Amplitúda vyvolaného potenciálu má tendenciu byť nízka, pohybuje sa od menej ako jedného mikrovoltu po niekoľko, v porovnaní s desiatkami mikrovoltov pre elektroencefalografiu (EEG), milivoltami pre elektromyografiu (EMG) a často blízko 20 milivoltov pre elektrokardiogram (EKG). Priemerovanie signálu je zvyčajne potrebné na vyriešenie týchto nízkych amplitúdových potenciálov vzhľadom na prebiehajúce EEG, EKG, EMG a iné biologické signály a okolitý hluk. Signál je načasovaný stimulom a väčšina šumu je náhodná, čo umožňuje spriemerovať šum z opakovaných odpovedí.
Impulzy a signály
Signály možno zaznamenávať z mozgovej kôry, mozgového kmeňa, miechy a periférnych nervov. Termín "evokovaný potenciál" je zvyčajne vyhradený pre reakcie zahŕňajúce zaznamenávanie alebo stimuláciu štruktúr v centrálnom nervovom systéme.systémov. Komplexné motorické alebo senzorické nervové evokované potenciály používané v štúdiách nervového vedenia sa teda zvyčajne nepovažujú za evokované potenciály, hoci zodpovedajú vyššie uvedenej definícii.
Zmyslové evokované potenciály
Tieto sa zaznamenávajú z centrálneho nervového systému po senzorickej stimulácii, ako sú vizuálne evokované potenciály spôsobené blikajúcim svetlom alebo meniacim sa vzorom na monitore, sluchové potenciály vyvolané kliknutím alebo tónovým stimulom prezentovaným cez slúchadlá alebo hmatom alebo somatosenzorický potenciál vyvolaný hmatovou alebo elektrickou stimuláciou senzorického alebo zmiešaného nervu na periférii. Senzorické evokované potenciály sú široko používané v klinickej diagnostickej medicíne od 70. rokov minulého storočia, ako aj pri intraoperačnom neurofyziologickom monitorovaní, známom ako chirurgická neurofyziológia. Práve vďaka nej sa metóda evokovaných potenciálov stala realitou.
Zobrazenia
Existujú dva druhy evokovaných potenciálov v širokom klinickom použití:
- Sluchové evokované potenciály, zvyčajne zaznamenané na pokožke hlavy, ale vyskytujúce sa na úrovni mozgového kmeňa.
- Vizuálne evokované potenciály a somatosenzorické evokované potenciály, ktoré sú výsledkom elektrickej stimulácie periférneho nervu.
Anomálie
Long a Allen nahlásili anomáliumozgové potenciály (BAEP) vyvolané sluchovými potenciálmi u alkoholičky zotavujúcej sa zo syndrómu získanej centrálnej hypoventilácie. Títo vedci predpokladali, že mozgový kmeň ich pacientky bol otrávený, no nezničil ho jej chronický alkoholizmus. Metóda evokovaných potenciálov mozgu uľahčuje diagnostiku takýchto vecí.
Všeobecná definícia
Evokovaný potenciál je elektrická odpoveď mozgu na zmyslový stimul. Regan postavil analógový analyzátor Fourierovej série na zaznamenávanie evokovaných potenciálnych harmonických do blikajúceho (sínusovo modulovaného) svetla. Namiesto integrácie sínusových a kosínusových produktov Regan privádzal signály do dvojprocesorového rekordéra cez dolnopriepustné filtre. To mu umožnilo demonštrovať, že mozog dosiahol ustálený stav, v ktorom amplitúda a fáza harmonických (frekvenčných zložiek) odozvy boli v priebehu času približne konštantné. Analogicky s ustálenou odozvou rezonančného obvodu, ktorý nasleduje po počiatočnej prechodovej odozve, definoval idealizovaný ustálený evokovaný potenciál ako formu odozvy na opakujúcu sa senzorickú stimuláciu, pri ktorej frekvenčné zložky odozvy zostávajú konštantné v priebehu času v amplitúde a fáza.
Hoci táto definícia zahŕňa sériu identických časových priebehov, je užitočnejšie definovať metódu evokovaného potenciálu (SSEP) z hľadiska frekvenčných zložiek, ktoré sú alternatívnym popisom priebehu v časovej oblasti,keďže rôzne frekvenčné zložky môžu mať úplne odlišné vlastnosti. Napríklad vlastnosti vysokofrekvenčného blikania SSEP (ktoré vrcholí pri približne 40–50 Hz) zodpovedajú vlastnostiam následne objavených magnocelulárnych neurónov v sietnici makaka, zatiaľ čo vlastnosti stredofrekvenčného blikania SSEP (ktoré vrcholí pri približne 15–20 Hz) zodpovedajú parvocelulárnym neurónom. Keďže SSEP možno plne opísať z hľadiska amplitúdy a fázy každej frekvenčnej zložky, kvantifikuje sa jednoznačnejšie ako priemerný potenciál vyvolaný prechodným javom.
Neurofyziologický aspekt
Niekedy sa hovorí, že SSEP sa získavajú stimulmi s vysokou frekvenciou opakovania, ale nie je to vždy správne. V zásade môže sínusovo modulovaný stimul vyvolať SSEP, aj keď je jeho frekvencia opakovania nízka. V dôsledku prechodu vysokej frekvencie SSEP môže vysokofrekvenčná stimulácia viesť k takmer sínusovému tvaru vlny SSEP, ale toto nie je definícia SSEP. Pomocou zoom-FFT na záznam SSEP s teoretickým limitom spektrálneho rozlíšenia ΔF (kde ΔF v Hz je prevrátená hodnota trvania záznamu v sekundách) Regan zistil, že variabilita amplitúdy a fázy SSEP môže byť dosť malá. Šírka pásma frekvenčných zložiek SSEP môže byť na teoretickom limite spektrálneho rozlíšenia do minimálne 500 sekúnd trvania záznamu (v tomto prípade 0,002 Hz). Toto všetko je súčasťou metódy evokovaného potenciálu.
Význam a aplikácia
Táto metóda umožňuje súčasne zaznamenať viacero (napr. štyri) SSEP z ľubovoľného miesta na pokožke hlavy. Rôzne miesta stimulácie alebo rôzne stimuly môžu byť označené mierne odlišnými frekvenciami, ktoré sú takmer identické s frekvenciami mozgu (vypočítané pomocou metódy mozgového evokovaného potenciálu), ale dajú sa ľahko oddeliť analyzátormi Fourierovej série.
Napríklad, keď sú dva neproprietárne zdroje svetla modulované na niekoľkých rôznych frekvenciách (F1 a F2) a navzájom superponované, v SSEP sa vytvorí viacero komponentov nelineárnej frekvenčnej krížovej modulácie (mF1 ± nF2)., kde m a n sú celé čísla. Tieto komponenty vám umožňujú preskúmať nelineárne spracovanie v mozgu. Označením frekvencie dvoch superponovaných mriežok možno izolovať a študovať vlastnosti úpravy priestorovej frekvencie a orientácie mozgových mechanizmov, ktoré spracovávajú priestorovú formu.
Môžu byť označené aj stimuly rôznych senzorických modalít. Napríklad vizuálny stimul blikal pri Fv Hz a súčasne prezentovaný zvukový tón bol amplitúdovo modulovaný pri Fa Hz. Existencia zložky (2Fv + 2Fa) vo vyvolanej magnetickej odpovedi mozgu preukázala oblasť audiovizuálnej konvergencie v ľudskom mozgu a distribúcia odozvy nad hlavou umožnila lokalizovať túto oblasť mozgu.. Nedávno sa frekvenčné značkovanie rozšírilo z výskumu zmyslového spracovania na výskum selektívnej pozornosti a vedomia.
Sweep
Metóda zametaniaje poddruhom metódy evokovaného potenciálu vp. Napríklad graf amplitúdy odozvy verzus veľkosť šachovnicového vzoru stimulu možno získať za 10 sekúnd, čo je oveľa rýchlejšie ako spriemerovanie v rámci časovej oblasti na zaznamenanie evokovaného potenciálu pre každú z niekoľkých veľkostí kontrol.
Schéma
V pôvodnej demonštrácii tejto techniky boli sínusové a kosínusové produkty vedené cez dolnopriepustné filtre (ako pri zázname SSEP) pri sledovaní jemného testovacieho obvodu, ktorého čierne a biele štvorce sa vymenili šesťkrát za sekundu. Veľkosť štvorcov sa potom postupne zväčšovala, aby sa získal graf vyvolanej potenciálnej amplitúdy verzus kontrolná veľkosť (odtiaľ slovo "sweep"). Nasledujúci autori implementovali techniku rozmietania pomocou počítačového softvéru na zvýšenie priestorovej frekvencie mriežky v sérii malých krokov a vypočítali priemer v časovej oblasti pre každú diskrétnu priestorovú frekvenciu.
Jeden pohyb môže stačiť alebo môže byť potrebné spriemerovať grafy z niekoľkých pohybov. Spriemerovanie 16 pohybov môže zlepšiť pomer signálu k šumu grafu štvornásobne. Technika zametania sa osvedčila pri meraní rýchlo sa prispôsobujúcich vizuálnych procesov, ako aj pri zaznamenávaní detí, kde je trvanie nevyhnutne krátke. Norcia a Tyler použili túto techniku na zdokumentovanie vývoja zrakovej ostrosti akontrastná citlivosť počas prvých rokov života. Zdôraznili, že pri diagnostike abnormálneho zrakového vývinu platí, že čím presnejšie sú vývinové normy, tým jasnejšie sa dá rozlíšiť abnormálny a normálny, a za týmto účelom bol na veľkej skupine detí zdokumentovaný normálny vývoj zraku. Už mnoho rokov sa technika sweep používa na detských oftalmologických klinikách (vo forme elektrodiagnostiky) po celom svete.
Výhody metódy
O podstate metódy evokovaného potenciálu sme už hovorili, teraz stojí za to povedať o jej výhodách. Táto technika umožňuje SSEP priamo kontrolovať stimul, ktorý vyvoláva SSEP bez vedomého zásahu experimentálneho subjektu. Napríklad kĺzavý priemer SSEP môže byť usporiadaný tak, aby zvýšil jas šachovnicového stimulu, ak amplitúda SSEP klesne pod určitú vopred určenú hodnotu, a znížil jas, ak stúpne nad túto hodnotu. Amplitúda SSEP potom osciluje okolo tejto požadovanej hodnoty. Teraz sa vlnová dĺžka (farba) stimulu postupne mení. Získaný graf závislosti jasu podnetu od vlnovej dĺžky je grafom spektrálnej citlivosti zrakového systému. Podstata metódy evokovaných potenciálov (VP) je neoddeliteľná od grafov a diagramov.
Elektroencefalogramy
V roku 1934 si Adrian a Matthew všimli, že potenciálne zmeny v okcipitálnom EEG možno pozorovať svetelnou stimuláciou. Dr. Cyganek vyvinul v roku 1961 prvú nomenklatúru pre okcipitálne EEG komponenty. V tom istom roku Hirsch ajeho kolegovia zaznamenali vizuálne evokovaný potenciál (VEP) na okcipitálnom laloku (zvonku aj zvnútra). V roku 1965 Spelmann použil stimuláciu šachovnice na opis ľudského WEP. Shikla a kolegovia dokončili pokus o lokalizáciu štruktúr v primárnej vizuálnej dráhe. Halliday a kolegovia dokončili prvé klinické štúdie zaznamenaním oneskorených VEP u pacienta s retrobulbárnou neuritídou v roku 1972. Od 70. rokov 20. storočia až dodnes sa vykonalo veľké množstvo rozsiahleho výskumu na zlepšenie postupov a teórií a táto metóda bola testovaná aj na zvieratách.
Chyby
Stimulácia rozptýleného svetla sa v súčasnosti používa zriedkavo kvôli vysokej variabilite v rámci subjektov aj medzi nimi. Tento typ je však výhodný pri testovaní dojčiat, zvierat alebo ľudí so slabou zrakovou ostrosťou. Šachovnicové a mriežkové vzory používajú svetlé a tmavé štvorce a pruhy. Tieto štvorce a pruhy majú rovnakú veľkosť a sú prezentované jeden po druhom na obrazovke počítača (ako súčasť metódy evokovaného potenciálu).
Umiestnenie elektródy je mimoriadne dôležité na získanie dobrej odozvy VEP bez artefaktov. V typickom (jednokanálovom) nastavení je jedna elektróda umiestnená 2,5 cm nad iónom a referenčná elektróda je umiestnená pri Fz. Pre podrobnejšiu odpoveď je možné umiestniť dve ďalšie elektródy 2,5 cm napravo a naľavo od unce.
Sluchová metóda evokovaných potenciálov mozgu
Môžeslúži na sledovanie signálu generovaného zvukom cez vzostupnú sluchovú dráhu. Evokovaný potenciál sa generuje v kochlei, prechádza cez kochleárny nerv, cez kochleárne jadro, horný olivový komplex, laterálny lemniscus, do colliculus inferior v medzimozgu, do mediálneho genikulárneho tela a nakoniec do mozgovej kôry. Takto funguje metóda evokovaných potenciálov centrálneho nervového systému realizovaná pomocou zvuku.
Sluchové evokované potenciály (AEP) sú podtriedou potenciálov súvisiacich s udalosťami (ERP). ERP sú reakcie mozgu, ktoré sú časovo viazané na udalosť, ako je senzorický stimul, mentálna udalosť (rozpoznanie cieľového stimulu) alebo preskočenie stimulu. Pre AEP je „udalosť“zvuk. AEP (a ERP) sú veľmi malé elektrické napäťové potenciály pochádzajúce z mozgu, zaznamenané z pokožky hlavy ako odozva na zvukový stimul, ako sú rôzne tóny, zvuky reči atď.
Sluchové evokované potenciály mozgového kmeňa sú malé AEP, ktoré sa zaznamenávajú ako odozva na sluchový stimul z elektród umiestnených na pokožke hlavy.
AEP sa používajú na hodnotenie sluchovej funkcie a neuroplasticity. Môžu byť použité na diagnostiku porúch učenia u detí, pomáhajú pri vývoji špecializovaných vzdelávacích programov pre ľudí so sluchovými alebo kognitívnymi problémami. V rámci klinickej psychológie sa metóda evokovaných potenciálov využíva pomerne často.
