Амплитудата на предизвикания потенциал обикновено е ниска, варираща от по-малко от един микроволт до няколко, в сравнение с десетки микроволта за електроенцефалография (EEG), миливолта за електромиография (EMG) и често близо до 20 миливолта за електрокардиограма (ЕКГ). Обикновено се изисква усредняване на сигнала за разрешаване на тези потенциали с ниска амплитуда в лицето на текущите ЕЕГ, ЕКГ, ЕМГ и други биологични сигнали и околния шум. Сигналът е синхронизиран със стимула и по-голямата част от шума е произволен, което позволява на шума да бъде осреднен за повтарящи се отговори.
Импулси и сигнали
Сигналите могат да бъдат записани от мозъчната кора, мозъчния ствол, гръбначния мозък и периферните нерви. Обикновено терминът "предизвикан потенциал" е запазен за реакции, включващи записване или стимулиране на структури в централната нервна система.системи. По този начин сложните двигателни или сетивни нервни предизвикани потенциали, използвани в изследванията на нервната проводимост, обикновено не се считат за предизвикани потенциали, въпреки че отговарят на дефиницията по-горе.
Сензорно предизвикани потенциали
Те се записват от централната нервна система след сензорна стимулация, като визуално предизвикани потенциали, дължащи се на мигаща светлина или променящ се модел на монитор, слухови потенциали, предизвикани от щракване или тонов стимул, представен през слушалки, или тактилни или соматосензорен потенциал, предизвикан от тактилна или електрическа стимулация на сензорен или смесен нерв в периферията. Сензорните предизвикани потенциали се използват широко в клиничната диагностична медицина от 70-те години на миналия век, както и в интраоперативния неврофизиологичен мониторинг, известен като хирургична неврофизиология. Благодарение на нея методът на предизвиканите потенциали стана реалност.
Прегледи
Има два вида предизвикани потенциали в широко разпространена клинична употреба:
- Слухови предизвикани потенциали, обикновено записани на скалпа, но възникващи на нивото на мозъчния ствол.
- Визуално предизвикани потенциали и соматосензорно предизвикани потенциали, които са резултат от електрическа стимулация на периферен нерв.
Аномалии
Лонг и Алън съобщиха за аномалномозъчни потенциали (BAEP), предизвикани от слухови потенциали при жена с алкохолизъм, възстановяваща се от синдром на придобита централна хиповентилация. Тези изследователи предположиха, че мозъчният ствол на тяхната пациентка е бил отровен, но не и унищожен от нейния хроничен алкохолизъм. Методът на предизвиканите потенциали на мозъка улеснява диагностицирането на такива неща.
Обща дефиниция
Ективният потенциал е електрическата реакция на мозъка към сензорен стимул. Регън изгради аналогов анализатор от серия на Фурие за записване на предизвикани потенциални хармоници в трептяща (синусоидално модулирана) светлина. Вместо да интегрира синус и косинус продукти, Regan подава сигнали към двупроцесорен рекордер чрез нискочестотни филтри. Това му позволява да демонстрира, че мозъкът е достигнал стабилно състояние, при което амплитудата и фазата на хармониците (честотните компоненти) на отговора са приблизително постоянни във времето. По аналогия с реакцията в стационарно състояние на резонансна верига, която следва първоначалната преходна реакция, той дефинира идеализирания възбуден потенциал в стационарно състояние като форма на отговор на повтаряща се сензорна стимулация, при която честотните компоненти на отговора остават постоянни във времето по амплитуда и фаза.
Въпреки че тази дефиниция предполага серия от идентични времеви вълнови форми, по-полезно е да се дефинира методът на предизвикания потенциал (SSEP) по отношение на честотните компоненти, които са алтернативно описание на вълновата форма във времевата област,тъй като различните честотни компоненти могат да имат напълно различни свойства. Например, свойствата на високочестотното SSEP трептене (което достига пикове при около 40–50 Hz) съответстват на тези на впоследствие открити магноцелуларни неврони в ретината на маймуната на макака, докато свойствата на средночестотното SSEP трептене (което достига пик при около 15–20 Hz) съответстват на тези на парвоцелуларните неврони. Тъй като SSEP може да бъде напълно описан по отношение на амплитудата и фазата на всеки честотен компонент, той се определя количествено по-уникално от средния преходен предизвикан потенциал.
Неврофизиологичен аспект
Понякога се казва, че SSEPs се получават чрез стимули с висока честота на повторение, но това не винаги е правилно. По принцип синусоидално модулиран стимул може да предизвика SSEP, дори ако честотата му на повторение е ниска. Поради високочестотното намаляване на SSEP, високочестотното пейсинг може да доведе до почти синусоидална SSEP форма на вълната, но това не е определението за SSEP. Използвайки zoom-FFT за запис на SSEP с теоретична граница на спектрална разделителна способност ΔF (където ΔF в Hz е реципрочната стойност на продължителността на записа в секунди), Регън установи, че амплитудно-фазовата променливост на SSEP може да бъде доста малка. Широчината на честотната лента на честотните компоненти SSEP може да бъде на теоретичната граница на спектралната разделителна способност до най-малко 500 секунди от продължителността на записа (в този случай 0,002 Hz). Всичко това е част от метода на предизвикания потенциал.
Значение и приложение
Този метод позволява множество (напр. четири) SSEP да бъдат записани едновременно от всяко дадено място на скалпа. Различни места на стимулация или различни стимули могат да бъдат маркирани с малко по-различни честоти, които са почти идентични с мозъчните честоти (изчислени с помощта на метода на мозъчния потенциален потенциал), но лесно се разделят от анализаторите от серия на Фурие.
Например, когато два непатентирани източника на светлина се модулират на няколко различни честоти (F1 и F2) и се наслагват един върху друг, в SSEP се създават множество нелинейни честотни крос-модулационни компоненти (mF1 ± nF2)., където m и n са цели числа. Тези компоненти ви позволяват да изследвате нелинейната обработка в мозъка. Чрез маркиране на честотата на двете насложени решетки, пространствената честота и свойствата за регулиране на ориентацията на мозъчните механизми, които обработват пространствената форма, могат да бъдат изолирани и изследвани.
Стимули от различни сензорни модалности също могат да бъдат етикетирани. Например, визуален стимул трептеше при Fv Hz и едновременно представен слухов тон беше амплитудно модулиран при Fa Hz. Наличието на (2Fv + 2Fa) компонент в предизвикания мозъчен магнитен отговор демонстрира област на аудиовизуална конвергенция в човешкия мозък и разпределението на отговора над главата направи възможно локализирането на тази област на мозъка. Напоследък честотното маркиране се разшири от изследване на сензорната обработка до изследване на селективно внимание и съзнание.
Изчистване
Метод за почистванее подвид на метода на предизвикания потенциал vp. Например, графика на амплитудата на реакция спрямо размера на шахматната дъска на стимула може да бъде получена за 10 секунди, което е много по-бързо от усредняването във времевата област за запис на предизвикания потенциал за всеки от няколко контролни размера.
Схема
В оригиналната демонстрация на тази техника, синусовите и косинусните продукти бяха подавани през нискочестотни филтри (както при запис на SSEP), докато се гледа фина тестова верига, чиито черни и бели квадрати се сменят шест пъти в секунда. След това размерът на квадратите постепенно се увеличава, за да се получи графика на амплитудата на предизвикания потенциал спрямо контролния размер (оттук и думата "sweep"). Следващите автори приложиха техника на размахване, използвайки компютърен софтуер, за да увеличат пространствената честота на решетката в серия от малки стъпки и да изчислят средната стойност на времевата област за всяка дискретна пространствена честота.
Едно движение може да е достатъчно или може да се наложи осредняване на графиките за няколко размаха. Осредняването на 16 размаха може да подобри съотношението сигнал/шум на графиката с коефициент четири. Техниката на почистване се оказа полезна за измерване на бързо адаптиращи се визуални процеси, както и за записване на деца, където продължителността е задължително кратка. Норсия и Тайлър използваха техниката, за да документират развитието на зрителната острота иконтрастна чувствителност през първите години от живота. Те подчертават, че при диагностицирането на анормално зрително развитие, колкото по-точни са нормите на развитие, толкова по-ясно може да се разграничи анормално и нормално и за тази цел нормалното зрително развитие е документирано при голяма група деца. В продължение на много години техниката на почистване се използва в детските офталмологични клиники (под формата на електродиагностика) по целия свят.
Ползи от метода
Вече говорихме за същността на метода на предизвикания потенциал, сега си струва да поговорим за неговите предимства. Тази техника позволява на SSEP директно да контролира стимула, който предизвиква SSEP, без съзнателната намеса на експерименталния субект. Например, плъзгаща се средна стойност на SSEP може да бъде подредена така, че да увеличи яркостта на стимула на шахматната дъска, ако амплитудата на SSEP падне под някаква предварително определена стойност, и да намали яркостта, ако се повиши над тази стойност. След това амплитудата на SSEP се колебае около тази зададена точка. Сега дължината на вълната (цветът) на стимула се променя постепенно. Полученият график на зависимостта на яркостта на стимула от дължината на вълната е графика на спектралната чувствителност на зрителната система. Същността на метода на предизвиканите потенциали (VP) е неделима от графиките и диаграмите.
Електроенцефалограми
През 1934 г. Адриан и Матю забелязали, че потенциалните промени в тилната ЕЕГ могат да се наблюдават със светлинна стимулация. Д-р Циганек разработи първата номенклатура за окципиталните ЕЕГ компоненти през 1961г. През същата година Хирш иколегите му записват визуално предизвикан потенциал (VEP) на тилната част (отвън и отвътре). През 1965 г. Спелман използва стимулация на шах, за да опише човешкия WEP. Шикла и колегите са завършили опит да локализират структури в първичния зрителен път. Халидей и колегите завършиха първите клинични проучвания, като регистрираха забавени VEP при пациент с ретробулбарен неврит през 1972 г. От 70-те години на миналия век до днес са направени голямо количество обширни изследвания за подобряване на процедурите и теориите, като този метод е тестван и върху животни.
Недостатъци
Разпръснатият светлинен стимул рядко се използва в наши дни поради високата вариабилност както вътре, така и между субектите. Този тип обаче е изгоден при тестване на бебета, животни или хора с лоша зрителна острота. Шахматните и решетъчните модели използват съответно светли и тъмни квадрати и ивици. Тези квадратчета и ивици са равни по размер и се представят един по един на екрана на компютъра (като част от метода на предизвикания потенциал).
Поставянето на електрода е изключително важно за получаване на добър VEP отговор без артефакти. При типична (едноканална) настройка, един електрод е разположен на 2,5 cm над йона, а референтният електрод е разположен на Fz. За по-подробен отговор могат да се поставят два допълнителни електрода на 2,5 см отдясно и отляво от унцията.
Слухов метод за предизвикани потенциали на мозъка
Той можеизползва се за проследяване на сигнала, генериран от звука през възходящия слухов път. Предизвиканият потенциал се генерира в кохлеята, преминава през кохлеарния нерв, през кохлеарното ядро, горния маслинов комплекс, латералния лемнискус, до долния коликулус в средния мозък, до медиалното колено тяло и накрая до мозъчната кора. Ето как действа методът на предизвиканите потенциали на централната нервна система, осъществяван с помощта на звук.
Слуховите предизвикани потенциали (AEPs) са подклас потенциали, свързани със събития (ERP). ERPs са мозъчни реакции, които са обвързани във времето със събитие като сензорен стимул, умствено събитие (разпознаване на целеви стимул) или пропускане на стимул. За AEP „събитие“е звук. AEPs (и ERP) са много малки потенциали на електрическо напрежение, произхождащи от мозъка, записани от скалпа в отговор на слухов стимул като различни тонове, звуци на речта и др.
Потенциите, предизвикани от слуховия мозъчен ствол са малки AEP, които се записват в отговор на слухов стимул от електроди, поставени върху скалпа.
AEP се използват за оценка на слуховата функция и невропластичността. Те могат да се използват за диагностициране на обучителни увреждания при деца, като помагат за разработването на специализирани образователни програми за хора със слухови или когнитивни проблеми. В рамките на клиничната психология методът на предизвиканите потенциали се използва доста често.
