Metode for fremk alte potensialer: typer, grunnleggende konsepter, beskrivelse av fremgangsmåten

2024 Forfatter: Miguel Ramacey | [email protected]. Sist endret: 2023-12-17 06:26

Den fremk alte potensielle amplituden har en tendens til å være lav, fra mindre enn én mikrovolt til noen få, sammenlignet med titalls mikrovolt for elektroencefalografi (EEG), millivolt for elektromyografi (EMG), og ofte nær 20 millivolt for elektrokardiogram (EKG). Signalgjennomsnitt er vanligvis nødvendig for å løse disse lave amplitudepotensialene i møte med pågående EEG, EKG, EMG og andre biologiske signaler og omgivelsesstøy. Signalet er stimuleringstidsbestemt og mesteparten av støyen er tilfeldig, slik at gjennomsnittet av støy kan beregnes over gjentatte svar.

Impulser og signaler

Signaler kan registreres fra hjernebarken, hjernestammen, ryggmargen og perifere nerver. Vanligvis er begrepet "fremk alt potensial" reservert for responser som involverer registrering eller stimulering av strukturer i sentralnervesystemet.systemer. Derfor regnes ikke komplekse motoriske eller sensoriske nervefremk alte potensialer som brukes i nerveledningsstudier vanligvis som fremk alte potensialer, selv om de passer til definisjonen ovenfor.

Sansefremk alte potensialer

Disse er registrert fra sentralnervesystemet etter sensorisk stimulering, for eksempel visuelt fremk alte potensialer på grunn av et blinkende lys eller et skiftende mønster på en monitor, auditive potensialer fremk alt av et klikk eller tonestimulus presentert gjennom hodetelefoner, eller taktil eller somatosensorisk potensial fremk alt av taktil eller elektrisk stimulering av en sensorisk eller blandet nerve i periferien. Sensorisk fremk alte potensialer har vært mye brukt i klinisk diagnostisk medisin siden 1970-tallet, så vel som i intraoperativ nevrofysiologisk overvåking, kjent som kirurgisk nevrofysiologi. Det var takket være henne at metoden med fremk alte potensialer ble en realitet.

Visninger

Det er to typer fremk alte potensialer i utbredt klinisk bruk:

• Auditory fremk alte potensialer, vanligvis registrert i hodebunnen, men forekommer på nivå med hjernestammen.
• Visuelt fremk alte potensialer og somatosensoriske fremk alte potensialer som er et resultat av elektrisk stimulering av en perifer nerve.

Anomalier

Long og Allen rapporterte unorm althjernepotensialer (BAEP) fremk alt av auditive potensialer hos en alkoholisert kvinne som blir frisk etter ervervet sentr alt hypoventilasjonssyndrom. Disse forskerne antok at pasientens hjernestamme ble forgiftet, men ikke ødelagt av hennes kroniske alkoholisme. Metoden for fremk alte potensialer i hjernen gjør det enkelt å diagnostisere slike ting.

Generell definisjon

Et fremk alt potensial er hjernens elektriske respons på en sensorisk stimulus. Regan bygde en analog Fourier-serieanalysator for å registrere fremk alte potensielle harmoniske til flimrende (sinusformet modulert) lys. I stedet for å integrere sinus- og cosinusprodukter, matet Regan signaler til en opptaker med to prosessorer gjennom lavpassfiltre. Dette tillot ham å demonstrere at hjernen hadde nådd en stabil tilstand, der amplituden og fasen til de harmoniske (frekvenskomponentene) til responsen var omtrent konstante over tid. I analogi med steady state-responsen til en resonanskrets som følger den initiale transiente responsen, definerte han det idealiserte steady state-fremk alte potensialet som en form for respons på repeterende sensorisk stimulering der frekvenskomponentene til responsen forblir konstante over tid i amplitude og fase.

Selv om denne definisjonen innebærer en serie identiske tidsbølgeformer, er det mer nyttig å definere fremk alt potensialmetoden (SSEP) i form av frekvenskomponenter, som er en alternativ beskrivelse av bølgeformen i tidsdomenet,siden forskjellige frekvenskomponenter kan ha helt forskjellige egenskaper. For eksempel tilsvarer egenskapene til høyfrekvent SSEP-flimmer (som topper ved ca. 40–50 Hz) egenskapene til senere oppdagede magnocellulære nevroner i makakapens netthinne, mens egenskapene til midtfrekvens-SSEP-flimmer (som topper kl. ca. 15–20 Hz) tilsvarer de til parvocellulære nevroner. Siden SSEP kan beskrives fullstendig i form av amplitude og fase for hver frekvenskomponent, kvantifiseres den mer unikt enn det gjennomsnittlige transient-fremk alte potensialet.

Nevrofysiologisk aspekt

Noen ganger sies det at SSEP-er oppnås gjennom stimuli med høy repetisjonsfrekvens, men dette er ikke alltid riktig. I prinsippet kan en sinusformet modulert stimulus indusere SSEP selv om repetisjonshastigheten er lav. På grunn av den høyfrekvente utrullingen av SSEP, kan høyfrekvent pacing resultere i en nesten sinusformet SSEP-bølgeform, men dette er ikke definisjonen av SSEP. Ved å bruke zoom-FFT for å registrere SSEP med en teoretisk spektral oppløsningsgrense på ΔF (hvor ΔF i Hz er den gjensidige av opptaksvarigheten i sekunder), fant Regan at amplitude-fasevariasjonen til SSEP kan være ganske liten. Båndbredden til SSEP-frekvenskomponentene kan være ved den teoretiske grensen for spektral oppløsning opptil minst 500 sekunder av opptaksvarigheten (i dette tilfellet 0,002 Hz). Alt dette er en del av metoden for fremk alt potensial.

Betydning og anvendelse

Denne metoden lar flere (f.eks. fire) SSEP-er tas opp samtidig fra et gitt sted i hodebunnen. Ulike stimuleringssteder eller ulike stimuli kan merkes med litt forskjellige frekvenser, som er nesten identiske med hjernefrekvenser (beregnet ved bruk av brain evoked potential-metoden), men som enkelt kan separeres med Fourier-serieanalysatorer.

For eksempel, når to ikke-proprietære lyskilder moduleres ved flere forskjellige frekvenser (F1 og F2) og overlappes på hverandre, opprettes flere ikke-lineære frekvenskryssmodulasjonskomponenter (mF1 ± nF2) i SSEP, hvor m og n er heltall. Disse komponentene lar deg utforske ikke-lineær prosessering i hjernen. Ved å markere frekvensen til de to overlagrede rutenettene, kan de romlige frekvens- og orienteringsjusteringsegenskapene til hjernemekanismene som behandler romlig form isoleres og studeres.

Stimuli av ulike sensoriske modaliteter kan også merkes. For eksempel, en visuell stimulus flimret ved Fv Hz og en samtidig presentert auditiv tone ble amplitudemodulert ved Fa Hz. Eksistensen av en (2Fv + 2Fa) komponent i den fremk alte hjernens magnetiske respons demonstrerte et område med audiovisuell konvergens i den menneskelige hjernen, og fordelingen av responsen over hodet gjorde det mulig å lokalisere dette området av hjernen. Nylig har frekvensmerking utvidet seg fra sensorisk prosesseringsforskning til selektiv oppmerksomhets- og bevissthetsforskning.

Sweep

Sveipemetodeer en underart av fremk alt potensialmetoden vp. For eksempel kan et plott av responsamplitude versus størrelse på stimulus sjakkbrettmønster oppnås på 10 sekunder, noe som er mye raskere enn å beregne gjennomsnitt over tidsdomenet for å registrere det fremk alte potensialet for hver av flere kontrollstørrelser.

Skjematisk

I den originale demonstrasjonen av denne teknikken ble sinus- og cosinusproduktene matet gjennom lavpassfiltre (som i SSEP-opptak) mens de så på en fin testkrets hvis svarte og hvite firkanter ble byttet seks ganger per sekund. Størrelsen på rutene ble deretter gradvis økt for å oppnå et plott av fremk alt potensiell amplitude versus kontrollstørrelse (derav ordet "sveip"). Etterfølgende forfattere implementerte en sveipeteknikk ved å bruke dataprogramvare for å øke den romlige frekvensen til gitteret i en rekke små trinn og beregne tidsdomenegjennomsnittet for hver diskrete romlige frekvens.

Ett sveip kan være nok, eller det kan være nødvendig å snitte grafene over flere sveip. Gjennomsnittlig 16 sveip kan forbedre signal-til-støy-forholdet til grafen med en faktor på fire. Sveipeteknikken har vist seg nyttig for måling av raskt tilpassede visuelle prosesser, samt for opptak av barn, der varigheten nødvendigvis er kort. Norcia og Tyler brukte teknikken til å dokumentere utviklingen av synsskarphet ogkontrastfølsomhet de første leveårene. De la vekt på at ved diagnostisering av unormal synsutvikling, jo mer nøyaktige utviklingsnormene er, desto klarere kan man skille mellom unormal og normal, og for dette er det dokumentert normal synsutvikling hos en stor gruppe barn. I mange år har sveipeteknikken blitt brukt i pediatriske oftalmologiske klinikker (i form av elektrodiagnostikk) over hele verden.

metodefordeler

Vi har allerede snakket om essensen av den fremk alte potensielle metoden, nå er det verdt å snakke om fordelene. Denne teknikken lar SSEP direkte kontrollere stimulansen som fremkaller SSEP uten bevisst intervensjon fra forsøkspersonen. For eksempel kan et glidende gjennomsnitt av SSEP arrangeres for å øke lysstyrken til sjakkbrettstimulusen hvis SSEP-amplituden faller under en forhåndsbestemt verdi, og redusere lysstyrken hvis den stiger over denne verdien. Amplituden til SSEP svinger deretter rundt dette settpunktet. Nå endres bølgelengden (fargen) til stimulansen gradvis. Det oppnådde plottet av avhengigheten av stimuluslysstyrken på bølgelengden er en graf over den spektrale følsomheten til det visuelle systemet. Essensen av metoden for fremk alte potensialer (VP) er uatskillelig fra grafer og diagrammer.

elektroencefalogrammer

I 1934 la Adrian og Matthew merke til at potensielle endringer i occipital EEG kunne observeres med lett stimulering. Dr. Cyganek utviklet den første nomenklaturen for occipitale EEG-komponenter i 1961. I løpet av samme år Hirsch ogkollegene hans registrerte visuelt fremk alt potensial (VEP) på occipitallappen (utvendig og innvendig). I 1965 brukte Spelmann sjakkbrettstimulering for å beskrive menneskelig WEP. Shikla og medarbeidere har fullført et forsøk på å lokalisere strukturer i den primære synsveien. Halliday og kollegene fullførte de første kliniske studiene ved å registrere forsinkede VEP-er hos en pasient med retrobulbar neuritt i 1972. Fra 1970-tallet og frem til i dag er det gjort en stor mengde omfattende forskning for å forbedre prosedyrer og teorier, og denne metoden er også testet på dyr.

Flaws

Spredet lys-stimulus brukes sjelden i disse dager på grunn av stor variasjon både innen og mellom forsøkspersoner. Denne typen er imidlertid fordelaktig ved testing av spedbarn, dyr eller personer med dårlig synsstyrke. Sjakkbrettet og gittermønstrene bruker henholdsvis lyse og mørke firkanter og striper. Disse rutene og stripene er like store og presenteres én etter én på dataskjermen (som en del av metoden for fremk alt potensial).

Elektrodeplassering er ekstremt viktig for å få en god VEP-respons uten artefakter. I et typisk (enkeltkanals) oppsett er en elektrode plassert 2,5 cm over ionet og referanseelektroden er plassert ved Fz. For et mer detaljert svar kan to ekstra elektroder plasseres 2,5 cm til høyre og venstre for unsen.

Auditory metode for fremk alte potensialer i hjernen

Han kanbrukes til å spore signalet generert av lyd gjennom den stigende auditive banen. Det fremk alte potensialet genereres i cochlea, passerer gjennom cochlea nerve, gjennom cochlea nucleus, superior olivenkomplekset, lateral lemniscus, til inferior colliculus i mellomhjernen, til den mediale genikulære kroppen og til slutt til hjernebarken. Slik fungerer metoden for fremk alte potensialer i sentralnervesystemet, utført ved hjelp av lyd.

Auditory evoked potentials (AEPs) er en underklasse av hendelsesrelaterte potensialer (ERPs). ERP-er er hjerneresponser som er tidsbundet til en hendelse som en sensorisk stimulus, en mental hendelse (gjenkjenning av en målstimulus) eller hoppe over en stimulus. For AEP er en "hendelse" en lyd. AEP-er (og ERP-er) er svært små elektriske spenningspotensialer som stammer fra hjernen, registrert fra hodebunnen som respons på en auditiv stimulus som forskjellige toner, talelyder osv.

Auditory hjernestamme-fremk alte potensialer er små AEP-er som registreres som respons på en auditiv stimulus fra elektroder plassert på hodebunnen.

AEP brukes til å vurdere auditiv funksjon og nevroplastisitet. De kan brukes til å diagnostisere lærevansker hos barn, og bidra til å utvikle spesialiserte utdanningsprogrammer for personer med hørsels- eller kognisjonsproblemer. Innenfor rammen av klinisk psykologi brukes metoden for fremk alte potensialer ganske ofte.