visual de los participantes sanos es de unos 50-70 ms. Esto parece indicar que este es el tiempo que tarda un estímulo en llegar al después de que la luz entra por primera vez en los ojos . Alternativamente, la respuesta P300 ocurre después de unos 300 ms en el paradigma de estímulo inusual , por ejemplo, independientemente del tipo de estímulo presentado: visual , táctil , auditivo , olfativo , gustativo , etc. Debido a este tipo general de invariancia El estímulo se entiende que el componente P300 refleja una función cognitiva superior, una respuesta a estímulos inesperados y/o cognitivamente significativosLa respuesta del P300 también se ha estudiado en el contexto del descubrimiento de información y memoria. [Dieciocho]

Al hacer coincidir el P300 con nuevos estímulos, se puede crear una interfaz cerebro-computadora que se base en él. Al organizar múltiples señales en una cuadrícula, parpadear aleatoriamente las líneas de la cuadrícula como en el paradigma anterior y observar las respuestas P300 del sujeto que mira la cuadrícula, el sujeto puede "informar" qué estímulo está mirando y, por lo tanto, "escribir" lentamente. palabras. [19]

Otros PSS de uso frecuente en investigación neurolingüística que utilizan ELANN400 / SPS

Notas

↑ 1 2 Luck, Steven J. Introducción a la técnica de potencial relacionado con eventos . - The MIT Press , 2005. - ISBN 978-0-262-12277-1 .
↑ Marrón, Colin M; Peter Hagoort. La neurociencia cognitiva del lenguaje // La neurocognición del lenguaje (inglés) / Colin M. Brown y Peter Hagoort. - Nueva York: Oxford University Press , 1999. - Pág. 6.
↑ Walter, W. Grey; Cooper, R.; Aldridge, VJ; McCallum, WC; Winter, A.L. Variación negativa contingente: un signo eléctrico de la asociación sensori-motora y la expectativa en el cerebro humano // Nature: revista. - 1964. - julio ( vol. 203 , núm. 4943 ). - P. 380-384 . -doi : 10.1038/ 203380a0 . — . — PMID 14197376 .
↑ Sutton, S.; Braren, M.; Zubin, J.; John, Correlatos de potencial evocado de ER de la incertidumbre del estímulo (inglés) // Ciencia: revista. - 1965. - 26 noviembre ( vol. 150 , n. 3700 ). - P. 1187-1188 . -doi : 10.1126 / ciencia.150.3700.1187 . - . —PMID 5852977 .
↑ Handy, TC (2005). Potenciales relacionados con eventos: un manual de métodos. Cambridge, Massachusetts: Bradford/ MIT Press
↑ Coles, MGH; Rugg, MD Potenciales cerebrales relacionados con eventos: una introducción // Electrofisiología de la mente: potenciales cerebrales relacionados con eventos y cognición (inglés) / Rugg, MD; Coles, MGH. - Nueva York: Oxford University Press , 1995. - P. 1-26 . — (Serie de psicología de Oxford, No. 25).
↑ ERP_REJECT, rechazo de ensayos atípicos de estudios ERP . intercambio de archivos matlab. Recuperado: 30 de diciembre de 2011. (indefinido)
↑ Manual de Oxford de componentes potenciales relacionados con eventos / Luck, SJ; Kappenman, ES. - Oxford University Press , 2012. - Pág. 664. - ISBN 9780195374148 .
↑ Suerte, Steven. Comparación con medidas de comportamiento // Una introducción a la técnica de potencial relacionado con eventos . - MIT Press , 2005. - P. 21-23 .
↑ Johnstone, Stuart J.; Barry, Robert J.; Clarke, Adam R. Diez años después: una revisión de seguimiento de la investigación de ERP en el trastorno por déficit de atención/hiperactividad (inglés) // Neurofisiología clínica: revista. - 2013. - abril ( vol. 124 , n. 4 ). - Pág. 644-657 . doi : 10.1016 / j.clinph.2012.09.006 . —PMID 23063669 .
↑ Barry, Robert J.; Johnstone, Stuart J; Clarke, Adam R. Una revisión de la electrofisiología en el trastorno por déficit de atención/hiperactividad: II. Potenciales relacionados con eventos (inglés) // Neurofisiología clínica: revista. - 2003. - febrero ( vol. 114 , no. 2 ). - pág. 184-198 . - doi : 10.1016/S1388-2457(02)00363-2 . — PMID 12559225 .
↑ Boutros, Nashaat; Torelló, Michael W.; Burns, Elizabeth M.; Wu, Shu-Shieh; Nasrallah, Henry A. Potenciales evocados en sujetos con riesgo de enfermedad de Alzheimer // Investigación en psiquiatría : diario. - 1995. - junio ( vol. 57 , n. 1 ). - Pág. 57-63 . - doi : 10.1016/0165-1781(95)02597-P . —PMID 7568559 .
↑ S, Prabhakar; Syal, P; Srivastava, T. P300 en la enfermedad de Parkinson no demencial reciente: efecto de los fármacos dopaminérgicos // Neurología India : diario. - 2000. - 1 de julio ( vol. 48 , no. 3 ). - pág. 239-242 . —PMID 11025627 .
↑ Boose, Martha A.; Cranford, Jerry L. Potenciales relacionados con eventos auditivos en la esclerosis múltiple // Otología y neurotología: revista. - 1996. - vol. 17 , núm. 1 . - pág. 165-170 . —PMID 8694124 .
↑ Duncan, Connie C.; Kosmidis, María H.; Mirsky, Allan F. Evaluación potencial relacionada con eventos del procesamiento de la información después de una lesión cerebral cerrada (inglés) // Psicofisiología: revista. - 2008. - 28 junio ( vol. 40 , n. 1 ). - P. 45-59 . -doi : 10.1111/ 1469-8986.00006 . —PMID 12751803 .
↑ D'Arcy, Ryan CN; Marchand, Yannick; Eskes, Gail A; Harrison, EdmundR; Phillips, Stephen J; Mayor, Alma; Connolly, John F. Evaluación electrofisiológica de la función del lenguaje después de un accidente cerebrovascular // Neurofisiología clínica: revista. - 2003. - abril ( vol. 114 , n. 4 ). - Pág. 662-672 . - doi : 10.1016/S1388-2457(03)00007-5 . —PMID 12686275 .
↑ Hanna, Gregory L.; Carrasco, Melissa; Harbin, Shannon M.; Nienhuis, Jenna K.; LaRosa, Christina E.; Chen, Poyu; Fitzgerald, Kate D.; Gehring, William J. Negatividad relacionada con errores e historial de tics en el trastorno obsesivo-compulsivo pediátrico // Revista de la Academia Estadounidense de Psiquiatría Infantil y Adolescente : diario. - 2012. - Septiembre ( vol. 51 , no. 9 ). - Pág. 902-910 . -doi : 10.1016/ j.jaac.2012.06.019 . —PMID 22917203 .
↑ McCormick, Brian. Sus pensamientos pueden engañarlo: las implicaciones constitucionales de la tecnología de huellas dactilares cerebrales y cómo se puede utilizar para proteger nuestros cielos // Law & Psychology Review: revista. - 2006. - vol. 30 . - pág. 171-184 .
↑ Farwell, LA; Donchin, E. Hablando de la parte superior de su cabeza: hacia una prótesis mental que utiliza potenciales cerebrales relacionados con eventos // Electroencefalografía y neurofisiología clínica : diario. - 1988. - diciembre ( vol. 70 , no. 6 ). - Pág. 510-523 . -doi : 10.1016 / 0013-4694(88)90149-6 . —PMID 2461285 .

diccionarios y enciclopedias	Britannica (en línea)