Uyandırılmış potansiyellerin yöntemi: türleri, temel kavramlar, prosedürün açıklaması

2024 Yazar: Miguel Ramacey | [email protected]. Son düzenleme: 2023-12-17 06:30

Uyarılmış potansiyel genlik, elektroensefalografi (EEG) için onlarca mikrovolt, elektromiyografi (EMG) için milivolt ve genellikle elektrokardiyogram için 20 milivolt ile karşılaştırıldığında, bir mikrovolttan birkaç mikrovolta kadar değişen düşük olma eğilimindedir. (EKG). Devam eden EEG, EKG, EMG ve diğer biyolojik sinyaller ve ortam gürültüsü karşısında bu düşük genlikli potansiyelleri çözmek için genellikle sinyal ortalaması alınması gerekir. Sinyal uyaran zamanlıdır ve gürültünün çoğu rastgeledir, bu da gürültünün tekrarlanan yanıtlar üzerinden ortalamasının alınmasına olanak tanır.

Dürtüler ve sinyaller

Sinyaller serebral korteks, beyin sapı, omurilik ve periferik sinirlerden kaydedilebilir. Genellikle "uyarılmış potansiyel" terimi, merkezi sinir sistemindeki yapıların kaydedilmesini veya uyarılmasını içeren tepkiler için ayrılmıştır.sistemler. Bu nedenle, sinir iletim çalışmalarında kullanılan karmaşık motor veya duyusal sinir uyarılmış potansiyeller, yukarıdaki tanıma uymalarına rağmen genellikle uyarılmış potansiyeller olarak kabul edilmez.

Duyusal uyarılmış potansiyeller

Bunlar, yanıp sönen bir ışık veya monitörde değişen bir desen nedeniyle görsel olarak uyarılmış potansiyeller, kulaklıklar aracılığıyla sunulan bir tıklama veya ton uyaranıyla uyarılmış işitsel potansiyeller gibi duyusal uyarımdan sonra merkezi sinir sisteminden kaydedilir. veya periferdeki bir duyusal veya karışık sinirin dokunsal veya elektriksel uyarımı ile uyarılan somatosensoriyel potansiyel. Duyusal uyarılmış potansiyeller, 1970'lerden beri klinik teşhis tıbbında ve ayrıca cerrahi nörofizyoloji olarak bilinen intraoperatif nörofizyolojik izlemede yaygın olarak kullanılmaktadır. Onun sayesinde uyarılmış potansiyeller yöntemi gerçek oldu.

Görüntülemeler

Yaygın klinik kullanımda iki tür uyarılmış potansiyel vardır:

• İşitsel uyarılmış potansiyeller, genellikle kafa derisine kaydedilir, ancak beyin sapı seviyesinde meydana gelir.
• Çevresel bir sinirin elektrikle uyarılmasından kaynaklanan görsel olarak uyarılmış potansiyeller ve somatosensoriyel uyarılmış potansiyeller.

Anomaliler

Long ve Allen anormallik bildirdiEdinilmiş santral hipoventilasyon sendromundan kurtulan alkolik bir kadında işitsel potansiyeller tarafından uyarılan beyin potansiyelleri (BAEP). Bu araştırmacılar, hastalarının beyin sapının zehirlendiğini, ancak kronik alkolizm tarafından yok edilmediğini varsaydılar. Beynin uyarılmış potansiyelleri yöntemi, bu tür şeyleri teşhis etmeyi kolaylaştırır.

Genel tanım

Uyarılmış potansiyel, beynin duyusal bir uyarana verdiği elektriksel tepkidir. Regan, uyarılmış potansiyel harmonikleri titreyen (sinüsoidal olarak modüle edilmiş) ışığa kaydetmek için bir analog Fourier serisi analizörü kurdu. Regan, sinüs ve kosinüs ürünlerini entegre etmek yerine, sinyalleri düşük geçişli filtreler aracılığıyla çift işlemcili bir kayıt cihazına besledi. Bu, beynin, yanıtın harmoniklerinin (frekans bileşenleri) genliği ve fazının zaman içinde yaklaşık olarak sabit olduğu sabit bir duruma ulaştığını göstermesine izin verdi. İlk geçici tepkiyi izleyen bir rezonans devresinin kararlı durum yanıtına benzeterek, idealleştirilmiş kararlı durum uyarılmış potansiyelini, yanıtın frekans bileşenlerinin zaman içinde genlik ve aşama.

Bu tanım bir dizi özdeş zaman dalga biçimini ima etse de, uyarılmış potansiyel yöntemini (SSEP) zaman alanındaki dalga biçiminin alternatif bir açıklaması olan frekans bileşenleri açısından tanımlamak daha yararlıdır.çünkü farklı frekans bileşenleri tamamen farklı özelliklere sahip olabilir. Örneğin, yüksek frekanslı SSEP titremesinin özellikleri (yaklaşık 40-50 Hz'de zirve yapar), daha sonra makak maymunu retinasında keşfedilen büyük hücreli nöronların özelliklerine karşılık gelirken, orta frekanslı SSEP'nin özellikleri titrer (en yüksek olan) yaklaşık 15-20 Hz) parvosellüler nöronlarınkine karşılık gelir. SSEP, her bir frekans bileşeninin genliği ve fazı açısından tam olarak tanımlanabildiğinden, ortalama geçici uyarılmış potansiyelden daha benzersiz bir şekilde nicelenir.

Nörofizyolojik yön

Bazen SSEP'lerin yüksek tekrarlama oranlı uyaranlarla elde edildiği söylenir, ancak bu her zaman doğru değildir. Prensipte, sinüzoidal olarak modüle edilmiş bir uyaran, tekrarlama oranı düşük olsa bile SSEP'yi indükleyebilir. SSEP'nin yüksek frekanslı yuvarlanması nedeniyle, yüksek frekanslı pacing, neredeyse sinüzoidal bir SSEP dalga biçimiyle sonuçlanabilir, ancak bu, SSEP'nin tanımı değildir. SSEP'yi teorik spektral çözünürlük sınırı ΔF ile kaydetmek için zoom-FFT'yi kullanarak (Hz cinsinden ΔF, saniye cinsinden kayıt süresinin tersidir), Regan SSEP'nin genlik-faz değişkenliğinin oldukça küçük olabileceğini buldu. SSEP frekans bileşenlerinin bant genişliği, kayıt süresinin en az 500 saniyesine kadar (bu durumda 0,002 Hz) spektral çözünürlüğün teorik sınırında olabilir. Bunların hepsi, uyarılmış potansiyel yönteminin bir parçasıdır.

Anlam ve uygulama

Bu yöntem, kafa derisi üzerindeki herhangi bir konumdan aynı anda birden fazla (örneğin dört) SSEP'nin kaydedilmesine izin verir. Farklı stimülasyon bölgeleri veya farklı uyaranlar, beyin frekanslarıyla hemen hemen aynı olan (beyin uyarılmış potansiyel yöntemi kullanılarak hesaplanmıştır), ancak Fourier serisi analizörler tarafından kolayca ayrılan biraz farklı frekanslarla işaretlenebilir.

Örneğin, iki tescilli olmayan ışık kaynağı birkaç farklı frekansta (F1 ve F2) modüle edildiğinde ve birbiri üzerine bindirildiğinde, SSEP'de birden fazla doğrusal olmayan frekans çapraz modülasyon bileşeni (mF1 ± nF2) oluşturulur., burada m ve n tam sayılardır. Bu bileşenler, beyindeki doğrusal olmayan işlemeyi keşfetmenizi sağlar. Üst üste binen iki ızgaranın frekansını işaretleyerek, uzaysal formu işleyen beyin mekanizmalarının uzaysal frekansı ve yönelim ayarlama özellikleri izole edilebilir ve incelenebilir.

Çeşitli duyusal modalitelerin uyaranları da etiketlenebilir. Örneğin, Fv Hz'de görsel bir uyaran titredi ve aynı anda sunulan işitsel ton Fa Hz'de genlik modüle edildi. Uyarılmış beyin manyetik yanıtında bir (2Fv + 2Fa) bileşeninin varlığı, insan beyninde bir görsel-işitsel yakınsama alanı gösterdi ve yanıtın kafa üzerinden dağılımı beynin bu alanını lokalize etmeyi mümkün kıldı.. Son zamanlarda, frekans etiketleme, duyusal işleme araştırmalarından seçici dikkat ve bilinç araştırmalarına doğru genişledi.

Süpürme

Süpürme yöntemiuyarılmış potansiyel yönteminin bir alt türüdür vp. Örneğin, tepki genliği ile uyarıcı dama tahtası desen boyutunun bir grafiği 10 saniyede elde edilebilir; bu, birkaç kontrol boyutunun her biri için uyarılmış potansiyeli kaydetmek için zaman alanı üzerinden ortalama almaktan çok daha hızlıdır.

Şematik

Bu tekniğin orijinal gösteriminde, sinüs ve kosinüs ürünleri, siyah ve beyaz kareleri saniyede altı kez değiş tokuş edilen ince bir test devresini görüntülerken düşük geçişli filtrelerden (SSEP kaydında olduğu gibi) beslendi. Daha sonra karelerin boyutu, kontrol boyutuna karşı uyarılmış potansiyel genliğin bir grafiğini elde etmek için kademeli olarak artırıldı (dolayısıyla "süpürme" kelimesi). Sonraki yazarlar, bir dizi küçük adımda ızgaranın uzamsal frekansını artırmak ve her bir ayrı uzamsal frekans için zaman alanı ortalamasını hesaplamak için bilgisayar yazılımı kullanarak bir tarama tekniği uyguladılar.

Bir tarama yeterli olabilir veya grafiklerin birkaç tarama üzerinden ortalamasını almak gerekebilir. Ortalama 16 tarama, grafiğin sinyal-gürültü oranını dört kat artırabilir. Süpürme tekniğinin, hızla uyum sağlayan görsel süreçleri ölçmek ve sürenin zorunlu olarak kısa olduğu çocukları kaydetmek için yararlı olduğu kanıtlanmıştır. Norcia ve Tyler, tekniği görme keskinliğinin gelişimini belgelemek için kullandılar veyaşamın ilk yıllarında kontrast duyarlılığı. Anormal görme gelişiminin teşhis edilmesinde, gelişimsel normlar ne kadar doğru olursa, anormal ile normal arasında o kadar net bir ayrım yapılabileceğini ve bu amaçla geniş bir çocuk grubunda normal görme gelişiminin belgelendiğini vurguladılar. Uzun yıllardır, süpürme tekniği dünya çapında pediatrik oftalmoloji kliniklerinde (elektrodiagnostik şeklinde) kullanılmaktadır.

Yöntem avantajları

Uyarılmış potansiyel yönteminin özünden zaten bahsetmiştik, şimdi avantajlarından bahsetmeye değer. Bu teknik, SSEP'nin, deneysel öznenin bilinçli müdahalesi olmadan SSEP'yi ortaya çıkaran uyaranı doğrudan kontrol etmesine izin verir. Örneğin, SSEP genliği önceden belirlenmiş bir değerin altına düşerse dama tahtası uyarıcısının parlaklığını artırmak ve bu değerin üzerine çıkarsa parlaklığı az altmak için hareketli bir SSEP ortalaması düzenlenebilir. SSEP'nin genliği daha sonra bu ayar noktası etrafında salınır. Şimdi uyaranın dalga boyu (rengi) yavaş yavaş değişir. Uyaran parlaklığının dalga boyuna bağımlılığının elde edilen grafiği, görsel sistemin spektral duyarlılığının bir grafiğidir. Uyarılmış potansiyeller (VP) yönteminin özü, grafiklerden ve diyagramlardan ayrılamaz.

Elektroensefalogramlar

1934'te Adrian ve Matthew, ışık uyarımı ile oksipital EEG'deki potansiyel değişikliklerin gözlemlenebileceğini fark ettiler. Dr. Cyganek, 1961'de oksipital EEG bileşenleri için ilk terminolojiyi geliştirdi. Aynı yıl içinde Hirsch vemeslektaşları, oksipital lobda (dış ve iç) görsel olarak uyarılmış potansiyel (VEP) kaydetti. 1965'te Spelmann, insan WEP'ini tanımlamak için satranç tahtası stimülasyonunu kullandı. Shikla ve meslektaşları, birincil görsel yoldaki yapıları lokalize etme girişimini tamamladılar. Halliday ve arkadaşları 1972'de retrobulbar nöritli bir hastada gecikmiş VEP'leri kaydederek ilk klinik çalışmaları tamamladılar. 1970'lerden günümüze kadar, prosedürleri ve teorileri geliştirmek için çok sayıda kapsamlı araştırma yapıldı ve bu yöntem hayvanlar üzerinde de test edildi.

Kusurlar

Saçılımlı ışık uyaranı, hem denekler arasında hem de denekler arasında yüksek değişkenlik nedeniyle bu günlerde nadiren kullanılmaktadır. Bununla birlikte, bu tip bebekler, hayvanlar veya görme keskinliği zayıf olan insanları test ederken avantajlıdır. Dama tahtası ve kafes desenleri sırasıyla açık ve koyu kareler ve şeritler kullanır. Bu kareler ve şeritler eşit büyüklüktedir ve bilgisayar ekranında birer birer sunulur (uyandırılmış potansiyel yönteminin bir parçası olarak).

Elektrot yerleştirme, yapaylık olmadan iyi bir VEP yanıtı elde etmek için son derece önemlidir. Tipik (tek kanallı) bir kurulumda, bir elektrot iyonun 2,5 cm yukarısında bulunur ve referans elektrot Fz'de bulunur. Daha ayrıntılı bir yanıt için, onsun sağına ve soluna 2,5 cm uzaklıkta iki ek elektrot yerleştirilebilir.

Beynin uyarılmış potansiyellerinin işitsel yöntemi

Yapabiliryükselen işitsel yol boyunca ses tarafından üretilen sinyali izlemek için kullanılır. Uyarılmış potansiyel kokleada üretilir, koklear sinirden, koklear çekirdekten, üst zeytin kompleksinden, lateral lemniskustan, orta beyindeki alt kollikulusa, medial genikulat gövdeye ve son olarak da serebral kortekse geçer. Ses yardımıyla gerçekleştirilen merkezi sinir sisteminin uyarılmış potansiyelleri yöntemi bu şekilde çalışır.

İşitsel uyarılmış potansiyeller (AEP'ler), olayla ilgili potansiyellerin (ERP'ler) bir alt sınıfıdır. ERP'ler, duyusal bir uyarıcı, zihinsel bir olay (bir hedef uyarıcının tanınması) veya bir uyarıcıyı atlama gibi bir olaya zamana bağlı beyin tepkileridir. AEP için bir "olay" bir sestir. AEP'ler (ve ERP'ler), çeşitli tonlar, konuşma sesleri vb. gibi işitsel bir uyarana yanıt olarak kafa derisinden kaydedilen, beyinden kaynaklanan çok küçük elektrik voltajı potansiyelleridir.

İşitsel beyin sapı uyarılmış potansiyelleri, kafa derisine yerleştirilen elektrotlardan gelen işitsel bir uyarana yanıt olarak kaydedilen küçük AEP'lerdir.

AEP, işitsel işlevi ve nöroplastisiteyi değerlendirmek için kullanılır. Çocuklarda öğrenme güçlüklerini teşhis etmek için kullanılabilirler, işitme veya biliş sorunları olan kişiler için özel eğitim programlarının geliştirilmesine yardımcı olurlar. Klinik psikoloji çerçevesinde, uyarılmış potansiyeller yöntemi oldukça sık kullanılmaktadır.