$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
Chociaż postępy w neuroobrazowaniu niezaprzeczalnie poszerzyły nasze zrozumienie funkcji mózgu, te postępy kładą głównie statyczny nacisk na wyjaśnienie struktur mózgu. To z kolei pozostawia dynamiczne cechy czasowe sieci mózgowych stosunkowo spowite mgłą, ponieważ metody neuroobrazowania, które zajmują się tymi aspektami czasowymi, takie jak fMRI i spektroskopia bliskiej podczerwieni (NIRS), dają rozdzielczości czasowe, które są niewystarczające w porównaniu z EEG. W związku z tym istotne jest lepsze zrozumienie i zastosowanie zapisów ERP, które są w stanie wygenerować ogromne ilości istotnych informacji, które w przeciwnym razie byłyby nieznane. Zapis ERP to nieinwazyjne narzędzie analityczne, które pozwala neurobiologom poznawczym śledzić szybkie temporalne modulacje aktywności neuronalnej, które są wywoływane przez procesy poznawcze, czuciowe i motoryczne. Polega na umieszczeniu elektrod na skórze głowy w celu uchwycenia elektrycznych reakcji postsynaptycznych dużych populacji neuronów2 na określone zdarzenia lub bodźce. ERP to zmiany elektroencefalograficzne, które są ograniczone w czasie do zdarzeń sensorycznych, motorycznych lub poznawczych i uważa się, że reprezentują sumę potencjałów postsynaptycznych wytwarzanych podczas przetwarzania informacji3. Te przebiegi ERP charakteryzują się opóźnieniem, amplitudą, polaryzacją i rozkładem skóry głowy, zapewniając bogaty wachlarz danych neurologicznych, które mogą stymulować dalszy wgląd w połączenia neuronowe, które przyczyniają się do poznania.
Celem zapisu ERP i elektroencefalografii (EEG) jest uzyskanie informacji o podstawowych procesach neuronalnych związanych z wyższymi, złożonymi operacjami poznawczymi4. ERP definiowane są przez ich ujemną lub dodatnią fluktuację, a także ich lokalizację na skórze głowy i czas, w jakim pojawiają się po wystąpieniu bodźca. Różne systemy ERP są powiązane z różnymi aspektami przetwarzania kognitywnego. Na przykład przyglądaliśmy się potencjałowi mózgu N400 związanemu ze zdarzeniem5, negatywnemu kształtowi fali, który jest wywoływany 400 ms po pojawieniu się znaczących bodźców, takich jak słowa6, i którego rozmieszczenie na skórze głowy zależy od kategorii semantycznej tych bodźców. N400 jest indeksem aktywacji semantycznych, a badania wykazały, że ma większą amplitudę dla słów, które aktywują więcej reprezentacji, takich jak konkretne słowa (np. banan), które aktywują zarówno reprezentacje wizualne, jak i werbalne, niż dla słów abstrakcyjnych (np. idea), które aktywują tylko reprezentacje werbalne7,8. Badania potwierdzają również tezę, że nawet łagodne objawy schizofrenii, mierzone za pomocą skal schizotypii, są związane z nienormalnie nadmierną aktywacją semantyczną N4009. W związku z tym badamy, czy leki przeciwpsychotyczne, które zmniejszają objawy schizofrenii, normalizują nieprawidłowe aktywacje semantyczne N400 u zdrowych osób z wysokim poziomem schizotypii. W tym przypadku zastosowanie ERP w paradygmacie kategoryzacji semantycznej jest korzystne dla badania wpływu leków przeciwpsychotycznych na N400.
Ponieważ zapis ERP jest nieinwazyjną i stosunkowo ekonomiczną metodą oceny funkcjonowania neuronów, może być stosowany w szerokim zakresie dziedzin, czego dowodem jest znaczna liczba badań ERP w neuronauce poznawczej, neurologii, neuropsychologii, psycholingwistyce i psychologii poznawczej. Jego wszechstronność umożliwia badaczom zadawanie istotnych pytań badawczych dotyczących względnego czasu zdarzeń neuronalnych w wielu różnych dziedzinach, w tym w języku, poznaniu i badaniu różnych zaburzeń psychicznych10, takich jak schizofrenia, choroba afektywna dwubiegunowa, depresja i zaburzenie uzależnienia od alkoholu, a także oferuje znaczne zalety w porównaniu z alternatywnymi metodami neuroobrazowania, takimi jak funkcjonalny rezonans magnetyczny (fMRI). Niektóre z nich obejmują doskonałą rozdzielczość czasową, która wyjaśnia aktywność mózgu z dokładnością do milisekundy. Zapis ERP bezpośrednio indeksuje również pobudzające potencjały postsynaptyczne (EPSP) i hamujące potencjały postsynaptyczne (IPSP), za pomocą których przeprowadza się wiele obliczeń mózgu, czego nie robi fMRI. Kolejną zaletą zapisu ERP jest to, że oferuje możliwość odróżnienia aktywności hamującej (hiperpolaryzacja neuronów) od aktywności pobudzającej (depolaryzacja neuronów), podczas gdy w fMRI większe sygnały nie są wyraźnie rozróżniane między tymi dwoma. Co więcej, metoda ERP nie wymaga warunku kontrastu: surowe ERP mogą być badane tylko pod kątem jednego warunku eksperymentalnego, co odróżnia się od fMRI, gdzie warunki kontrolne muszą być odjęte od warunków eksperymentalnych, co prowadzi do niepewności w kojarzeniu obserwacji z warunkami eksperymentalnymi lub kontrastowymi. Użyteczność nagrań ERP, względna opłacalność i związane z tym zalety stanowią mocne uzasadnienie dla stosowania ERP w neuronauce kognitywnej jako sposobu śledzenia szybkich zmian czasowych w aktywności neuronalnej. Poniżej znajduje się przewodnik krok po kroku po podstawach prowadzenia eksperymentu EEG i rejestrowania potencjałów związanych ze zdarzeniami.