Potentiels liés à l’événement et la tâche de l’excentrique

Neuropsychology

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Overview

Source : Laboratoires de Jonas T. Kaplan et Sarah I. Gimbel — University of Southern California

Compte tenu de l’énorme quantité d’informations capturées par les organes sensoriels, il est crucial que le cerveau est capable de donner la priorité au traitement de certains stimuli, de dépenser moins d’efforts sur ce qui pourrait ne pas être actuellement important et s’occuper de ce qui est. Une heuristique le cerveau utilise est d’ignorer les stimuli qui sont fréquente ou constante en faveur de stimuli qui sont uniques ou inattendus. Par conséquent, les événements rares tendent à être plus saillant et capter notre attention. En outre, des stimuli qui se rapportent à nos objectifs de comportements actuels sont prioritaire sur ceux qui ne sont pas pertinents.

Les corrélats neurophysiologiques de l’attention ont été expérimentalement examinés dans le cadre du paradigme de l’excentrique. Initialement lancé en 1975, la tâche de l’excentrique présente le participant avec une séquence audio répétitif ou des stimuli visuels, rarement interrompus par un stimulus inattendu. 1 cette interruption par un stimulus cible a été démontrée pour susciter des événements électriques spécifiques qui sont enregistrables au cuir chevelu appelé potentiels liés à l’événement (ERPs). Un ERP est la réponse du cerveau mesurée résultant d’un événement sensoriel, cognitif ou moteur spécifique. ERPs sont mesurées au moyen de l’électroencéphalographie (EEG), d’évaluer le fonctionnement du cerveau chez les patients atteints de la maladie et les individus fonctionnant normalement de manière non invasive. Un composant ERP spécifique trouvé dans toute la région pariétale du cuir chevelu, connu comme le P300, est renforcé en réponse aux événements de l’excentrique. Le P300 est une déviation positive continue du signal d’EEG qui se produit autour entre 250 et 500 ms après le début de la stimulation. En général, début potentiels reflètent sensori-moteur traitement tandis que des potentiels plus tard comme le P300 reflètent le traitement cognitif.

Dans cette vidéo, nous montrons comment administrer la tâche de l’excentrique à l’aide d’EEG. La vidéo s’étendra la configuration et l’administration de l’EEG, et analyse des ERPs associés à des stimuli cibles et témoins dans la tâche de l’excentrique. Dans cette tâche, les participants sont mis en place avec les électrodes de l’EEG, puis l’activité cérébrale est enregistrée alors qu’ils considèrent des stimuli de contrôle, entrecoupées de stimuli de la cible. La procédure est similaire à celle de Habibi et al. 2 chaque fois qu’un stimulus cible est présenté, le participant doit appuyer sur un bouton. Quand les Pro sont en moyenne à travers les contrôle et la cible des stimuli, les corrélats neurones de chaque événement peuvent être comparés dans une fenêtre de temps choisi.

Cite this Video

JoVE Science Education Database. L'essentiel de la neuropsychologie. Potentiels liés à l’événement et la tâche de l’excentrique. JoVE, Cambridge, MA, (2017).

Procedure

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1. participant recrutement

  1. Recruter des 20 participants pour l’expérience.
  2. S’assurer que les participants ont été pleinement informées des procédures de recherche et ont signé tous les formulaires de consentement approprié.

2. collecte des données

  1. Préparation de l’EEG (Remarque : ces étapes doivent être utilisés avec le système de Neuroscan 4.3 avec amplificateur 2 Synamps et un bouchon rapide 64 voies.)
    1. Les participants à une étude de l’EEG n’ait pas de n’importe quel produits capillaires (p. ex., gel, souris ou congé en conditionneur) dans leurs cheveux avant leur participation.
    2. Remplir 2-4, seringues de 10 ml de gel électrode conductrice (c.-à-d., Quick-gel). Il est suggéré de remuer le gel avant de l’utiliser pour libérer les bulles d’air.
    3. Brosser les cheveux et le cuir chevelu complètement (environ 5 min).
    4. Propre chef avec de la gaze de coton et de l’alcool. Nettoyer également la peau pour le placement des électrodes : deux mastoids (derrière chaque oreille), au-dessous et au-dessus de la gauche les yeux VEO (electro-oculaire verticale) et les côtés extrême de chaque œil HEO (electro-oculaire horizontale ; Figure 1, gauche).
    5. L’utilisation de disques adhésifs recto-verso, placez les électrodes.
    6. Mesurer la tête de l’avant (directement entre les sourcils, Mid-oeil) à l’inion (sous le choc de la tête dans le dos). Cette distance permettra de déterminer la taille de la PAC (petite, moyenne ou grande). Pour placer le capuchon, marquer les 10 % de la distance mesurée sur le front et s’assurer que l’électrode frontale médiane (ZPP) est placé sur ce point marqué.
    7. Fixer les électrodes face à leurs cordes respectives sur la PAC
    8. Commencer à remplir les électrodes avec gel, à l’aide de la pointe de l’aiguille émoussée pour gratter les cheveux du côté dessous l’électrode, l’électrode est en contact direct avec le cuir chevelu. Être conscient ne pas à blesser la peau.
      1. Soulevant l’électrode un peu le rend plus facile d’insérer le gel. Dans la plupart des cas, il y aura des cheveux du dessous de l’électrode. Déplaçant hors de la voie permettra mieux impédance.
    9. Prendre le participant à la salle insonorisée et branchez le capuchon et les électrodes.
    10. Vérifier l’impédance de la connexion de l’électrode-cuir chevelu pour le garder sous 10 KΩ. Si l’impédance est élevée, s’assurer que l’électrode a gel conducteur et est en contact avec le cuir chevelu.
      1. L’impédance est la tendance à entraver le flux de courant alternatif. Haute impédance peut augmenter le bruit dans les données et devrait être réduite au minimum avant le début de l’étude.
      2. Dans la plupart des cas, les cheveux sont dans la voie de l’électrode. Déplacement de la route devrait obtenir meilleure impédance.
    11. Une fois l’impédance est acceptable pour toutes les électrodes et traces EEG sont nulles du bruit, la collecte de données peut commencer.

Figure 1
Figure 1 : emplacement des électrodes. Placement des électrodes visage pour détecter les artefacts EOG (à gauche). Schéma de mesure de directement entre les sourcils pour un peu moins de la bosse à l’arrière de la tête. 10 % de cette mesure est mesurée au-dessus de la marque Mid-oeil, et c’est où l’électrode FPZ de la PAC est placé (à droite).

  1. Collecte de données EEG
    1. Préparer le participant pour effectuer la tâche.
      1. Placer le participant dans un fauteuil de 75 cm de l’écran d’ordinateur 16 po, dans une pièce de sonore et lumière atténuée (acoustique et électrique blindée).
      2. Dire le participant qu’il/elle sera voir cercles colorés apparaissent sur l’écran. Chaque fois qu’on voit un cercle vert, le participant devrait appuyer sur un bouton qui s’est tenu dans sa main droite (Figure 2).
        1. Afficher chaque stimulus pour 1000 ms, avec un intervalle interstimulus 1000 ms entre les présentations de stimulus.
        2. Montrer les stimuli de la 64 cible, dispersées au hasard parmi 96 présentations des cercles rouges non ciblés. Répétez cette séquence deux fois, pour un total de 128 cible stimulus essais et 192 essais de contrôle non ciblés.
    2. Démarrer le système et ont un enregistrement continu de l’EEG dans l’ensemble de la présentation de la tâche fonctionnelle.
    3. EEG est amplifié par l’amplificateur avec un gain de 1024 et une bande passante de 0,01 à 100 Hz.
    4. Essais contaminés par oeil-clignote et rejet de l’artefact (environ 15 % des essais) sera éliminée hors ligne.

Figure 2
Figure 2 : étude de conception pour la tâche excentrique. Le participant est présenté avec un cercle rouge ou un cercle vert. Chaque stimulus apparaît pour 1 s, suivi d’un écran vide 1-s. Chaque fois que le participant voit un cercle vert, il est chargé d’appuyer sur un bouton qui s’est tenu dans sa main droite.

3. analyse des données

  1. Hors ligne, données à mastoids en moyenne de référence.
  2. Segmenter les données EEG continu en époques, départ 200 ms avant et se terminant à 1000 ms après le début du stimulus.
  3. Époques sont base corrigée à l’aide de l’époque 200 ms avant le début du stimulus.
  4. Pour corriger des artefacts de mouvement, époques avec un changement de signal dépassant 150 microvolt à toute électrode EEG ne figuraient pas dans la moyenne.
  5. Les données sont filtrées numériquement en mode hors connexion (passe-bande 0,05-20 Hz).
  6. Utiliser les moyennes de l’ERP qui sont affichés sur les sites d’enregistrement Pz pour cible et contrôle des stimuli.
    1. La crête (amplitude et la latence) de la pariétales P300 est obtenue automatiquement à électrode Pz.
  7. Analyse statistique
    1. Tracer des ERP moyennes des électrodes Pz pariétales.
    2. Pour l’amplitude de crête et latences, utiliser F-tests pour chaque intervalle de latence pour déterminer s’il existe une différence entre la cible et le contrôle des stimuli.

Compte tenu de l’énorme quantité d’informations sensorielles dans notre environnement, le cerveau doit être en mesure de donner la priorité à la transformation de certains stimuli, afin qu’il passe moins d’efforts sur ce qui ne pourrait pas être actuellement important et assister à ce qui est.

Tous les jours, une personne est exposée à plusieurs et les sons, comme les personnes entrant dans le bureau ou les visuels sur un écran d’ordinateur.

L’attention qu'une personne accorde à ces stimuli dépend, en partie, leurs objectifs à un moment donné. Par exemple, ils peuvent se concentrer délibérément sur leur moniteur pour revoir une présentation. Lorsque cela se produit, le cerveau ne tient pas compte des éléments fréquents, sans importance — comme le typage des collègues de travail — et s’occupe plutôt à la glisse sur l’écran.

Il s’agit d’un exemple d’un processus appelé l’attention de haut en bas, dans lequel le cerveau filtre les informations non liées à un objectif.

En revanche, de bas en haut attention traite de stimuli uniques, inattendues, qui ont la capacité de capter l’attention de la personne, bien qu’ils ne sont pas liés à un objectif.

Ces bruits rares ou sites sont appelés des stimuli excentrique, et — en raison de leur nouveauté — sont jugées prioritaires par le cerveau pour le traitement, car ils peuvent être importants. Un bruit dans la cuisine peut signifier que quelqu'un est blessé ou qu’il peut y avoir des collations.

En réponse à des événements importants sensorielles — le crash dans la cuisine — multiples neurones dans la même région du cerveau peuvent être activées, ce qui favorise la propagation d’un signal électrique.

Cette réponse électrique peut se mesurer au cuir chevelu avec des électrodes au moyen de techniques d’électroencéphalographie — abrégé en EEG — et la mesure qui en résulte est appelée un potentiel liés à l’événement, ou ERP.

Dans cette vidéo, nous étudierons des ERP au cours d’un paradigme de l’excentrique, dans lequel les sujets sont présentées des stimuli visuels uniques et communs. Nous allons démontrer comment faire pour configurer une expérience EEG, analyser les données de l’ERP et explorer comment les chercheurs appliquent cette technique pour étudier d’autres aspects de l’attention.

Dans cette expérience, l’activité cérébrale des participants Regarde un deux types de stimuli axée sur la forme — baseline et excentrique — est mesurée à l’aide de EEG, afin de mieux comprendre comment le cerveau identifie pas pertinent d’informations sensorielles importantes.

Pour parer à l’EEG, chercheurs placer des électrodes — déjà insérée dans un capuchon — sur les scalps des participants à des endroits précis anatomiques, ainsi que l’activité électrique du cerveau peut être enregistrée.

Des électrodes supplémentaires sont placés autour des yeux pour mesurer l’activité du muscle — qui peut produire des artefacts de mouvement de données EEG — et derrière les oreilles à mastoïdien endroits qui servent de références où non neural information est recueillie.

Les participants découvrent ensuite les deux types de stimuli qu'elles verront. Ici, visuels de base se composent d’un seul cercle rouge, alors qu’une image excentrique est composée d’un cercle vert individuel.

Les participants a demandé à être à l’affût des formes vertes et envoyées à appuyer sur un bouton chaque fois que l’un est affiché à l’écran.

Au cours de la tâche, chaque cercle apparaît pour 1 s sur un écran d’ordinateur. Après le cercle disparaît, l’écran reste vide pendant 1 s et l’image suivante est ensuite présentée.

Le truc c’est que les participants apparaissent sporadiquement cercles verts — et beaucoup moins souvent — entre plusieurs images séquentielles de rouges. Des 160 stimuli, seuls 64 sont verts.

L’idée est que ces images « out-of-place » cible capturera les deux attention ascendante — car ils sont rares — et descendante attention — étant donné que l’objectif de la tâche doit indiquer quand ces formes apparaissent.

Ainsi, le cerveau répond à ces stimuli potentiellement importants, liés aux objectifs en produisant des signaux électriques robustes.

Données EEG sont enregistrées en continu sur tous les essais de 160. Ensuite, la séquence est répétée et une deuxième série de 160 images est visible, ce qui fait en sorte que suffisamment de renseignements est recueilli pour distinguer le vraie activité induite par l’excentrique du bruit.

Par la suite, les données de l’EEG sont traitées pour générer des signaux d’ERP pour chaque site anatomique sur lequel une électrode est placée.

Basé sur des recherches antérieures, les données les plus sensibles devraient près de l’électrode Pz, situé dans le centre du cuir chevelu vers l’arrière de la tête, au-dessus de la jonction des lobes pariétaux.

Plus précisément, une des composantes de ces ERP pariétale, appelée P300 — ainsi nommé parce qu’il se compose d’une crête positive dans la forme d’onde qui se produit environ 300 ms après un stimulus sensoriel est présenté — sont prévus pour être amélioré en réponse aux cercles verts excentrique.

Pour commencer l’expérience, saluer le participant et faire en sorte qu’ils signent tous les formulaires de consentement approprié. Également confirmer qu’ils n’ont pas utilisé les produits capillaires, tels que mousse, qui pourraient interférer avec les enregistrements EEG.

Avant de procéder, agiter d’abord l’électrode-gel conducteur pour libérer les bulles d’air. Ensuite, il permet de remplir une seringue de 10 ml, ce qui contribuera à l’application de cette substance aux dispositions d’électrodes plus tard dans le protocole.

Une fois la seringue a été établie, bien brosser les cheveux et le cuir chevelu du participant et nettoyer le dessus de leur tête avec de la gaze de coton imbibé d’alcool.

Par la suite, stériliser la peau derrière chacune des oreilles du participant qui précède et sous l’oeil gauche et aux positions bien horizontales des deux yeux de façon similaire.

Ensuite, placez une face d’un disque adhésif double-face contre une électrode. De l’autre côté, appliquer le gel sur l’électrode exposée et puis fixez-la à l’endroit nettoyé au-dessus de le œil gauche. Répétez ce processus aux positions stérilisés restants sur le visage.

Pour déterminer la taille de la PAC de l’EEG pour servir, mesurez la distance entre le devant de la tête du participant — directement entre les sourcils, à la projection d’inion du crâne, situé sous la bosse à l’arrière de la tête. Au-dessus du point milieu oeil, marquer 10 % de la distance mesurée sur le front.

À l’aide de la mesure de l’oeil-de-inion, choisir un cap qui s’adapte dans des plages de circonférence standard et placez-le afin que l’électrode FPz — plus en avant la centrale, un — est positionné sur la marque sur le front. Ensuite, chacune des électrodes visage connecter à son cordon respectif sur la PAC.

Après avoir récupéré la seringue remplie de gel, informer le participant que vous allez être insérant la pointe atténuée dans chaque électrode. Maintenant, chacun lever et gratter les cheveux sous-jacent, en veillant à ne pas blesser la peau.

Ensuite, procéder pour insérer le gel et répéter ce processus pour les électrodes de cap restant à faire en sorte que les signaux électriques recueillis au cuir chevelu sont correctement effectuées.

Ensuite, prendre le participant à une salle de détente avec un blindage acoustiques et électriques et branchez le tout bouchon dans le système d’enregistrement.

Grâce au programme d’ordinateur associé, vérifier les impédances des connexions électrode-du cuir chevelu. Si l’impédance est au-dessus de 10 KΩ pour toute électrode — entraîner par le bruit dans les traces de l’EEG, vérifier qu’il a gel conducteur et que tous le cheveux sous-jacent a été déménagé.

Notez que toutes les valeurs d’impédance devraient maintenant être inférieure à 10 KΩ.

En prévision de la tâche comportementale, avoir le sit participant afin qu’ils soient positionnés à environ 75 cm de l’écran et leur donner une boîte de réponse de tenir. Soulignons qu’ils devraient seulement Appuyez sur le bouton de synchronisation lorsqu’ils observent un cercle vert à l’écran.

Après que le participant comprend la tâche, démarrer le système d’EEG. Leur permettre d’achever les procès de stimulus 64 cible intercalés avec les essais de contrôle de non-cible 96. À la suite du procès de 160, amorcer la séquence de répéter.

Une fois que toutes les données ont été collectées, importer les résultats dans un programme d’analyse de commencer le traitement hors ligne. Tout d’abord, isoler seulement les signaux neurones en référençant les informations moyennées valeurs mastoïdien.

Continuer en divisant les enregistrements EEG continus en époques — sections compter 200 ms avant et se terminant à 1000 ms après le début de chaque relance, dans cette instance les cercles verts ou rouges.

Aller de l’avant au niveau de référence ajuster ces délais en utilisant les portions qui se produisent 200 ms avant le début de la stimulation.

Ensuite, pour corriger des artefacts de mouvement, éliminer les périodes au cours desquelles une variation de signal dépasse ±150 µV a été enregistrée à n’importe lequel des électrodes — pas seulement l’une collecte des données provenant d’un site anatomique d’intérêt.

Par la suite, pour chaque électrode, moyenne l’EEG données recueillies dans tous les essais d’image de base pour produire une forme d’onde de l’ERP. De même, en moyenne les données pour les essais de l’excentrique.

Pour analyser les données, afficher la puissance apparente rayonnée moyenne du site d’enregistrement Pz pour les formes de contrôle rouge et vert cible. Pour les composants P300 pariétales, évaluer l’amplitude, la hauteur de l’élément supérieur à la valeur de référence de 0 µV — et sa latence — combien de temps il apparaît dans ms après le participant le cercle vue (s).

Ensuite, pour ces amplitudes de pointe et des latences, utiliser F-tests pour déterminer s’il existe une différence entre les stimuli baseline et excentrique.

Notez que pour les formes vertes excentrique, la trace a culminé à environ 350 ms après le début du stimulus, alors qu’aucun Pic P300 a été observé lorsque le participant a vu les cercles rouges cible de contrôle.

Ensemble, ces résultats suggèrent que l’activité dans le lobe pariétal augmente lorsque excentrique stimuli sont présentés, reflétant les processus neuronaux qui identifient la tâche des stimuli saillants.

Maintenant que vous savez comment les chercheurs utilisent le paradigme visuel excentrique dans le traitement de l’information sensorielle, nous allons jeter un coup d’oeil à comment les scientifiques sont appliqué cette technique pour analyser les ERPs dans d’autres domaines.

Bien que nous nous sommes concentrés sur l’ERP produites par les cerveaux sains, certains chercheurs utilisent le paradigme de l’excentrique pour comprendre comment les commotions cérébrales — blessures résultant d’un traumatisme à la tête — influent sur les processus cognitifs.

Par exemple, il existe des preuves que les élèves qui ont subi une commotion cérébrale — et qui présentent des symptômes tels que vertiges ou confusion — produisent significativement plus faible P300 pics lorsqu’ils consultent une image rare excentrique, comparée aux participants contrôle pas blessé.

Ceci suggère que les commotions cérébrales peuvent affecter négativement comment le cerveau réagit à et traite, potentiellement importante information sensorielle.

D’autres chercheurs ont utilisé une variante du paradigme excentrique — impliquant des bruits inattendus, plutôt que des images — pour mieux comprendre les différences entre l’attention de haut en bas et de bas en haut.

En étudiant les ERPs produites par des tons excentrique, les scientifiques ont déterminé que, non seulement est le sommet le P300 également renforcé par des sons rares, mais que ce composant peut être constitué de deux sous-parties : une première partie appelée P3 aet un élément de3 b P plus tard.

Fait intéressant, ces deux sommets sont observées dans les ERP des participants compte tenus de l’objectif d’identifier des stimuli sonores rares. Toutefois, seulement P3 a se produit dans les formes d’onde des participants a dit d’écouter simplement passivement de sons et ne pas donné un but d’identifier les impairs.

Ainsi, P3 a est censé traiter de bas en haut attention — et comment le cerveau réagit aux stimuli roman — considérant que P3 b probable reflète le haut vers le bas attention, et comment le cerveau cognitif classifie les objectifs.

Vous avez regardé juste video utilisant le paradigme de l’excentrique pour enquêter sur le traitement des stimuli sensoriels de JoVE — particulièrement dans le lobe pariétal. Maintenant, vous devez savoir comment concevoir différents stimuli, enregistrement EEG, ainsi que générer et analyser les ERPs. Vous devez également avoir une compréhension de comment ERPs peuvent donner un aperçu des processus cognitifs et servir à mieux comprendre certaines blessures.

Merci de regarder !

Results

Au cours de la tâche de l’excentrique où les participants ont reçu l’ordre de répondre avec un bouton à chaque fois qu’ils ont vu un cercle vert, il y avait un P300 pariétal accrue par rapport à lorsque le participant a vu le cercle de contrôle rouge. Ce suivi a atteint environ 350 ms après le début du stimulus, alors qu’il n’y avait aucun Pic P300 pour la trace de contrôle ()Figure 3).

Figure 3
Figure 3 : P300 pariétal réponse aux images de référence et excentrique. Trace de temps moyen ERP de la réaction pariétale d’images de référence (rouges) et excentrique (vert). La réponse est mesurée en microvolts sur millisecondes.

Ces résultats montrent que l’activité dans le lobe pariétal augmente lorsqu’un élément de l’excentrique est présenté, reflétant les processus neuronaux qui identifient la tâche des stimuli saillants. Le cerveau augmente son efficacité en identifiant ces éléments et concentrer les ressources sur leur traitement. Stimuli qui captent l’attention de cette façon sont ont réagi plus rapidement et rappeler aussi mieux plus tard.

Applications and Summary

L’approche ERP, due à sa très haute résolution temporelle, permet à la discrimination entre les événements électriques qui correspondent aux processus psychologiques extrêmement rapide. La tâche de l’excentrique démontre cette puissance, en révélant une signature électrique du lobe pariétal qui établit une distinction entre les deux stimuli similaires, moins de la moitié une seconde après leur présentation. La tâche fournit une fenêtre dans les processus du cerveau pour identifier les fonctionnalités de l’environnement qui ont une importance biologique actuelle. 3

Le paradigme de l’excentrique combine des aspects d’attention tant ascendante et descendante . De bas en haut attention désigne la capacité exogène d’un stimulus pour capter notre attention indépendamment de nos propres plans volontaires ou les buts. Cela entre en jeu dans la tâche de l’excentrique en ce que les cibles sont rares et diffèrent par les autres stimuli dans l’expérience, ce qui en fait se démarquer. Attention de haut en bas, se réfère à notre capacité à filtrer les informations entrantes basées sur nos objectifs actuels de la tâche. La tâche de l’excentrique concerne des aspects d’attention de haut en bas, parce que nous sommes chargé de répondre uniquement aux stimuli cibles, c’est pourquoi nous tentons consciemment assister à leur. Recherche a démontré que le potentiel P300 peut avoir des sous-composants précoces et tardives, le sous-composant du début (appelé P3a) reflétant la saillance de bas en haut qui est entraînée par la nouveauté de l’impulsion et le sous-composant ultérieur (appelée P3b) qui reflète la classification cognitive descendante du stimulus comme une cible. La tâche de l’excentrique est donc une sonde robuste et complexe des processus attentionnels.

Comme un marqueur fiable des processus attentionnels dans le cerveau, le P300 induites par la tâche de l’excentrique peut être un biomarqueur utile du dysfonctionnement attentionnel. Par exemple, enfants atteints de TDAH présentent un plus petit et plus tard P300 potentiel,4 et ces différences tendent à diminuer avec le traitement médicamenteux efficace. 5

References

  1. Squires, N.K., Squires, K.C. & Hillyard, S.A. Two varieties of long-latency positive waves evoked by unpredictable auditory stimuli in man. Electroencephalogr Clin Neurophysiol 38, 387-401 (1975).
  2. Habibi, A., Wirantana, V. & Starr, A. Cortical Activity during Perception of Musical Rhythm; Comparing Musicians and Non-musicians. Psychomusicology 24, 125-135 (2014).
  3. Halgren, E. & Marinkovic, K. Neurophysiological networks integrating human emotions. in The Cognitive Neurosciences (ed. Gazzaniga, M.S.) 1137-1151 (MIT Press, Cambridge, MA, 1995).
  4. Doyle, A.E., et al. Attention-deficit/hyperactivity disorder endophenotypes. Biol Psychiatry 57, 1324-1335 (2005).
  5. Winsberg, B.G., Javitt, D.C. & Silipo, G.S. Electrophysiological indices of information processing in methylphenidate responders. Biol Psychiatry 42, 434-445 (1997).
<>

1. participant recrutement

  1. Recruter des 20 participants pour l’expérience.
  2. S’assurer que les participants ont été pleinement informées des procédures de recherche et ont signé tous les formulaires de consentement approprié.

2. collecte des données

  1. Préparation de l’EEG (Remarque : ces étapes doivent être utilisés avec le système de Neuroscan 4.3 avec amplificateur 2 Synamps et un bouchon rapide 64 voies.)
    1. Les participants à une étude de l’EEG n’ait pas de n’importe quel produits capillaires (p. ex., gel, souris ou congé en conditionneur) dans leurs cheveux avant leur participation.
    2. Remplir 2-4, seringues de 10 ml de gel électrode conductrice (c.-à-d., Quick-gel). Il est suggéré de remuer le gel avant de l’utiliser pour libérer les bulles d’air.
    3. Brosser les cheveux et le cuir chevelu complètement (environ 5 min).
    4. Propre chef avec de la gaze de coton et de l’alcool. Nettoyer également la peau pour le placement des électrodes : deux mastoids (derrière chaque oreille), au-dessous et au-dessus de la gauche les yeux VEO (electro-oculaire verticale) et les côtés extrême de chaque œil HEO (electro-oculaire horizontale ; Figure 1, gauche).
    5. L’utilisation de disques adhésifs recto-verso, placez les électrodes.
    6. Mesurer la tête de l’avant (directement entre les sourcils, Mid-oeil) à l’inion (sous le choc de la tête dans le dos). Cette distance permettra de déterminer la taille de la PAC (petite, moyenne ou grande). Pour placer le capuchon, marquer les 10 % de la distance mesurée sur le front et s’assurer que l’électrode frontale médiane (ZPP) est placé sur ce point marqué.
    7. Fixer les électrodes face à leurs cordes respectives sur la PAC
    8. Commencer à remplir les électrodes avec gel, à l’aide de la pointe de l’aiguille émoussée pour gratter les cheveux du côté dessous l’électrode, l’électrode est en contact direct avec le cuir chevelu. Être conscient ne pas à blesser la peau.
      1. Soulevant l’électrode un peu le rend plus facile d’insérer le gel. Dans la plupart des cas, il y aura des cheveux du dessous de l’électrode. Déplaçant hors de la voie permettra mieux impédance.
    9. Prendre le participant à la salle insonorisée et branchez le capuchon et les électrodes.
    10. Vérifier l’impédance de la connexion de l’électrode-cuir chevelu pour le garder sous 10 KΩ. Si l’impédance est élevée, s’assurer que l’électrode a gel conducteur et est en contact avec le cuir chevelu.
      1. L’impédance est la tendance à entraver le flux de courant alternatif. Haute impédance peut augmenter le bruit dans les données et devrait être réduite au minimum avant le début de l’étude.
      2. Dans la plupart des cas, les cheveux sont dans la voie de l’électrode. Déplacement de la route devrait obtenir meilleure impédance.
    11. Une fois l’impédance est acceptable pour toutes les électrodes et traces EEG sont nulles du bruit, la collecte de données peut commencer.

Figure 1
Figure 1 : emplacement des électrodes. Placement des électrodes visage pour détecter les artefacts EOG (à gauche). Schéma de mesure de directement entre les sourcils pour un peu moins de la bosse à l’arrière de la tête. 10 % de cette mesure est mesurée au-dessus de la marque Mid-oeil, et c’est où l’électrode FPZ de la PAC est placé (à droite).

  1. Collecte de données EEG
    1. Préparer le participant pour effectuer la tâche.
      1. Placer le participant dans un fauteuil de 75 cm de l’écran d’ordinateur 16 po, dans une pièce de sonore et lumière atténuée (acoustique et électrique blindée).
      2. Dire le participant qu’il/elle sera voir cercles colorés apparaissent sur l’écran. Chaque fois qu’on voit un cercle vert, le participant devrait appuyer sur un bouton qui s’est tenu dans sa main droite (Figure 2).
        1. Afficher chaque stimulus pour 1000 ms, avec un intervalle interstimulus 1000 ms entre les présentations de stimulus.
        2. Montrer les stimuli de la 64 cible, dispersées au hasard parmi 96 présentations des cercles rouges non ciblés. Répétez cette séquence deux fois, pour un total de 128 cible stimulus essais et 192 essais de contrôle non ciblés.
    2. Démarrer le système et ont un enregistrement continu de l’EEG dans l’ensemble de la présentation de la tâche fonctionnelle.
    3. EEG est amplifié par l’amplificateur avec un gain de 1024 et une bande passante de 0,01 à 100 Hz.
    4. Essais contaminés par oeil-clignote et rejet de l’artefact (environ 15 % des essais) sera éliminée hors ligne.

Figure 2
Figure 2 : étude de conception pour la tâche excentrique. Le participant est présenté avec un cercle rouge ou un cercle vert. Chaque stimulus apparaît pour 1 s, suivi d’un écran vide 1-s. Chaque fois que le participant voit un cercle vert, il est chargé d’appuyer sur un bouton qui s’est tenu dans sa main droite.

3. analyse des données

  1. Hors ligne, données à mastoids en moyenne de référence.
  2. Segmenter les données EEG continu en époques, départ 200 ms avant et se terminant à 1000 ms après le début du stimulus.
  3. Époques sont base corrigée à l’aide de l’époque 200 ms avant le début du stimulus.
  4. Pour corriger des artefacts de mouvement, époques avec un changement de signal dépassant 150 microvolt à toute électrode EEG ne figuraient pas dans la moyenne.
  5. Les données sont filtrées numériquement en mode hors connexion (passe-bande 0,05-20 Hz).
  6. Utiliser les moyennes de l’ERP qui sont affichés sur les sites d’enregistrement Pz pour cible et contrôle des stimuli.
    1. La crête (amplitude et la latence) de la pariétales P300 est obtenue automatiquement à électrode Pz.
  7. Analyse statistique
    1. Tracer des ERP moyennes des électrodes Pz pariétales.
    2. Pour l’amplitude de crête et latences, utiliser F-tests pour chaque intervalle de latence pour déterminer s’il existe une différence entre la cible et le contrôle des stimuli.

Compte tenu de l’énorme quantité d’informations sensorielles dans notre environnement, le cerveau doit être en mesure de donner la priorité à la transformation de certains stimuli, afin qu’il passe moins d’efforts sur ce qui ne pourrait pas être actuellement important et assister à ce qui est.

Tous les jours, une personne est exposée à plusieurs et les sons, comme les personnes entrant dans le bureau ou les visuels sur un écran d’ordinateur.

L’attention qu'une personne accorde à ces stimuli dépend, en partie, leurs objectifs à un moment donné. Par exemple, ils peuvent se concentrer délibérément sur leur moniteur pour revoir une présentation. Lorsque cela se produit, le cerveau ne tient pas compte des éléments fréquents, sans importance — comme le typage des collègues de travail — et s’occupe plutôt à la glisse sur l’écran.

Il s’agit d’un exemple d’un processus appelé l’attention de haut en bas, dans lequel le cerveau filtre les informations non liées à un objectif.

En revanche, de bas en haut attention traite de stimuli uniques, inattendues, qui ont la capacité de capter l’attention de la personne, bien qu’ils ne sont pas liés à un objectif.

Ces bruits rares ou sites sont appelés des stimuli excentrique, et — en raison de leur nouveauté — sont jugées prioritaires par le cerveau pour le traitement, car ils peuvent être importants. Un bruit dans la cuisine peut signifier que quelqu'un est blessé ou qu’il peut y avoir des collations.

En réponse à des événements importants sensorielles — le crash dans la cuisine — multiples neurones dans la même région du cerveau peuvent être activées, ce qui favorise la propagation d’un signal électrique.

Cette réponse électrique peut se mesurer au cuir chevelu avec des électrodes au moyen de techniques d’électroencéphalographie — abrégé en EEG — et la mesure qui en résulte est appelée un potentiel liés à l’événement, ou ERP.

Dans cette vidéo, nous étudierons des ERP au cours d’un paradigme de l’excentrique, dans lequel les sujets sont présentées des stimuli visuels uniques et communs. Nous allons démontrer comment faire pour configurer une expérience EEG, analyser les données de l’ERP et explorer comment les chercheurs appliquent cette technique pour étudier d’autres aspects de l’attention.

Dans cette expérience, l’activité cérébrale des participants Regarde un deux types de stimuli axée sur la forme — baseline et excentrique — est mesurée à l’aide de EEG, afin de mieux comprendre comment le cerveau identifie pas pertinent d’informations sensorielles importantes.

Pour parer à l’EEG, chercheurs placer des électrodes — déjà insérée dans un capuchon — sur les scalps des participants à des endroits précis anatomiques, ainsi que l’activité électrique du cerveau peut être enregistrée.

Des électrodes supplémentaires sont placés autour des yeux pour mesurer l’activité du muscle — qui peut produire des artefacts de mouvement de données EEG — et derrière les oreilles à mastoïdien endroits qui servent de références où non neural information est recueillie.

Les participants découvrent ensuite les deux types de stimuli qu'elles verront. Ici, visuels de base se composent d’un seul cercle rouge, alors qu’une image excentrique est composée d’un cercle vert individuel.

Les participants a demandé à être à l’affût des formes vertes et envoyées à appuyer sur un bouton chaque fois que l’un est affiché à l’écran.

Au cours de la tâche, chaque cercle apparaît pour 1 s sur un écran d’ordinateur. Après le cercle disparaît, l’écran reste vide pendant 1 s et l’image suivante est ensuite présentée.

Le truc c’est que les participants apparaissent sporadiquement cercles verts — et beaucoup moins souvent — entre plusieurs images séquentielles de rouges. Des 160 stimuli, seuls 64 sont verts.

L’idée est que ces images « out-of-place » cible capturera les deux attention ascendante — car ils sont rares — et descendante attention — étant donné que l’objectif de la tâche doit indiquer quand ces formes apparaissent.

Ainsi, le cerveau répond à ces stimuli potentiellement importants, liés aux objectifs en produisant des signaux électriques robustes.

Données EEG sont enregistrées en continu sur tous les essais de 160. Ensuite, la séquence est répétée et une deuxième série de 160 images est visible, ce qui fait en sorte que suffisamment de renseignements est recueilli pour distinguer le vraie activité induite par l’excentrique du bruit.

Par la suite, les données de l’EEG sont traitées pour générer des signaux d’ERP pour chaque site anatomique sur lequel une électrode est placée.

Basé sur des recherches antérieures, les données les plus sensibles devraient près de l’électrode Pz, situé dans le centre du cuir chevelu vers l’arrière de la tête, au-dessus de la jonction des lobes pariétaux.

Plus précisément, une des composantes de ces ERP pariétale, appelée P300 — ainsi nommé parce qu’il se compose d’une crête positive dans la forme d’onde qui se produit environ 300 ms après un stimulus sensoriel est présenté — sont prévus pour être amélioré en réponse aux cercles verts excentrique.

Pour commencer l’expérience, saluer le participant et faire en sorte qu’ils signent tous les formulaires de consentement approprié. Également confirmer qu’ils n’ont pas utilisé les produits capillaires, tels que mousse, qui pourraient interférer avec les enregistrements EEG.

Avant de procéder, agiter d’abord l’électrode-gel conducteur pour libérer les bulles d’air. Ensuite, il permet de remplir une seringue de 10 ml, ce qui contribuera à l’application de cette substance aux dispositions d’électrodes plus tard dans le protocole.

Une fois la seringue a été établie, bien brosser les cheveux et le cuir chevelu du participant et nettoyer le dessus de leur tête avec de la gaze de coton imbibé d’alcool.

Par la suite, stériliser la peau derrière chacune des oreilles du participant qui précède et sous l’oeil gauche et aux positions bien horizontales des deux yeux de façon similaire.

Ensuite, placez une face d’un disque adhésif double-face contre une électrode. De l’autre côté, appliquer le gel sur l’électrode exposée et puis fixez-la à l’endroit nettoyé au-dessus de le œil gauche. Répétez ce processus aux positions stérilisés restants sur le visage.

Pour déterminer la taille de la PAC de l’EEG pour servir, mesurez la distance entre le devant de la tête du participant — directement entre les sourcils, à la projection d’inion du crâne, situé sous la bosse à l’arrière de la tête. Au-dessus du point milieu oeil, marquer 10 % de la distance mesurée sur le front.

À l’aide de la mesure de l’oeil-de-inion, choisir un cap qui s’adapte dans des plages de circonférence standard et placez-le afin que l’électrode FPz — plus en avant la centrale, un — est positionné sur la marque sur le front. Ensuite, chacune des électrodes visage connecter à son cordon respectif sur la PAC.

Après avoir récupéré la seringue remplie de gel, informer le participant que vous allez être insérant la pointe atténuée dans chaque électrode. Maintenant, chacun lever et gratter les cheveux sous-jacent, en veillant à ne pas blesser la peau.

Ensuite, procéder pour insérer le gel et répéter ce processus pour les électrodes de cap restant à faire en sorte que les signaux électriques recueillis au cuir chevelu sont correctement effectuées.

Ensuite, prendre le participant à une salle de détente avec un blindage acoustiques et électriques et branchez le tout bouchon dans le système d’enregistrement.

Grâce au programme d’ordinateur associé, vérifier les impédances des connexions électrode-du cuir chevelu. Si l’impédance est au-dessus de 10 KΩ pour toute électrode — entraîner par le bruit dans les traces de l’EEG, vérifier qu’il a gel conducteur et que tous le cheveux sous-jacent a été déménagé.

Notez que toutes les valeurs d’impédance devraient maintenant être inférieure à 10 KΩ.

En prévision de la tâche comportementale, avoir le sit participant afin qu’ils soient positionnés à environ 75 cm de l’écran et leur donner une boîte de réponse de tenir. Soulignons qu’ils devraient seulement Appuyez sur le bouton de synchronisation lorsqu’ils observent un cercle vert à l’écran.

Après que le participant comprend la tâche, démarrer le système d’EEG. Leur permettre d’achever les procès de stimulus 64 cible intercalés avec les essais de contrôle de non-cible 96. À la suite du procès de 160, amorcer la séquence de répéter.

Une fois que toutes les données ont été collectées, importer les résultats dans un programme d’analyse de commencer le traitement hors ligne. Tout d’abord, isoler seulement les signaux neurones en référençant les informations moyennées valeurs mastoïdien.

Continuer en divisant les enregistrements EEG continus en époques — sections compter 200 ms avant et se terminant à 1000 ms après le début de chaque relance, dans cette instance les cercles verts ou rouges.

Aller de l’avant au niveau de référence ajuster ces délais en utilisant les portions qui se produisent 200 ms avant le début de la stimulation.

Ensuite, pour corriger des artefacts de mouvement, éliminer les périodes au cours desquelles une variation de signal dépasse ±150 µV a été enregistrée à n’importe lequel des électrodes — pas seulement l’une collecte des données provenant d’un site anatomique d’intérêt.

Par la suite, pour chaque électrode, moyenne l’EEG données recueillies dans tous les essais d’image de base pour produire une forme d’onde de l’ERP. De même, en moyenne les données pour les essais de l’excentrique.

Pour analyser les données, afficher la puissance apparente rayonnée moyenne du site d’enregistrement Pz pour les formes de contrôle rouge et vert cible. Pour les composants P300 pariétales, évaluer l’amplitude, la hauteur de l’élément supérieur à la valeur de référence de 0 µV — et sa latence — combien de temps il apparaît dans ms après le participant le cercle vue (s).

Ensuite, pour ces amplitudes de pointe et des latences, utiliser F-tests pour déterminer s’il existe une différence entre les stimuli baseline et excentrique.

Notez que pour les formes vertes excentrique, la trace a culminé à environ 350 ms après le début du stimulus, alors qu’aucun Pic P300 a été observé lorsque le participant a vu les cercles rouges cible de contrôle.

Ensemble, ces résultats suggèrent que l’activité dans le lobe pariétal augmente lorsque excentrique stimuli sont présentés, reflétant les processus neuronaux qui identifient la tâche des stimuli saillants.

Maintenant que vous savez comment les chercheurs utilisent le paradigme visuel excentrique dans le traitement de l’information sensorielle, nous allons jeter un coup d’oeil à comment les scientifiques sont appliqué cette technique pour analyser les ERPs dans d’autres domaines.

Bien que nous nous sommes concentrés sur l’ERP produites par les cerveaux sains, certains chercheurs utilisent le paradigme de l’excentrique pour comprendre comment les commotions cérébrales — blessures résultant d’un traumatisme à la tête — influent sur les processus cognitifs.

Par exemple, il existe des preuves que les élèves qui ont subi une commotion cérébrale — et qui présentent des symptômes tels que vertiges ou confusion — produisent significativement plus faible P300 pics lorsqu’ils consultent une image rare excentrique, comparée aux participants contrôle pas blessé.

Ceci suggère que les commotions cérébrales peuvent affecter négativement comment le cerveau réagit à et traite, potentiellement importante information sensorielle.

D’autres chercheurs ont utilisé une variante du paradigme excentrique — impliquant des bruits inattendus, plutôt que des images — pour mieux comprendre les différences entre l’attention de haut en bas et de bas en haut.

En étudiant les ERPs produites par des tons excentrique, les scientifiques ont déterminé que, non seulement est le sommet le P300 également renforcé par des sons rares, mais que ce composant peut être constitué de deux sous-parties : une première partie appelée P3 aet un élément de3 b P plus tard.

Fait intéressant, ces deux sommets sont observées dans les ERP des participants compte tenus de l’objectif d’identifier des stimuli sonores rares. Toutefois, seulement P3 a se produit dans les formes d’onde des participants a dit d’écouter simplement passivement de sons et ne pas donné un but d’identifier les impairs.

Ainsi, P3 a est censé traiter de bas en haut attention — et comment le cerveau réagit aux stimuli roman — considérant que P3 b probable reflète le haut vers le bas attention, et comment le cerveau cognitif classifie les objectifs.

Vous avez regardé juste video utilisant le paradigme de l’excentrique pour enquêter sur le traitement des stimuli sensoriels de JoVE — particulièrement dans le lobe pariétal. Maintenant, vous devez savoir comment concevoir différents stimuli, enregistrement EEG, ainsi que générer et analyser les ERPs. Vous devez également avoir une compréhension de comment ERPs peuvent donner un aperçu des processus cognitifs et servir à mieux comprendre certaines blessures.

Merci de regarder !

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