Potencjały wywołane

Wzrokowy potencjał wywołany. Wykres powstał po uśrednieniu 30 zapisów EEG z elektrody O1. Zapis przedstawia aktywność EEG 256 milisekund przed i po ekspozycji bodźca.

Potencjały wywołane (ang. evoked potentials, EP; event-related potentials, ERP) – potencjały elektryczne rejestrowane z powierzchni głowy po zadziałaniu odpowiedniego bodźca. Może to być bodziec wzrokowy (np. błysk światła), słuchowy lub czuciowy. W zależności od tego wyróżniamy wzrokowe potencjały wywołane, słuchowe potencjały wywołane, somatosensoryczne potencjały wywołane a także poznawcze potencjały wywołane (np. fala P300).^[1] W przeszłości używano nazwy evoked potential, ale od 1969 roku w neurobiologii stosuje się niemal wyłącznie termin event-related potential (ERP)^[2]. Z uwagi na niską amplitudę większości ERP oraz współistnienie spontanicznej czynności elektrycznej mózgu przy rejestracji potencjałów wywołanych stosuje się wielokrotne powtarzanie danego bodźca, a następnie komputerowe uśrednienie uzyskanych odpowiedzi. Analiza potencjałów wywołanych pozwala na nieinwazyjne obrazowanie funkcjonowania mózgu.

Do mierzenia potencjałów wywołanych wykorzystuje się elektroencefalografię (EEG). Odpowiednik potencjałów wywołanych (ERP) w magnetoencefalografii (MEG) to (ang.) event-related field (ERF)^[3].

Historia

Po odkryciu elektroencefalografii (EEG) w 1929 roku Hans Berger stwierdził, że możliwe jest mierzenie elektrycznej aktywności ludzkiego mózgu przy użyciu elektrod umieszczonych na głowie i zwiększeniu sygnału. Zmiany w napięciu mogły wówczas być przedstawione na wykresie jako funkcja czasu. EEG okazało się użytecznym źródłem informacji o mózgu przez kolejne dekady, ale używanie nieopracowanych danych sprawiało trudność w wyizolowaniu szczegółowych procesów poznawczych. Wyodrębnienie informacji o poszczególnych procesach stało się możliwe dzięki zastosowaniu prostych technik uśredniających. W latach 1935–1936 Pauline i Hallowell Davis jako pierwsi zarejestrowali potencjał wywołany na świadomych ludziach. Ich odkrycie zostało opublikowane kilka lat później, w 1939 roku. Z powodu Drugiej Wojny Światowej eksperymenty wykorzystujące ERP zostały przerwane w latach czterdziestych, ale już w latach pięćdziesiątych wznowiono badania nad zmysłami. W roku 1964 Grey Walter i współpracownicy rozpoczęli nową erę odkryć komponentów ERP dzięki odkryciu contingent negative variation (CNV)^[4]. Przez następne lata badania komponentów potencjałów wywołanych stawały się coraz popularniejsze. Pojawienie się niedrogich komputerów osobistych w latach osiemdziesiątych otworzyło nowe możliwości badań w psychologii i neurobiologii poznawczej. Obecnie mierzenie potencjałów wywołanych jest jedną z najpopularniejszych metod eksperymentalnych w neurobiologii poznawczej służących do badania fizjologicznych korelatów przetwarzania informacji zmysłowych i poznawczych^[5].

Interfejs mózg-komputer

Naukowcy coraz częściej stosują potencjały wywołane do pozyskania interesujących informacji i wykorzystania ich w nowy sposób. Dzięki mierzeniu ERP (komponent P300) możliwe jest komunikowanie się z pacjentami, u których występuje zespół zamknięcia^[6].

Przypisy

↑ WojciechW. Derkowski WojciechW., AlicjaA. Kędzia AlicjaA., PiotrP. Derkowski PiotrP., The clinical significanse of P300 wave in the study of computer-average cognitive evoked potenctials., 2016, s. 11-17, DOI: 10.5281/ZENODO.10614201 [dostęp 2024-02-17] (pol.).
↑ Steven J. Luck: An Introduction to the Event-Related Potential Technique. The MIT Press, 2005. ISBN 0-262-12277-4.
↑ The cognitive neuroscience of language. W: Colin M Brown, Peter Hagoort: The Neurocognition of Language. New York: Oxford University Press, 1999, s. 6.
↑ Walter, W.G; Cooper, R.; Aldridge, V.J.; McCallum, W.C.; Winter, A.L. (1964). "Contingent Negative Variation: an electric sign of sensorimotor association and expectancy in the human brain". Nature 203 (4943): 380–384.
↑ Handy, T. C. (2005). Event Related Potentials: A Methods Handbook. Cambridge, MA: Bradford/MIT Press.
↑ Hild K. E., Orhan U., Erdogmus D., Roark B., Oken B., Purwar S., Nezamfar H., Fried-Oken, M. An ERP-based Brain-Computer Interface for text entry using Rapid Serial Visual Presentation and Language Modeling. Proceedings of the ACL-HLT 2011 System Demonstrations, s. 38–43, 2011.[1]

Bibliografia

Steven J. Luck: An Introduction to the Event-Related Potential Technique. The MIT Press, 2005. ISBN 0-262-12277-4. (ang.).
Komputerowe wspomaganie badań naukowych. Tom XI. Wrocław: Wrocławskie Towarzystwo Naukowe, 2004, s. 43-46. ISBN 83-7374-024-4.
Dariusz A Szabela: Potencjały wywołane w praktyce lekarskiej. Łódź: Łódzkie Towarzystwo Naukowe, 1999. ISBN 83-87749-09-5.
Szelenberger, Waldemar: Potencjały wywołane. Szelenberger, Waldemar. Warszawa: "Elmiko", 2000. ISBN 83-88751-00-X.

Przeczytaj ostrzeżenie dotyczące informacji medycznych i pokrewnych zamieszczonych w Wikipedii.

[1] WojciechW. Derkowski WojciechW., AlicjaA. Kędzia AlicjaA., PiotrP. Derkowski PiotrP., The clinical significanse of P300 wave in the study of computer-average cognitive evoked potenctials., 2016, s. 11-17, DOI: 10.5281/ZENODO.10614201 [dostęp 2024-02-17] (pol.).

[Luck-2] Steven J. Luck: An Introduction to the Event-Related Potential Technique. The MIT Press, 2005. ISBN 0-262-12277-4.

[3] The cognitive neuroscience of language. W: Colin M Brown, Peter Hagoort: The Neurocognition of Language. New York: Oxford University Press, 1999, s. 6.

[4] Walter, W.G; Cooper, R.; Aldridge, V.J.; McCallum, W.C.; Winter, A.L. (1964). "Contingent Negative Variation: an electric sign of sensorimotor association and expectancy in the human brain". Nature 203 (4943): 380–384.

[5] Handy, T. C. (2005). Event Related Potentials: A Methods Handbook. Cambridge, MA: Bradford/MIT Press.

[6] Hild K. E., Orhan U., Erdogmus D., Roark B., Oken B., Purwar S., Nezamfar H., Fried-Oken, M. An ERP-based Brain-Computer Interface for text entry using Rapid Serial Visual Presentation and Language Modeling. Proceedings of the ACL-HLT 2011 System Demonstrations, s. 38–43, 2011.[1]

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]