Kiváltott potenciálok módszere: típusok, alapfogalmak, eljárás leírása

2024 Szerző: Miguel Ramacey | [email protected]. Utoljára módosítva: 2023-12-17 06:21

A kiváltott potenciál amplitúdója általában alacsony, egy mikrovolttól néhány mikrovoltig terjed, szemben az elektroencefalográfia (EEG) több tíz mikrovolttal, az elektromiográfia (EMG) és gyakran közel 20 millivolt az elektrokardiogram esetében (EKG). Jelátlagolásra általában szükség van ezeknek az alacsony amplitúdójú potenciáloknak a feloldásához a folyamatos EEG, EKG, EMG és más biológiai jelek és környezeti zajok mellett. A jel inger időzített, és a zaj nagy része véletlenszerű, ami lehetővé teszi a zaj átlagolását az ismételt válaszokra.

Impulzusok és jelek

Jelek rögzíthetők az agykéregből, az agytörzsből, a gerincvelőből és a perifériás idegekből. A „kiváltott potenciál” kifejezést általában a központi idegrendszer struktúráinak rögzítésével vagy stimulálásával járó válaszokra tartják fenn.rendszerek. Így az idegvezetési vizsgálatokban használt komplex motoros vagy szenzoros ideg által kiváltott potenciálok általában nem tekinthetők kiváltott potenciáloknak, bár megfelelnek a fenti definíciónak.

Érzékszervi kiváltott potenciálok

Ezek a központi idegrendszerből szenzoros stimulációt követően kerülnek rögzítésre, mint például a villogó fény vagy a monitoron megjelenő változó minta miatti vizuálisan kiváltott potenciálok, a fülhallgatón keresztül leadott kattanás vagy hanginger által kiváltott hallási potenciálok, vagy tapintással vagy szomatoszenzoros potenciál, amelyet a periférián lévő érző vagy kevert ideg tapintási vagy elektromos stimulációja vált ki. A szenzoros kiváltott potenciálokat az 1970-es évek óta széles körben alkalmazzák a klinikai diagnosztikai gyógyászatban, valamint az intraoperatív neurofiziológiai monitorozásban, amelyet sebészeti neurofiziológiának neveznek. Neki köszönhető, hogy a kiváltott potenciálok módszere valósággá vált.

Megtekintések

Kétféle kiváltott potenciál van a széles körben elterjedt klinikai használatban:

• Hallás által kiváltott potenciálok, általában a fejbőrön rögzítve, de az agytörzs szintjén jelentkeznek.
• Vizuálisan kiváltott potenciálok és szomatoszenzoros kiváltott potenciálok, amelyek egy perifériás ideg elektromos stimulációjából származnak.

Anomáliák

Long és Allen anomáliát jelentettagyi potenciálok (BAEP) által kiváltott hallási potenciálok egy szerzett centrális hipoventilációs szindrómából felépülő alkoholista nőben. Ezek a kutatók azt feltételezték, hogy páciensük agytörzse megmérgezte, de nem tette tönkre a krónikus alkoholizmusa. Az agy kiváltott potenciáljainak módszere megkönnyíti az ilyen dolgok diagnosztizálását.

Általános meghatározás

A kiváltott potenciál az agy elektromos válasza egy szenzoros ingerre. Regan egy analóg Fourier sorozatú analizátort épített, hogy a kiváltott potenciális harmonikusokat villogó (szinuszosan modulált) fénybe rögzítse. A szinuszos és koszinuszos szorzatok integrálása helyett Regan aluláteresztő szűrőkön keresztül jeleket táplált egy kétprocesszoros felvevőhöz. Ez lehetővé tette számára annak bizonyítását, hogy az agy elérte az egyensúlyi állapotot, amelyben a válasz harmonikusainak (frekvenciakomponenseinek) amplitúdója és fázisa megközelítőleg állandó volt az idő múlásával. A kezdeti tranziens reakciót követő rezonáns áramkör állandósult állapotú válaszával analóg módon az idealizált állandósult állapotú kiváltott potenciált az ismétlődő szenzoros stimulációra adott válaszformaként határozta meg, amelyben a válasz frekvenciakomponensei amplitúdójukban és időben állandóak maradnak. fázis.

Bár ez a definíció egy sor azonos időhullámformát foglal magában, hasznosabb a kiváltott potenciál módszert (SSEP) a frekvenciakomponensek alapján definiálni, amelyek a hullámforma időtartománybeli alternatív leírása,mivel a különböző frekvenciakomponensek teljesen eltérő tulajdonságokkal rendelkezhetnek. Például a nagyfrekvenciás SSEP-villogás (amely körülbelül 40-50 Hz-en tetőzik) tulajdonságai megfelelnek a makákó majom retinájában később felfedezett magnocelluláris neuronok tulajdonságainak, míg a közepes frekvenciájú SSEP villogása (amelynek csúcspontja kb. kb. 15-20 Hz) a parvocelluláris neuronoknak felel meg. Mivel az SSEP teljes mértékben leírható az egyes frekvenciakomponensek amplitúdójával és fázisával, egyedibben van számszerűsítve, mint az átlagos tranziens kiváltott potenciál.

Neurofiziológiai szempont

Néha azt mondják, hogy az SSEP-eket nagy ismétlési arányú ingerek révén érik el, de ez nem mindig helyes. Elvileg egy szinuszosan modulált inger akkor is képes SSEP-t indukálni, ha ismétlési gyakorisága alacsony. Az SSEP magas frekvenciájú rolloffja miatt a nagyfrekvenciás ingerlés majdnem szinuszos SSEP hullámformát eredményezhet, de ez nem az SSEP definíciója. A zoom-FFT segítségével SSEP rögzítésére ΔF elméleti spektrális felbontási korláttal (ahol ΔF Hz-ben a felvétel időtartamának reciproka másodpercben), Regan megállapította, hogy az SSEP amplitúdó-fázis-változékonysága meglehetősen kicsi lehet. Az SSEP frekvenciakomponensek sávszélessége a spektrális felbontás elméleti határán lehet a felvétel időtartamának legalább 500 másodpercéig (jelen esetben 0,002 Hz). Ez mind a kiváltott potenciál módszer része.

Jelentés és alkalmazás

Ez a módszer lehetővé teszi több (pl. négy) SSEP egyidejű rögzítését a fejbőr bármely adott helyéről. A különböző stimulációs helyek vagy különböző ingerek kissé eltérő frekvenciákkal jelölhetők meg, amelyek szinte azonosak az agyi frekvenciákkal (agyi kiváltott potenciál módszerrel számítva), de a Fourier-soros analizátorokkal könnyen elkülöníthetők.

Például, ha két nem szabadalmaztatott fényforrást több különböző frekvencián (F1 és F2) modulálnak, és egymásra helyezik, több nemlineáris frekvencia keresztmodulációs komponens (mF1 ± nF2) jön létre az SSEP-ben., ahol m és n egész számok. Ezek az összetevők lehetővé teszik az agy nemlineáris feldolgozásának feltárását. A két egymásra épülő rács frekvenciájának megjelölésével elkülöníthetők és tanulmányozhatók a térbeli formát feldolgozó agyi mechanizmusok térbeli frekvenciája és tájékozódási tulajdonságai.

Különféle érzékszervi modalitású ingerek is felcímkézhetők. Például egy vizuális inger Fv Hz-en villogott, és az egyidejűleg bemutatott hallási hang amplitúdómodulált Fa Hz-en. Egy (2Fv + 2Fa) komponens jelenléte a kiváltott agyi mágneses válaszban az audiovizuális konvergencia területét mutatta az emberi agyban, és a válasz fej feletti eloszlása lehetővé tette ennek az agyterületnek a lokalizálását.. Az utóbbi időben a frekvenciacímkézés az érzékszervi feldolgozási kutatástól a szelektív figyelem- és tudatkutatásig terjedt.

Söprés

Sweep módszera kiváltott potenciál módszer egyik alfaja vp. Például 10 másodperc alatt elkészíthető a válaszamplitúdó és az inger sakktábla-minta méretének diagramja, ami sokkal gyorsabb, mint az időtartomány átlagolása a kiváltott potenciál rögzítéséhez a különböző vezérlőméretek mindegyikéhez.

Séma

Ennek a technikának az eredeti bemutatójában a szinusz és koszinusz szorzatokat aluláteresztő szűrőkön keresztül vezették be (mint az SSEP felvételnél), miközben egy finom tesztáramkört néztek, amelynek fekete-fehér négyzete másodpercenként hatszor cserélődött fel. A négyzetek méretét ezután fokozatosan növeltük, hogy megkapjuk a kiváltott potenciálamplitúdó és a kontroll méret közötti diagramot (innen ered a "sweep" szó). A későbbi szerzők egy sweep technikát valósítottak meg számítógépes szoftver segítségével, hogy kis lépésekben növeljék a rács térbeli frekvenciáját, és kiszámítsák az időtartomány átlagát minden egyes diszkrét térbeli frekvenciához.

Elegendő lehet egy sweep, vagy szükség lehet a grafikonok átlagolására több sweepre. Átlagosan 16 sweep négyszeresére javíthatja a grafikon jel-zaj arányát. A sweep technika hasznosnak bizonyult a gyorsan alkalmazkodó vizuális folyamatok mérésére, valamint a gyermekek rögzítésére, ahol az időtartam szükségszerűen rövid. Norcia és Tyler a technikával dokumentálták a látásélesség fejlődését éskontrasztérzékenység az első életévekben. Kiemelték, hogy a kóros látásfejlődés diagnosztizálása során minél pontosabbak a fejlődési normák, annál egyértelműbben lehet megkülönböztetni a kóros és a normál között, és ennek érdekében a gyermekek nagy csoportjában dokumentálták a normális látásfejlődést. A sweep technikát sok éve használják a gyermekszemészeti klinikákon (elektrodiagnosztika formájában) szerte a világon.

A módszer előnyei

A kiváltott potenciál módszer lényegéről már beszéltünk, most érdemes beszélni az előnyeiről. Ez a technika lehetővé teszi, hogy az SSEP közvetlenül irányítsa az SSEP-t kiváltó ingert a kísérleti alany tudatos beavatkozása nélkül. Például az SSEP mozgóátlaga elrendezhető úgy, hogy növelje a sakktábla-inger fényerejét, ha az SSEP amplitúdója valamely előre meghatározott érték alá csökken, és csökkentse a fényerőt, ha az fölé emelkedik. Az SSEP amplitúdója ezután ezen alapjel körül oszcillál. Most az inger hullámhossza (színe) fokozatosan változik. Az inger fényerejének a hullámhossztól való függésének kapott diagramja a látórendszer spektrális érzékenységének grafikonja. A kiváltott potenciálok (VP) módszerének lényege elválaszthatatlan a grafikonoktól és diagramoktól.

Elektroencefalogramok

1934-ben Adrian és Matthew észrevette, hogy az occipitális EEG lehetséges változásai fénystimulációval is megfigyelhetők. Dr. Cyganek 1961-ben dolgozta ki az első nómenklatúrát az occipitalis EEG-komponensekre. Ugyanebben az évben Hirsch ésmunkatársai vizuálisan kiváltott potenciált (VEP) rögzítettek az occipitalis lebenyen (kívül és belül). 1965-ben Spelmann sakktábla-stimulációt használt az emberi WEP leírására. Shikla és munkatársai befejezték azt a kísérletet, hogy lokalizálják a struktúrákat az elsődleges vizuális útvonalon. Halliday és munkatársai 1972-ben fejezték be az első klinikai vizsgálatokat egy retrobulbaris neuritisben szenvedő betegben a késleltetett VEP-ek rögzítésével. Az 1970-es évektől napjainkig nagy mennyiségű kiterjedt kutatás folyt az eljárások és elméletek javítására, és ezt a módszert állatokon is tesztelték.

Hibák

A szórt fényingert ritkán alkalmazzák manapság, az alanyokon belüli és az egyes alanyok közötti nagy eltérések miatt. Ez a típus azonban előnyös csecsemők, állatok vagy rossz látásélességű emberek tesztelésekor. A sakktábla és rács minták világos, illetve sötét négyzeteket és csíkokat használnak. Ezek a négyzetek és csíkok egyenlő méretűek, és egyenként jelennek meg a számítógép képernyőjén (a kiváltott potenciál módszer részeként).

Az elektródák elhelyezése rendkívül fontos a műtermékek nélküli jó VEP válasz eléréséhez. Egy tipikus (egycsatornás) elrendezésben az egyik elektróda 2,5 cm-rel az ion felett, a referenciaelektróda pedig az Fz-nél helyezkedik el. A részletesebb válasz érdekében két további elektródát helyezhet el 2,5 cm-re az unciától jobbra és balra.

Az agy kiváltott potenciáljainak hallási módszere

Leheta hang által keltett jel követésére szolgál a felszálló hallópályán keresztül. A kiváltott potenciál a cochleában keletkezik, áthalad a cochlearis idegen, a cochlearis magon, a superior oliva komplexen, a lateralis lemniscuson, a középagyban az inferior colliculusba, a geniculate medialis testbe, végül az agykéregbe. Így működik a központi idegrendszer kiváltott potenciáljának hang segítségével végzett módszere.

A hallás által kiváltott potenciálok (AEP) az eseményfüggő potenciálok (ERP-k) egy alosztálya. Az ERP-k olyan agyi válaszok, amelyek időhöz kötöttek egy eseményhez, például egy szenzoros ingerhez, egy mentális eseményhez (a célinger felismerése) vagy egy inger kihagyásához. Az AEP esetében az "esemény" egy hang. Az AEP-k (és ERP-k) az agyból származó nagyon kicsi elektromos feszültségpotenciálok, amelyeket a fejbőr rögzítenek hallási ingerekre, például különböző hangokra, beszédhangokra stb.

A halló agytörzs által kiváltott potenciálok kis AEP-ek, amelyeket a fejbőrre helyezett elektródák hallási ingerére adott válaszként rögzítenek.

Az AEP a hallásfunkció és a neuroplaszticitás értékelésére szolgál. Használhatók gyermekek tanulási zavarainak diagnosztizálására, és speciális oktatási programok kidolgozását segítik elő hallás- vagy kognitív problémákkal küzdők számára. A klinikai pszichológia keretein belül elég gyakran alkalmazzák a kiváltott potenciálok módszerét.