Sužadintų potencialų metodas: tipai, pagrindinės sąvokos, procedūros aprašymas

2024 Autorius: Miguel Ramacey | [email protected]. Paskutinį kartą keistas: 2023-12-17 06:24

Sužadinama potencialo amplitudė paprastai būna maža – nuo mažiau nei vieno mikrovolto iki kelių, palyginti su dešimtimis mikrovoltų elektroencefalografijai (EEG), milivoltais elektromiografijai (EMG) ir dažnai beveik 20 milivoltų elektrokardiogramai (EKG). Signalo vidurkinimas paprastai reikalingas norint išspręsti šiuos mažos amplitudės potencialus, atsižvelgiant į nuolatinius EEG, EKG, EMG ir kitus biologinius signalus bei aplinkos triukšmą. Signalas yra nustatytas pagal stimulą, o didžioji dalis triukšmo yra atsitiktiniai, todėl triukšmas gali būti apskaičiuojamas pagal pasikartojančius atsakymus.

Impulsai ir signalai

Signalus galima įrašyti iš smegenų žievės, smegenų kamieno, nugaros smegenų ir periferinių nervų. Paprastai terminas „iššauktas potencialas“yra skirtas atsakams, susijusiems su centrinės nervų sistemos struktūrų registravimu arba stimuliavimu.sistemos. Taigi sudėtingi motorinio ar jutimo nervo sužadinti potencialai, naudojami nervų laidumo tyrimuose, paprastai nelaikomi sukeltais potencialais, nors jie atitinka aukščiau pateiktą apibrėžimą.

Jutimų sužadinti potencialai

Jie įrašomi iš centrinės nervų sistemos po jutimo stimuliacijos, pvz., vizualiai sužadinti potencialai dėl mirksinčios šviesos arba kintančio modelio monitoriuje, klausos potencialai, kuriuos sukelia spragtelėjimas ar toninis dirgiklis, pateikiamas per ausines, arba lytėjimo arba somatosensorinis potencialas, sukeltas lytėjimo ar elektrinio jutimo ar mišraus nervo stimuliavimo periferijoje. Sensoriniai sužadinti potencialai buvo plačiai naudojami klinikinėje diagnostinėje medicinoje nuo 1970 m., taip pat atliekant intraoperacinį neurofiziologinį stebėjimą, vadinamą chirurgine neurofiziologija. Jos dėka iššauktų potencialų metodas tapo realybe.

Peržiūros

Yra dviejų rūšių sužadinti potencialai plačiai naudojami klinikinėje praktikoje:

• Klausos sužadinti potencialai, dažniausiai registruojami galvos odoje, tačiau atsirandantys smegenų kamieno lygyje.
• Vizualiai sužadinti potencialai ir somatosensoriniai potencialai, atsirandantys dėl periferinio nervo elektrinės stimuliacijos.

Anomalijos

Longas ir Allenas pranešė apie nenormalų elgesįsmegenų potencialai (BAEP), kuriuos sukelia girdėjimo potencialai alkoholikai moteriai, atsigaunančiai po įgyto centrinės hipoventiliacijos sindromo. Šie mokslininkai iškėlė hipotezę, kad jų pacientės smegenų kamienas buvo apsinuodijęs, bet nesunaikintas jos lėtinio alkoholizmo. Sužadintų smegenų potencialų metodas leidžia lengvai diagnozuoti tokius dalykus.

Bendra apibrėžtis

Sužadintas potencialas yra elektrinė smegenų reakcija į jutimo dirgiklį. Reganas sukonstravo analoginį Furjė serijos analizatorių, kad įrašytų potencialias harmonikas į mirgančią (sinusoidiškai moduliuotą) šviesą. Užuot integravęs sinuso ir kosinuso produktus, Reganas tiekė signalus į dviejų procesorių įrašymo įrenginį per žemųjų dažnių filtrus. Tai leido jam parodyti, kad smegenys pasiekė pastovią būseną, kai reakcijos harmonikų (dažnio komponentų) amplitudė ir fazė laikui bėgant buvo maždaug pastovūs. Analogiškai su pastovios būsenos rezonansinės grandinės atsaku, kuris seka pradinis trumpalaikis atsakas, idealizuotą pastovios būsenos sukeltą potencialą jis apibrėžė kaip atsaką į pasikartojančią jutimo stimuliaciją, kai reakcijos dažnio komponentai laikui bėgant išlieka pastovūs amplitudėje ir fazė.

Nors šis apibrėžimas apima daugybę identiškų laiko bangų formų, naudingiau apibrėžti sužadinto potencialo metodą (SSEP) pagal dažnio komponentus, kurie yra alternatyvus bangos formos aprašymas laiko srityje,kadangi skirtingi dažnio komponentai gali turėti visiškai skirtingas savybes. Pavyzdžiui, aukšto dažnio SSEP mirgėjimo savybės (kurio didžiausias dažnis yra maždaug 40–50 Hz) atitinka vėliau atrastų magnoceliulinių neuronų savybes makakos beždžionių tinklainėje, o vidutinio dažnio SSEP mirgėjimo savybės (kurio didžiausias yra apie 15–20 Hz) atitinka parvoceliulinių neuronų. Kadangi SSEP galima visiškai apibūdinti pagal kiekvieno dažnio komponento amplitudę ir fazę, jis kiekybiškai įvertinamas unikaliau nei vidutinis trumpalaikis sukeltas potencialas.

Neurofiziologinis aspektas

Kartais sakoma, kad SSEP gaunami naudojant didelio pasikartojimo dažnio stimulus, tačiau tai ne visada teisinga. Iš esmės sinusoidiškai moduliuotas stimulas gali sukelti SSEP, net jei jo pasikartojimo dažnis yra mažas. Dėl didelio dažnio SSEP išjungimo aukšto dažnio stimuliavimas gali sukelti beveik sinusoidinę SSEP bangos formą, tačiau tai nėra SSEP apibrėžimas. Naudodamas priartinimą-FFT, kad įrašytų SSEP su teorine spektrinės skiriamosios gebos riba ΔF (kur ΔF Hz yra įrašymo trukmės sekundėmis atvirkštinė vertė), Reganas nustatė, kad SSEP amplitudės fazės kintamumas gali būti gana mažas. SSEP dažnio komponentų juostos plotis gali būti ties teorine spektrinės skiriamosios gebos riba iki mažiausiai 500 įrašymo trukmės sekundžių (šiuo atveju 0,002 Hz). Visa tai yra iššaukto potencialo metodo dalis.

Prasmė ir taikymas

Šis metodas leidžia vienu metu įrašyti kelis (pvz., keturis) SSEP iš bet kurios galvos odos vietos. Skirtingos stimuliacijos vietos arba skirtingi dirgikliai gali būti pažymėti šiek tiek skirtingais dažniais, kurie yra beveik identiški smegenų dažniams (apskaičiuojami naudojant smegenų sukelto potencialo metodą), tačiau juos nesunku atskirti Furjė serijos analizatoriais.

Pavyzdžiui, kai du nepatentuoti šviesos š altiniai yra moduliuojami keliais skirtingais dažniais (F1 ir F2) ir yra vienas ant kito, SSEP sukuriami keli netiesinio dažnio kryžminio moduliavimo komponentai (mF1 ± nF2)., kur m ir n yra sveikieji skaičiai. Šie komponentai leidžia ištirti nelinijinį apdorojimą smegenyse. Pažymėjus dviejų viena kitai išdėstytų tinklelių dažnį, galima išskirti ir ištirti smegenų mechanizmų, apdorojančių erdvinę formą, erdvinio dažnio ir orientacijos reguliavimo savybes.

Taip pat galima pažymėti įvairių jutimo būdų stimulus. Pavyzdžiui, regos stimulas mirgėjo esant Fv Hz, o tuo pačiu metu pateiktas klausos tonas buvo moduliuojamas Fa Hz. Komponento (2Fv + 2Fa) egzistavimas sukeltame smegenų magnetiniame atsake parodė garso ir vaizdo konvergencijos sritį žmogaus smegenyse, o atsako pasiskirstymas per galvą leido lokalizuoti šią smegenų sritį.. Pastaruoju metu dažnio žymėjimas išsiplėtė nuo jutimo apdorojimo tyrimų iki selektyvaus dėmesio ir sąmonės tyrimų.

Šlavimas

Šlavimo metodasyra sužadinto potencialo metodo porūšis vp. Pavyzdžiui, atsako amplitudės ir stimulo šaškių lentos dydžio diagramą galima gauti per 10 sekundžių, o tai yra daug greičiau, nei apskaičiuojant vidurkį per laiko sritį, kad būtų įrašytas kiekvieno iš kelių valdiklių dydžių sukeltas potencialas.

Scheminė

Pradiniame šios technikos demonstravimo metu sinuso ir kosinuso sandaugai buvo tiekiami per žemųjų dažnių filtrus (kaip SSEP įrašymo metu), žiūrint tikslią bandymo grandinę, kurios juodi ir b alti kvadratai keitėsi šešis kartus per sekundę. Tada kvadratų dydis buvo palaipsniui didinamas, kad būtų gautas sukeltos potencialo amplitudės ir kontrolinio dydžio diagrama (taigi ir žodis „sweep“). Vėlesni autoriai įdiegė šlavimo techniką naudodami kompiuterinę programinę įrangą, kad padidintų gardelės erdvinį dažnį mažais žingsneliais ir apskaičiuotų kiekvieno atskiro erdvinio dažnio laiko srities vidurkį.

Gali pakakti vieno braukimo arba gali prireikti grafikų vidurkį per kelis braukimus. Vidutiniškai 16 braukimų gali pagerinti grafiko signalo ir triukšmo santykį keturis kartus. Šlavimo technika pasirodė naudinga matuojant greitai prisitaikančius regėjimo procesus, taip pat fiksuojant vaikus, kai trukmė būtinai trumpa. Norcia ir Tyleris naudojo šią techniką regėjimo aštrumo raidai dokumentuoti irkontrasto jautrumas pirmaisiais gyvenimo metais. Jie pabrėžė, kad diagnozuojant nenormalų regėjimo vystymąsi, kuo tikslesnės raidos normos, tuo aiškiau galima atskirti nenormalų ir normalų, todėl didelėje vaikų grupėje buvo užfiksuota normali regėjimo raida. Daugelį metų šlavimo technika buvo naudojama vaikų oftalmologijos klinikose (elektrodiagnostikos forma) visame pasaulyje.

Metodo pranašumai

Apie iššaukto potencialo metodo esmę jau kalbėjome, dabar verta pakalbėti apie jo privalumus. Šis metodas leidžia SSEP tiesiogiai valdyti stimulą, kuris sukelia SSEP, be sąmoningo eksperimento subjekto įsikišimo. Pavyzdžiui, slankusis SSEP vidurkis gali būti sudarytas taip, kad padidintų šaškių lentos stimulo ryškumą, jei SSEP amplitudė nukrenta žemiau tam tikros iš anksto nustatytos vertės, ir sumažintų ryškumą, jei ji pakyla virš šios reikšmės. Tada SSEP amplitudė svyruoja aplink šį nustatytą tašką. Dabar dirgiklio bangos ilgis (spalva) keičiasi palaipsniui. Gautas dirgiklio ryškumo priklausomybės nuo bangos ilgio grafikas yra regos sistemos spektrinio jautrumo grafikas. Iššauktų potencialų (VP) metodo esmė neatsiejama nuo grafikų ir diagramų.

Elektroencefalogramos

1934 m. Adrianas ir Matthew pastebėjo, kad galimus pakaušio EEG pokyčius galima stebėti naudojant šviesos stimuliaciją. Daktaras Cyganekas sukūrė pirmąją pakaušio EEG komponentų nomenklatūrą 1961 m. Tais pačiais metais Hiršas irjo kolegos užfiksavo vizualiai sukeltą potencialą (VEP) ant pakaušio skilties (išorėje ir viduje). 1965 m. Spelmannas panaudojo šachmatų lentos stimuliavimą, kad apibūdintų žmogaus WEP. Shikla ir kolegos baigė bandymą lokalizuoti struktūras pirminiame regėjimo kelyje. Halliday ir jo kolegos baigė pirmuosius klinikinius tyrimus, užfiksuodami uždelstus VEP pacientui, sergančiam retrobulbariniu neuritu 1972 m. Nuo aštuntojo dešimtmečio iki šių dienų buvo atlikta daug išsamių tyrimų siekiant tobulinti procedūras ir teorijas, be to, šis metodas buvo išbandytas su gyvūnais.

Defektai

Išsklaidytos šviesos dirgiklis šiais laikais retai naudojamas dėl didelio kintamumo tiek tiriamųjų viduje, tiek tarp jų. Tačiau šis tipas yra naudingas tiriant kūdikius, gyvūnus ar žmones, kurių regėjimas yra silpnas. Šaškių lentos ir grotelių modeliuose naudojami atitinkamai šviesūs ir tamsūs kvadratai ir juostelės. Šie kvadratai ir juostelės yra vienodo dydžio ir po vieną pateikiami kompiuterio ekrane (kaip iššaukto potencialo metodo dalis).

Elektrodų išdėstymas yra labai svarbus norint gauti gerą VEP atsaką be artefaktų. Įprastoje (vieno kanalo) sąrankoje vienas elektrodas yra 2,5 cm virš jono, o atskaitos elektrodas yra Fz. Norėdami gauti išsamesnį atsakymą, 2,5 cm į dešinę ir į kairę nuo uncijos galima įdėti du papildomus elektrodus.

Smegenų sužadintų potencialų klausos metodas

Jis galinaudojamas garso generuojamam signalui sekti per kylantį klausos kelią. Sukeltas potencialas susidaro sraigėje, pereina per kochlearinį nervą, per kochlearinį branduolį, viršutinį alyvmedžio kompleksą, šoninį lemniscus, į apatinį kokliuką vidurinėse smegenyse, į medialinį geniculate kūną ir galiausiai į smegenų žievę. Taip veikia centrinės nervų sistemos sužadintų potencialų metodas, atliekamas naudojant garsą.

Garso sužadinti potencialai (AEP) yra su įvykiais susijusių potencialų (ERP) poklasis. ERP yra smegenų atsakas, susietas su tam tikru laiku, pavyzdžiui, jutimo dirgikliu, psichiniu įvykiu (tikslinio stimulo atpažinimas) arba dirgiklio praleidimu. AEP atveju „įvykis“yra garsas. AEP (ir ERP) yra labai maži elektros įtampos potencialai, atsirandantys iš smegenų, registruojami iš galvos odos reaguojant į klausos dirgiklius, tokius kaip įvairūs tonai, kalbos garsai ir kt.

Klausos smegenų kamieno sužadinti potencialai yra maži AEP, kurie registruojami reaguojant į klausos dirgiklį iš elektrodų, uždėtų ant galvos.

AEP naudojami klausos funkcijai ir neuroplastiškumui įvertinti. Jie gali būti naudojami diagnozuojant vaikų mokymosi sutrikimus, padedant rengti specializuotas edukacines programas žmonėms, turintiems klausos ar pažinimo problemų. Klinikinės psichologijos rėmuose gana dažnai naudojamas sužadintų potencialų metodas.