Die Amplitude des evozierten Potenzials ist tendenziell niedrig und reicht von weniger als einem Mikrovolt bis zu einigen Mikrovolt, verglichen mit mehreren zehn Mikrovolt für die Elektroenzephalographie (EEG), Millivolt für die Elektromyographie (EMG) und oft fast 20 Millivolt für das Elektrokardiogramm (EKG). Signalmittelwertbildung ist normalerweise erforderlich, um diese Potentiale mit niedriger Amplitude angesichts laufender EEG-, EKG-, EMG- und anderer biologischer Signale und Umgebungsgeräusche aufzulösen. Das Signal ist stimulusgesteuert und der größte Teil des Rauschens ist zufällig, sodass das Rauschen über wiederholte Antworten gemittelt werden kann.
Impulse und Signale
Signale können von der Großhirnrinde, dem Hirnstamm, dem Rückenmark und den peripheren Nerven aufgezeichnet werden. Üblicherweise ist der Begriff „evoziertes Potenzial“Reaktionen vorbeh alten, die eine Aufzeichnung oder Stimulation von Strukturen im Zentralnervensystem beinh alten. Systeme. Daher werden komplexe motorisch oder sensorisch evozierte Potentiale, die in Nervenleitungsstudien verwendet werden, normalerweise nicht als evozierte Potentiale betrachtet, obwohl sie der obigen Definition entsprechen.
Sensorisch evozierte Potentiale
Diese werden vom Zentralnervensystem nach sensorischer Stimulation aufgezeichnet, wie z. B. visuell evozierte Potentiale aufgrund eines blinkenden Lichts oder eines sich ändernden Musters auf einem Monitor, auditive Potentiale, die durch einen Klick- oder Tonreiz hervorgerufen werden, der über Kopfhörer präsentiert wird, oder taktil oder somatosensorisches Potential, das durch taktile oder elektrische Stimulation eines sensorischen oder gemischten Nervs in der Peripherie hervorgerufen wird. Sensorisch evozierte Potentiale werden seit den 1970er Jahren in der klinischen Diagnosemedizin sowie in der intraoperativen neurophysiologischen Überwachung, der sogenannten chirurgischen Neurophysiologie, häufig eingesetzt. Ihr ist es zu verdanken, dass die Methode der evozierten Potenziale Realität wurde.
Aufrufe
Es gibt zwei Arten von evozierten Potenzialen in weit verbreiteter klinischer Anwendung:
- Akustisch evozierte Potenziale, die normalerweise auf der Kopfhaut aufgezeichnet werden, aber auf der Ebene des Hirnstamms auftreten.
- Visuell evozierte Potentiale und somatosensorisch evozierte Potentiale, die aus der elektrischen Stimulation eines peripheren Nervs resultieren.
Anomalien
Long und Allen haben eine Anomalie gemeldetGehirnpotentiale (BAEP), die durch auditive Potentiale bei einer alkoholkranken Frau hervorgerufen werden, die sich von einem erworbenen zentralen Hypoventilationssyndrom erholt. Diese Forscher stellten die Hypothese auf, dass der Hirnstamm ihrer Patientin durch ihren chronischen Alkoholismus vergiftet, aber nicht zerstört wurde. Die Methode der evozierten Potentiale des Gehirns macht es einfach, solche Dinge zu diagnostizieren.
Allgemeine Definition
Ein evoziertes Potenzial ist die elektrische Reaktion des Gehirns auf einen sensorischen Reiz. Regan baute einen analogen Fourier-Reihenanalysator, um evozierte potentielle Harmonische in flackerndem (sinusförmig moduliertem) Licht aufzuzeichnen. Anstatt Sinus- und Kosinusprodukte zu integrieren, speiste Regan Signale durch Tiefpassfilter in einen Dual-Prozessor-Recorder ein. Dadurch konnte er zeigen, dass das Gehirn einen stabilen Zustand erreicht hatte, in dem die Amplitude und Phase der Oberwellen (Frequenzkomponenten) der Antwort über die Zeit ungefähr konstant waren. In Analogie zur stationären Reaktion eines Schwingkreises, die auf die anfängliche transiente Reaktion folgt, definierte er das idealisierte evozierte Potential im stationären Zustand als eine Form der Reaktion auf wiederholte sensorische Stimulation, bei der die Frequenzkomponenten der Reaktion über die Zeit in Amplitude und konstant bleiben Phase.
Obwohl diese Definition eine Reihe identischer Zeitwellenformen impliziert, ist es sinnvoller, die Methode des evozierten Potentials (SSEP) in Bezug auf Frequenzkomponenten zu definieren, die eine alternative Beschreibung der Wellenform im Zeitbereich darstellen,da unterschiedliche Frequenzkomponenten völlig unterschiedliche Eigenschaften haben können. Zum Beispiel entsprechen die Eigenschaften des hochfrequenten SSEP-Flimmerns (das bei etwa 40–50 Hz seinen Höhepunkt erreicht) denen von später entdeckten magnozellulären Neuronen in der Retina des Makakenaffen, während die Eigenschaften des mittelfrequenten SSEP-Flimmerns (das bei etwa 40–50 Hz seinen Höhepunkt erreicht) entsprechen etwa 15–20 Hz) entsprechen denen von parvozellulären Neuronen. Da SSEP vollständig in Form von Amplitude und Phase jeder Frequenzkomponente beschrieben werden kann, ist es eindeutiger quantifizierbar als das durchschnittliche transient evozierte Potential.
Neurophysiologischer Aspekt
Manchmal heißt es, dass SSEPs durch Stimuli mit hoher Wiederholungsrate erzielt werden, aber das ist nicht immer richtig. Prinzipiell kann ein sinusförmig modulierter Stimulus SSEP auch bei geringer Wiederholungsrate auslösen. Aufgrund des Hochfrequenzabfalls von SSEP kann Hochfrequenzstimulation zu einer nahezu sinusförmigen SSEP-Wellenform führen, aber dies ist nicht die Definition von SSEP. Unter Verwendung von Zoom-FFT zum Aufzeichnen von SSEP mit einer theoretischen spektralen Auflösungsgrenze von ΔF (wobei ΔF in Hz der Kehrwert der Aufzeichnungsdauer in Sekunden ist) stellte Regan fest, dass die Amplituden-Phasen-Variabilität von SSEP recht gering sein kann. Die Bandbreite der SSEP-Frequenzkomponenten kann bis zu mindestens 500 Sekunden der Aufzeichnungsdauer (in diesem Fall 0,002 Hz) an der theoretischen Grenze der spektralen Auflösung liegen. Dies ist alles Teil der Methode des evozierten Potentials.
Bedeutung und Anwendung
Diese Methode ermöglicht die gleichzeitige Aufzeichnung mehrerer (z. B. vier) SSEPs von jeder beliebigen Stelle auf der Kopfhaut. Unterschiedliche Stimulationsorte oder unterschiedliche Stimuli können mit leicht unterschiedlichen Frequenzen markiert werden, die fast identisch mit den Gehirnfrequenzen sind (berechnet mit der Methode des evozierten Potentials des Gehirns), aber leicht von Analysatoren der Fourier-Reihe getrennt werden können.
Wenn beispielsweise zwei nicht-proprietäre Lichtquellen mit mehreren unterschiedlichen Frequenzen (F1 und F2) moduliert und einander überlagert werden, entstehen in SSEP mehrere nichtlineare Frequenz-Kreuzmodulationskomponenten (mF1 ± nF2)., wobei m und n ganze Zahlen sind. Mit diesen Komponenten können Sie die nichtlineare Verarbeitung im Gehirn untersuchen. Durch Markieren der Frequenz der beiden überlagerten Gitter können die Raumfrequenz- und Orientierungsanpassungseigenschaften der Gehirnmechanismen, die die Raumform verarbeiten, isoliert und untersucht werden.
Stimuli verschiedener sensorischer Modalitäten können ebenfalls gekennzeichnet werden. Beispielsweise flackerte ein visueller Stimulus bei Fv Hz und ein gleichzeitig dargebotener Hörton wurde bei Fa Hz amplitudenmoduliert. Das Vorhandensein einer (2Fv + 2Fa)-Komponente in der hervorgerufenen magnetischen Reaktion des Gehirns zeigte einen Bereich audiovisueller Konvergenz im menschlichen Gehirn, und die Verteilung der Reaktion über den Kopf ermöglichte es, diesen Bereich des Gehirns zu lokalisieren. In letzter Zeit hat sich das Frequenz-Tagging von der sensorischen Verarbeitungsforschung auf die selektive Aufmerksamkeits- und Bewusstseinsforschung ausgeweitet.
Sweep
Sweep-Methodeist eine Unterart der evozierten Potentialmethode vp. Beispielsweise kann ein Diagramm der Reaktionsamplitude gegenüber der Stimulus-Schachbrettmustergröße in 10 Sekunden erh alten werden, was viel schneller ist als die Mittelung über den Zeitbereich, um das evozierte Potenzial für jede von mehreren Kontrollgrößen aufzuzeichnen.
Sch altplan
In der ursprünglichen Demonstration dieser Technik wurden die Sinus- und Kosinusprodukte durch Tiefpassfilter geleitet (wie bei der SSEP-Aufzeichnung), während eine feine Testsch altung betrachtet wurde, deren schwarze und weiße Quadrate sechsmal pro Sekunde getauscht wurden. Die Größe der Quadrate wurde dann allmählich erhöht, um ein Diagramm der Amplitude des evozierten Potentials gegen die Kontrollgröße zu erh alten (daher das Wort "Sweep"). Nachfolgende Autoren implementierten eine Sweep-Technik unter Verwendung von Computersoftware, um die räumliche Frequenz des Gitters in einer Reihe kleiner Schritte zu erhöhen und den Zeitbereichsmittelwert für jede diskrete räumliche Frequenz zu berechnen.
Ein Sweep kann ausreichen, oder es kann notwendig sein, die Graphen über mehrere Sweeps zu mitteln. Mittelung von 16 Sweeps kann das Signal-Rausch-Verhältnis des Graphen um den Faktor vier verbessern. Die Sweep-Technik hat sich als nützlich erwiesen, um sich schnell anpassende visuelle Prozesse zu messen, sowie für die Aufzeichnung von Kindern, bei denen die Dauer notwendigerweise kurz ist. Norcia und Tyler verwendeten die Technik, um die Entwicklung der Sehschärfe zu dokumentieren undKontrastempfindlichkeit in den ersten Lebensjahren. Sie betonten, dass man bei der Diagnose einer abnormalen Sehentwicklung umso klarer zwischen abnormal und normal unterscheiden kann, je genauer die Entwicklungsnormen sind, und zu diesem Zweck wurde eine normale Sehentwicklung bei einer großen Gruppe von Kindern dokumentiert. Seit vielen Jahren wird die Sweep-Technik in Kinderaugenkliniken (in Form von Elektrodiagnostik) auf der ganzen Welt eingesetzt.
Vorteile der Methode
Wir haben bereits über die Essenz der Methode des evozierten Potenzials gesprochen, jetzt lohnt es sich, über ihre Vorteile zu sprechen. Diese Technik ermöglicht es SSEP, den Stimulus, der SSEP auslöst, ohne das bewusste Eingreifen des Versuchssubjekts direkt zu kontrollieren. Beispielsweise kann ein gleitender SSEP-Durchschnitt eingerichtet werden, um die Helligkeit des Schachbrett-Stimulus zu erhöhen, wenn die SSEP-Amplitude unter einen bestimmten vorbestimmten Wert fällt, und die Helligkeit zu verringern, wenn sie über diesen Wert ansteigt. Die Amplitude des SSEP pendelt dann um diesen Sollwert. Nun ändert sich allmählich die Wellenlänge (Farbe) des Reizes. Das erh altene Diagramm der Abhängigkeit der Stimulushelligkeit von der Wellenlänge ist ein Diagramm der spektralen Empfindlichkeit des visuellen Systems. Die Essenz der Methode der evozierten Potentiale (VP) ist untrennbar mit Graphen und Diagrammen verbunden.
Elektroenzephalogramm
Im Jahr 1934 bemerkten Adrian und Matthew, dass potenzielle Veränderungen im okzipitalen EEG bei Lichtstimulation beobachtet werden konnten. Dr. Cyganek entwickelte 1961 die erste Nomenklatur für okzipitale EEG-Komponenten. Im selben Jahr Hirsch undseine Kollegen zeichneten das visuell evozierte Potenzial (VEP) am Okzipitallappen (außen und innen) auf. 1965 verwendete Spelmann die Schachbrettstimulation, um menschliches WEP zu beschreiben. Shikla und Kollegen haben einen Versuch durchgeführt, Strukturen im primären Sehweg zu lokalisieren. Halliday und Kollegen schlossen die ersten klinischen Studien ab, indem sie 1972 verzögerte VEPs bei einem Patienten mit retrobulbärer Neuritis aufzeichneten. Von den 1970er Jahren bis heute wurde eine Menge umfangreicher Forschung betrieben, um Verfahren und Theorien zu verbessern, und diese Methode wurde auch an Tieren getestet.
Fehler
Streulichtstimulus wird heutzutage aufgrund der hohen Variabilität sowohl innerhalb als auch zwischen Subjekten selten verwendet. Dieser Typ ist jedoch vorteilhaft, wenn Säuglinge, Tiere oder Menschen mit schlechter Sehschärfe getestet werden. Die Schachbrett- und Gittermuster verwenden jeweils helle und dunkle Quadrate und Streifen. Diese Quadrate und Streifen sind gleich groß und werden nacheinander auf dem Computerbildschirm dargestellt (als Teil der Methode der evozierten Potentiale).
Die Platzierung der Elektroden ist äußerst wichtig, um eine gute VEP-Reaktion ohne Artefakte zu erh alten. In einem typischen (Einzelkanal-)Aufbau befindet sich eine Elektrode 2,5 cm über dem Ion und die Referenzelektrode bei Fz. Für eine detailliertere Antwort können zwei zusätzliche Elektroden 2,5 cm rechts und links von der Unze platziert werden.
Audituelle Methode der evozierten Potentiale des Gehirns
Er kannWird verwendet, um das durch Schall erzeugte Signal durch die aufsteigende Hörbahn zu verfolgen. Das evozierte Potenzial wird in der Cochlea erzeugt, geht durch den Cochlea-Nerv, durch den Cochlea-Kern, den oberen Olivenkomplex, den lateralen Lemniscus, zum unteren Colliculus im Mittelhirn, zum medialen Genikularkörper und schließlich zur Großhirnrinde. So funktioniert die Methode der evozierten Potentiale des Zentralnervensystems, durchgeführt mit Hilfe von Schall.
Akustisch evozierte Potentiale (AEPs) sind eine Unterklasse der ereignisbezogenen Potentiale (ERPs). ERPs sind Gehirnreaktionen, die an ein Ereignis wie einen sensorischen Reiz, ein mentales Ereignis (Erkennen eines Zielreizes) oder das Überspringen eines Reizes zeitgebunden sind. Für AEP ist ein "Ereignis" ein Ton. AEPs (und ERPs) sind sehr kleine elektrische Spannungspotentiale, die aus dem Gehirn stammen und von der Kopfhaut als Reaktion auf einen Hörreiz wie verschiedene Töne, Sprachlaute usw. aufgezeichnet werden.
Akustisch evozierte Hirnstammpotentiale sind kleine AEPs, die als Reaktion auf einen auditiven Stimulus von auf der Kopfhaut platzierten Elektroden aufgezeichnet werden.
AEP werden zur Beurteilung der Hörfunktion und Neuroplastizität verwendet. Sie können verwendet werden, um Lernschwierigkeiten bei Kindern zu diagnostizieren und dabei helfen, spezielle Bildungsprogramme für Menschen mit Hör- oder Wahrnehmungsproblemen zu entwickeln. Im Rahmen der Klinischen Psychologie wird die Methode der evozierten Potenziale recht häufig eingesetzt.
