Den fremkaldte potentialamplitude har en tendens til at være lav, der strækker sig fra mindre end én mikrovolt til nogle få, sammenlignet med snesevis af mikrovolt til elektroencefalografi (EEG), millivolt for elektromyografi (EMG) og ofte tæt på 20 millivolt for elektrokardiogram (EKG). Signalgennemsnit er norm alt påkrævet for at løse disse lavamplitudepotentialer i lyset af igangværende EEG, EKG, EMG og andre biologiske signaler og omgivende støj. Signalet er stimulus-timet, og det meste af støjen er tilfældig, hvilket gør det muligt at beregne et gennemsnit af støj over gentagne svar.
Impulser og signaler
Signaler kan optages fra hjernebarken, hjernestammen, rygmarven og perifere nerver. Norm alt er udtrykket "fremkaldt potentiale" forbeholdt reaktioner, der involverer registrering eller stimulering af strukturer i centralnervesystemet.systemer. Således betragtes komplekse motoriske eller sensoriske nervefremkaldte potentialer, der bruges i nerveledningsundersøgelser, norm alt ikke som fremkaldte potentialer, selvom de passer til definitionen ovenfor.
Sansefremkaldte potentialer
Disse optages fra centralnervesystemet efter sensorisk stimulering, såsom visuelt fremkaldte potentialer på grund af et blinkende lys eller et skiftende mønster på en monitor, auditive potentialer fremkaldt af et klik eller tonestimulus præsenteret gennem hovedtelefoner, eller taktile eller somatosensorisk potentiale fremkaldt af taktil eller elektrisk stimulering af en sensorisk eller blandet nerve i periferien. Sensorisk fremkaldte potentialer har været meget brugt i klinisk diagnostisk medicin siden 1970'erne, såvel som i intraoperativ neurofysiologisk overvågning, kendt som kirurgisk neurofysiologi. Det var takket være hende, at metoden med fremkaldte potentialer blev en realitet.
Visninger
Der er to slags fremkaldte potentialer i udbredt klinisk brug:
- Auditære fremkaldte potentialer, norm alt registreret i hovedbunden, men forekommer på niveau med hjernestammen.
- Visuelt fremkaldte potentialer og somatosensoriske fremkaldte potentialer, der er et resultat af elektrisk stimulering af en perifer nerve.
Anomalier
Long og Allen rapporterede unorm althjernepotentialer (BAEP) fremkaldt af auditive potentialer hos en alkoholiseret kvinde, der kommer sig efter erhvervet central hypoventilationssyndrom. Disse forskere antog, at deres patients hjernestamme var forgiftet, men ikke ødelagt af hendes kroniske alkoholisme. Metoden med fremkaldte potentialer i hjernen gør det nemt at diagnosticere sådanne ting.
Generel definition
Et fremkaldt potentiale er hjernens elektriske respons på en sensorisk stimulus. Regan byggede en analog Fourier-serieanalysator til at optage fremkaldte potentielle harmoniske til flimrende (sinusformet moduleret) lys. I stedet for at integrere sinus- og cosinusprodukter sendte Regan signaler til en dual-processor-optager gennem lavpasfiltre. Dette gjorde det muligt for ham at demonstrere, at hjernen havde nået en stabil tilstand, hvor amplituden og fasen af responsens harmoniske (frekvenskomponenter) var omtrent konstante over tid. I analogi med steady state-responsen af et resonanskredsløb, der følger den initiale transiente respons, definerede han det idealiserede steady state-fremkaldte potentiale som en form for respons på gentagen sensorisk stimulation, hvor frekvenskomponenterne af responsen forbliver konstante over tid i amplitude og fase.
Selvom denne definition indebærer en række identiske tidsbølgeformer, er det mere nyttigt at definere metoden med fremkaldt potentiale (SSEP) i form af frekvenskomponenter, som er en alternativ beskrivelse af bølgeformen i tidsdomænet,da forskellige frekvenskomponenter kan have helt forskellige egenskaber. For eksempel svarer egenskaberne af det højfrekvente SSEP-flimmer (som topper ved ca. 40-50 Hz) til egenskaberne for efterfølgende opdagede magnocellulære neuroner i makakabens nethinde, mens egenskaberne for mellemfrekvens-SSEP-flimmeret (som topper kl. 15-20 Hz) svarer til parvocellulære neuroner. Da SSEP kan beskrives fuldt ud i form af amplitude og fase af hver frekvenskomponent, kvantificeres det mere unikt end det gennemsnitlige transient fremkaldte potentiale.
Neurofysiologisk aspekt
Nogle gange siges det, at SSEP'er opnås gennem stimuli med høj gentagelseshastighed, men det er ikke altid korrekt. I princippet kan en sinusformet moduleret stimulus inducere SSEP, selvom dens gentagelseshastighed er lav. På grund af den højfrekvente rolloff af SSEP kan højfrekvent pacing resultere i en næsten sinusformet SSEP-bølgeform, men dette er ikke definitionen af SSEP. Ved at bruge zoom-FFT til at optage SSEP med en teoretisk spektral opløsningsgrænse på ΔF (hvor ΔF i Hz er den reciproke af optagelsesvarigheden i sekunder), fandt Regan ud af, at amplitude-fasevariabiliteten af SSEP kan være ret lille. Båndbredden af SSEP-frekvenskomponenterne kan være ved den teoretiske grænse for spektral opløsning op til mindst 500 sekunder af optagelsens varighed (i dette tilfælde 0,002 Hz). Dette er alt sammen en del af den fremkaldte potentialemetode.
Betydning og anvendelse
Denne metode gør det muligt at optage flere (f.eks. fire) SSEP'er samtidigt fra en given placering i hovedbunden. Forskellige stimulationssteder eller forskellige stimuli kan markeres med lidt forskellige frekvenser, som er næsten identiske med hjernefrekvenser (beregnet ved hjælp af brain evoked potential-metoden), men er let adskilt af Fourier-serieanalysatorer.
For eksempel, når to ikke-proprietære lyskilder moduleres ved flere forskellige frekvenser (F1 og F2) og overlejres på hinanden, oprettes flere ikke-lineære frekvenskrydsmodulationskomponenter (mF1 ± nF2) i SSEP, hvor m og n er heltal. Disse komponenter giver dig mulighed for at udforske ikke-lineær behandling i hjernen. Ved at markere frekvensen af de to overlejrede gitter kan de rumlige frekvens- og orienteringsjusteringsegenskaber af hjernemekanismerne, der behandler rumlig form, isoleres og studeres.
Stimuli af forskellige sensoriske modaliteter kan også mærkes. For eksempel flimrede en visuel stimulus ved Fv Hz, og en samtidig præsenteret auditiv tone blev amplitudemoduleret ved Fa Hz. Eksistensen af en (2Fv + 2Fa) komponent i den fremkaldte hjernemagnetiske respons demonstrerede et område med audiovisuel konvergens i den menneskelige hjerne, og fordelingen af responsen over hovedet gjorde det muligt at lokalisere dette område af hjernen. For nylig er frekvensmærkning udvidet fra sansebehandlingsforskning til selektiv opmærksomheds- og bevidsthedsforskning.
Sweep
Sweep-metodeer en underart af den fremkaldte potentiale metode vp. For eksempel kan et plot af responsamplitude versus størrelse på stimulus-skakterbræt opnås på 10 sekunder, hvilket er meget hurtigere end at beregne et gennemsnit over tidsdomænet for at registrere det fremkaldte potentiale for hver af flere kontrolstørrelser.
Skematisk
I den originale demonstration af denne teknik blev sinus- og cosinus-produkterne ført gennem lavpasfiltre (som ved SSEP-optagelse), mens man så et fint testkredsløb, hvis sorte og hvide firkanter blev byttet seks gange i sekundet. Størrelsen af firkanterne blev derefter gradvist forøget for at opnå et plot af fremkaldt potentiel amplitude versus kontrolstørrelse (deraf ordet "sweep"). Efterfølgende forfattere implementerede en sweep-teknik ved hjælp af computersoftware til at øge den rumlige frekvens af gitteret i en række små trin og beregne tidsdomænegennemsnittet for hver diskret rumlige frekvens.
Et sweep kan være nok, eller det kan være nødvendigt at tage et gennemsnit af graferne over flere sweep. Gennemsnit af 16 sweep kan forbedre signal-til-støj-forholdet i grafen med en faktor på fire. Fejeteknikken har vist sig nyttig til måling af hurtigt tilpassede visuelle processer, samt til optagelse af børn, hvor varigheden nødvendigvis er kort. Norcia og Tyler brugte teknikken til at dokumentere udviklingen af synsstyrke ogkontrastfølsomhed i de første leveår. De understregede, at ved diagnosticering af unormal synsudvikling, jo mere præcise udviklingsnormerne er, jo tydeligere kan man skelne mellem unormal og normal, og til dette formål er normal synsudvikling blevet dokumenteret hos en stor gruppe børn. I mange år har sweep-teknikken været brugt på pædiatriske oftalmologiske klinikker (i form af elektrodiagnostik) rundt om i verden.
Metodefordele
Vi har allerede t alt om essensen af metoden med fremkaldt potentiale, nu er det værd at tale om dens fordele. Denne teknik giver SSEP mulighed for direkte at kontrollere den stimulus, der fremkalder SSEP, uden forsøgspersonens bevidste indgriben. For eksempel kan et glidende gennemsnit af SSEP arrangeres til at øge lysstyrken af skakbrætstimulus, hvis SSEP-amplituden falder under en forudbestemt værdi, og mindske lysstyrken, hvis den stiger over denne værdi. Amplituden af SSEP svinger derefter omkring dette sætpunkt. Nu ændres bølgelængden (farven) af stimulus gradvist. Det opnåede plot af stimuluslysstyrkens afhængighed af bølgelængden er en graf over det visuelle systems spektrale følsomhed. Essensen af metoden med fremkaldte potentialer (VP) er uadskillelig fra grafer og diagrammer.
elektroencefalogrammer
I 1934 bemærkede Adrian og Matthew, at potentielle ændringer i det occipitale EEG kunne observeres med lysstimulering. Dr. Cyganek udviklede den første nomenklatur for occipitale EEG-komponenter i 1961. I løbet af samme år Hirsch oghans kolleger registrerede visuelt fremkaldt potentiale (VEP) på occipitallappen (udvendig og indvendig). I 1965 brugte Spelmann skakbrætstimulering til at beskrive menneskelig WEP. Shikla og kolleger har gennemført et forsøg på at lokalisere strukturer i den primære synsvej. Halliday og kolleger afsluttede de første kliniske undersøgelser ved at registrere forsinkede VEP'er hos en patient med retrobulbar neuritis i 1972. Fra 1970'erne og frem til i dag er der lavet en stor mængde omfattende forskning for at forbedre procedurer og teorier, og denne metode er også blevet testet på dyr.
Flaws
Spredningslys-stimulus bruges sjældent i disse dage på grund af høj variabilitet både inden for og mellem forsøgspersoner. Denne type er dog fordelagtig, når man tester spædbørn, dyr eller mennesker med dårlig synsstyrke. Skakternet og gittermønstrene bruger henholdsvis lyse og mørke firkanter og striber. Disse firkanter og striber er lige store og præsenteres én efter én på computerskærmen (som en del af metoden med fremkaldt potentiale).
Elektrodeplacering er ekstremt vigtig for at opnå en god VEP-respons uden artefakter. I en typisk (enkeltkanal) opsætning er en elektrode placeret 2,5 cm over ionen, og referenceelektroden er placeret ved Fz. For et mere detaljeret svar kan to ekstra elektroder placeres 2,5 cm til højre og venstre for ounce.
Auditær metode til fremkaldte potentialer i hjernen
Han kanbruges til at spore signalet, der genereres af lyd gennem den stigende auditive vej. Det fremkaldte potentiale genereres i cochlea, passerer gennem cochlearnerven, gennem cochlear nucleus, det superior olivenkompleks, den laterale lemniscus, til colliculus inferior i mellemhjernen, til den mediale genikulære krop og til sidst til hjernebarken. Sådan fungerer metoden med fremkaldte potentialer i centralnervesystemet, udført ved hjælp af lyd.
Auditory evoked potentials (AEP'er) er en underklasse af begivenhedsrelaterede potentialer (ERP'er). ERP'er er hjernereaktioner, der er tidsbundet til en begivenhed, såsom en sensorisk stimulus, en mental begivenhed (genkendelse af en målstimulus) eller at springe en stimulus over. For AEP er en "begivenhed" en lyd. AEP'er (og ERP'er) er meget små elektriske spændingspotentialer, der stammer fra hjernen, optaget fra hovedbunden som reaktion på en auditiv stimulus såsom forskellige toner, talelyde osv.
Auditory hjernestamme-fremkaldte potentialer er små AEP'er, der optages som reaktion på en auditiv stimulus fra elektroder placeret på hovedbunden.
AEP bruges til at vurdere auditiv funktion og neuroplasticitet. De kan bruges til at diagnosticere indlæringsvanskeligheder hos børn og hjælpe med at udvikle specialiserede uddannelsesprogrammer for mennesker med høre- eller kognitionsproblemer. Inden for rammerne af klinisk psykologi bruges metoden med fremkaldte potentialer ret ofte.
