دامنه پتانسیل برانگیخته تمایل به پایین بودن دارد، از کمتر از یک میکروولت تا چند، در مقایسه با ده‌ها میکروولت برای الکتروانسفالوگرافی (EEG)، میلی‌ولت برای الکترومیوگرافی (EMG)، و اغلب نزدیک به 20 میلی‌ولت برای الکتروکاردیوگرام. (ECG). میانگین سیگنال معمولاً برای حل این پتانسیل‌های دامنه کم در مواجهه با EEG، ECG، EMG و سایر سیگنال‌های بیولوژیکی و نویز محیط مورد نیاز است. سیگنال زمان‌بندی محرک است و بیشتر نویز تصادفی است، که اجازه می‌دهد نویز در پاسخ‌های مکرر به طور میانگین محاسبه شود.
تکانه ها و سیگنال ها
سیگنال ها را می توان از قشر مغز، ساقه مغز، نخاع و اعصاب محیطی ثبت کرد. معمولاً اصطلاح "پتانسیل برانگیخته" برای پاسخ هایی که شامل ثبت یا تحریک ساختارهای سیستم عصبی مرکزی است، اختصاص دارد.سیستم های. بنابراین، پتانسیل‌های پیچیده حرکتی یا حسی برانگیخته عصبی مورد استفاده در مطالعات هدایت عصبی معمولاً پتانسیل‌های برانگیخته در نظر گرفته نمی‌شوند، اگرچه با تعریف بالا مطابقت دارند.
پتانسیل های برانگیخته حسی
اینها پس از تحریک حسی از سیستم عصبی مرکزی ضبط می‌شوند، مانند پتانسیل‌های برانگیخته بصری ناشی از نور چشمک زن یا تغییر الگوی روی مانیتور، پتانسیل‌های شنوایی برانگیخته شده توسط یک کلیک یا محرک تون که از طریق هدفون یا لامسه ارائه می‌شود. یا پتانسیل حسی جسمی برانگیخته شده توسط تحریک لمسی یا الکتریکی یک عصب حسی یا مخلوط در محیط اطراف. پتانسیل های برانگیخته حسی از دهه 1970 به طور گسترده در پزشکی تشخیصی بالینی و همچنین در نظارت عصبی فیزیولوژیکی حین عمل که به عنوان فیزیولوژی عصبی جراحی شناخته می شود، استفاده شده است. به لطف او بود که روش پتانسیل های برانگیخته به واقعیت تبدیل شد.
بازدید
دو نوع پتانسیل برانگیخته در استفاده گسترده بالینی وجود دارد:
- پتانسیل های برانگیخته شنوایی، معمولاً روی پوست سر ثبت می شود، اما در سطح ساقه مغز رخ می دهد.
- پتانسیل های برانگیخته بصری و پتانسیل های برانگیخته حسی جسمی که از تحریک الکتریکی عصب محیطی ناشی می شود.
ناهنجاری
لانگ و آلن گزارش کردند که غیرعادی هستندپتانسیل های مغزی (BAEP) که توسط پتانسیل های شنوایی در یک زن الکلی در حال بهبودی از سندرم هیپوونتیلاسیون مرکزی اکتسابی برانگیخته می شود. این محققان این فرضیه را مطرح کردند که ساقه مغز بیمارشان در اثر اعتیاد مزمن به الکل مسموم شده اما از بین نرفت. روش پتانسیل های برانگیخته مغز تشخیص چنین مواردی را آسان می کند.
تعریف کلی
پتانسیل برانگیخته پاسخ الکتریکی مغز به یک محرک حسی است. ریگان یک تحلیلگر آنالوگ سری فوریه ساخت تا هارمونیک های پتانسیل برانگیخته را در نور سوسو زننده (مدولاسیون سینوسی) ثبت کند. به جای ادغام محصولات سینوس و کسینوس، ریگان سیگنال‌ها را از طریق فیلترهای پایین‌گذر به یک ضبط کننده دو پردازنده تغذیه می‌کرد. این به او اجازه داد تا نشان دهد که مغز به حالت ثابتی رسیده است، که در آن دامنه و فاز هارمونیک ها (مولفه های فرکانس) پاسخ تقریباً در طول زمان ثابت است. با قیاس با پاسخ حالت پایدار یک مدار تشدید که از پاسخ گذرای اولیه پیروی می کند، او پتانسیل برانگیخته حالت پایدار ایده آل را به عنوان شکلی از پاسخ به تحریک حسی تکراری تعریف کرد که در آن اجزای فرکانس پاسخ در طول زمان در دامنه و دامنه ثابت می ماند. فاز.
اگرچه این تعریف مستلزم مجموعه ای از شکل موج های زمانی یکسان است، اما مفیدتر است که روش پتانسیل برانگیخته (SSEP) را بر حسب مؤلفه های فرکانس، که توصیفی جایگزین از شکل موج در حوزه زمان هستند، تعریف کنیم.از آنجایی که اجزای فرکانس مختلف می توانند خواص کاملاً متفاوتی داشته باشند. برای مثال، ویژگی‌های سوسو زدن SSEP با فرکانس بالا (که در حدود 40 تا 50 هرتز به اوج خود می‌رسد) با ویژگی‌های نورون‌های بزرگ سلولی کشف‌شده بعدی در شبکیه چشم میمون ماکاکی مطابقت دارد، در حالی که ویژگی‌های سوسو زدن SSEP فرکانس متوسط (که به اوج خود در حدود 15 تا 20 هرتز) با نورون های پاروسلولار مطابقت دارد. از آنجایی که SSEP را می توان به طور کامل بر حسب دامنه و فاز هر جزء فرکانس توصیف کرد، به طور منحصر به فردتری نسبت به میانگین پتانسیل برانگیخته گذرا تعیین می شود.
جنبه فیزیولوژیک عصبی
گاهی اوقات گفته می شود که SSEP ها از طریق محرک های با نرخ تکرار بالا به دست می آیند، اما این همیشه درست نیست. در اصل، یک محرک مدوله شده سینوسی می تواند SSEP را القا کند حتی اگر میزان تکرار آن کم باشد. به دلیل فرکانس بالای SSEP، ضربان‌سازی فرکانس بالا می‌تواند منجر به شکل موج تقریباً سینوسی SSEP شود، اما این تعریف SSEP نیست. با استفاده از زوم-FFT برای ضبط SSEP با حد تفکیک طیفی نظری ΔF (که ΔF بر حسب هرتز متقابل مدت زمان ضبط بر حسب ثانیه است)، ریگان دریافت که تنوع دامنه-فاز SSEP می تواند بسیار کم باشد. پهنای باند اجزای فرکانس SSEP می تواند در حد تئوریک وضوح طیفی تا حداقل 500 ثانیه از مدت زمان ضبط (در این مورد 0.002 هرتز) باشد. همه اینها بخشی از روش پتانسیل برانگیخته است.
معنا و کاربرد
این روش اجازه می دهد تا چندین (مثلاً چهار) SSEP به طور همزمان از هر مکان مشخص روی پوست سر ثبت شود. مکان‌های تحریک مختلف یا محرک‌های مختلف را می‌توان با فرکانس‌های کمی متفاوت علامت‌گذاری کرد، که تقریباً مشابه فرکانس‌های مغز هستند (محاسبه‌شده با استفاده از روش پتانسیل برانگیخته مغز)، اما به راحتی توسط تحلیلگرهای سری فوریه از هم جدا می‌شوند.
برای مثال، وقتی دو منبع نور غیر اختصاصی در چندین فرکانس مختلف (F1 و F2) مدوله می شوند و روی یکدیگر قرار می گیرند، چندین مؤلفه مدولاسیون متقابل فرکانس غیرخطی (mF1 ± nF2) در SSEP ایجاد می شود. ، که در آن m و n اعداد صحیح هستند. این مولفه ها به شما امکان می دهد پردازش غیرخطی در مغز را کشف کنید. با علامت گذاری فرکانس دو شبکه روی هم قرار گرفته، می توان خواص تنظیم فرکانس فضایی و جهت مکانیزم های مغزی که فرم فضایی را پردازش می کنند، جدا و مطالعه کرد.
محرک‌های روش‌های حسی مختلف نیز می‌توانند برچسب‌گذاری شوند. به عنوان مثال، یک محرک بصری در Fv هرتز سوسو می‌زند و یک صدای شنیداری به طور همزمان در فاهرتز مدوله می‌شود. وجود یک جزء (2Fv + 2Fa) در پاسخ مغناطیسی مغز برانگیخته، ناحیه ای از همگرایی سمعی و بصری را در مغز انسان نشان می دهد و توزیع پاسخ روی سر، بومی سازی این ناحیه از مغز را ممکن می سازد.. اخیراً برچسب‌گذاری فرکانس از تحقیقات پردازش حسی به تحقیقات توجه انتخابی و آگاهی گسترش یافته است.
Sweep
روش جارو زدنیک زیرگونه از روش پتانسیل برانگیخته vp است. به عنوان مثال، نمودار دامنه پاسخ در مقابل اندازه الگوی شطرنجی محرک را می توان در 10 ثانیه به دست آورد، که بسیار سریعتر از میانگین گیری در دامنه زمانی برای ثبت پتانسیل برانگیخته برای هر یک از چندین اندازه کنترل است.
شماتیک
در نمایش اولیه این تکنیک، محصولات سینوس و کسینوس از طریق فیلترهای پایین گذر (مانند ضبط SSEP) تغذیه می‌شدند، در حالی که یک مدار آزمایشی خوب را مشاهده می‌کردند که مربع‌های سیاه و سفید آن شش بار در ثانیه تعویض می‌شدند. سپس اندازه مربع ها به تدریج افزایش یافت تا نموداری از دامنه پتانسیل برانگیخته در مقابل اندازه کنترل به دست آید (از این رو کلمه "sweep" نامیده می شود). نویسندگان بعدی یک تکنیک جارو را با استفاده از نرم افزار کامپیوتری برای افزایش فرکانس فضایی گریتینگ در یک سری مراحل کوچک و محاسبه میانگین حوزه زمانی برای هر فرکانس فضایی گسسته اجرا کردند.
ممکن است یک جارو کافی باشد، یا ممکن است لازم باشد نمودارها را در چندین جابجایی میانگین کنید. میانگین 16 جارو می‌تواند نسبت سیگنال به نویز نمودار را تا چهار برابر افزایش دهد. تکنیک جارو برای اندازه‌گیری فرآیندهای بصری که به سرعت تطبیق داده می‌شوند، و همچنین برای ضبط کودکان، جایی که مدت زمان لزوماً کوتاه است، مفید است. نورسیا و تایلر از این تکنیک برای مستندسازی توسعه حدت بینایی وحساسیت کنتراست در سال های اول زندگی. آنها تاکید کردند که در تشخیص رشد بینایی غیرطبیعی، هرچه هنجارهای رشدی دقیق‌تر باشد، می‌توان بین غیرطبیعی و عادی تشخیص داد و به این منظور، رشد بینایی طبیعی در گروه بزرگی از کودکان ثبت شده است. سال‌هاست که تکنیک جاروکشی در کلینیک‌های چشم پزشکی کودکان (به شکل الکترودیاگنوستیک) در سراسر جهان استفاده می‌شود.
مزایای روش
ما قبلاً در مورد ماهیت روش بالقوه برانگیخته صحبت کرده ایم، اکنون ارزش آن را دارد که در مورد مزایای آن صحبت کنیم. این تکنیک به SSEP اجازه می دهد تا مستقیماً محرکی را که SSEP را برمی انگیزد، بدون دخالت آگاهانه آزمودنی کنترل کند. برای مثال، می‌توان میانگین متحرک SSEP را طوری تنظیم کرد که اگر دامنه SSEP کمتر از مقداری از پیش تعیین‌شده باشد، روشنایی محرک شطرنجی را افزایش دهد و اگر از آن مقدار بالاتر رفت، روشنایی را کاهش داد. سپس دامنه SSEP حول این نقطه تنظیم نوسان می کند. حالا طول موج (رنگ) محرک به تدریج تغییر می کند. نمودار به دست آمده از وابستگی روشنایی محرک به طول موج نموداری از حساسیت طیفی سیستم بینایی است. ماهیت روش پتانسیل های برانگیخته (VP) از نمودارها و نمودارها جدایی ناپذیر است.
الکتروانسفالوگرام
در سال 1934، آدریان و متیو متوجه شدند که تغییرات بالقوه در EEG اکسیپیتال را می توان با تحریک نور مشاهده کرد. دکتر Cyganek اولین نامگذاری برای اجزای EEG پس سری را در سال 1961 ایجاد کرد. در همان سال هیرش وهمکاران او پتانسیل برانگیخته بصری (VEP) را روی لوب پس سری (خارج و داخل) ثبت کردند. در سال 1965، اسپلمن از تحریک صفحه شطرنج برای توصیف WEP انسان استفاده کرد. شیکلا و همکارانش تلاشی را برای بومی سازی ساختارها در مسیر بینایی اولیه به پایان رسانده اند. هالیدی و همکارانش اولین مطالعات بالینی را با ثبت VEPهای تاخیری در یک بیمار مبتلا به نوریت رتروبولبار در سال 1972 تکمیل کردند. از دهه 1970 تا به امروز، تحقیقات گسترده ای برای بهبود رویه ها و نظریه ها انجام شده است و این روش بر روی حیوانات نیز آزمایش شده است.
عیوب
محرک نور پراکنده این روزها به ندرت استفاده می شود زیرا تنوع زیاد هم در داخل و هم بین سوژه ها وجود دارد. با این حال، این نوع در هنگام آزمایش نوزادان، حیوانات، یا افرادی با حدت بینایی ضعیف سودمند است. الگوهای شطرنجی و مشبک به ترتیب از مربع و راه راه روشن و تیره استفاده می کنند. این مربع ها و راه راه ها از نظر اندازه برابر هستند و یک به یک بر روی صفحه نمایش کامپیوتر (به عنوان بخشی از روش پتانسیل برانگیخته) ارائه می شوند.
قرار دادن الکترود برای به دست آوردن پاسخ VEP خوب بدون آرتیفکت بسیار مهم است. در یک راه اندازی معمولی (تک کانال)، یک الکترود 2.5 سانتی متر بالاتر از یون و الکترود مرجع در Fz قرار دارد. برای پاسخ دقیق تر، دو الکترود اضافی را می توان 2.5 سانتی متر در سمت راست و چپ اونس قرار داد.
روش شنیداری پتانسیل های برانگیخته مغز
او می تواندبرای ردیابی سیگنال تولید شده توسط صدا از طریق مسیر شنوایی صعودی استفاده می شود. پتانسیل برانگیخته در حلزون ایجاد می شود، از طریق عصب حلزون، از هسته حلزون، کمپلکس زیتون برتر، لمنیسکوس جانبی، به کولیکولوس تحتانی در مغز میانی، به بدن ژنیکوله داخلی و در نهایت به قشر مغز می گذرد. روش پتانسیل های برانگیخته سیستم عصبی مرکزی که به کمک صدا انجام می شود اینگونه عمل می کند.
پتانسیل های برانگیخته شنیداری (AEPs) زیرمجموعه ای از پتانسیل های مرتبط با رویداد (ERP) هستند. ERP ها پاسخ های مغزی هستند که به یک رویداد مانند یک محرک حسی، یک رویداد ذهنی (تشخیص یک محرک هدف) یا نادیده گرفتن یک محرک محدود می شوند. برای AEP، "رویداد" یک صدا است. AEP ها (و ERP) پتانسیل های ولتاژ الکتریکی بسیار کوچکی هستند که از مغز منشا می گیرند و در پاسخ به یک محرک شنوایی مانند صداهای مختلف، صداهای گفتار و غیره از پوست سر ضبط می شوند.
پتانسیل های برانگیخته شنوایی ساقه مغز AEP های کوچکی هستند که در پاسخ به یک محرک شنوایی از الکترودهای قرار داده شده روی پوست سر ثبت می شوند.
AEP برای ارزیابی عملکرد شنوایی و نوروپلاستیسیته استفاده می شود. می توان از آنها برای تشخیص ناتوانی های یادگیری در کودکان استفاده کرد و به توسعه برنامه های آموزشی تخصصی برای افراد دارای مشکلات شنوایی یا شناختی کمک کرد. در چارچوب روانشناسی بالینی، روش پتانسیل های برانگیخته اغلب مورد استفاده قرار می گیرد.
