Um método para rastrear a evolução temporal dos potenciais evocados de estado estacionário

Entrainment neural é a sincronização da atividade neural à periodicidade dos estímulos sensoriais. Essa sincronização gera o potencial evocado de estado estável, ou seja, oscilações na fase eletroencefalograma travadas aos estímulos sensoriais. A interpretação clássica da amplitude das respostas evocadas de estado estável, assume uma resposta neural constante bloqueada ao estímulo, além de um ruído de fundo aleatório não relacionado ao estímulo.

A resposta estereotipada pode ser obtida em média sobre a apresentação repetida do estímulo. Essa abordagem ignora a dinâmica da resposta, como no caso da potencial adaptação evocada, provocada pela exposição prolongada ao estímulo. Em modelos animais, a resposta auditiva de estado estável gerada nas regiões do cérebro cortical, e acrescenta à apresentação contínua de tons modulados por amplitude.

Em humanos, foi recentemente demonstrado que o poder da frequência fundamental do potencial visualmente invocado pelo estado estável está parado apenas em 30% dos sujeitos. Quando o foco da pesquisa é a dinâmica da entranção, podemos supor que a evolução temporal da resposta será a mesma em diferentes corridas experimentais independentes. Portanto, a média do sinal em todas as épocas através de corridas independentes fornecemos uma representação precisa da dinâmica de longo prazo da resposta oscilatória.

Com base nessa suposição, desenvolvemos um método para caracterizar a evolução temporal da resposta de estado estável. O método consiste em adquirir várias gravações da mesma condição experimental, seguindo em vez de média de épocas subsequentes dentro das gravações. Épocas que correspondem à mesma janela de tempo nas diferentes gravações são médias.

Neste estudo, fornecemos uma descrição detalhada do método, utilizando potenciais visualizados visualmente como exemplo de resposta. No entanto, a metodologia pode ser usada para analisar as respostas de estado estável de outros estímulos sensoriais. Por fim, apresentamos as vantagens e desvantagens da metodologia, a partir da comparação com os métodos de ensaio único que a utilizam para analisar a entranção neural.

Bem-vindo ao assunto. Convide o assunto para conversar em um ambiente amigável, para explicar a ele os objetivos e relevância deste estudo. Forneça uma descrição dos detalhes técnicos relevantes.

Responda minuciosamente todas as perguntas. Mencione explicitamente que ela ou ele pode interromper a sessão de experimento a qualquer momento, se desejar. Peça ao voluntário para ler o Termo Consentimento Informado e assinar o formulário correspondente.

Limpe o couro cabeludo com etanol, uma solução a 95% para remover a camada de células mortas da pele e sebo que o cobrem. Este passo é importante para reduzir a impedância entre os eletrodos e o couro cabeludo. Meça a circunferência da cabeça para definir o tamanho da tampa do eletrodo que será usada no experimento.

Peça ao sujeito para usar a tampa do eletrodo. Forneça as instruções para um posicionamento confortável, mas correto da tampa. Meça a distância entre na íon e inion.

Da mesma forma, meça a distância entre os pontos pré-auriculares esquerdo e direito. Corrija a posição da tampa do eletrodo. Coloque gel condutor nos locais de eletrodos considerados para o experimento.

O número de sites de gravação pode variar conforme necessário. Normalmente, gravamos de 64 locais do couro cabeludo usando um sistema de rádio. Coloque os eletrodos de gravação nos locais corretos.

Acompanhe o voluntário até a sala experimental e peça ao sujeito para sentar-se em uma posição confortável. Coloque eletrodos externos em locais perioculares para registrar o eletro-oculograma. Esses sinais serão usados nos próximos passos, para corrigir artefatos EEG induzidos por piscar e movimentos oculares.

Ligando o sistema de aquisição do EEG e verificando a impedância do eletrodo. Corrija a impedância, conforme necessário, de acordo com as instruções do fabricante. Peça ao sujeito para piscar e mova os olhos em direções diferentes para garantir que o EOG esteja sendo corretamente gravado pelos eletrodos externos.

Ajuste a localização da tela na direção vertical, de acordo com o ângulo de visão do sujeito. Nossa tela consiste em quatro diodos emissores de luz situados no centro de uma tela preta de 50x50 cm, já que os vértices do quadrado são de 5x5 cm. Os participantes estão sentados a aproximadamente 70 centímetros da tela, de modo que o são do quadrado de LEDs substends um ângulo visual de cerca de quatro graus.

Ajuste o nível de luminância da tela para o limite superior do nível confortável dos participantes. Defina os parâmetros da estimulação visual. Em nossos experimentos, é apresentada uma estimulação visual contínua onde a intensidade da luz é modulada a 10Hz.

Apresente o estímulo para o tempo necessário no experimento. Pausa a estimulação por dois minutos. Pausas três vezes maiores do que o período de estimulação é recomendado.

Repita os passos de apresentação 30 vezes. 30 corridas do experimento garantirão uma alta relação sinal/ruído das medições. No entanto, um maior número de repetições pode ser implementado no protocolo experimental.

Registo o EEG usando procedimentos padrão. As execuções experimentais podem ser armazenadas em um único arquivo, ou um arquivo diferente pode ser criado para cada execução. Os próximos passos correspondem a um processamento EEG padrão.

Este processamento é realizado offline e pode ser modificado conforme apropriado. Refe referência à gravação usando uma referência média. Filtro de passagem de banda o sinal EEG, as frequências cortadas podem ser modificadas conforme necessário.

Se necessário, converta as coordenadas do eletrodo para o sistema internacional 10-20. Remova os artefatos oculares usando procedimentos apropriados. Para isso, diferentes técnicas podem ser utilizadas.

Segmente os dados EEG e épocas de comprimento apropriado. Remova as épocas que contêm artefatos EEG. Detennd as épocas EEG para direcionar derivas atuais.

Reorganize as épocas em uma matriz de dados de linhas N e colunas M, nas quais N representa o número de gravações, e M, o número de épocas. Coluna sábia, média do conjunto de dados. Para isso, as trinta épocas correspondentes à mesma janela de tempo nas diferentes gravações precisam ser mediadas no domínio do tempo.

Calcule a amplitude da resposta de estado estável no final da média usando a Transformação Fourier Rápida. A amplitude da resposta de estado estável é definida como a amplitude espectral obtida na frequência das modulações de amplitude dos estímulos sensoriais. Vetor média a amplitude de um número de falcão adicionado de caixas FFT em cada lado da frequência da resposta para calcular o nível de ruído residual.

Plote a amplitude da resposta de estado estável e da RNL em função do índice de coluna para explorar a evolução dos parâmetros durante o período de estimulação. Resultados. A Figura Dois ilustra mudanças na forma de onda do SSVEP resultante da média sábia da coluna das épocas. Foram obtidas 30 gravações.

O tempo de oscilação neural bloqueado à estimulação tornou-se evidente à medida que a média sábia da coluna era realizada. Significativamente, o período em que o SSVEP é gerado pode ser observado nos traços correspondentes à coluna um. Nessa coluna, 02 segundos de linha de base pré-estímulo são traçados.

Portanto, o procedimento aqui descrito permite caracterizar não apenas a dinâmica da resposta oscilatória uma vez que a entranção neural já está estabelecida, mas também o engajamento das oscilações neurais. A amplitude média do SSVEP diminuiu durante a média das primeiras épocas das colunas e tende a estabilizar-se depois. Esse comportamento pode ser explicado pela contribuição relativamente alta do ruído para a amplitude de resposta calculada nas primeiras épocas médias que é atenuada à medida que a média é realizada.

O desvio padrão do nível de ruído residual permaneceu relativamente constante à medida que o número de épocas médias aumentou, o que sugere que as condições de registro foram estáveis ao longo da seção experimental. Os resultados apresentados acima determinaram as alterações no sinal de pico para a razão de ruído das medições. À medida que a média progredia, a relação sinal de pico para ruído aumentou à medida que o número de épocas médias aumentou para 18, aproximadamente.

Outros incrementos no número de épocas médias não afetaram significativamente a qualidade do sinal. Finalmente, a dinâmica do visual de estado estável evocou amplitude potencial, e o nível de ruído residual é representado na Fig. 4 Essas dinâmicas foram obtidas plotando os parâmetros de resposta computados no final da coluna em média sábia das épocas em função do número das colunas em função do tempo.

Neste assunto, a amplitude de resposta aumentou gradualmente durante os primeiros 12 segundos, após o início do estímulo. O tempo, que corresponde ao comprimento de três épocas. À medida que o estímulo persistia, a resposta diminuiu consistentemente durante os 12 segundos seguintes, e permaneceu relativamente constante depois.

Esses resultados não podem ser explicados pelo comportamento da RNL, uma vez que este parâmetro foi relativamente constante durante o período de estimulação. O aumento da amplitude do SSVEP após o início do estímulo, pode ser explicado por processos de integração, que resultam na estabilização da entranção neural. A subsequente diminuição da amplitude sugere a adaptação do SSVEP à estimulação sustentada.

No entanto, essas hipóteses precisam ser testadas em experimentos controlados com tamanho amostral apropriado. Calcular a amplitude das respostas de estado estável após a média do domínio de tempo de corridas independentes implica analisar apenas oscilações bloqueadas pelo tempo, aquelas que sobrevivem à média. Este procedimento pode filtrar informações relevantes sobre a dinâmica da resposta em ensaios individuais.

No entanto, garante uma relação sinal-ruído suficientemente alta. Este aspecto pode ser de particular significância quando as respostas estão próximas do limiar eletrofisiológico, condição na qual a detecção da entranão pode ser comprometida devido à baixa relação sinal-ruído da medição.