Electro-encefalografía (EEG)

Behavioral Science

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Summary

EEG es una técnica no invasiva que permite medir la actividad cerebral. La actividad neuronal genera señales eléctricas que son registradas por EEG electrodos colocados en el cuero cabelludo. Cuando un individuo se dedica a realizar una tarea cognitiva, cambios de actividad cerebral y estos cambios pueden grabarse en el gráfico de EEG. Por lo tanto, es una herramienta poderosa para el científico cognitivo con el objetivo de comprender mejor los correlatos neuronales asociados a diferentes aspectos de la cognición, que en última instancia, les ayudará a diseñar mejores tratamientos para los pacientes con déficits cognitivos.

Aquí, JoVE presenta una breve descripción del EEG y sus aplicaciones en la investigación cognitiva. Primero, discutimos dónde y cómo se generan las señales EEG. A continuación, explicamos el uso de EEG en el estudio de cognición junto con un protocolo detallado paso a paso para realizar un experimento de EEG. Por último, el video comentarios sobre algunos experimentos cognitivos específicos que utilizan el EEG en combinación con otras técnicas como la resonancia magnética funcional (fMRI) o estimulación por corriente directa transcraneal (tDCS).

Cite this Video

JoVE Science Education Database. Fundamentos de la ciencia del comportamiento. Electro-encefalografía (EEG). JoVE, Cambridge, MA, (2017).

Electroencefalografía, o EEG, es una técnica electrofisiológica comúnmente utilizada por los investigadores que estudian la cognición. El cerebro constantemente genera actividad eléctrica, que puede ocurrir espontáneamente, o cuando inducida por el estímulo. EEG es una técnica no invasiva, portátil y económica que puede detectar y cuantificar cambios en la actividad del cerebro, lo que es particularmente útil para estudios cognitivos. En este video te explicaremos brevemente cómo se generan las señales EEG como EEG es aplicado a la investigación cognitiva, el método estándar de grabación de EEG y algunas aplicaciones específicas.

Para empezar, vamos a ver dónde y cómo se generan las señales de EEG.

La señal de EEG es una actividad eléctrica registrada desde la superficie del cerebro usando electrodos colocados en el cuero cabelludo. Se genera principalmente en la corteza de cerebral la capa más externa-por activado neuronas piramidales, que son las neuronas de salida principal de la corteza. Estas neuronas reciben e integración de entradas sinápticas de otras partes del cerebro y su actividad colectiva refleja el procesamiento de la información.

En particular, la excitación se mueve los iones positivamente cargados a través de la membrana y en la neurona, creando una corriente "hunden" en la región dendrítica, que es neutralizada por el movimiento hacia afuera de la carga alrededor de la corriente de soma-la «fuente». Esto lleva la neurona a un estado de "dipolo", generando un potencial eléctrico y la creación de los flujos actuales entre dendrita apical y soma. Electrodos de captura de la suma de los potenciales producidos por gran número de estos "dipolos neurales" actuando sincrónicamente.

Ahora que usted está familiarizado con la fisiología detrás de señales EEG, vamos a discutir lo que nos cuentan acerca de las funciones cognitivas.

EEG normal presenta oscilaciones espontáneas. Esta actividad rítmica consta de varios ritmos superpuestos secundario que pueden ser desenmascarados por transformaciones matemáticas, como la transformada de Fourier. Usando esta técnica, series de tiempo de EEG es descompuesto en sus ritmos sub componente y graficados como un "espectro de potencia". Cada sub-ritmo, basado en su frecuencia, se traza según su "concentración" o potencia de la señal en el registro de EEG total.

Las frecuencias de los ritmos cerebrales son: onda Delta, que es la más lenta de menos de 4 Hz; Onda Theta, de 4-7 Hz; Onda alfa, 8-12 Hz; Onda beta 13-30 Hz; y ondas Gamma, el más rápido en más de 30 Hz. Cada ritmo se correlaciona también con un estado conductual: ondas Theta y Delta se observan en el estado de hibernación, las ondas alfa se producen en el estado despierto y relajado, y las ondas Beta y Gamma ocurren durante cognición activa.

Cambio en la actividad de EEG se utiliza para investigar la respuesta del cerebro a la estimulación durante las tareas cognitivas. Por ejemplo, durante un experimento cognitivo, se puede pedir un tema a ver rostros en una pantalla de ordenador y discrimina entre ellas. La prueba se repite varias veces. Siguientes respuestas EEG son tiempo-bloqueada a la aparición del estímulo visual y promedio; esto eleva el nivel de señal por encima del ruido de fondo. Media actividad EEG evocada por un estímulo específico se conoce como el potencial relacionado con eventos. o ERP.

Los picos en el gráfico ERP corresponden a la actividad coordinada de los nervios. Aquí, un pico anterior se refiere a la respuesta directa del sistema visual. Entonces, un pico después de la actividad neuronal sincronizada se refiere al procesamiento cognitivo del estímulo.

Ahora que has aprendido cómo EEG se utiliza para el estudio de la cognición, echemos un vistazo a cómo se lleva a cabo un experimento de EEG.

EEG los experimentos requieren que se recogen las señales sólo significativas, porque reales potenciales corticales son muy pequeños. Para captar esas señales, electrodos de EEG están hechos de materiales altamente conductores tales como cloruro de plata y plata, que se arreglan en un tope según el sistema de colocación estándar de 10-20. Este sistema asegura la constante colocación de electrodos para que los experimentos son reproducibles a través del tiempo y los temas. Electrodos se señalan según identificadas áreas corticales y la ubicación de hemisferio y son sistemáticamente distancia separado para dentro de 10 o 20% del total delantero-detrás o de derecha a izquierda del cráneo.

Gel del electrolito se usa con electrodos para aumentar la conductividad. Se amplifican señales activas con respecto a un electrodo de referencia, y el sistema está conectado a tierra para reducir el ruido. Además, las señales se filtran para recoger sólo aquellos que caen dentro de la gama de frecuencia de EEG. Artefactos de movimientos corporales, como el parpadeo de ojo, normalmente son monitoreados y resta de los datos.

Antes del experimento, los procedimientos se explican a los participantes y se obtiene un consentimiento por escrito. Se mide la circunferencia de la cabeza del sujeto, y se selecciona el tamaño de la tapa de un electrodo apropiado. Puntos de referencia para la colocación de la tapa son marcados y seguir según el sistema de colocación de 10-20. Gel conductor siguiente es inyectado dentro de cada sostenedor de electrodo, que hace una pila de gel contra el cuero cabelludo, lo suficiente como para evitar la interferencia entre los electrodos vecinos. Electrodos activos entonces se fijan en los soportes. El tema ahora está posicionado para el experimento y se recuerda para reducir movimientos innecesarios. Por último, la pantalla de EEG se comprueba para asegurarse de que todo funciona correctamente.

Ahora que has aprendido los conceptos básicos de ejecutar un experimento de EEG, vamos a examinar algunas aplicaciones específicas de esta técnica en la investigación cognitiva.

EEG se utiliza para el estudio de cognición social en adultos y niños. Aquí, el experimento consiste en una demostración de la marioneta cara a cara con un niño como objeto de prueba de memoria inmediata y la imitación. Datos recogidos desde el cuero cabelludo entero muestran diferencias en la actividad de EEG en diferentes puntos del tiempo experimentales.

La proyección de imagen de resonancia magnética funcional, o fMRI, es otra técnica no invasiva que mide la actividad cerebral. La sensibilidad del fMRI para la localización de la activación puede combinarse con la sensibilidad del EEG para el momento de la activación. En conjunto, estas técnicas permiten mapeo funcional en un nivel superior para entender tales procesos cognitivos como memoria, conciencia, emoción, aprendizaje y sueño.

Por último, el EEG puede combinarse con estimulación transcraneal por corriente directa, o pinza, una técnica que permite la estimulación del cerebro modular la excitabilidad de la neurona. Pinza tiene potencial para el tratamiento de trastornos neurológicos que afectan las capacidades cognitivas y EEG se utiliza para monitorizar y optimizar los efectos de la estimulación directa. Funcionamiento a automático Fourier rápido transforma los programas de software se utilizan para observar los cambios en el espectro de energía de EEG en tiempo real.

Sólo has visto video de Zeus en el EEG. Este video discute cómo se generan las señales EEG, cómo se utiliza esta técnica para entender la cognición, los fundamentos de la realización de un experimento de EEG y, finalmente, algunas aplicaciones específicas en estudios cognitivos. ¡Como siempre, gracias por ver!

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