Kutsutud potentsiaali amplituud kipub olema madal, ulatudes vähem kui ühest mikrovoldist mõneni, võrreldes kümnete mikrovoltidega elektroentsefalograafia (EEG), millivoltide elektromüograafia (EMG) ja sageli ligi 20 millivoldiga elektrokardiogrammi puhul (EKG). Signaali keskmistamine on tavaliselt vajalik nende madala amplituudiga potentsiaalide lahendamiseks käimasolevate EEG, EKG, EMG ja muude bioloogiliste signaalide ning ümbritseva müra taustal. Signaal on ajastatud stiimulile ja suurem osa mürast on juhuslik, võimaldades keskmistada müra korduvatele vastustele.
Impulsid ja signaalid
Signaale saab salvestada ajukoorest, ajutüvest, seljaajust ja perifeersete närvide kaudu. Tavaliselt on termin "väljakutsutud potentsiaal" reserveeritud reaktsioonide jaoks, mis hõlmavad kesknärvisüsteemi struktuuride salvestamist või stimuleerimist.süsteemid. Seega ei peeta närvijuhtivuse uuringutes kasutatud keerulisi motoorseid või sensoorseid närvide esilekutsutud potentsiaale tavaliselt esilekutsutud potentsiaalideks, kuigi need sobivad ül altoodud määratlusega.
Sensoorsed esilekutsutud potentsiaalid
Need salvestatakse kesknärvisüsteemist pärast sensoorset stimulatsiooni, näiteks visuaalselt esile kutsutud potentsiaalid, mis on tingitud vilkuvast valgusest või monitori muutuvast mustrist, kuulmispotentsiaalid, mis on esile kutsutud kõrvaklappide kaudu esitatava klõpsu või tooniga stiimuliga või kombatavad või somatosensoorne potentsiaal, mis on esile kutsutud perifeerias asuva sensoorse või seganärvi taktiilse või elektrilise stimulatsiooniga. Sensoorseid esilekutsutud potentsiaale on kliinilises diagnostilises meditsiinis laialdaselt kasutatud alates 1970. aastatest, samuti operatsioonisiseses neurofüsioloogilises monitooringus, mida nimetatakse kirurgiliseks neurofüsioloogiaks. Tänu temale sai esilekutsutud potentsiaalide meetod reaalsuseks.
Vaatused
Kliinilises kasutuses on kahte tüüpi esilekutsutud potentsiaale:
- Kuulmise esilekutsutud potentsiaalid, mis tavaliselt registreeritakse peanahal, kuid esinevad ajutüve tasemel.
- Visuaalselt esile kutsutud potentsiaalid ja somatosensoorsed esilekutsutud potentsiaalid, mis tulenevad perifeerse närvi elektrilisest stimulatsioonist.
Anomaaliad
Long ja Allen teatasid anomaaliatestajupotentsiaalid (BAEP), mille kutsuvad esile kuulmispotentsiaalid alkohooliku naisel, kes taastub omandatud tsentraalse hüpoventilatsiooni sündroomist. Need teadlased oletasid, et nende patsiendi ajutüvi mürgitas, kuid ei hävitanud tema kroonilist alkoholismi. Aju esilekutsutud potentsiaalide meetod muudab selliste asjade diagnoosimise lihtsaks.
Üldmääratlus
Edutatud potentsiaal on aju elektriline reaktsioon sensoorsele stiimulile. Regan ehitas analoogse Fourier-seeria analüsaatori, et salvestada esilekutsutud potentsiaalsed harmoonilised värelevasse (sinusoidselt moduleeritud) valgusesse. Siinus- ja koosinusproduktide integreerimise asemel andis Regan signaale madalpääsfiltrite kaudu kahe protsessoriga salvestisse. See võimaldas tal näidata, et aju oli jõudnud püsiolekusse, kus reaktsiooni harmooniliste (sageduskomponentide) amplituud ja faas olid aja jooksul ligikaudu konstantsed. Analoogiliselt resonantsahela püsiseisundi reaktsiooniga, mis järgneb esialgsele mööduvale reaktsioonile, defineeris ta idealiseeritud püsiseisundi esilekutsutud potentsiaali kui vastuse vormi korduvale sensoorsele stimulatsioonile, mille puhul reaktsiooni sageduskomponendid jäävad aja jooksul amplituudis ja muutumatuks. faas.
Kuigi see määratlus hõlmab mitmeid identseid ajalainekujusid, on kasulikum määratleda esilekutsutud potentsiaali meetod (SSEP) sageduskomponentide kaudu, mis on ajapiirkonna lainekuju alternatiivne kirjeldus,kuna erinevatel sageduskomponentidel võivad olla täiesti erinevad omadused. Näiteks kõrgsagedusliku SSEP-väreluse omadused (mis saavutavad haripunkti umbes 40–50 Hz) vastavad makaaki võrkkesta hiljem avastatud magnotsellulaarsete neuronite omadustele, samas kui keskmise sagedusega SSEP-väreluse omadused (mis saavutavad haripunkti umbes 15–20 Hz) vastavad parvotsellulaarsete neuronite omadele. Kuna SSEP-i saab täielikult kirjeldada iga sageduskomponendi amplituudi ja faasi kaudu, on see kvantifitseeritud unikaalsem alt kui keskmine mööduv esilekutsutud potentsiaal.
Neurofüsioloogiline aspekt
Mõnikord öeldakse, et SSEP-id saadakse suure kordussagedusega stiimulite kaudu, kuid see ei ole alati õige. Põhimõtteliselt võib sinusoidselt moduleeritud stiimul indutseerida SSEP-i isegi siis, kui selle kordussagedus on madal. SSEP-i kõrgsagedusliku väljalülitamise tõttu võib kõrgsageduslik stimulatsioon põhjustada peaaegu siinusekujulise SSEP-lainekuju, kuid see ei ole SSEP-i definitsioon. Kasutades suum-FFT-d SSEP-i salvestamiseks teoreetilise spektraalse eraldusvõime piiriga ΔF (kus ΔF Hz-des on salvestamise kestuse pöördväärtus sekundites), leidis Regan, et SSEP-i amplituudi-faasi varieeruvus võib olla üsna väike. SSEP sageduskomponentide ribalaius võib olla spektraalse eraldusvõime teoreetilisel piiril kuni vähem alt 500 sekundini salvestuse kestusest (antud juhul 0,002 Hz). See kõik on osa esilekutsutud potentsiaali meetodist.
Tähendus ja rakendus
See meetod võimaldab salvestada mitu (nt neli) SSEP-i samaaegselt mis tahes peanaha kohast. Erinevaid stimulatsioonikohti või erinevaid stiimuleid saab tähistada veidi erineva sagedusega, mis on peaaegu identsed aju sagedustega (arvutatud aju esilekutsutud potentsiaali meetodil), kuid on Fourier-seeria analüsaatorite abil kergesti eraldatavad.
Näiteks kui kahte mittevaralist valgusallikat moduleeritakse mitmel erineval sagedusel (F1 ja F2) ja need asetatakse üksteise peale, luuakse SSEP-is mitu mittelineaarset sageduse ristmodulatsiooni komponenti (mF1 ± nF2)., kus m ja n on täisarvud. Need komponendid võimaldavad teil uurida aju mittelineaarset töötlemist. Märgistades kahe üksteise peale asetatud ruudustiku sagedust, saab eraldada ja uurida ruumilist vormi töötlevate ajumehhanismide ruumilist sagedust ja orientatsiooni reguleerimise omadusi.
Märgistada saab ka mitmesuguste sensoorsete mooduste stiimuleid. Näiteks visuaalne stiimul vilkus Fv Hz juures ja samaaegselt esitatud kuulmistooni amplituudmoduleeriti Fa Hz juures. Komponendi (2Fv + 2Fa) olemasolu esilekutsutud aju magnetreaktsioonis näitas inimese ajus audiovisuaalse konvergentsi piirkonda ja vastuse jaotumine üle pea võimaldas selle ajupiirkonna lokaliseerida.. Hiljuti on sageduse märgistamine laienenud sensoorse töötluse uuringutest valikulise tähelepanu ja teadvuse uurimisele.
Pühkimine
Pühkimismeetodon esilekutsutud potentsiaali meetodi vp alamliik. Näiteks saab vastuse amplituudi ja stiimuli ruudukujulise suuruse graafiku saada 10 sekundiga, mis on palju kiirem kui ajavahemiku keskmistamine, et registreerida esilekutsutud potentsiaal iga kontrollsuuruse korral.
Skeemiline
Selle tehnika algses demonstratsioonis juhiti siinus- ja koosinuskorrutised läbi madalpääsfiltrite (nagu SSEP-salvestuse puhul), vaadates samal ajal peent testahelat, mille must-valged ruudud vahetusid kuus korda sekundis. Seejärel suurendati ruutude suurust järk-järgult, et saada esilekutsutud potentsiaalse amplituudi ja kontrollsuuruse graafik (sellest ka sõna "pühkimine"). Järgnevad autorid rakendasid arvutitarkvara abil pühkimistehnikat, et suurendada võre ruumilist sagedust väikeste sammude kaupa ja arvutada iga diskreetse ruumilise sageduse ajapiirkonna keskmine.
Ühest pühkimisest võib piisata või võib osutuda vajalikuks graafikute keskmistamine mitme pühkimise peale. Keskmiselt 16 pühkimist võib graafiku signaali-müra suhet parandada neli korda. Pühkimistehnika on osutunud kasulikuks nii kiiresti kohanevate visuaalsete protsesside mõõtmisel kui ka laste salvestamisel, mille kestus on tingimata lühike. Norcia ja Tyler kasutasid tehnikat nägemisteravuse arengu dokumenteerimiseks jakontrastitundlikkus esimestel eluaastatel. Nad rõhutasid, et ebanormaalse nägemisarengu diagnoosimisel on seda täpsemad arengunormid, seda selgem alt saab eristada ebanormaalset normaalsest ning selleks on dokumenteeritud suurel lastegrupil normaalne nägemise areng. Pühkimistehnikat on paljude aastate jooksul kasutatud laste oftalmoloogiakliinikutes (elektrodiagnostika vormis) üle maailma.
Meetodi eelised
Me oleme juba rääkinud esilekutsutud potentsiaali meetodi olemusest, nüüd tasub rääkida selle eelistest. See meetod võimaldab SSEP-il otseselt kontrollida SSEP-i esile kutsuvat stiimulit ilma katsealuse teadliku sekkumiseta. Näiteks saab SSEP-i liikuvat keskmist korraldada nii, et see suurendab malelaua stiimuli heledust, kui SSEP-i amplituud langeb allapoole mõnda ettemääratud väärtust, ja heledust vähendama, kui see tõuseb sellest väärtusest kõrgemale. SSEP amplituud võngub seejärel selle seadepunkti ümber. Nüüd muutub stiimuli lainepikkus (värvus) järk-järgult. Saadud stiimuli heleduse lainepikkusest sõltuvuse graafik on visuaalsüsteemi spektraalse tundlikkuse graafik. Evokeeritud potentsiaalide (VP) meetodi olemus on graafikutest ja diagrammidest lahutamatu.
Elektroentsefalogrammid
1934. aastal märkasid Adrian ja Matthew, et võimalikke muutusi kuklaluu EEG-s saab jälgida valgusstimulatsiooniga. Dr Cyganek töötas 1961. aastal välja esimese kuklaluu EEG komponentide nomenklatuuri. Samal aastal Hirsch jatema kolleegid registreerisid visuaalselt esilekutsutud potentsiaali (VEP) kuklasagaras (väljas ja sees). 1965. aastal kasutas Spelmann inimese WEP kirjeldamiseks malelaua stimulatsiooni. Shikla ja kolleegid on lõpetanud katse lokaliseerida struktuure esmasel visuaalsel rajal. Halliday ja tema kolleegid lõpetasid esimesed kliinilised uuringud, registreerides 1972. aastal retrobulbaarse neuriidiga patsiendi hilinenud VEP-d. Alates 1970. aastatest kuni tänapäevani on protseduuride ja teooriate täiustamiseks tehtud palju ulatuslikke uuringuid ning seda meetodit on testitud ka loomade peal.
Puudused
Hajutatud valguse stiimulit kasutatakse tänapäeval harva, kuna nii subjektide sees kui ka nende vahel on suur varieeruvus. Kuid see tüüp on kasulik imikute, loomade või halva nägemisteravusega inimeste testimisel. Kabe- ja võremustrites kasutatakse vastav alt heledaid ja tumedaid ruute ja triipe. Need ruudud ja triibud on võrdse suurusega ja esitatakse arvutiekraanil ükshaaval (väljakutsutud potentsiaali meetodi osana).
Elektroodide paigutus on väga oluline, et saada hea VEP-vastus ilma artefaktideta. Tüüpilise (ühe kanali) seadistuse korral asub üks elektrood ioonist 2,5 cm kõrgemal ja võrdluselektrood Fz juures. Üksikasjalikuma vastuse saamiseks võib untsist 2,5 cm paremale ja vasakule asetada kaks täiendavat elektroodi.
Aju esilekutsutud potentsiaalide kuulmismeetod
Ta suudabkasutatakse heli poolt tekitatud signaali jälgimiseks tõusva kuulmisraja kaudu. Väljakutsutud potentsiaal genereeritakse kohleas, läbib kohleaarnärvi, läbi kohleaartuuma, ülemise oliivikompleksi, lateraalse lemniskuse, keskaju alumisse kolliikulisse, keskaju kehasse ja lõpuks ajukooresse. Nii toimib kesknärvisüsteemi esilekutsutud potentsiaalide meetod, mida teostatakse heli abil.
Kuuli esilekutsutud potentsiaalid (AEP) on sündmustega seotud potentsiaalide (ERP) alamklass. ERP-d on aju reaktsioonid, mis on ajaliselt seotud sündmusega, nagu sensoorne stiimul, vaimne sündmus (siht-stiimuli äratundmine) või stiimuli vahelejätmine. AEP jaoks on "sündmus" heli. AEP-d (ja ERP-d) on väga väikesed ajust pärinevad elektrilised pingepotentsiaalid, mis salvestatakse peanahast vastusena kuulmisstiimulile, nagu erinevad toonid, kõnehelid jne.
Kuulmise ajutüve esilekutsutud potentsiaalid on väikesed AEP-d, mis registreeritakse vastusena peanahale asetatud elektroodide kuulmisstiimulile.
AEP kasutatakse kuulmisfunktsiooni ja neuroplastilisuse hindamiseks. Neid saab kasutada laste õpiraskuste diagnoosimiseks, aidates välja töötada spetsiaalseid haridusprogramme kuulmis- või tunnetusprobleemidega inimestele. Kliinilise psühholoogia raames kasutatakse esilekutsutud potentsiaalide meetodit üsna sageli.
