Neste trabalho, apresentamos um protocolo para investigar os padrões morfológicos potenciais evocados visuais corticais diferenciais através da estimulação de redes ventrais e dorsais utilizando EEG de alta densidade. Os paradigmas do objeto visual e do estímulo do movimento, com e sem jitter temporal, são descritos. As análises morfológicas potenciais evocadas visuais são esboçadas igualmente.
Este artigo apresenta uma metodologia para a gravação e análise de potenciais evocados visuais corticais (CVEPs) em resposta a vários estímulos visuais usando Eletroencefalografia de alta densidade de 128 canais (EEG). O objetivo específico dos estímulos e análises descritos é examinar se é viável replicar padrões morfológicos de CVEP previamente relatados, eliciados por um estímulo de movimento aparente, projetado para estimular simultaneamente a central ventral e dorsal redes visuais, utilizando estímulos de objeto e movimento projetados para estimular separadamente as redes corticais visuais ventrais e dorsais. Quatro paradigmas visuais são apresentados: 1. objetos visuais randomizados com apresentação temporal consistente. 2. objetos visuais randomizados com apresentação temporal inconsistente (ou jitter). 3. movimento Visual através de um campo radial do movimento central coerente do ponto sem jitter. 4. movimento Visual através de um campo radial do movimento central coerente do ponto com jitter. Estes quatro paradigmas são apresentados em ordem pseudorandomizada para cada participante. O jitter é introduzido a fim ver como os efeitos antecipatory-relacionados possíveis podem afetar a morfologia da resposta do objeto-início e do movimento-início de CVEP. As análises de dados do EEG são descritas detalhadamente, incluindo etapas de exportação de dados e importação para plataformas de processamento de sinais, identificação e remoção de maus canais, rejeição de artefato, média e categorização de médias morfológicas de CVEP tipo de padrão baseado em intervalos de latência de picos de componente. Os dados representativos mostram que a aproximação metodológica é certamente sensível em provocar padrões morfológicos diferenciais do objeto-início e do movimento-início de CVEP e pode, conseqüentemente, ser útil em endereçar o alvo maior da pesquisa. Dada a alta resolução temporal do EEG e a possível aplicação de EEG de alta densidade em análises de localização de fontes, este protocolo é ideal para a investigação de diferentes padrões morfológicos de CVEP e os mecanismos neurais subjacentes que geram essas respostas diferenciais.
A electroencefalografia (EEG) é uma ferramenta que ofereça uma aproximação barata e não invasora ao estudo do processamento cortical, especial quando comparado aos métodos corticais da avaliação tais como a imagem latente de ressonância magnética funcional (fMRI), emissão do positrão tomography (animal de estimação), e imagem latente do tensor da difusão (DTI)1. O EEG também fornece alta resolução temporal, o que não é possível atingir ao usar medidas como fMRI, PET ou DTI2. A alta resolução temporal é crítica ao examinar a função temporal central para obter a precisão de milissegundos dos mecanismos neurofisiológicos relacionados ao processamento de insumos ou eventos específicos. No sistema visual central, os potenciais evocados visuais corticais (CVEPs) são uma aproximação popular em estudar processos neural tempo-fechados no córtice cerebral. As respostas do CVEP são registradas e médias em uma série de ensaios de eventos, resultando em componentes de pico (por exemplo, P1, N1, P2) que surgem em intervalos de milissegundos específicos. O tempo e a amplitude dessas respostas neurais máximas podem fornecer informações sobre velocidade e maturação do processamento cortical, bem como déficits na função cortical3,4,5.
Os CVEPs são específicos para o tipo de entrada visual apresentado ao visualizador. Usando determinados estímulos em um paradigma de cvep, é possível observar a função de redes visuais distintas, como o córrego ventral, envolvido na forma de processamento e cor, ou entrada parvocelular e magnocelular6,7, 8, e o córrego dorsal, que processa pela maior parte o movimento ou a entrada de magnocelular9,10. Os CVEPs gerados por estas redes têm sido úteis não só na melhor compreensão dos mecanismos neurofisiológicos típicos, como no comportamento subjacente, mas também no tratamento direcionado de comportamentos atípicos em populações clínicas. Por exemplo, os componentes de CVEP atrasados em ambas as redes dorsal e ventral foram relatados nas crianças com dislexia, que sugere que a função visual em ambas estas redes deva ser alvejada ao projetar um plano de intervenção11. Assim, os CVEPs gravados via EEG oferecem uma poderosa ferramenta clínica para avaliar os processos visuais típicos e atípicos.
Em um estudo recente, o EEG high-density foi usado para medir os CVEPs aparentes do movimento-início em crianças tipicamente tornando-se, com o objetivo de examinar respostas variáveis de CVEP e de geradores corticais visuais relacionados através do desenvolvimento. Os participantes visualizaram passivamente os estímulos de movimento aparente12, 13,14,15, que consistiam de mudança de forma e movimento, projetados para estimular simultaneamente os córregos dorsal e ventral. Verificou-se que cerca de metade das crianças responderam com uma forma de onda de CVEP, ou morfologia, consistindo de três picos (P1-N1-P2, padrão A). Essa morfologia é uma resposta clássica da CVEP observada em toda a literatura. Em contrapartida, a outra metade das crianças apresentou um padrão morfológico composto por cinco picos (P1-N1a-P2a-N1b-P2b, padrão B). A nosso conhecimento, a ocorrência e a comparação robustas destes testes padrões morfológicos não têm sido discutidas previamente na literatura de CVEP em populações da criança ou do adulto, embora a morfologia variável seja anotada no aparente-movimento e cveps do movimento-início14,16. Além disso, essas diferenças morfológicas não teriam sido evidentes em pesquisas utilizando outros métodos de avaliação funcional cortical, como a fMRI ou PET, devido à baixa resolução temporal dessas medidas.
Para determinar os geradores corticais de cada pico nos padrões de cvep a e B, foram realizadas análises de localização da fonte, que é uma abordagem estatística utilizada para estimar as regiões corticais mais prováveis envolvidas na resposta da cvep12,13 . Para cada pico, independentemente do padrão morfológico, os córtices visuais primários e de ordem superior foram identificados como fontes do sinal de CVEP. Assim, parece que a principal diferença subjacente à morfologia da CVEP provocada pelo movimento aparente é que aqueles com padrão B ativam as regiões corticais visuais vezes adicionais durante o processamento. Porque estes tipos de testes padrões não têm sido identificados previamente na literatura, a finalidade do processamento visual adicional naqueles com teste padrão de CVEP B permanece obscura. Portanto, o próximo objetivo nesta linha de pesquisa é obter uma melhor compreensão da causa da morfologia diferencial da CVEP e se esses padrões podem se relacionar com o comportamento visual em populações típicas e clínicas.
O primeiro passo para entender por que alguns indivíduos podem demonstrar uma morfologia do CVEP versus outro é determinar se essas respostas são intrínsecas ou extrínsecas na natureza. Em outras palavras, se um indivíduo demonstrar um padrão em resposta a um estímulo visual, eles responderão com um padrão semelhante a todos os estímulos? Ou é esta resposta estímulo-dependente, específico para a rede Visual ou redes ativadas?
Para responder a essa pergunta, dois paradigmas visuais passivos foram projetados, destinados a ativar separadamente redes visuais específicas. O estímulo apresentado no estudo inicial foi projetado para estimular simultaneamente os córregos dorsal e ventral; assim, não se sabe se uma ou ambas as redes estavam envolvidas na geração de morfologia de forma de onda específica. Na abordagem metodológica atual, o paradigma projetado para estimular o fluxo ventral é composto de objetos altamente identificáveis em formas básicas de praças e círculos, provocando CVEPs de início de objeto. O paradigma projetado para estimular o fluxo dorsal consiste em movimento Visual através de um campo radial de pontos de movimento ponto central coerente em uma velocidade fixa em direção a um ponto de fixação, eliciando CVEPs de início de movimento.
Uma segunda questão que surgiu como resultado do estudo inicial foi se a morfologia diferencial do VEP poderia ser devida à antecipação participante dos próximos estímulos13. Por exemplo, a pesquisa mostrou que a atividade oscilatória cortical de cima para baixo ocorrendo antes de um estímulo alvo pode prever respostas cvepe comportamentais subsequentes a algum grau17,18,19. O paradigma aparente do movimento no primeiro estudo empregou frames não-aleatorizados de uma estrela e de um círculo radiais com intervalos consistentes do Inter-estímulo (ISIs) de 600 MS. este projeto pode ter incentivado a expectativa e a predição do próximo estímulo, com atividade oscilatória resultante que afeta a morfologia subsequente da cvep12,13,19.
Para abordar esse problema, o objeto visual e os paradigmas de movimento no protocolo atual são projetados com ISIs consistente do mesmo valor temporal e ISIs randomizado com diferentes valores temporais (ou seja, jitter). Usando essa abordagem, pode ser possível determinar como a variação temporal pode afetar a morfologia do VEP em redes visuais distintas. Ao todo, o objetivo do protocolo descrito é determinar se o objeto visual e os estímulos de movimento seriam sensíveis às variações na morfologia da CVEP e se a variação temporal da apresentação dos estímulos afetaria as características da resposta da CVEP, incluindo pico de latência, amplitude e morfologia. Para a finalidade do artigo atual, o objetivo é determinar a viabilidade da abordagem metodológica. É supor que ambos os objetos visuais e o movimento podem provocar A morfologia variável (isto é, os testes padrões A e B serão observados através dos assuntos em resposta a ambos os estímulos) e que A variação temporal afetaria componentes do objeto-início e do movimento-início de CVEP.
O objetivo deste relato metodológico foi avaliar a viabilidade no registro da morfologia diferencial da CVEP por meio de estímulos de objeto visual e de movimento especificamente projetados para estimular separadamente córregos ventrais e dorsais em tarefas de visualização passiva6 ,7,8, ambos com e sem variação de ISIs (jitter)19. As condições não foram projetadas para serem comparadas diretam…
The authors have nothing to disclose.
Esta pesquisa foi apoiada pela Universidade do Texas em Austin Moody College de comunicação Grant Preparation Award e da Universidade do Texas, em Austin Office do vice-presidente de pesquisa especial Research Grant.
E-Prime 2.0 | Psychology Software Tools, Inc | Used in data acquisition | |
Net Amps 400 | Electrical Geodesics, Inc | Used in data acquisition | |
Net Station Acquisition V5.2.0.2 | Electrical Geodesics, Inc | Used in data acqusition | |
iMac (27-inch) | Apple | Used in data acquisition | |
Optiplex 7020 Computer | Dell | Stimulus computer | |
HydroCel GSN EEG net | Electrical Geodesics, Inc | Used in data acqusition | |
1 ml pipette | Electrical Geodesics, Inc | Used to lower impedances | |
Johnson's Baby Shampoo | Johnson & Johnson | Used in impedance solution | |
Potassium Chloride (dry) | Electrical Geodesics, Inc | Used in impedance solution | |
Control III Disinfectant Germicide | Control III | Used in disinfectant solution | |
32-inch LCD monitor | Vizio | Used to present stimuli | |
Matlab (R2016b) | MathWorks | Used in data analysis | |
EEGlab v14.1.2 | Swartz Center for Computational Neuroscience, University of California, San Diego | https://sccn.ucsd.edu/eeglab/index.php | Used in data analysis |
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Psychtoolbox-3 | Psychophysics Toolbox Version 3 (PTB-3) | http://psychtoolbox.org/ | Used in generation of visual motion stimuli |