Un método para el seguimiento de la evolución del tiempo de los potenciales evocados en estado estacionario

El entrenamiento neuronal es la sincronización de la actividad neuronal con la periodicidad de los estímulos sensoriales. Esta sincronización genera el potencial evocado en estado estacionario, es decir, las oscilaciones en el electroencefalograma de fase bloqueada a los estímulos sensoriales. La interpretación clásica de la amplitud de las respuestas evocadas en estado estacionario, supone una respuesta neuronal constante bloqueada en fase al estímulo, además de un ruido de fondo aleatorio no relacionado con el estímulo.

La respuesta estereotipada se puede obtener promediando sobre la presentación repetida del estímulo. Este enfoque ignora la dinámica de la respuesta, como en el caso de la adaptación potencial evocada, provocada por la exposición prolongada al estímulo. En los modelos animales, la respuesta auditiva de estado estacionario generada en las regiones cerebrales corticales, y se suma a la presentación continua de tonos modulados por amplitud.

En los seres humanos, recientemente se ha demostrado que el poder de la frecuencia fundamental del potencial invocado visualmente en estado estacionario es estacionario sólo en el 30% de los sujetos. Cuando el foco de la investigación es la dinámica de la formación, podemos suponer que la evolución temporal de la respuesta será la misma en diferentes corridas experimentales independientes. Por lo tanto, el promedio de la señal en cada época a través de corridas independientes proporcionamos una representación precisa de la dinámica a largo plazo de la respuesta oscilatoria.

Basándonos en esa suposición, hemos desarrollado un método para caracterizar la evolución del tiempo de la respuesta de estado estacionario. El método consiste en adquirir varias grabaciones de la misma condición experimental, siguiendo en lugar de promediar épocas posteriores dentro de las grabaciones. Se promedian las épocas que corresponden a la misma ventana de tiempo en las diferentes grabaciones.

En este estudio proporcionamos una descripción detallada del método, utilizando potenciales evocados visualmente en estado estacionario como ejemplo de una respuesta. Sin embargo, la metodología se puede utilizar para analizar las respuestas de estado estacionario de otros estímulos sensoriales. Por último, presentamos las ventajas e inconvenientes de la metodología, basándose en la comparación con los métodos de prueba única que la utilizan para analizar el entrenamiento neural.

Bienvenidos al tema. Invite al sujeto a hablar en un ambiente amistoso, para explicarle los objetivos y la relevancia de este estudio. Proporcione una descripción de los detalles técnicos pertinentes.

Responda a todas sus preguntas a fondo. Mencione explícitamente que se le permite interrumpir la sesión del experimento en cualquier momento si lo desea. Pida al voluntario que lea el Consentimiento Informado del Sujeto y firme el formulario correspondiente.

Limpie el cuero cabelludo con etanol, una solución al 95% para eliminar la capa de células muertas de la piel y el sebo que lo cubren. Este paso es importante para reducir la impedancia entre los electrodos y el cuero cabelludo. Mida la circunferencia de la cabeza para definir el tamaño de la tapa del electrodo que se utilizará en el experimento.

Pida al sujeto que use la tapa del electrodo. Proporcione las instrucciones para un posicionamiento cómodo pero correcto de la tapa. Mida la distancia entre nasion e inion.

Del mismo modo, mida la distancia entre los puntos pre-auriculares izquierdo y derecho. Corrija la posición de la tapa del electrodo. Coloque gel conductor en las ubicaciones de electrodos consideradas para el experimento.

El número de sitios de grabación puede variar según sea necesario. Por lo general, grabamos desde 64 ubicaciones del cuero cabelludo usando un sistema de radio. Coloque los electrodos de grabación en las ubicaciones correctas.

Acompañar al voluntario a la sala experimental y pedir al sujeto que se siente en una posición cómoda. Coloque electrodos externos en lugares perioculares para registrar el electrooculograma. Estas señales se utilizarán en los siguientes pasos, para corregir artefactos EEG inducidos por parpadeos y movimientos oculares.

Encender el sistema de adquisición de EEG y comprobar la impedancia del electrodo. Corrija la impedancia, según sea necesario, de acuerdo con las instrucciones del fabricante. Pida al sujeto que parpadee y mueva los ojos en diferentes direcciones para asegurarse de que el EOG está siendo registrado correctamente por los electrodos externos.

Ajuste la ubicación de la pantalla en la dirección vertical, de acuerdo con el ángulo de visión del sujeto. Nuestra pantalla consta de cuatro diodos emisores de luz situados en el centro de una pantalla negra de 50x50 cm, ya que los vértices del cuadrado son de 5x5 cm. Los participantes están sentados aproximadamente a 70 centímetros de la pantalla por lo que son del cuadrado de LEDs substends un ángulo visual de unos cuatro grados.

Ajuste el nivel de luminancia de la pantalla al límite superior del nivel cómodo de los participantes. Establezca los parámetros de la estimulación visual. En nuestros experimentos, se presenta una estimulación visual continua donde la intensidad de la luz se modula a 10Hz.

Presente el estímulo durante el tiempo requerido en el experimento. Pausa la estimulación durante dos minutos. Se recomiendan pausas tres veces más largas que el período de estimulación.

Repita los pasos de la presentación 30 veces. 30 corridas del experimento garantizarán una alta relación señal-ruido de las mediciones. Sin embargo, un mayor número de repeticiones se puede implementar en el protocolo experimental.

Registre el EEG utilizando procedimientos estándar. Las ejecuciones experimentales se pueden almacenar en un único archivo o se puede crear un archivo diferente para cada ejecución. Los pasos siguientes corresponden a un proceso EEG estándar.

Este procesamiento se realiza sin conexión y se puede modificar según corresponda. Vuelva a hacer referencia a la grabación utilizando una referencia media. Filtro de paso de banda la señal EEG, las frecuencias cortadas se pueden modificar según sea necesario.

Si es necesario, convierta las coordenadas del electrodo en el sistema internacional 10-20. Retire los artefactos oculares mediante los procedimientos adecuados. Para ello, se pueden utilizar diferentes técnicas.

Segmente los datos EEG y las épocas de la longitud adecuada. Elimine las épocas que contienen artefactos EEG. Detrend las épocas del EEG para dirigir las derivas de corriente.

Reorganice las épocas en una matriz de datos de N filas y columnas M, en la que N representa el número de grabaciones, y M, el número de épocas. Columna sabia, promedio del conjunto de datos. Para ello, las treinta épocas correspondientes a la misma ventana de tiempo en las diferentes grabaciones deben promediarse en el dominio del tiempo.

Calcular la amplitud de la respuesta de estado estacionario al final del promedio utilizando la transformación rápida de Fourier. La amplitud de la respuesta de estado estacionario se define como la amplitud espectral obtenida en la frecuencia de las modulaciones de amplitud de los estímulos sensoriales. Vector promedia la amplitud de un número de halcón añadido de bins FFT a cada lado de la frecuencia de la respuesta para calcular el nivel de ruido residual.

Trazar la amplitud de la respuesta de estado estacionario y el RNL en función del índice de columna para explorar la evolución de los parámetros durante el período de estimulación. Resultados. La figura dos ilustra los cambios en la forma de onda del SSVEP resultantes de la columna de promediación prudente de épocas. Se obtuvieron treinta grabaciones.

El tiempo de oscilación neural bloqueado a la estimulación se hizo evidente a medida que se realizaba el promedio sabio de la columna. Significativamente, el período en el que se genera el SSVEP se puede observar en las trazas correspondientes a la columna uno. En esa columna, se trazan 02 segundos de línea base previa al estímulo.

Por lo tanto, el procedimiento descrito aquí permite caracterizar no sólo la dinámica de la respuesta oscilatoria una vez que el entrenamiento neural ya está establecido, sino también el compromiso de las oscilaciones neuronales. La amplitud media del SSVEP disminuyó durante el promedio de las primeras épocas de las columnas y tendió a estabilizarse después. Este comportamiento se puede explicar por la contribución relativamente alta del ruido a la amplitud de respuesta calculada en las primeras épocas promediadas que se atenúa a medida que se realiza el promedio.

La desviación estándar del nivel de ruido residual se mantuvo relativamente constante a medida que aumentaba el número de épocas promediadas, lo que sugiere que las condiciones de grabación eran estables a lo largo de la sección experimental. Los resultados presentados anteriormente determinaron los cambios en la relación señal pico-ruido de las mediciones. A medida que avanzaba el promedio, la relación señal pico-ruido aumentó a medida que el número de épocas promedio aumentaba hasta 18, aproximadamente.

Otros incrementos en el número de épocas promediadas no afectaron significativamente la calidad de la señal. Por último, la dinámica de la amplitud potencial evocada visualmente en estado estacionario, y el nivel de ruido residual se representan en la Fig. 4 Esas dinámicas se obtuvieron trazando los parámetros de respuesta calculados al final de la columna promediando la prudencia de las épocas en función del número de columnas en función del tiempo.

En este tema, la amplitud de respuesta aumentó gradualmente durante los primeros 12 segundos, después del inicio del estímulo. El tiempo, que corresponde a la longitud de tres épocas. A medida que el estímulo persistía, la respuesta disminuyó constantemente durante los siguientes 12 segundos, y se mantuvo relativamente constante después.

Estos resultados no pueden explicarse por el comportamiento del RNL, ya que este parámetro fue relativamente constante durante el período de estimulación. El aumento de la amplitud SSVEP después del inicio del estímulo, puede explicarse por los procesos de integración, que resultan en la estabilización del entrainmento neural. La consiguiente disminución de amplitud sugiere la adaptación del SSVEP a la estimulación sostenida.

Sin embargo, estas hipótesis deben probarse en experimentos controlados con el tamaño de la muestra apropiado. Calcular la amplitud de las respuestas de estado estacionario después del promedio del dominio de tiempo de las ejecuciones independientes implica analizar sólo las oscilaciones bloqueadas en el tiempo, aquellas que sobreviven al promedio. Este procedimiento puede filtrar información relevante sobre la dinámica de la respuesta en ensayos individuales.

Sin embargo, garantiza una relación señal-ruido suficientemente alta. Este aspecto puede ser de particular importancia cuando las respuestas están cerca del umbral electrofisiológico, una condición en la que la detección del arrastre puede verse comprometida debido a la baja relación señal-ruido de la medición.