Metoda evociranih potencijala: vrste, osnovni pojmovi, opis postupka

2024 Autor: Miguel Ramacey | [email protected]. Zadnja izmjena: 2023-12-17 06:14

Amplituda izazvanog potencijala ima tendenciju da bude niska, u rasponu od manje od jednog mikrovolta do nekoliko, u poređenju sa desetinama mikrovolti za elektroencefalografiju (EEG), milivolti za elektromiografiju (EMG) i često blizu 20 milivolta za elektrokardiogram (EKG). Usrednjavanje signala je obično potrebno da se razriješe ovi potencijali male amplitude u odnosu na tekući EEG, EKG, EMG i druge biološke signale i ambijentalnu buku. Signal je tempiran za stimulaciju i većina šuma je nasumična, omogućavajući prosječnu vrijednost buke u ponovljenim odgovorima.

Impulsi i signali

Signali se mogu snimiti iz cerebralnog korteksa, moždanog debla, kičmene moždine i perifernih nerava. Obično je izraz "evocirani potencijal" rezervisan za odgovore koji uključuju snimanje ili stimulaciju struktura u centralnom nervnom sistemu.sistemima. Dakle, složeni motorni ili senzorni nervni evocirani potencijali koji se koriste u studijama nervnog provođenja obično se ne smatraju evociranim potencijalima, iako odgovaraju gornjoj definiciji.

Senzorno evocirani potencijali

Oni se snimaju iz centralnog nervnog sistema nakon senzorne stimulacije, kao što su vizuelno izazvani potencijali usled treperećeg svetla ili promenljivog obrasca na monitoru, slušni potencijali izazvani klikom ili tonskim stimulansom predstavljenim preko slušalica ili taktilnim ili somatosenzorni potencijal izazvan taktilnom ili električnom stimulacijom senzornog ili mješovitog živca na periferiji. Senzorni evocirani potencijali se široko koriste u kliničkoj dijagnostičkoj medicini od 1970-ih, kao i u intraoperativnom neurofiziološkom praćenju, poznatom kao kirurška neurofiziologija. Zahvaljujući njoj metoda evociranih potencijala postala je stvarnost.

Pregledi

Postoje dvije vrste evociranih potencijala u širokoj kliničkoj upotrebi:

• Auditivni evocirani potencijali, obično zabilježeni na tjemenu, ali se javljaju na nivou moždanog stabla.
• Vizuelno izazvani potencijali i somatosenzorni evocirani potencijali koji su rezultat električne stimulacije perifernog živca.

Anomalije

Long i Allen prijavili su anomalijumoždani potencijali (BAEP) izazvani slušnim potencijalima kod žene alkoholičarke koja se oporavlja od stečenog sindroma centralne hipoventilacije. Ovi istraživači su pretpostavili da je moždano deblo njihove pacijentkinje otrovano, ali ne i uništeno njenim hroničnim alkoholizmom. Metoda evociranih potencijala mozga olakšava dijagnosticiranje takvih stvari.

Opšta definicija

Evocirani potencijal je električni odgovor mozga na senzorni stimulus. Regan je napravio analogni analizator Fourierove serije za snimanje izazvanih potencijalnih harmonika u treperavu (sinusoidno moduliranu) svjetlost. Umjesto integrisanja sinusnih i kosinusnih proizvoda, Regan je upisao signale u dvoprocesorski snimač kroz niskopropusne filtere. To mu je omogućilo da pokaže da je mozak dostigao stabilno stanje, u kojem su amplituda i faza harmonika (frekvencijskih komponenti) odgovora približno konstantne tokom vremena. Po analogiji sa odgovorom u stabilnom stanju rezonantnog kola koje prati početni prolazni odgovor, definisao je idealizovani stabilni izazvani potencijal kao oblik odgovora na ponavljajuću senzornu stimulaciju u kojoj frekvencijske komponente odgovora ostaju konstantne tokom vremena u amplitudi i faza.

Iako ova definicija implicira niz identičnih vremenskih valnih oblika, korisnije je definirati metodu izazvanog potencijala (SSEP) u smislu frekvencijskih komponenti, koje su alternativni opis valnog oblika u vremenskom domenu,budući da različite frekvencijske komponente mogu imati potpuno različita svojstva. Na primjer, svojstva visokofrekventnog SSEP treperenja (koji dostiže vrhunac na oko 40-50 Hz) odgovaraju onima naknadno otkrivenih magnocelularnih neurona u retini majmuna makakija, dok svojstva SSEP treperenja srednje frekvencije (koji dostižu vrhunac na oko 15-20 Hz) odgovaraju onima parvocelularnih neurona. Budući da se SSEP može u potpunosti opisati u smislu amplitude i faze svake frekvencijske komponente, on je kvantificiran jedinstvenije od prosječnog prolaznog izazvanog potencijala.

Neuropiziološki aspekt

Ponekad se kaže da se SSEP dobijaju kroz stimulanse sa velikom stopom ponavljanja, ali to nije uvek tačno. U principu, sinusoidno modulirani stimulus može izazvati SSEP čak i ako je njegova stopa ponavljanja niska. Zbog visoke frekvencije SSEP-a, visokofrekventni pejsing može rezultirati gotovo sinusoidalnim SSEP valnim oblikom, ali to nije definicija SSEP-a. Koristeći zoom-FFT za snimanje SSEP-a sa teoretskom granicom spektralne rezolucije od ΔF (gdje je ΔF u Hz recipročna vrijednost trajanja snimanja u sekundama), Regan je otkrio da varijabilnost amplitudske faze SSEP-a može biti prilično mala. Propusnost frekvencijskih komponenti SSEP može biti na teoretskoj granici spektralne rezolucije do najmanje 500 sekundi trajanja snimanja (u ovom slučaju 0,002 Hz). Ovo je sve dio metode evociranog potencijala.

Značenje i primjena

Ova metoda omogućava istovremeno snimanje više (npr. četiri) SSEP-a sa bilo koje lokacije na vlasištu. Različita mjesta stimulacije ili različiti stimulansi mogu se označiti s neznatno različitim frekvencijama, koje su gotovo identične frekvencijama mozga (izračunate korištenjem metode izazvanog potencijala mozga), ali se lako odvajaju pomoću analizatora Fourierove serije.

Na primjer, kada su dva nezaštićena izvora svjetlosti modulirana na nekoliko različitih frekvencija (F1 i F2) i postavljena jedan na drugi, u SSEP-u se kreiraju višestruke komponente nelinearne frekvencijske unakrsne modulacije (mF1 ± nF2)., gdje su m i n cijeli brojevi. Ove komponente vam omogućavaju da istražite nelinearnu obradu u mozgu. Označavanjem frekvencije dvije superponirane mreže, prostorna frekvencija i svojstva prilagođavanja orijentacije moždanih mehanizama koji obrađuju prostorni oblik mogu se izolovati i proučavati.

Podražaji različitih senzornih modaliteta također se mogu označiti. Na primjer, vizuelni stimulus je treperio na Fv Hz, a istovremeno predstavljeni slušni ton je amplitudno moduliran na Fa Hz. Postojanje (2Fv + 2Fa) komponente u izazvanom magnetskom odgovoru mozga pokazalo je područje audiovizualne konvergencije u ljudskom mozgu, a distribucija odgovora preko glave omogućila je lokalizaciju ovog područja mozga.. Nedavno se označavanje frekvencije proširilo sa istraživanja senzorne obrade na istraživanje selektivne pažnje i svijesti.

Sweep

Sweep metodaje podvrsta metode evociranog potencijala vp. Na primjer, dijagram amplitude odgovora naspram veličine uzorka šahovnice stimulusa može se dobiti za 10 sekundi, što je mnogo brže od prosjeka u vremenskoj domeni za snimanje izazvanog potencijala za svaku od nekoliko veličina kontrole.

Šematski

U originalnoj demonstraciji ove tehnike, sinusni i kosinusni proizvodi su pušteni kroz niskopropusne filtere (kao u SSEP snimanju) dok se gledalo fino testno kolo čiji su se crni i bijeli kvadrati mijenjali šest puta u sekundi. Veličina kvadrata je zatim postepeno povećavana kako bi se dobila dijagram amplitude izazvanog potencijala u odnosu na kontrolnu veličinu (otuda riječ "sweep"). Naredni autori implementirali su tehniku sweep koristeći kompjuterski softver da povećaju prostornu frekvenciju rešetke u nizu malih koraka i izračunaju prosjek vremenske domene za svaku diskretnu prostornu frekvenciju.

Jedan zamah može biti dovoljan, ili će možda biti potrebno usredsrediti grafikone u nekoliko poteza. Prosječno 16 poteza može poboljšati omjer signala i šuma na grafikonu za faktor četiri. Tehnika sweep pokazala se korisnom za mjerenje vizuelnih procesa koji se brzo prilagođavaju, kao i za snimanje djece, gdje je trajanje nužno kratko. Norcia i Tyler su koristili ovu tehniku da dokumentiraju razvoj vidne oštrine ikontrastna osetljivost tokom prvih godina života. Naglasili su da u dijagnostici abnormalnog vidnog razvoja, što su razvojne norme tačnije, to se jasnije može razlikovati abnormalno od normalnog, te je u tom cilju dokumentovan normalan vidni razvoj kod veće grupe djece. Dugi niz godina, tehnika sweep se koristi u klinikama za pedijatrijsku oftalmologiju (u obliku elektrodijagnostike) širom svijeta.

Prednosti metode

Već smo govorili o suštini metode evociranog potencijala, a sada vrijedi govoriti o njenim prednostima. Ova tehnika omogućava SSEP-u da direktno kontrolira stimulus koji izaziva SSEP bez svjesne intervencije eksperimentalnog subjekta. Na primjer, pokretni prosjek SSEP-a može se urediti tako da poveća svjetlinu stimulusa šahovske ploče ako amplituda SSEP padne ispod neke unaprijed određene vrijednosti i smanji svjetlinu ako poraste iznad te vrijednosti. Amplituda SSEP-a tada oscilira oko ove zadate vrijednosti. Sada se talasna dužina (boja) stimulusa postepeno menja. Dobijeni dijagram zavisnosti svetlosti stimulusa od talasne dužine je grafik spektralne osetljivosti vizuelnog sistema. Suština metode evociranih potencijala (VP) neodvojiva je od grafikona i dijagrama.

Elektroencefalogrami

Godine 1934. Adrian i Matthew su primijetili da se potencijalne promjene u okcipitalnom EEG-u mogu uočiti svjetlosnom stimulacijom. Dr Cyganek je razvio prvu nomenklaturu za okcipitalne EEG komponente 1961. godine. Iste godine Hirsch injegove kolege su snimile vizuelno evocirani potencijal (VEP) na okcipitalnom režnju (spolja i iznutra). Godine 1965. Spelmann je koristio stimulaciju sa šahovske ploče da opiše ljudski WEP. Shikla i kolege su završili pokušaj lokalizacije struktura u primarnom vizualnom putu. Halliday i kolege su završili prve kliničke studije snimanjem odgođenih VEP-a kod pacijenta s retrobulbarnim neuritisom 1972. godine. Od 1970-ih do danas urađena je velika količina opsežnih istraživanja kako bi se poboljšale procedure i teorije, a ova metoda je testirana i na životinjama.

Nedostaci

Raspršeni svjetlosni stimulans se rijetko koristi ovih dana zbog velike varijabilnosti unutar i između subjekata. Međutim, ovaj tip je povoljan kada se testiraju novorođenčad, životinje ili osobe sa slabom vidnom oštrinom. Uzorci šahovnice i rešetke koriste svijetle i tamne kvadrate i pruge. Ovi kvadrati i pruge su jednake veličine i prikazani su jedan po jedan na ekranu računara (kao dio metode evociranog potencijala).

Postavljanje elektrode je izuzetno važno za postizanje dobrog VEP odgovora bez artefakata. U tipičnoj (jednokanalnoj) postavci, jedna elektroda se nalazi 2,5 cm iznad jona, a referentna elektroda se nalazi na Fz. Za detaljniji odgovor, dvije dodatne elektrode se mogu postaviti 2,5 cm desno i lijevo od unce.

Auditivna metoda evociranih potencijala mozga

Možekoristi se za praćenje signala generiranog zvukom kroz uzlazni slušni put. Evocirani potencijal se stvara u pužnici, prolazi kroz kohlearni nerv, kroz kohlearno jezgro, gornji kompleks masline, lateralni lemniscus, do inferiornog kolikula u srednjem mozgu, do medijalnog genikulativnog tijela i konačno do moždane kore. Ovako deluje metoda evociranih potencijala centralnog nervnog sistema, koja se sprovodi uz pomoć zvuka.

Slušni izazvani potencijali (AEP) su potklasa potencijala povezanih sa događajima (ERP). ERP-ovi su odgovori mozga koji su vremenski vezani za događaj kao što je senzorni stimulus, mentalni događaj (prepoznavanje ciljnog stimulusa) ili preskakanje stimulusa. Za AEP, "događaj" je zvuk. AEP (i ERP) su vrlo mali električni naponski potencijali koji potiču iz mozga, snimljeni sa kože glave kao odgovor na slušni stimulans kao što su različiti tonovi, zvukovi govora, itd.

Potencijali izazvani slušnim moždanim stablom su mali AEP koji se snimaju kao odgovor na slušni stimulans elektroda postavljenih na vlasište.

AEP se koriste za procjenu slušne funkcije i neuroplastičnosti. Mogu se koristiti za dijagnosticiranje poteškoća u učenju kod djece, pomažući u razvoju specijalizovanih obrazovnih programa za osobe sa problemima sluha ili kognitivnih sposobnosti. U okviru kliničke psihologije, metoda evociranih potencijala se često koristi.