Den framkallade potentialamplituden tenderar att vara låg, från mindre än en mikrovolt till några få, jämfört med tiotals mikrovolt för elektroencefalografi (EEG), millivolt för elektromyografi (EMG) och ofta nära 20 millivolt för elektrokardiogram (EKG). Signalmedelvärde krävs vanligtvis för att lösa dessa låga amplitudpotentialer inför pågående EEG, EKG, EMG och andra biologiska signaler och omgivande brus. Signalen är stimuleringstidsinställd och det mesta av bruset är slumpmässigt, vilket gör att medelvärdet av brus kan beräknas över upprepade svar.
Impulser och signaler
Signaler kan registreras från hjärnbarken, hjärnstammen, ryggmärgen och perifera nerver. Vanligtvis är termen "framkallad potential" reserverad för svar som involverar registrering eller stimulering av strukturer i det centrala nervsystemet.system. Således anses komplexa motoriska eller sensoriska nervframkallade potentialer som används i nervledningsstudier vanligtvis inte betraktas som framkallade potentialer, även om de passar definitionen ovan.
Sensory framkallade potentialer
Dessa spelas in från det centrala nervsystemet efter sensorisk stimulering, såsom visuellt framkallade potentialer på grund av ett blinkande ljus eller ett förändrat mönster på en monitor, auditiva potentialer framkallade av ett klick- eller tonstimulus som presenteras genom hörlurar, eller taktil eller somatosensorisk potential framkallad av taktil eller elektrisk stimulering av en sensorisk eller blandad nerv i periferin. Sensoriskt framkallade potentialer har använts i stor utsträckning inom klinisk diagnostisk medicin sedan 1970-talet, såväl som inom intraoperativ neurofysiologisk övervakning, känd som kirurgisk neurofysiologi. Det var tack vare henne som metoden med framkallade potentialer blev verklighet.
Visningar
Det finns två typer av framkallade potentialer i utbredd klinisk användning:
- Auditära framkallade potentialer, vanligtvis registrerade i hårbotten, men förekommer i nivå med hjärnstammen.
- Visuellt framkallade potentialer och somatosensoriska framkallade potentialer som härrör från elektrisk stimulering av en perifer nerv.
Anomalier
Long och Allen rapporterade avvikandehjärnpotentialer (BAEP) framkallade av auditiva potentialer hos en alkoholiserad kvinna som återhämtar sig från förvärvat centr alt hypoventilationssyndrom. Dessa forskare antog att deras patients hjärnstam var förgiftad men inte förstörd av hennes kroniska alkoholism. Metoden för framkallade potentialer i hjärnan gör det enkelt att diagnostisera sådana saker.
Allmän definition
En framkallad potential är hjärnans elektriska svar på en sensorisk stimulans. Regan byggde en analog Fourier-serieanalysator för att registrera framkallade potentiella övertoner till flimrande (sinusformigt modulerat) ljus. Istället för att integrera sinus- och cosinusprodukter matade Regan signaler till en dual-processor recorder genom lågpassfilter. Detta gjorde det möjligt för honom att visa att hjärnan hade nått ett stabilt tillstånd, där amplituden och fasen för övertonerna (frekvenskomponenterna) av svaret var ungefär konstanta över tiden. I analogi med steady state-svaret för en resonanskrets som följer det initiala transienta svaret, definierade han den idealiserade steady state-framkallade potentialen som en form av svar på repetitiv sensorisk stimulering där frekvenskomponenterna i svaret förblir konstanta över tiden i amplitud och fas.
Även om denna definition innebär en serie identiska tidsvågformer, är det mer användbart att definiera metoden för framkallad potential (SSEP) i termer av frekvenskomponenter, som är en alternativ beskrivning av vågformen i tidsdomänen,eftersom olika frekvenskomponenter kan ha helt olika egenskaper. Till exempel motsvarar egenskaperna hos det högfrekventa SSEP-flimmern (som når en topp vid cirka 40–50 Hz) egenskaperna hos senare upptäckta magnocellulära neuroner i makakapens näthinna, medan egenskaperna hos medelfrekvens-SSEP-flimmern (som toppar vid cirka 15–20 Hz) motsvarar de för parvocellulära neuroner. Eftersom SSEP kan beskrivas fullständigt i termer av amplitud och fas för varje frekvenskomponent, kvantifieras den mer unikt än den genomsnittliga transientframkallade potentialen.
Neurofysiologisk aspekt
Ibland sägs det att SSEP erhålls genom stimuli med hög repetitionsfrekvens, men det är inte alltid korrekt. I princip kan en sinusformad modulerad stimulus inducera SSEP även om dess repetitionsfrekvens är låg. På grund av den högfrekventa rolloffen av SSEP kan högfrekvent stimulering resultera i en nästan sinusformad SSEP-vågform, men detta är inte definitionen av SSEP. Genom att använda zoom-FFT för att spela in SSEP med en teoretisk spektral upplösningsgräns på ΔF (där ΔF i Hz är den reciproka av inspelningslängden i sekunder), fann Regan att amplitud-fasvariabiliteten för SSEP kan vara ganska liten. Bandbredden för SSEP-frekvenskomponenterna kan vara vid den teoretiska gränsen för spektral upplösning upp till minst 500 sekunder av inspelningens varaktighet (i detta fall 0,002 Hz). Allt detta är en del av metoden för framkallad potential.
Betydning och tillämpning
Denna metod tillåter att flera (t.ex. fyra) SSEPs spelas in samtidigt från vilken plats som helst i hårbotten. Olika stimuleringsställen eller olika stimuli kan markeras med något olika frekvenser, som är nästan identiska med hjärnfrekvenser (beräknade med metoden brain evoked potential), men som lätt kan separeras av Fourier-serieanalysatorer.
Till exempel, när två icke-proprietära ljuskällor moduleras vid flera olika frekvenser (F1 och F2) och överlagras på varandra, skapas flera icke-linjära frekvenskorsmodulationskomponenter (mF1 ± nF2) i SSEP, där m och n är heltal. Dessa komponenter låter dig utforska icke-linjär bearbetning i hjärnan. Genom att markera frekvensen för de två överlagrade rutnäten kan de rumsliga frekvens- och orienteringsjusteringsegenskaperna hos hjärnmekanismerna som bearbetar rumslig form isoleras och studeras.
Stimuli av olika sensoriska modaliteter kan också märkas. Till exempel, en visuell stimulans flimrade vid Fv Hz och en samtidigt presenterad auditiv ton amplitudmodulerades vid Fa Hz. Förekomsten av en (2Fv + 2Fa) komponent i det framkallade magnetiska svaret från hjärnan visade ett område med audiovisuell konvergens i den mänskliga hjärnan, och fördelningen av svaret över huvudet gjorde det möjligt att lokalisera detta område av hjärnan. Nyligen har frekvenstaggning expanderat från forskning om sensorisk bearbetning till forskning om selektiv uppmärksamhet och medvetenhet.
Sweep
Svepmetodenär en underart av metoden evoked potential vp. Till exempel kan en kurva över svarsamplitud kontra storlek på stimulusschackbrädemönster erhållas på 10 sekunder, vilket är mycket snabbare än att beräkna ett genomsnitt över tidsdomänen för att registrera den framkallade potentialen för var och en av flera kontrollstorlekar.
Schematisk
I den ursprungliga demonstrationen av denna teknik matades sinus- och cosinusprodukterna genom lågpassfilter (som vid SSEP-inspelning) medan man tittade på en fin testkrets vars svarta och vita rutor byttes sex gånger per sekund. Storleken på kvadraterna ökades sedan gradvis för att erhålla en plot av framkallad potentialamplitud kontra kontrollstorlek (därav ordet "svep"). Efterföljande författare implementerade en svepteknik med hjälp av datorprogramvara för att öka gittrets rumsfrekvens i en serie små steg och beräkna tidsdomängenomsnittet för varje diskret rumslig frekvens.
Ett svep kan räcka, eller så kan det vara nödvändigt att göra ett genomsnitt av graferna över flera svep. Genomsnitt av 16 svep kan förbättra signal-brusförhållandet i grafen med en faktor fyra. Sveptekniken har visat sig användbar för att mäta snabbt anpassade visuella processer, såväl som för inspelning av barn, där varaktigheten nödvändigtvis är kort. Norcia och Tyler använde tekniken för att dokumentera utvecklingen av synskärpa ochkontrastkänslighet under de första levnadsåren. De betonade att vid diagnostisering av onormal synutveckling, ju mer exakta utvecklingsnormerna är, desto tydligare kan man skilja mellan onormal och normal, och för detta ändamål har normal synutveckling dokumenterats hos en stor grupp barn. Under många år har sveptekniken använts på pediatriska oftalmologiska kliniker (i form av elektrodiagnostik) runt om i världen.
Metodfördelar
Vi har redan pratat om essensen av metoden för framkallad potential, nu är det värt att prata om dess fördelar. Denna teknik gör det möjligt för SSEP att direkt styra stimulansen som framkallar SSEP utan försökspersonens medvetna ingripande. Till exempel kan ett glidande medelvärde av SSEP anordnas för att öka ljusstyrkan hos schackbrädesstimulansen om SSEP-amplituden faller under något förutbestämt värde, och minska ljusstyrkan om den stiger över detta värde. Amplituden för SSEP:n svänger sedan runt detta börvärde. Nu ändras stimulansens våglängd (färg) gradvis. Den erhållna kurvan över stimulansljusstyrkans beroende av våglängden är en graf över det visuella systemets spektrala känslighet. Kärnan i metoden för framkallade potentialer (VP) är oskiljaktig från grafer och diagram.
elektroencefalogram
År 1934 märkte Adrian och Matthew att potentiella förändringar i det occipitala EEG kunde observeras med lätt stimulering. Dr. Cyganek utvecklade den första nomenklaturen för occipital EEG-komponenter 1961. Under samma år Hirsch ochhans kollegor registrerade visuellt framkallad potential (VEP) på occipitalloben (utanför och inuti). 1965 använde Spelmann schackbrädesstimulering för att beskriva mänskligt WEP. Shikla och kollegor har genomfört ett försök att lokalisera strukturer i den primära synvägen. Halliday och kollegor avslutade de första kliniska studierna genom att registrera fördröjda VEP hos en patient med retrobulbar neurit 1972. Från 1970-talet fram till idag har en stor mängd omfattande forskning gjorts för att förbättra procedurer och teorier, och denna metod har även testats på djur.
Flaws
Spritljusstimulans används sällan nuförtiden på grund av stor variation både inom och mellan försökspersoner. Denna typ är dock fördelaktig när man testar spädbarn, djur eller personer med dålig synskärpa. Schackmönstren och gallermönstren använder ljusa respektive mörka rutor och ränder. Dessa rutor och ränder är lika stora och visas en efter en på datorskärmen (som en del av metoden för framkallad potential).
Elektrodplacering är extremt viktigt för att få ett bra VEP-svar utan artefakter. I en typisk (enkanalig) uppställning är en elektrod placerad 2,5 cm ovanför jonen och referenselektroden är placerad vid Fz. För ett mer detaljerat svar kan ytterligare två elektroder placeras 2,5 cm till höger och vänster om unsen.
Auditory metod för framkallade potentialer i hjärnan
Han kananvänds för att spåra signalen som genereras av ljud genom den stigande hörselvägen. Den framkallade potentialen genereras i cochlea, passerar genom cochleanerven, genom cochleakärnan, det överlägsna olivkomplexet, den laterala lemniscusen, till colliculus inferior i mellanhjärnan, till den mediala genikulära kroppen och slutligen till hjärnbarken. Så fungerar metoden för framkallade potentialer i det centrala nervsystemet, utförd med hjälp av ljud.
Auditory evoked potentials (AEP) är en underklass av händelserelaterade potentialer (ERP). ERP: er är hjärnresponser som är tidsbundna till en händelse som en sensorisk stimulans, en mental händelse (igenkänning av en målstimulus) eller att hoppa över en stimulus. För AEP är en "händelse" ett ljud. AEP:er (och ERP:er) är mycket små elektriska spänningspotentialer som härrör från hjärnan, registrerade från hårbotten som svar på en auditiv stimulans såsom olika toner, talljud, etc.
Auditory hjärnstamsframkallade potentialer är små AEP:er som registreras som svar på en auditiv stimulans från elektroder placerade på hårbotten.
AEP används för att bedöma auditiv funktion och neuroplasticitet. De kan användas för att diagnostisera inlärningssvårigheter hos barn och hjälpa till att utveckla specialiserade utbildningsprogram för personer med hörsel- eller kognitionsproblem. Inom ramen för klinisk psykologi används metoden evoked potentials ganska ofta.
