Ereignisbezogene Potenziale und die Oddball-Aufgabe

Angesichts die überwältigende Menge von sensorischen Informationen in unserer Umgebung, muss das Gehirn in der Lage, die Verarbeitung bestimmter Reize zu priorisieren damit es weniger Aufwand verbringt auf was möglicherweise nicht derzeit wichtig, und kümmern sich um was ist.

Jeden Tag, ist eine Person, mehrere Bilder und Geräusche, wie Menschen im Büro oder Visuals auf einem Computer-Bildschirm tippen ausgesetzt.

Die Aufmerksamkeit, die jemand auf solche Reize zahlt hängt teilweise, ihre Ziele zu einem bestimmten Zeitpunkt. Beispielsweise können sie gezielt auf ihren Monitor, eine Präsentation zu überprüfen konzentrieren. In diesem Fall das Gehirn ignoriert häufig, unwichtige Elemente – wie die Typisierung von Kollegen – und stattdessen kümmert sich um die Dias auf dem Bildschirm.

Dies ist ein Beispiel für einen Prozess namens Top-Down-Aufmerksamkeit, in denen das Gehirn Informationen, die nicht im Zusammenhang mit einem Ziel herausfiltert.

Im Gegensatz dazu beschäftigt sich Bottom-up-Aufmerksamkeit mit einzigartigen, unerwartete Reize, die die Fähigkeit, die Aufmerksamkeit einer Person, zu erfassen haben, obwohl sie nicht auf ein Ziel bezogen.

Diese seltene Geräusche oder Sehenswürdigkeiten nennt man Oddball Reize, und — aufgrund ihrer Neuheit – sind durch das Gehirn zur Verarbeitung, priorisiert, da sie von Bedeutung sein können. Ein Geräusch in der Küche könnte bedeuten, dass jemand verletzt wird oder möglicherweise gibt es Snacks.

Als Reaktion auf solche wichtigen sensorischen Ereignisse – den Absturz in der Küche – mehrere Neuronen in der gleichen Region des Gehirns aktiviert werden können, das fördert der Ausbreitung eines elektrischen Signals.

Diese elektrischen Antwort kann an der Kopfhaut mit Elektroden durch Techniken der Elektroenzephalographie abgemessen werden – als "EEG" abgekürzt – und die daraus resultierende Maßnahme nennt man ein Ereignis im Zusammenhang mit Potential oder ERP.

In diesem Video untersuchen wir ERP-Systeme während eines Oddball-Paradigma, in denen Themen einzigartig und gemeinsame visuelle Reize gezeigt werden. Wir zeigen wie Sie setup ein EEG-Experiment, ERP-Daten analysieren und erforschen, wie die Forscher diese Technik, um andere Aspekte der Aufmerksamkeit studieren anwenden.

In diesem Experiment, die Hirnaktivität von Teilnehmern Anzeigen von zwei Arten von Form-basierte Reize – Baseline und Sonderling — gemessen mit EEG, um Einblick in, wie das Gehirn von wichtigen sensorischen Informationen irrelevant identifiziert.

Forscher stellen zur Vorbereitung der EEG Elektroden – bereits in einer Kappe eingefügt – auf Teilnehmer Kopfhaut an bestimmten anatomischen stellen, also die elektrische Aktivität im Gehirn aufgezeichnet werden kann.

Zusätzliche Elektroden befinden sich rund um die Augen, die Muskelaktivität zu messen – die Bewegungsartefakte im EEG Daten produzieren können – und hinter den Ohren an mastoid Standorten, die als Referenzen dienen, wo nicht-neuronale Informationen gesammelt.

Teilnehmer sind dann die beiden Arten von Reizen vorgestellt, die sie sehen werden. Hier bestehen Grundlinie Bilder eines einzelnen, roten Kreises, während ein Sonderling-Bild aus einem einzelnen grünen Kreis besteht.

Teilnehmer sind aufgefordert, auf der Suche nach grünen Formen werden und gerichtet, einen Knopf zu drücken, wenn man auf dem Bildschirm angezeigt wird.

Während des Vorgangs erscheint jeder Kreis für 1 s auf einem Computermonitor. Nachdem der Kreis verschwindet, der Bildschirm bleibt leer für 1 s, und das nächste Bild ist dann vorgestellt.

Der Trick ist, dass Teilnehmer grüne Kreise sporadisch angezeigt werden – und viel seltener – zwischen mehreren aufeinander folgenden Bildern der roten. Der 160 Stimuli sind nur 64 grün.

Die Idee ist, dass diese "Out-of-Place" Zielbilder wird sowohl Bottom-Up-Aufmerksamkeit zu erfassen – da sie selten sind- und Top-Down-Aufmerksamkeit – wie das Ziel der Aufgabe ist es, anzugeben, wann diese Formen erscheinen.

Infolgedessen reagiert das Gehirn auf diese Ziel-bezogene, potenziell wichtige Reize durch die Herstellung von robusten elektrische Signale.

EEG-Daten werden kontinuierlich über alle 160 Studien erfasst. Dann die Sequenz wiederholt und eine zweite Reihe von 160 Bilder gezeigt, die sicherstellt, dass genügend Informationen gesammelt werden, um wahre Oddball-induzierte Aktivität von Geräuschen zu unterscheiden.

Danach werden EEG-Daten verarbeitet, um ERP-Wellenformen für jede anatomische Website zu generieren, über die eine Elektrode platziert wird.

Basierend auf früheren Untersuchungen, dürften die wichtigsten Daten in der Nähe der Pz-Elektrode befindet sich in der Mitte der Kopfhaut in Richtung der Rückseite des Kopfes, über die Kreuzung der parietalen Lappen.

Insbesondere ein Bestandteil dieser parietalen ERPs P300 genannt — so genannt, weil es eines positiven Peaks in der Wellenform besteht, die ca. 300 ms tritt ein, nachdem ein Sinnesreiz präsentiert wird – werden vorausgesagt, um in Reaktion auf grüne Oddball Kreise verbessert werden.

Um das Experiment zu beginnen, begrüßen Sie die Teilnehmer zu und sicherzustellen Sie, dass sie alle entsprechenden Einverständniserklärungen unterzeichnen. Auch bestätigen Sie, dass sie keines Haar-Produkte, wie z.B. Mousse, verwendet haben, die EEG-Ableitungen stören könnten.

Bevor Sie fortfahren, zuerst rühren Sie leitendem Elektrodengel um Luftblasen zu lösen. Dann können sie eine 10 ml Spritze füllen, die bei der Anwendung dieser Substanz zu Elektrode Arrangements später im Protokoll.

Nachdem die Spritze vorbereitet wurden, gründlich putzen Sie des Teilnehmers Haar und Kopfhaut, und reinigen Sie ihren Kopf mit Baumwolle Gaze in Alkohol getränkt.

Danach sterilisieren Sie die Haut hinter jedem der Teilnehmer Ohren oben und unter dem linken Auge und an den weit horizontalen Positionen beider Augen in ähnlicher Weise.

Als nächstes legen Sie ein Gesicht einer doppelseitigen Klebstoff Festplatte gegen eine Elektrode. Tragen Sie auf der anderen Seite Gel auf die exponierten Elektrode, und befestigen Sie es an den gereinigten Bereich über dem linken Auge. Wiederholen Sie diesen Vorgang an den restlichen sterilisierten Positionen auf dem Gesicht.

Um die Größe des EEG Kappe verwendet werden zu bestimmen, Messen Sie den Abstand von der Vorderseite des Kopfes des Teilnehmers – direkt zwischen den Augenbrauen – der Inion Projektion des Schädels befindet sich unterhalb der Beule am Hinterkopf. Markieren Sie oberhalb der Stelle, Mitte des Auges 10 % der gemessenen Distanz auf der Stirn.

Die Auge-Inion Messung verwenden, wählen Sie eine Mütze, die im standard Umfang reicht passt und legen Sie sie damit die FPz Elektrode – die zentrale am weitesten vorne eine — befindet sich über der Markierung auf der Stirn. Schließen Sie jedes Gesicht Elektroden an seine jeweiligen Schnur auf der Kappe.

Nach dem Abrufen der Gel-gefüllte Spritze, informieren Sie die Teilnehmer, dass Sie die abgestumpften Spitze in jeder Elektrode einfügen werde. Nun heben Sie jeweils, und kratzen Sie die zugrunde liegenden Haare beiseite, ohne dabei die Haut zu verletzen.

Dann fahren Sie mit der Gel einfügen, und wiederholen Sie diesen Vorgang für die restlichen GAP Elektroden um sicherzustellen, dass die elektrischen Signale gesammelt an der Kopfhaut richtig durchgeführt werden.

Danach nehmen Sie die Teilnehmer um ein ruhiges Zimmer mit akustischen und elektrischen Abschirmung, und schließen Sie die gesamte Kappe in der Recording-System.

Mit dem angeschlossenen Computer-Programm, überprüfen Sie die Impedanzen der Elektrode-Kopfhaut-Verbindungen. Wenn die Impedanz über 10 KΩ für jede Elektrode liegt – Lärm im EEG Spuren führen kann – sicherstellen, dass es leitendes Gel hat und alle zugrunde liegenden Haare weg verschoben wurde.

Beachten Sie, dass alle Impedanzwerte jetzt unter 10 KΩ sein sollte.

In Vorbereitung auf die Verhaltensstörungen Aufgabe, haben die Teilnehmer sitzen, so dass sie ca. 75 cm vom Monitor positioniert, und Ihnen eine Antwort Box zu halten. Betonen Sie, dass sie nur die Schaltfläche "Timing" drücken sollte, wenn sie einen grünen Kreis auf dem Bildschirm beobachten.

Nachdem die Teilnehmer die Aufgabe versteht, starten Sie das EEG-System. Es ermöglichen Sie ihnen, die 64 Ziel Impulse Versuche durchsetzt mit 96 Zielsteuerelement Studien abzuschließen. Im Anschluss an die 160 Studien initiieren Sie die Reihenfolge zu wiederholen.

Nachdem alle Daten erfasst wurden, importieren Sie die Ergebnisse in ein Analyseprogramm zur offline-Bearbeitung zu beginnen. Zuerst isolieren Sie nur die neuralen Signale durch den Verweis auf die Informationen, die gemittelten Werte mastoid.

Weiter durch die Aufteilung der kontinuierlichen EEG-Ableitungen in Epochen – Abschnitte 200 ms vor bis 1000 ms nach Beginn der jeden Impuls, in diesem Fall entweder grüne oder rote Kreise.

Fahren Sie mit Grundlinie einstellen dieser Zeitrahmen die Portionen, die 200 m vor dem Beginn der Reiz auftreten.

Dann, um Bewegungsartefakte zu beheben, beseitigen Perioden in denen verzeichnete eine Signaländerung überschreiten ±150 µV jederzeit der Elektroden – nicht nur ein Sammeln von Daten aus einer anatomischen Ort von Interesse.

Danach gesammelt für jede Elektrode durchschnittlichen EEG-Daten aus allen Grundlinie Bild Studien, eine ERP-Wellenform zu produzieren. In ähnlicher Weise durchschnittlich die Daten für Oddball Studien.

Um die Daten analysieren, Anzeige der ERP im Durchschnitt von der Pz-Aufnahme-Website für die ökologischen Ziele und die rote Kontroll-Formen. Für die parietalen P300 Komponenten beurteilen die Amplitude – die Höhe der Komponente über die Baselinewert von 0 µV — und der Latenz – wie lange es bei ms wird angezeigt, nachdem der Teilnehmer den Kreis anzeigt.

Verwenden Sie dann für diesen Gipfel Amplituden und Latenzen, F-Tests um festzustellen, ob es ein Unterschied zwischen Grundlinie und Sonderling Reize.

Beachten Sie, dass für grüne Oddball Formen die Ablaufverfolgung nach dem Beginn des Reizes, ca. 350 ms erreichte, während keine P300 Spitze beobachtet wurde, wenn der Teilnehmer die rote Fadenkreuz Regelkreisen angesehen.

Gemeinsam, diese Daten deuten darauf hin, dass Aktivität in den Scheitellappen erhöht wenn Oddball Reize präsentiert sind, reflektieren die neuronale Prozesse, die Aufgabe relevanten, hervorstechende Reizen zu identifizieren.

Nun, Sie wissen, wie Forscher das visuelle Oddball-Paradigma in sensorischen Informationsverarbeitung verwenden, werfen Sie einen Blick auf wie die Wissenschaftler diese Technik zur Analyse von ERP-Systemen in anderen Bereichen anwenden.

Obwohl wir auf ERP-Systeme produziert von gesunden Gehirn konzentriert haben, verwenden einige Forscher das Oddball-Paradigma um zu verstehen wie Gehirnerschütterungen – Verletzungen durch Trauma auf den Kopf – kognitive Prozesse beeinflussen.

Zum Beispiel es gibt Beweise dafür, dass die Schüler, die eine Gehirnerschütterung erlitten – und wer Symptome wie Schwindel oder Verwirrung – produzieren P300 Gipfel deutlich, wenn sie eine seltene Oddball Bild, im Vergleich zu unverletzt Kontrolle Teilnehmer anzeigen.

Dies deutet darauf hin, dass Gehirnerschütterungen negativ beeinflussen können, wie das Gehirn reagiert auf, und möglicherweise eine wichtige sensorische Informationen verarbeitet.

Andere Forscher haben eine Änderung der Oddball-Paradigma verwendet – ein mit unerwarteten Klänge, anstatt Bilder – zum besseren Verständnis der Unterschiede zwischen Top-Down- und Bottom-up-Aufmerksamkeit.

Durch das Studium der ERP-Systeme von Oddball Töne produziert, Wissenschaftler haben festgestellt, dass, ist nicht nur der P300-Gipfel auch verstärkt durch seltene Klänge, aber diese Komponente aus zwei Unterabschnitte bestehen kann: eine frühe Teil P-_3aund eine spätere P-_{3 b} -Element genannt.

Interessanterweise sind diese zwei Gipfel in der ERP-Systeme der Teilnehmer das Ziel der Identifizierung von seltenen Ton Reize gegeben beobachtet. Allerdings tritt nur P-_3a in die Wellenformen der Teilnehmer mitgeteilt, nur passiv zu Klängen zu lauschen, und kein Ziel, ungeraden zu identifizieren.

So, P-_3a wird gedacht, um mit Bottom-up-Aufmerksamkeit zu beschäftigen – und wie das Gehirn reagiert auf neue Reize — während P_{3 b} wahrscheinlich spiegelt Top-down Aufmerksamkeit, und wie das Gehirn kognitiv Ziele klassifiziert.

Sie habe nur beobachtet, Jupiter-video über die Verwendung der Oddball-Paradigma, um die Verarbeitung von Sinnesreizen zu untersuchen – vor allem in den Scheitellappen. Jetzt sollten Sie wissen, wie Sie verschiedene Reize zu entwerfen, aufzeichnen EEGs, sowie erzeugen und ERP-Systemen zu analysieren. Auch sollte man einen Überblick wie ERPs Einblick in kognitiven Prozessen bereitstellen können und verwendet werden, um bestimmte Verletzungen besser zu verstehen.

Danke fürs Zuschauen!