amplituda evokovaného potenciálu bývá nízká, pohybuje se od méně než jednoho mikrovoltu po několik, ve srovnání s desítkami mikrovoltů pro elektroencefalografii (EEG), milivolty pro elektromyografii (EMG) a často blízko 20 milivoltům pro elektrokardiogram (EKG). Průměrování signálu je obvykle nutné k vyřešení těchto nízkých amplitudových potenciálů tváří v tvář probíhajícím EEG, EKG, EMG a dalším biologickým signálům a okolnímu hluku. Signál je načasován stimulem a většina šumu je náhodná, což umožňuje zprůměrovat šum z opakovaných odpovědí.
Impulsy a signály
Signály lze zaznamenávat z mozkové kůry, mozkového kmene, míchy a periferních nervů. Obvykle je termín "evokovaný potenciál" vyhrazen pro reakce zahrnující záznam nebo stimulaci struktur v centrálním nervovém systému.systémy. Komplexní motorické nebo senzorické nervy evokované potenciály používané ve studiích nervové vodivosti se tedy obvykle nepovažují za evokované potenciály, i když odpovídají výše uvedené definici.
Smyslové evokované potenciály
Tyto jsou zaznamenávány z centrálního nervového systému po senzorické stimulaci, jako jsou vizuálně evokované potenciály v důsledku blikajícího světla nebo měnícího se vzoru na monitoru, sluchové potenciály evokované kliknutím nebo tónovým podnětem prezentovaným ve sluchátkách nebo hmatem nebo somatosenzorický potenciál vyvolaný hmatovou nebo elektrickou stimulací senzorického nebo smíšeného nervu na periferii. Senzorické evokované potenciály jsou široce využívány v klinické diagnostické medicíně již od 70. let 20. století, stejně jako při intraoperačním neurofyziologickém monitorování, známém jako chirurgická neurofyziologie. Právě díky ní se metoda evokovaných potenciálů stala realitou.
Zobrazení
Existují dva druhy evokovaných potenciálů v širokém klinickém použití:
- Sluchové evokované potenciály, obvykle zaznamenané na pokožce hlavy, ale vyskytující se na úrovni mozkového kmene.
- Vizuálně evokované potenciály a somatosenzorické evokované potenciály, které jsou výsledkem elektrické stimulace periferního nervu.
Anomálie
Long a Allen nahlásili anomáliimozkové potenciály (BAEP) evokované sluchovými potenciály u alkoholičky zotavující se ze získaného syndromu centrální hypoventilace. Tito vědci předpokládali, že mozkový kmen jejich pacientky byl otráven, ale nebyl zničen jejím chronickým alkoholismem. Metoda evokovaných potenciálů mozku usnadňuje diagnostiku takových věcí.
Obecná definice
Evokovaný potenciál je elektrická reakce mozku na smyslový podnět. Regan postavil analogový analyzátor Fourierovy řady pro záznam evokovaných potenciálních harmonických do blikajícího (sinusově modulovaného) světla. Namísto integrace sinusových a kosinusových produktů Regan přiváděl signály do dvouprocesorového rekordéru přes dolnopropustné filtry. To mu umožnilo prokázat, že mozek dosáhl ustáleného stavu, ve kterém amplituda a fáze harmonických (frekvenčních složek) odezvy byly v průběhu času přibližně konstantní. Analogicky s ustálenou odezvou rezonančního obvodu, který následuje po počáteční přechodné odezvy, definoval idealizovaný ustálený evokovaný potenciál jako formu reakce na opakovanou senzorickou stimulaci, ve které frekvenční složky odezvy zůstávají konstantní v průběhu času v amplitudě a fáze.
Přestože tato definice implikuje řadu identických časových průběhů, je užitečnější definovat metodu evokovaného potenciálu (SSEP) z hlediska frekvenčních složek, které jsou alternativním popisem průběhu v časové oblasti,protože různé frekvenční složky mohou mít zcela odlišné vlastnosti. Například vlastnosti vysokofrekvenčního blikání SSEP (které vrcholí při asi 40–50 Hz) odpovídají vlastnostem následně objevených magnocelulárních neuronů v sítnici makaka, zatímco vlastnosti středofrekvenčního blikání SSEP (které vrcholí při asi 15–20 Hz) odpovídají parvocelulárním neuronům. Protože SSEP lze plně popsat pomocí amplitudy a fáze každé frekvenční složky, je kvantifikován jednoznačněji než průměrný evokovaný potenciál přechodného jevu.
Neurofyziologický aspekt
Někdy se říká, že SSEP se získávají stimuly s vysokou frekvencí opakování, ale to není vždy správné. V zásadě může sinusově modulovaný stimul vyvolat SSEP, i když je jeho opakovací frekvence nízká. Vzhledem k vysokofrekvenčnímu posunu SSEP může vysokofrekvenční stimulace vést k téměř sinusovému tvaru vlny SSEP, ale to není definice SSEP. Pomocí zoom-FFT k záznamu SSEP s teoretickým limitem spektrálního rozlišení ΔF (kde ΔF v Hz je převrácená hodnota trvání záznamu v sekundách) Regan zjistil, že variabilita amplitudy a fáze SSEP může být poměrně malá. Šířka pásma frekvenčních složek SSEP může být na teoretické hranici spektrálního rozlišení do alespoň 500 sekund trvání záznamu (v tomto případě 0,002 Hz). To vše je součástí metody evokovaného potenciálu.
Význam a použití
Tato metoda umožňuje zaznamenat více (např. čtyři) SSEP současně z libovolného místa na pokožce hlavy. Různá místa stimulace nebo různé stimuly mohou být označeny mírně odlišnými frekvencemi, které jsou téměř totožné s frekvencemi mozku (vypočítané pomocí metody mozkového evokovaného potenciálu), ale lze je snadno oddělit analyzátory Fourierovy řady.
Když jsou například dva neproprietární zdroje světla modulovány na několika různých frekvencích (F1 a F2) a vzájemně na sebe superponovány, v SSEP se vytvoří více nelineárních frekvenčně křížových modulačních komponent (mF1 ± nF2)., kde m a n jsou celá čísla. Tyto komponenty vám umožní prozkoumat nelineární zpracování v mozku. Označením frekvence dvou superponovaných mřížek lze izolovat a studovat vlastnosti přizpůsobení prostorové frekvence a orientace mozkových mechanismů, které zpracovávají prostorovou formu.
Lze také označit podněty různých smyslových modalit. Například vizuální podnět blikal při Fv Hz a současně prezentovaný sluchový tón byl amplitudově modulován při Fa Hz. Existence složky (2Fv + 2Fa) v evokované magnetické odezvě mozku prokázala oblast audiovizuální konvergence v lidském mozku a distribuce odezvy nad hlavou umožnila lokalizovat tuto oblast mozku.. V poslední době se frekvenční značkování rozšířilo z výzkumu smyslového zpracování na výzkum selektivní pozornosti a vědomí.
Sweep
Metoda zametáníje poddruhem metody evokovaného potenciálu vp. Například graf amplitudy odezvy versus velikost šachovnicového vzoru stimulu lze získat za 10 sekund, což je mnohem rychlejší než průměrování v časové oblasti pro zaznamenání evokovaného potenciálu pro každou z několika velikostí kontroly.
Schéma
V původní demonstraci této techniky byly sinusové a kosinusové produkty přiváděny přes dolnopropustné filtry (jako při záznamu SSEP) při sledování jemného testovacího obvodu, jehož černé a bílé čtverce se měnily šestkrát za sekundu. Velikost čtverců se pak postupně zvětšovala, aby se získal graf vyvolané potenciální amplitudy versus velikost kontroly (odtud slovo "sweep"). Následující autoři implementovali techniku rozmítání pomocí počítačového softwaru ke zvýšení prostorové frekvence mřížky v sérii malých kroků a vypočítali průměr v časové oblasti pro každou diskrétní prostorovou frekvenci.
Jedno rozmítání může stačit nebo může být nutné zprůměrovat grafy z několika rozmítání. Průměrování 16 rozmítání může zlepšit poměr signálu k šumu grafu čtyřnásobně. Technika rozmítání se ukázala jako užitečná pro měření rychle se přizpůsobujících vizuálních procesů a také pro záznam dětí, kde je trvání nutně krátké. Norcia a Tyler použili tuto techniku k dokumentaci vývoje zrakové ostrosti akontrastní citlivost během prvních let života. Zdůraznili, že při diagnostice abnormálního zrakového vývoje platí, že čím přesnější jsou vývojové normy, tím jasněji lze rozlišit abnormální a normální, a za tímto účelem byl u velké skupiny dětí dokumentován normální zrakový vývoj. Po mnoho let se technika sweep používá na dětských oftalmologických klinikách (ve formě elektrodiagnostiky) po celém světě.
Výhody metody
O podstatě metody evokovaného potenciálu jsme již mluvili, nyní stojí za to mluvit o jejích výhodách. Tato technika umožňuje SSEP přímo řídit podnět, který vyvolává SSEP, bez vědomého zásahu experimentálního subjektu. Například klouzavý průměr SSEP může být uspořádán pro zvýšení jasu šachovnicového stimulu, pokud amplituda SSEP klesne pod určitou předem stanovenou hodnotu, a snížení jasu, pokud stoupne nad tuto hodnotu. Amplituda SSEP pak osciluje kolem této požadované hodnoty. Nyní se vlnová délka (barva) podnětu postupně mění. Získaný graf závislosti jasu podnětu na vlnové délce je grafem spektrální citlivosti zrakového systému. Podstata metody evokovaných potenciálů (VP) je neoddělitelná od grafů a diagramů.
Elektroencefalogramy
V roce 1934 si Adrian a Matthew všimli, že potenciální změny v okcipitálním EEG lze pozorovat světelnou stimulací. Dr. Cyganek vyvinul v roce 1961 první nomenklaturu pro okcipitální EEG komponenty. Ve stejném roce Hirsch andjeho kolegové zaznamenali vizuálně evokovaný potenciál (VEP) na okcipitálním laloku (vně i uvnitř). V roce 1965 Spelmann použil stimulaci šachovnice k popisu lidského WEP. Shikla a kolegové dokončili pokus o lokalizaci struktur v primární vizuální dráze. Halliday a kolegové dokončili první klinické studie záznamem opožděných VEP u pacienta s retrobulbární neuritidou v roce 1972. Od 70. let 20. století až do současnosti bylo provedeno velké množství rozsáhlého výzkumu pro zlepšení postupů a teorií a tato metoda byla také testována na zvířatech.
Vady
Podněty rozptýleného světla se v dnešní době používají jen zřídka kvůli vysoké variabilitě mezi subjekty i mezi nimi. Tento typ je však výhodný při testování kojenců, zvířat nebo lidí se špatnou zrakovou ostrostí. Šachovnicové a mřížkové vzory používají světlé a tmavé čtverce a pruhy. Tyto čtverce a pruhy mají stejnou velikost a jsou zobrazeny jeden po druhém na obrazovce počítače (jako součást metody evokovaného potenciálu).
Umístění elektrody je extrémně důležité pro získání dobré odezvy VEP bez artefaktů. V typickém (jednokanálovém) uspořádání je jedna elektroda umístěna 2,5 cm nad iontem a referenční elektroda je umístěna ve Fz. Pro podrobnější odpověď mohou být dvě další elektrody umístěny 2,5 cm vpravo a vlevo od unce.
Sluchová metoda evokovaných potenciálů mozku
Můžeslouží ke sledování signálu generovaného zvukem prostřednictvím vzestupné sluchové dráhy. Evokovaný potenciál je generován v hlemýždi, prochází kochleárním nervem, kochleárním jádrem, superiorním olivovým komplexem, laterálním lemniskem, do dolního colliculus ve středním mozku, do mediálního genikulátu a nakonec do mozkové kůry. Takto funguje metoda evokovaných potenciálů centrálního nervového systému prováděná pomocí zvuku.
Sluchové evokované potenciály (AEP) jsou podtřídou potenciálů souvisejících s událostmi (ERP). ERP jsou mozkové reakce, které jsou časově vázány na událost, jako je smyslový podnět, mentální událost (rozpoznání cílového podnětu) nebo přeskočení podnětu. Pro AEP je „událost“zvuk. AEP (a ERP) jsou velmi malé elektrické napěťové potenciály pocházející z mozku, zaznamenané z pokožky hlavy v reakci na sluchový podnět, jako jsou různé tóny, zvuky řeči atd.
Sluchové evokované potenciály mozkového kmene jsou malé AEP, které jsou zaznamenávány v reakci na sluchový podnět z elektrod umístěných na pokožce hlavy.
AEP se používají k hodnocení sluchových funkcí a neuroplasticity. Mohou být použity k diagnostice poruch učení u dětí, pomáhají rozvíjet specializované vzdělávací programy pro osoby se sluchovými nebo kognitivními problémy. V rámci klinické psychologie je metoda evokovaných potenciálů využívána poměrně často.
