Вызванные потенциалы и потенциалы связанные с событиями кратко

Обновлено: 02.07.2024

Этапы обработки информации анализируются с помощью вызванных потенциалов. В отличие от ЭЭГ необходимым условием для регистрации вызванных потенциалов является четкая временная связь регистрируемой биоэлектрической активности мозга с конкретным событием, будь то движение или появление стимула. Задачи, используемые в исследованиях с регистрацией вызванных потенциалов, широко охватывают разнообразные сенсорные, когнитивные и моторные функции. Они включают различные типы тестовых заданий по детекции и распознаванию стимулов разных сенсорных модальностей, задания с отсроченной реакцией для изучения рабочей памяти, GO/NOGO-тесты для оценки функций контроля исполнения и многие другие. Каждое конкретное задание ассоциируется с определенным набором психологических операций, например, таких как детекция и распознавание стимулов, обновление рабочей памяти, инициация или подавление действия, мониторинг результата действия и т.д. В свою очередь, каждая из психологических операций вызывает временное появление паттернов активации/деактивации нейронов в определенных областях мозга. Сумма синхронно генерируемых и связанных с событием постсинаптических потенциалов регистрируется с поверхности скальпа в виде компоненты вызванных потенциалов — отклонения потенциала, которое ограничено во времени и пространственно локализовано.

История

Метод вызванных потенциалов получил широкое распространение в области когнитивных нейронаук более 40 лет назад — в 60-х годах прошлого столетия. Первая попытка разделения вызванных потенциалов на компоненты была предпринята в 70-х годах с помощью факторного анализа и метода главных компонент. Однако эти методики позволяли выявить только ортогональные (в строго математическом смысле) компоненты вызванных потенциалов, что явно является ограничением, поскольку ясно, что компоненты не обязательно являются ортогональными. Развитие новых методов объективного разделения компонент (как, например, метод независимых компонент) преодолели недостатки старых подходов и открывают новые возможности исследований в этом направлении. Накапливаемое знание демонстрирует высокую эффективность и диагностическую мощность метода оценки независимых компонент вызванных потенциалов как эндофенотипов дисфункций мозга.

Принцип метода

Генерация разных ритмов ЭЭГ осуществляется за счет разных нейронных механизмов. Считается, что эти ритмы, регистрирующиеся в состоянии спокойного бодрствования при открытых и закрытых глазах, отражают фоновую или спонтанную активность мозга. Однако с появлением стимула или при выполнении движения в течение первых 200 мс наблюдается подавление (десинхронизация) активности в альфа– и бета-частотных диапазонах ЭЭГ. Динамические характеристики этих ритмов свидетельствуют о том, что сами по себе они отражают не процессы обработки информации, а, скорее, модуляцию информационных потоков в мозге. Характеристиками вызванных потенциалов являются латентный период (латентность), амплитуда (или площадь), полярность (негативная/позитивная) и форма. Существуют две разные функции информационных потоков мозга:

функция, ассоциирующаяся с информационными потоками, связанными с обработкой сенсорной информации или действий;
функция модуляции информационных потоков, которая проявляется в виде синхронизации или десинхронизации ЭЭГ-активности.

Номенклатура и классификация

Схематическое представление транзиентного слухового вызванного ответа

Символы над волнами представляют стандартную электрофизиологическую номенклатуру. Компонент P3 или P300 представляет связанный с событиями потенциал через 300 мс после стимуляции

Зрительные вызванные потенциалы

Нормальные визуально вызванные потенциалы с двумя положительными пиками на 100 (здесь 109 мс после стимуляции) и 200 мс

ЗВП регистрируются с помощью электрода, расположенного в средней затылочной (Oz) области, относительно среднего лобного (Fz) канала. (A) Нормальный ответ приводит к последовательности трех основных отрицательных (N) - положительных (P) - отрицательных (N) компонентов, которые достигают пика примерно через 75–100–145 мс, с топографическим распределением в затылочной и средней линии. Все компоненты формируются в полосатой коре. ЗВП интерпретируются с точки зрения различий в латентности, амплитуде и межпозвоночном эффекте компонента P100, который является наиболее стабильным компонентом, полученным после стимуляции с изменением структуры. (B) Аномальный P100 у 26-летней пациентки с диагнозом острый неврит левого зрительного нерва и сенсорные нарушения в качестве начальных симптомов.

Типы зрительных вызванных потенциалов

Некоторые специфичные ЗВП:

Монокулярный реверсивный паттерн (наиболее распространенный) (англ. Monocular pattern reversal)
ЗВП развёртки (англ. Sweep visual evoked potential)
Бинокулярный ЗВП (англ. Binocular visual evoked potential)
Хроматический ЗВП (англ. Chromatic visual evoked potential)
Полу-польний ЗВП (англ. Hemi-field visual evoked potential)
ЗВП, стимулированный вспышкой (англ. Flash visual evoked potential)
LED Goggle ЗВП
ЗВП, стимулированный движением (англ. Motion visual evoked potential)
Многофокальный ЗВП (англ. Multifocal visual evoked potential)
Многоканальный ЗВП (англ. Multi-channel visual evoked potential)
Многочастотный ЗВП (англ. Multi-frequency visual evoked potential)
Стерео-вызванный ЗВП (англ. Stereo-elicited visual evoked potential)
Устойчивый визуально вызванный потенциал (англ. Steady state visually evoked potential)

Слуховые вызванные потенциалы

Слуховой вызванный потенциал

Слуховые вызванные потенциалы (СВП, AEP) могут использоваться для отслеживания сигнала, генерируемого звуком, по восходящему слуховому пути. Вызванный потенциал генерируется в улитке, проходит через улитковый нерв, через улитковое ядро, верхний оливковый комплекс, латеральный лемнискус, к нижнему колликулюсу в среднем мозге, к срединному коленчатому телу и, наконец, к коре головного мозга. The Auditory system. Boston, MA: Pearson Education, Inc.'> 10 Слуховой вызванный потенциал представляет собой очень малые потенциалы электрического напряжения, исходящие из мозга, которые регистрируются на коже головы в ответ на слуховой раздражитель, такой как различные тоны, речевые звуки и т. д., которые регистрируются в ответ на слуховой стимул от электродов, помещенных на кожу головы.

Слуховые вызванные потенциалы были разделены на компоненты с коротким временем ожидания, с задержкой менее 10 мс у взрослых; СВП с большой задержкой, превышающей 50 мс; и СВП со средней задержкой.

Соматосенсорные вызванные потенциалы

Соматосенсорные вызванные потенциалы (ССВП, SSEP) – это ВП, регистрируемые в головном или спинном мозге при повторной стимуляции периферических нервов. Соматосенсорные вызванные потенциалы используются в нейромониторинге для оценки функции спинного мозга пациента во время операции. Они регистрируются путем стимуляции чаще всего большеберцового нерва, срединного нерва или локтевого нерва, обычно с помощью электрического стимула. Ответ затем записывается с кожи головы пациента.

Левая сторона: нормальные соматосенсорные вызванные потенциалы с короткой латентностью (SSEPS) после стимуляции срединного нерва (верхняя фотография) и заднего большеберцового нерва (нижняя фотография). Правая сторона: верхнее изображение показывает нормальные срединные нервные SSEPS, в то время как потенциалы скальпа от заднего большеберцового нерва (нижнее изображение) показывают рассеянный потенциал P37 с длительной латентностью

Из-за низкой амплитуды сигнала после того, как он достигает скальпа пациента, и относительно высокого уровня электрического шума, вызванного фоновой ЭЭГ, ЭМГ мышцы головы или электрическими устройствами в комнате, сигнал должен быть усреднен. Использование усреднения улучшает отношение сигнал/шум. Как правило, в операционной комнате для адекватного разрешения вызванного потенциала необходимо использовать более 100 и до 1000 средних значений.

Двумя наиболее изученными аспектами ССВП являются амплитуда и задержка пиков. Наиболее преобладающие пики были изучены и названы в лабораториях. Каждой вершине присваивается буква и номер в названии. Например, N20 относится к отрицательному пику (N) при 20 мс. Этот пик регистрируется в коре головного мозга при стимуляции срединного нерва. Скорее всего, это соответствует сигналу, достигающему соматосенсорной коры. При использовании в интраоперационном мониторинге задержка и амплитуда пика относительно базовой линии пациента после интубации являются важным показателем. Резкое увеличение латентности или уменьшение амплитуды являются показателями неврологической дисфункции.

Лазерные вызванные потенциалы

Моторный вызванный потенциал

Результаты мониторинга транскраниального электрического вызванного потенциалы от первой дорсальной межкостной (FDI) и передней большеберцовой (ATib) мышц

Моторные вызванные потенциалы (МВП, MEP) регистрируются мышцами после прямой стимуляции обнаженной моторной коры или транскраниальной стимуляции моторной коры, магнитной или электрической. Транскраниальный магнитный МВП (TCmMEP) обладает высоким клинико-диагностическим потенциалом. Транскраниальный электрический MВП (TCeMEP) широко использовался в течение нескольких лет для интраоперационного мониторинга функциональной целостности пирамидного тракта.

Поведенческие парадигмы

Подавляющее большинство исследовательских парадигм, разработанных для изучения реакций мозга в ответ на стимулы или действия, подразумевают получение так называемых вызванных потенциалов, сигналов в форме волны, выделяемых из фоновой ЭЭГ посредством процедуры усреднения.

Применение

Интраоперационный мониторинг

Соматосенсорные вызванные потенциалы обеспечивают мониторинг дорсальных колонн спинного мозга. Сенсорные вызванные потенциалы могут также использоваться во время операций, которые подвергают риску структуры мозга. Они эффективно используются для определения кортикальной ишемии во время операций по эндотерэктомии сонной артерии и для картирования сенсорных областей мозга во время операции на головном мозге.

Электрическая стимуляция кожи головы генерирует электрический ток в мозге, который активирует двигательные пути пирамидных путей. Этот метод известен как мониторинг потенциала транскраниального электромоторного потенциала (TcMEP). Этот метод эффективно оценивает двигательные пути в центральной нервной системе во время операций, которые подвергают риску эти структуры. Эти двигательные пути, в том числе боковой кортикально-спинномозговой тракт, расположены в боковых и вентральных фуникулах спинного мозга. Поскольку вентральный и дорсальный спинной мозг имеют раздельное кровоснабжение с очень ограниченным коллатеральным течением, синдром поражения передних рогов (паралич или парез с некоторой сохраненной сенсорной функцией) является возможным хирургическим осложнением, поэтому важно проводить мониторинг, специфичный для двигательных трактов, а также мониторинг дорсального столба.

Транскраниальная магнитная стимуляция по сравнению с электрической стимуляцией обычно считается непригодной для интраоперационного мониторинга, поскольку она более чувствительна к анестезии. Электростимуляция слишком болезненна для клинического использования у бодрствующих пациентов. Таким образом, эти два метода являются взаимодополняющими: электрическая стимуляция является выбором для интраоперационного мониторинга и магнитная для клинических применений.

Вызванные потенциалы в фармакологических исследованиях

На данный момент определенный оптимизм внушает использование метода независимых компонент в анализе вызванных потенциалов, который может наиболее эффективно оценивать функционирование мозговых систем и, следовательно, характеризоваться большим размером эффекта, исследуемого фармакологического препарата.

Данный подход состоит из нескольких этапов:

Результат применения подхода показан на рисунке, где представлены вызванные потенциалы ребенка (мальчика) с синдромом нарушения внимания и гиперактивностью (СНВГ). До лечения у пациента наблюдалось избирательное отклонение от нормы в амплитуде N1/Р2-компоненты слухового ВП. Данная компонента регистрировалась на ВП, получаемых в ответ на второй стимул предъявляемой пары (растение, человек + новый звуковой стимул) и, как предполагается, отражала эффект новизны — ответ мозга на неожиданный новый стимул. Как видно, спустя час после приемы риталина N/N1/Р2-компонента этого пациента почти достигла нормальных значений.

А. Компонента новизны, или N1/Р2-компонента (тонкая линия), полученная при построении ВП ребенка (мальчика) с СНВГ, до и спустя 1 час после принятия риталина в сравнении с независимой компонентой, вычисленной из массива ВП-данных группы здоровых испытуемых (толстая линия). А. Разностная волна (пунктирная линия), полученная в результате сравнения компоненты новизны пациента и компоненты, полученной на группе здоровых испытуемых. Б. Топограммы отношения спектральной мощности тета- и бета-ритмов, вычисленные у группы нормальных испытуемых и у пациента до и после принятия риталина.

1. ОПРЕДЕЛЕНИЕ, ОСНОВНЫЕ ПРОБЛЕМЫ И КРАТКАЯ ИСТОРИЯ МЕТОДА ССП

3. ФЕНОМЕНОЛОГИЯ И ТИПОЛОГИЯ ССП

Одним из наиболее значительных результатов, которые получены при изучении ССП, является описание различных потенциалов, связанных по времени с определёнными событиями и имеющих специфические амплитудно-временные характеристики, конфигурацию и топографию.

3.1. Зрительные вызванные потенциалы

3.2. Слуховые вызванные потенциалы.

Слуховые вызванные потенциалы (СВП, auditory evoked potentials АЕР) [Шагас, 1975; Рутман, 1979; Rockstroh et al., 1982; Hughes, 1985] регистрируются в ситуации предъявления слуховой стимуляции (тонов различной частоты, интенсивности и длительности). Комплекс из восьми волн, развивающийся в интервале до 15 мс после стимула, амплитудой 0,1–0,5 мВ, максимально выраженный в вертексе (С z), называют слуховым потенциалом ствола мозга (brain stem auditory evoked potentials BAEP). Предполагают, что эти волны отражают вызванную активность в структурах слухового анализатора от слухового нерва до медиального коленчатого тела. Среднелатентные ( N0, Р0, Na, , Р a, Nb) и длиннолатентные колебания Р50-80 (Р1), N80-120 ( N1 ), Р160-200 (Р2), N200-250 ( N2 ), имеют максимальную амплитуду в центральных и фронтальных отведениях, хотя наиболее позднее из них Р300 (Р3.), преимущественно выражено в постцентральных отведениях (рис. 16.2 А).

Рис. 16.1. ЗВП, усреднённые от момента предъявления вспышки света высокой интенсивности (0.26 Дж), N = 30

Испытуемые должны были как можно быстрее нажимать на кнопку при предъявлении вспышки света. А С z, Oz (отведения ЭЭГ); 1 распределение ЛП начало активации mm. thenar; Б – соотношение компонентов ЗВП с накопленной ЭМГ-активностью (2). Момент предъявления вспышки отмечен вертикальной линией.

Рис. 16.2. Потенциалы, усреднённые от предъявляемых сигналов

На каждом фрагменте рисунка представлены: усредненый потенциал (для одного испытуемого), основные компоненты обозначены арабскими цифрами (справа); распределение средних значений амплитуд соответствующих компонентов потенциала по разным отведениям (для группы испытуемых) (слева).

А – СВП, усреднённый от звукового тона (60 дБ, указан стрелкой), отведение Р 3 N = 30. Под потенциалом отмечен интервал наиболее вероятного появления (95% событий) микронажатий и саккадических движений глаз; Б– ЗВП, усреднённый от момента обнаруженной вспышки света (чёрный треугольник), отведение О2 N =116. Под потенциалом отмечен интервал наиболее вероятного начала нажатия на кнопку (95% событий); В – ЗВП, усреднённый от необнаруженных вспышек света (белый треугольник), отведение О 1 , N= 101. Внизу отмечен интервал наиболее вероятного появления (95% событий) микронажатий и саккадических движений глаз

3.3. Соматосенсорные вызванные потенциалы

Соматосенсорные вызванные потенциалы (ССВП; somatosensory evoked potentials, SEP) [Шагас, 1975; Рутман, 1979; Rockstroh et al., 1982] регистрируются в ситуации механической или электрической черезкожной стимуляции периферических нервов. Колебания устойчивой конфигурации регистрируются со скальпа, начиная с Р15. Колебания N20, P20, P25 и P45 максимально выражены в контралатеральном нанесённому раздражению полушарии (поля 1 и 3). Развитие колебания ЛП связывают преимущественно с активностью в постцентральной извилине. Колебания с ЛП более 50 мс представлены слева и справа, комплекс колебаний сложной конфигурации с ЛП более 100 мс (включая Р300) проявляется преимущественно в центральных и париетоокципитальных отведениях [Rockstroh et al., 1982].

3.4. Потенциалы, связанные с выполнением движений

Рис. 16.3. Потенциалы, связанные по времени с двигательной активностью

А – ПСВД, усреднённые от начала ЭМГ-активаций (чёрный кружок) при нажатии на кнопку после обнаруженной вспышки света, отведение О 1, N= 101, внизу отмечен размах распределения окончаний движения. Б– ПСВД, усреднённые от начала микронажатий: первых после звукового тона (белый кружок), отведение Р 3, N= 15 (вверху); на этапе наблюдения (перечёркнутый кружок), отведение F 3 N=33 (внизу). B I- потенциалы, усреднённые от начала саккадических движений глаз: от первых после звукового тона (белый кружок), отведение F 4 N =17 (вверху); на этапе наблюдения (перечёркнутый кружок), отведение О 2 N= 14 (внизу). Под каждым потенциалом на Б и В показаны распределения окончаний движений. Остальные обозначения см. на рис. 16.2

3.5. Условная негативная волна

Рис. 16.4. Потенциалы, связанные с задачей обнаружения

А – фрагменты УНВ, усреднённые от предупреждающего сигнала (стрелка) и императивного сигнала (чёрный треугольник), отведение F 3, N=22; Б– потенциалы, связанные с обнаружением сигнала (чёрный треугольник обнаруженная, белый треугольник необнаруженная вспышка света), отведение О1, N =45. Остальные обозначения см на рис. 16.2

3.6. Колебание Р300

Колебание Р300 (Р3 ; позднее позитивное колебание, late positive wave). Впервые этот феномен был описан в 1965 г. С.Саттоном (см. [Sutton, Ruchkin, 1984]) как позитивная волна, амплитуда которой зависит не от физических характеристик стимула, а от степени неопределённости, разрешаемой при его предъявлении. Для исследования Р300 наиболее часто используют ситуацию предъявления двух сигналов в случайном порядке, варьируя их вероятности (oddball paradigm). В случае привлечения внимания к более редким стимулам или при каких-либо операциях с ними, например при их счёте или обнаружении, развивается волна Р300 (см. рис. 16.4 Б, фрагмент 4). Колебание Р300 имеет сложную структуру. В нём выделяют компоненты Р3 a и Р3 b. Вопреки точному наименованию, к этому классу феноменов относят позитивные колебания с ЛП от 250 до 600 мс, и даже до 1500 мс. Волна Р300 максимально выражена в центро-париетальных отведениях [Pritchard, 1981; Rockstroh et al., 1982; Sutton,Ruchkin, 1984; Aleksandrov, Maksimova, 1985].

3.7. Принципы упорядочения феноменологии ССП

Перечень известных типов ССП постоянно пополняется, и нет оснований считать его близким к завершению [Donchin, Isreal, 1980]. Приведём в качестве примеров наиболее известные феномены: N 200 связанный с некоторыми аспектами процесса распознавания; N 400 с семантическим рассогласованием; N a – с распознаванием паттерна; Nd с определением канала, по которому поступает обрабатываемый сигнал; MMN негативность, связанная с рассогласованием; негативный потенциал направленного внимания, связанный с предвосхищением изменения направления движения сигнала при выполнении задачи слежения; финальный потенциал (низкоамплитудная позитивость и последующая медленная негативность, связанные с окончанием произвольного движения); лямбда-потенциал (1-potential) комплекс колебаний, связанный с саккадическими движениями глаз (см. рис. 16.3 В); ССП, связанные с обнаружением сигнала (см. рис. 16.4 Б); ССП, связанные с целенаправленными движениями и мн. др. [Cooper et al., 1977; Yagi, 1979; Deecke et al., 1984; Ritter et al., 1984; Максимова, Александров, 1987; Иванова, 19916; Naatanen etal., 1993].

Предполагается, что чем больше будет известно различных типов потенциалов, тем более подробно можно будет описывать активность мозга в поведении [Sutton, Ruchkin, 1984]. При этом одной из самых важных задач становится упорядочение феноменологии потенциалов, т.е. построение классификации, определяющей как соотношение между уже известными типами ССП, так и место для новых феноменов.

В настоящее время общепринятой классификации ССП не существует. Можно выделить несколько принципов упорядочения феноменологии СПП, использующихся исследователями.

Из этого же принципа исходили Р. Наатанен и П.Т. Мичи [Naatanen, Michie, 1979], которые построили классификацию эндогенных негативностей: потенциала готовности, О- и Е- компонентов УНВ, негативности, связанной с речью, продолжительного негативного сдвига (sustained negative shift), негативности, связанной с рассогласованием (mismatch negativity, MMN), и многих других феноменов. Классификация построена на нескольких категориях признаков на характеристиках ситуаций, в которых феномены выявляются, а также на психических функциях, вовлекающихся в решение задачи. Некоторые феномены не вошли в классификацию (негативность, связанная с речью), а некоторые (О-компонент УНВ) оказались принадлежащими к двум её классам одновременно.

Принцип деления потенциалов на экзогенные и эндогенные, а также связанным с ним делением на поздние и ранние, специфические и неспецифические является весьма условным и не согласуется с результатами нескольких направлений исследований. Экспериментально показана зависимость параметров ранних компонентов ВП от характеристик поведения [Швырков, 1978; Максимова, 1982; Desmedt, 1984]. Установлена зависимость от уровня бодрствования и состояния внимания для волн слухового потенциала ствола мозга с ЛП менее 10 мс [Hughes, 1985]. В то же время известна зависимость характеристик поздних компонентов ВП от физических характеристик стимуляции (например, амплитуды, топографии и ЛП Р300 от модальности и интенсивности стимула) [Рутман, 1979; Pritchard, 1981].

Итак, в современных исследованиях сосуществуют несколько несовпадающих друг с другом, неполных и внутренне противоречивых классификаций ССП. Это приводит к тому, что остаются неопределёнными отношения между уже известными ССП. Принятые способы упорядочения феноменологии ССП по существу представляют собой не классификации, а лишь перечисления, каталоги феноменов [Donchin, Isreal, 1980; Rockstroh et al., 1982].

Очевидно, что система классификации ССП, количество классов и соотношения между ними зависят от общего представления о том, какие процессы, лежащие в основе поведения, отражаются в ССП.

В данной же статье я остановлюсь именно на когнитивных ВП (Event Related Potentials (ERP)), особенностях их регистрации и анализа.

Вызванный потенциал – это реакция головного мозга на предъявленный стимул, выраженная в виде электрического разряда на в головном мозге определенной латентности и амплитуды. Для записи ВП обычно регистрируют ЭЭГ .

Для регистрации вызванных потенциалов мозга производят усреднение ЭЭГ-сигнала на несколько стимулов (фото, аудио, паттерн, токовых и др.).

Шум и усреднение

На фоновой ЭЭГ-активности невозможно распознать ответ головного мозга на единичный предъявленный стимул. Однако, если последовательно предъявить несколько одинаковых стимулов (часто 100 и более) и усреднить все полученные ответы, то шумы и фоновая ЭЭГ-активность отсеются, так как имеют случайный характер, а ответы головного мозга на стимул останутся, так как они постоянны и повторяются от стимула к стимулу. Чем больше усреднений, тем чище полученные ответы.

Качество регистрации ВП также напрямую зависит от технических характеристик ЭЭГ-комплекса .

Электроды и импеданс

Для регистрации ВП высокого качества также необходимо обеспечить как можно более низкий уровень подэлектродного импеданса (обычно

Кожу головы в месте наложения электродов необходимо предварительно обезжирить спиртом и обработать абразивной пастой.

Также качество регистрации напрямую зависит от качества используемых ВП-электродов :

Модальности ВП

В зависимости от типа стимуляции выделяют следующие модальности вызванных потенциалов:

Визуальные ВП (вспышка, паттерн, картинка, видео).
Слуховые ВП (звук: тон, щелчок, речевые стимулы).
Соматосенсорные ВП (электрический ток).
Обонятельные ВП (запах).

Латентность ВП

Время от момента стимула до регистрации реакции мозга на него называется латентностью ответа. В зависимости от структур головного мозга, отвечающих за ответ, скорость реакции может быть разной.

коротко-латентные ВП (
средне-латентные ВП (
длинно-латентные ВП (> 100 мс);

Когнитивные ВП

Когнитивные вызванные потенциалы - это длиннолатентные ВП (ДВП), связанные с принятием решения. Существует множество различных парадигм регистрации когнитивных вызванных потенциалов.

Вот некоторые из них:

P300
MMN
CNV
GoNoGo
P50
N400
OddBall
TOVA (Test of Variables of Аttention)
StroopTask
VCPT (Visual Continuous Performance Task)

В качестве примера современного регистратора ЭЭГ/ВП рассмотрим «Нейрон-Спектр-4 / ВПМ :

P300 (P3) – это компонент связанного с событием потенциала (Event Related Potential), выявляемый в процессе принятия решений.

Во время регистрации пациенту подаются два типа стимулов: значимые и незначимые .

Задача пациента: распознать стимулы и подсчитать количество значимых, или нажимать кнопку сразу после значимого стимула.

При использовании кнопки можно также измерить время реакции пациента.

Для стимуляции обычно используются аудио - или паттерн-стимулятор :

Частота стимуляции обычно 1 Гц. Вероятность предоставления значимого стимула ~20%. Значимый и незначимый стимулы довольно легко различимы для обследуемого.

Отдельно усредняется два ответа: на значимые и незначимые стимулы. Также может быть рассчитана кривая разности первых двух.

В настоящее время P300 является, пожалуй, наиболее распространенной парадигмой среди всех когнитивных ВП. Латентность ответа в норме, как ясно из названия, составляет около 300 мс. С возрастном у человека латентность компонента Р300 обычно увеличивается.

Mismatch negativity test очень похож на P300, но разница между девиантным и стандартным стимулами меньше, чем между значимыми и незначимыми при P300. Пациенту сложнее их распознать.

MMN является компонентом связанного с событием потенциала (ERP) отличного стимула в последовательности стимулов.

Для стимуляции обычно используется аудиостимулятор :

Частота предъявления стимулов обычно 1 Гц. Вероятность предъявления девиантного стимула ~10%. Девиантный и стандартный стимулы сложно различимы для обследуемого в сравнении с P300.

Усредняются два ответа: на девиантный и стандартный стимулы. Также может быть рассчитана кривая их разности.

Кроме компонента P300 на девиантной кривой усредняется компонент MMN, латентность которого составляет в норме 150-200 мс.

Odd ball

Одним из вариантов теста MMN является Odd ball task. Для стимуляции используется паттерн-стимулятор :

Contingent negative variation (CNV) - время реакции между предупреждающим и пусковым стимулом, измеренное с помощью электроэнцефалографии (ЭЭГ). CNV был одним из первых компонентов, связанных с событием (ERP), которые были описаны.

Пациент должен нажимать кнопку , как только он услышит пусковой стимул. Перед пусковым подается предупредительный стимул. Интервал между предупреждающим и пусковым стимулами варьируется и составляет ~2 секунды.

Для стимуляции обычно используется аудиостимулятор :

Усредняется одна кривая с довольно длительной эпохой анализа ~2.3 сек. Оба ответа (на предупреждающий и пусковой стимулы) отчетливо видны на кривой.

GoNoGo

Отличие парадигмы GoNoGo от предыдущих состоит в том, что стимулы подаются не по одному, а парами. И реагировать пациент должен именно на последовательность стимулов в паре.

Каждый шаг содержит два стимула. Временной интервал между этими двумя стимулами ~ 500 мс. Интервал между парами стимулов ~ 2,5 сек. Пары стимулов подаются в случайной последовательности или по заранее созданному сценарию.

Для стимуляции обычно используется паттерн-стимулятор , но возможно применение и слухового стимулятора :

Усредняется два ответа: на Go и NoGo стимулы. Ответ на игнорируемый стимул также может быть усреднен.

Потенциал готовности

Во время этого теста пациенту просто необходимо спонтанно нажимать кнопку .

Домоторный ответ на спонтанное нажимание кнопки пациента. На кривой ЭМГ виден момент нажатия кнопки. Потенциал BP отчетливо выделяется до нажатия кнопки

В электроэнцефалографии P50 - это связанный с событием потенциал, возникающий примерно через 50 мс после предъявления стимула, обычно слухового щелчка. Ответ P50 используется для измерения сенсорного стробирования или снижения нейрофизиологического ответа на избыточные (повторяющиеся) стимулы.

Исследования обнаружили аномальное подавление P50 у людей с шизофренией, что делает его примером биологического маркера данного заболевания. Помимо шизофрении, аномальное подавление P50 было обнаружено у пациентов с черепно-мозговой травмой, употреблением рекреационных наркотиков и посттравматическим стрессовым расстройством.

Во время этого теста пациенту предъявляются два одинаковых слуховых стимула (щелчок). Время между кондиционирующим и тестовым стимулами составляет 200 мс. Интервал между парами стимулов - 5 сек. Длительность щелчка 0,1 мс.

Широкое использование метода регистрации ВП стало возможным в результате компьютеризации психофизиологических исследований в 50—60-х гг. XX в. Первоначально его применение в основном было связано с изучением сенсорных функций человека в норме и при разных видах аномалий. Впоследствии метод стал успешно применяться и для исследования более сложных психических процессов, которые не являются непосредственной реакцией на внешний стимул

Способы выделения сигнала из шума позволяют отмечать в записи ЭЭГ изменения потенциала, которые достаточно строго связаны во времени с любым фиксированным событием. В связи с этим появилось новое обозначение этого круга физиологических явлений — событийно-связанные потенциалы (ССП). Примерами здесь служат: колебания, связанные с активностью двигательной коры (потенциал, связанный сдвижением); потенциал, связанный с намерением произвести определенное действие (так называемая Е’-волна); потенциал, возникающий при пропуске ожидаемого стимула.

Эти потенциалы представляют собой последовательность позитивных и негативных колебаний, регистрируемых, как правило, в интервале 0—500 мс. В ряде случаев возможны и более поздние колебания в интервале до 1000 мс. Количественные методы оценки ВП и ССП предусматривают в первую очередь оценку амплитуд и латентностей. Амплитуда — размах колебаний компонентов (измеряется в мкВ), латентность — время от начала стимуляции до пика компонента (измеряется в мс). Помимо этого используются и более сложные варианты анализа.

В исследовании ВП и ССП можно выделить три уровня анализа: феноменологический, физиологический и функциональный. Феноменологический уровень включает описание ВП как многокомпонентной реакции с анализом конфигурации, компонентного состава и топографических особенностей. Возможности этого уровня анализа прямо связаны с совершенствованием способов количественной обработки ВП, которые включают разные приемы, начиная от оценки латентностей и амплитуд и кончая производными, искусственно сконструированными показателями. Многообразен и математический аппарат обработки ВП, включающий факторный, дисперсионный, таксономический и другие виды анализа.

По этим результатам на физиологическом уровне анализа происходит выделение источников генерации компонентов ВП, т.е. решается вопрос о том, в каких структурах мозга возникают отдельные компоненты ВП. Локализация источников генерации ВП позволяет установить роль отдельных корковых и подкорковых образований в происхождении тех или иных компонентов ВП. Наиболее признанным здесь является деление ВП на экзогенные и эндогенные компоненты. Первые отражают активность специфических проводящих путей и зон, вторые — неспецифических ассоциативных проводящих систем мозга. Длительность и тех и других оценивается по-разному для различных модальностей. В зрительной системе, например, экзогенные компоненты ВП не превышают 100 мс от момента стимуляции. Третий уровень анализа — функциональный предполагает использование ВП как инструмент, позволяющий изучать физиологические механизмы поведения и познавательной деятельности человека и животных.

ВП как единица психофизиологического анализа. Единица анализа — это такое минимальное образование, в котором непосредственно представлены существенные связи и существенные для данной задачи параметры объекта. Более того, подобная единица сама должна быть единым целым, своего рода системой, дальнейшее разложение которой на элементы лишит ее возможности представлять целое как таковое. Обязательным признаком единицы анализа является также то, что ее можно операционализировать, т.е. она допускает возможность ее измерения и количественную обработку измеренных данных.

Если рассматривать психофизиологический анализ как метод изучения мозговых механизмов психической деятельности, то ВП отвечают большинству требований, которые могут быть предъявлены единице такого анализа. Во-первых, ВП следует квалифицировать как психонервную реакцию, т.е. такую, которая прямо связана с процессами психического отражения. Во-вторых, ВП — это реакция, состоящая из ряда компонентов, непрерывно связанных между собой. Таким образом, она структурно однородна и может быть опера-ционализирована, т.е. имеет количественные характеристики в виде параметров отдельных компонентов (латентностей и амплитуд). Существенно, что эти параметры имеют разное функциональное значение в зависимости от особенностей экспериментальной модели. В-третьих, разложение ВП на элементы (компоненты), осуществляемое как метод анализа, позволяет охарактеризовать лишь отдельные стадии процесса переработки информации, при этом утрачивается целостность процесса как такового.

Идеи о целостности и системности ВП как корреляте поведенческого акта нашли наиболее полное и цельное выражение в исследованиях В.Б. Швыркова (1978). По его логике, ВП, занимая весь временной интервал между стимулом и реакцией, соответствуют всем процессам, приводящим к возникновению поведенческого ответа. При этом конфигурация ВП зависит от характера поведенческого акта и особенностей функциональной системы, обеспечивающей данную форму поведения. Причем отдельные компоненты ВП рассматриваются как отражение этапов афферентного синтеза, принятия решения, включения исполнительных механизмов, достижения полезного результата. В такой интерпретации ВП выступают как единица психофизиологического анализа поведения.

Читайте также: