Ikeiden potentiaalien menetelmä: tyypit, peruskäsitteet, menettelyn kuvaus

2024 Kirjoittaja: Miguel Ramacey | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2023-12-17 06:18

Isopotentiaalin amplitudi on yleensä alhainen, ja se vaihtelee alle yhdestä mikrovoltista muutamaan, verrattuna kymmeniin mikrovoltteihin elektroenkefalografiassa (EEG), millivoltissa elektromyografiassa (EMG) ja usein lähes 20 millivoltissa elektrokardiogrammissa. (EKG). Signaalin keskiarvoistaminen on yleensä tarpeen näiden matalan amplitudin potentiaalien ratkaisemiseksi jatkuvan EEG:n, EKG:n, EMG:n ja muiden biologisten signaalien ja ympäristön melun vuoksi. Signaali on ärsykeajastettu ja suurin osa melusta on satunnaista, mikä mahdollistaa melun keskiarvon laskemisen toistuvista vasteista.

Impulssit ja signaalit

Signaalit voidaan tallentaa aivokuoresta, aivorungosta, selkäytimestä ja ääreishermoista. Yleensä termi "herätetty potentiaali" on varattu vasteille, jotka sisältävät keskushermoston rakenteiden tallentamisen tai stimuloinnin.järjestelmät. Näin ollen hermojohtavuustutkimuksissa käytettyjä monimutkaisia motorisia tai sensorisia hermojen aiheuttamia potentiaalia ei yleensä pidetä herätettyinä potentiaalina, vaikka ne sopivatkin yllä olevaan määritelmään.

Aistien herätetyt potentiaalit

Nämä tallennetaan keskushermostosta sensorisen stimulaation jälkeen, kuten vilkkuvan valon tai monitorin muuttuvan kuvion aiheuttamat visuaalisesti herätetyt potentiaalit, kuulokkeiden kautta esitetyn napsahduksen tai ääniärsykkeen aiheuttamat kuulopotentiaalit tai kosketus tai somatosensorinen potentiaali, joka on herätetty periferiassa olevan tuntohermon tai sekahermon tunto- tai sähköstimulaatiolla. Sensorisesti herätettyjä potentiaalia on käytetty laaj alti kliinisessä diagnostisessa lääketieteessä 1970-luvulta lähtien sekä intraoperatiivisessa neurofysiologisessa seurannassa, joka tunnetaan nimellä kirurginen neurofysiologia. Hänen ansiostaan herätettyjen potentiaalien menetelmästä tuli todellisuutta.

Näkymät

Laajassa kliinisessä käytössä on kahdenlaisia herätettyjä mahdollisuuksia:

• Kuulon aiheuttamat potentiaalit, jotka yleensä tallennetaan päänahaan, mutta esiintyvät aivorungon tasolla.
• Visuaalisesti herätetyt potentiaalit ja somatosensoriset potentiaalit, jotka johtuvat ääreishermon sähköisestä stimulaatiosta.

Anomaliat

Long ja Allen ilmoittivat poikkeavuudestaaivopotentiaalit (BAEP), jotka herättävät kuulopotentiaalit alkoholistinaisessa, joka toipuu hankitusta keskushypoventilaatio-oireyhtymästä. Nämä tutkijat olettivat, että heidän potilaansa aivorunko oli myrkytetty, mutta krooninen alkoholismi ei tuhonnut sitä. Aivojen herätettyjen potentiaalien menetelmä tekee tällaisten asioiden diagnosoimisesta helppoa.

Yleinen määritelmä

Isopotentiaali on aivojen sähköinen vaste aistiärsykkeelle. Regan rakensi analogisen Fourier-sarjan analysaattorin tallentamaan herätetyt potentiaaliset harmoniset välkkyväksi (siniaalisesti moduloiduksi) valoksi. Sini- ja kosinitulojen integroinnin sijaan Regan syötti signaalit kaksiprosessoritallentimeen alipäästösuodattimien kautta. Tämä antoi hänelle mahdollisuuden osoittaa, että aivot olivat saavuttaneet vakaan tilan, jossa vasteen harmonisten (taajuuskomponenttien) amplitudi ja vaihe olivat suunnilleen vakioita ajan myötä. Analogisesti alkuperäistä ohimenevää vastetta seuraavan resonanssipiirin vakaan tilan vasteen kanssa hän määritteli idealisoidun vakaan tilan herätetyn potentiaalin muodoksi vastaukseksi toistuvaan aististimulaatioon, jossa vasteen taajuuskomponentit pysyvät vakioina ajan kuluessa amplitudissa ja vaihe.

Vaikka tämä määritelmä sisältää sarjan identtisiä aikaa altomuotoja, on hyödyllisempää määritellä herätetty potentiaalimenetelmä (SSEP) taajuuskomponenttien avulla, jotka ovat vaihtoehtoinen kuvaus aika-alueen a altomuodosta.koska eri taajuuskomponenteilla voi olla täysin erilaisia ominaisuuksia. Esimerkiksi korkeataajuisen SSEP-värähtelyn (joka huipussaan noin 40–50 Hz) ominaisuudet vastaavat myöhemmin löydettyjen magnosellulaaristen hermosolujen ominaisuuksia makakin apinan verkkokalvosta, kun taas keskitaajuisen SSEP-värähtelyn ominaisuudet (joka saavuttaa huippunsa noin 15–20 Hz) vastaavat parvocellulaaristen hermosolujen vastaavia. Koska SSEP voidaan kuvata täysin kunkin taajuuskomponentin amplitudin ja vaiheen avulla, se kvantifioidaan yksilöllisemmin kuin keskimääräinen transientti herätetty potentiaali.

Neurofysiologinen näkökohta

Joskus sanotaan, että SSEP:t saadaan korkean toistotiheyden ärsykkeillä, mutta tämä ei aina pidä paikkaansa. Periaatteessa sinimuotoisesti moduloitu ärsyke voi indusoida SSEP:n, vaikka sen toistotaajuus on alhainen. SSEP:n suuren taajuuden poistosta johtuen korkeataajuinen tahdistus voi johtaa lähes sinimuotoiseen SSEP-a altomuotoon, mutta tämä ei ole SSEP:n määritelmä. Käyttämällä zoom-FFT:tä SSEP:n tallentamiseen teoreettisella spektriresoluutiorajalla ΔF (jossa ΔF hertseinä on tallennuksen keston käänteisluku sekunteina), Regan havaitsi, että SSEP:n amplitudi-vaihevaihtelu voi olla melko pieni. SSEP-taajuuskomponenttien kaistanleveys voi olla spektriresoluution teoreettisella rajalla vähintään 500 sekuntiin tallennuksen kestosta (tässä tapauksessa 0,002 Hz). Tämä kaikki on osa herätetyn potentiaalin menetelmää.

Merkitys ja sovellus

Tämä menetelmä mahdollistaa useiden (esim. neljän) SSEP:n tallentamisen samanaikaisesti mistä tahansa päänahan paikasta. Eri stimulaatiokohdat tai eri ärsykkeet voidaan merkitä hieman erilaisilla taajuuksilla, jotka ovat lähes identtisiä aivojen taajuuksien kanssa (laskettu aivojen herätettyä potentiaalia käyttämällä), mutta ne erotetaan helposti Fourier-sarjan analysaattoreilla.

Esimerkiksi kun kahta ei-omistettua valonlähdettä moduloidaan useilla eri taajuuksilla (F1 ja F2) ja ne asetetaan päällekkäin, SSEP:ssä luodaan useita epälineaarisia taajuusristimodulaatiokomponentteja (mF1 ± nF2)., jossa m ja n ovat kokonaislukuja. Näiden komponenttien avulla voit tutkia aivojen epälineaarista prosessointia. Merkitsemällä kahden päällekkäisen ruudukon taajuudet voidaan eristää ja tutkia tilamuotoa prosessoivien aivojen taajuuden ja suuntauksen säätöominaisuudet.

Erilaisten aistinvaraisten muotojen ärsykkeet voidaan myös merkitä. Esimerkiksi visuaalinen ärsyke välkkyi Fv Hz:llä ja samanaikaisesti esitetty kuuloääni oli amplitudimoduloitu Fa Hz:llä. Komponentin (2Fv + 2Fa) olemassaolo herätetyssä aivojen magneettivasteessa osoitti audiovisuaalisen konvergenssialueen ihmisen aivoissa, ja vasteen jakautuminen pään yli mahdollisti tämän aivojen alueen paikallistamisen.. Viime aikoina taajuuskoodaus on laajentunut aistinvaraisesta prosessointitutkimuksesta valikoivaan huomio- ja tietoisuustutkimukseen.

Lakaisu

Lakaisumenetelmäon herätetyn potentiaalin menetelmän alalaji vp. Esimerkiksi käyrä vasteamplitudista vs. ärsykkeen shakkitaulun kokoa voidaan saada 10 sekunnissa, mikä on paljon nopeampaa kuin aikatason keskiarvon laskeminen herätetyn potentiaalin tallentamiseksi jokaiselle useista ohjauskooista.

Kaavakuva

Tämän tekniikan alkuperäisessä esittelyssä sini- ja kosinitulot syötettiin alipäästösuodattimien läpi (kuten SSEP-tallennuksessa) katseltaessa hienoa testipiiriä, jonka mustat ja valkoiset neliöt vaihtuivat kuusi kertaa sekunnissa. Neliöiden kokoa lisättiin sitten asteittain, jotta saatiin käyrä herätetyistä potentiaaliamplitudista verrattuna kontrollikokoon (tästä sana "pyyhkäisy"). Myöhemmät kirjoittajat ottivat käyttöön pyyhkäisytekniikan käyttämällä tietokoneohjelmistoa lisätäkseen hilan spatiaalista taajuutta pienissä vaiheissa ja laskeakseen aikatason keskiarvon kullekin erilliselle tilataajuudelle.

Yksi pyyhkäisy voi riittää, tai voi olla tarpeen laskea kaavioiden keskiarvo useilta pyyhkäisyiltä. Keskimäärin 16 pyyhkäisyä voi parantaa kaavion signaali-kohinasuhdetta nelinkertaiseksi. Sweep-tekniikka on osoittautunut hyödylliseksi nopeasti mukautuvien visuaalisten prosessien mittaamiseen sekä lasten tallentamiseen, kun kesto on välttämättä lyhyt. Norcia ja Tyler käyttivät tekniikkaa dokumentoidakseen näöntarkkuuden kehittymisen jakontrastiherkkyys ensimmäisten elinvuosien aikana. He korostivat, että mitä tarkemmat kehitysnormit ovat, sitä selvemmin poikkeavaa ja normaalia voidaan erottaa epänormaalin näönkehityksen diagnosoinnissa, ja tätä tarkoitusta varten suurella lapsijoukolla on dokumentoitu normaalia näön kehitystä. Lakaisutekniikkaa on käytetty lasten oftalmologian klinikoilla (sähködiagnostiikan muodossa) ympäri maailmaa useiden vuosien ajan.

Menetelmän edut

Olemme jo puhuneet herätetyn potentiaalin menetelmän olemuksesta, nyt kannattaa puhua sen eduista. Tämän tekniikan avulla SSEP voi ohjata suoraan SSEP:n aiheuttavaa ärsykettä ilman kokeen kohteen tietoista väliintuloa. Esimerkiksi SSEP:n liukuva keskiarvo voidaan järjestää lisäämään shakkilaudan ärsykkeen kirkkautta, jos SSEP-amplitudi putoaa jonkin enn alta määrätyn arvon alapuolelle, ja pienentämään kirkkautta, jos se nousee tämän arvon yläpuolelle. SSEP:n amplitudi värähtelee sitten tämän asetusarvon ympärillä. Nyt ärsykkeen aallonpituus (väri) muuttuu vähitellen. Saatu käyrä ärsykkeen kirkkauden riippuvuudesta aallonpituudesta on visuaalisen järjestelmän spektriherkkyyden kuvaaja. Ihokehotettujen potentiaalien (VP) menetelmän olemus on erottamaton kaavioista ja kaavioista.

Elektroenkefalogrammi

Vuonna 1934 Adrian ja Matthew huomasivat, että mahdollisia muutoksia takaraivo-EEG:ssä voitiin havaita valostimulaatiolla. Dr. Cyganek kehitti ensimmäisen nimikkeistön takaraivo-EEG-komponenteille vuonna 1961. Samana vuonna Hirsch jahänen kollegansa tallensivat visuaalisesti herätettyä potentiaalia (VEP) takaraivolohkoon (ulko- ja sisäpuolella). Vuonna 1965 Spelmann käytti shakkilaudan stimulaatiota kuvaamaan ihmisen WEP:tä. Shikla ja kollegat ovat saaneet päätökseen yrityksen lokalisoida rakenteita ensisijaisella visuaalisella polulla. Halliday ja kollegat suorittivat ensimmäiset kliiniset tutkimukset kirjaamalla viivästyneet VEP:t potilaalle, jolla oli retrobulbaarineuriitti vuonna 1972. 1970-luvulta tähän päivään asti on tehty paljon laajaa tutkimusta menetelmien ja teorioiden parantamiseksi, ja tätä menetelmää on testattu myös eläimillä.

Epäkohdat

Hajavaloärsykettä käytetään nykyään harvoin, koska se vaihtelee suuresti sekä koehenkilöiden sisällä että niiden välillä. Tämä tyyppi on kuitenkin edullinen testattaessa imeväisiä, eläimiä tai ihmisiä, joilla on huono näöntarkkuus. Shakki- ja ristikkokuvioissa käytetään vaaleita ja tummia neliöitä ja raitoja. Nämä neliöt ja raidat ovat kooltaan samankokoisia ja ne esitetään yksitellen tietokoneen näytöllä (osana herätettyjen potentiaalien menetelmää).

Elektrodien sijoittaminen on erittäin tärkeää hyvän VEP-vasteen saamiseksi ilman artefakteja. Tyypillisessä (yksikanavaisessa) asetelmassa yksi elektrodi sijaitsee 2,5 cm ionin yläpuolella ja vertailuelektrodi Fz:ssä. Yksityiskohtaisemman vastauksen saamiseksi kaksi lisäelektrodia voidaan sijoittaa 2,5 cm unssin oikealle ja vasemmalle puolelle.

Aivojen herätettyjen potentiaalien kuulomenetelmä

Hän voikäytetään äänen tuottaman signaalin seuraamiseen nousevan kuulotien kautta. Herätetty potentiaali syntyy sisäkorvassa, kulkee sisäkorvahermon, sisäkorvaytimen, ylemmän oliivikompleksin, lateraalisen lemniscuksen kautta väliaivojen alempaan colliculukseen, mediaaliseen genikulaattirunkoon ja lopuksi aivokuoreen. Näin toimii äänen avulla suoritettu keskushermoston herätettyjen potentiaalien menetelmä.

Auditory evoked potentsiaalset (AEP) ovat tapahtumakohtaisten potentiaalien (ERP) alaluokka. ERP:t ovat aivojen reaktioita, jotka on sidottu tiettyyn tapahtumaan, kuten sensoriseen ärsykkeeseen, henkiseen tapahtumaan (kohdeärsykkeen tunnistus) tai ärsykkeen ohittamiseen. AEP:lle "tapahtuma" on ääni. AEP:t (ja ERP:t) ovat hyvin pieniä aivoista peräisin olevia sähköjännitepotentiaalia, jotka tallennetaan päänahasta vasteena kuuloärsykkeelle, kuten erilaisille äänille, puheäänille jne.

Kuulouran herättämät potentiaalit ovat pieniä AEP:itä, jotka tallennetaan vasteena päänahalle asetettujen elektrodien aiheuttamaan kuuloärsykkeeseen.

AEP:tä käytetään kuulotoiminnan ja neuroplastisuuden arvioimiseen. Niitä voidaan käyttää lasten oppimisvaikeuksien diagnosoimiseen, mikä auttaa kehittämään erityisiä koulutusohjelmia ihmisille, joilla on kuulo- tai kognitioongelmia. Kliinisen psykologian puitteissa herätettyjen potentiaalien menetelmää käytetään melko usein.