Amplitudo potensial yang ditimbulkan cenderung rendah, berkisar dari kurang dari satu mikrovolt hingga beberapa mikrovolt, dibandingkan dengan puluhan mikrovolt untuk elektroensefalografi (EEG), milivolt untuk elektromiografi (EMG), dan seringkali mendekati 20 milivolt untuk elektrokardiogram (EKG). Rata-rata sinyal biasanya diperlukan untuk mengatasi potensi amplitudo rendah ini dalam menghadapi EEG, EKG, EMG dan sinyal biologis lainnya serta kebisingan sekitar yang sedang berlangsung. Sinyal diberi waktu stimulus dan sebagian besar derau bersifat acak, memungkinkan derau dirata-ratakan pada respons yang berulang.
Impuls dan sinyal
Sinyal dapat direkam dari korteks serebral, batang otak, sumsum tulang belakang, dan saraf perifer. Biasanya istilah "potensi yang dibangkitkan" dicadangkan untuk respons yang melibatkan perekaman atau stimulasi struktur di sistem saraf pusat.sistem. Dengan demikian, potensial evoked saraf motorik atau sensorik kompleks yang digunakan dalam studi konduksi saraf biasanya tidak dianggap sebagai evoked potentials, meskipun sesuai dengan definisi di atas.
Sensori membangkitkan potensi
Ini direkam dari sistem saraf pusat setelah stimulasi sensorik, seperti potensi yang ditimbulkan secara visual karena cahaya yang berkedip atau pola yang berubah pada monitor, potensi pendengaran yang ditimbulkan oleh stimulus klik atau nada yang disajikan melalui headphone, atau sentuhan atau potensi somatosensori yang ditimbulkan oleh rangsangan taktil atau listrik dari saraf sensorik atau campuran di perifer. Potensi membangkitkan sensorik telah banyak digunakan dalam pengobatan diagnostik klinis sejak tahun 1970-an, serta dalam pemantauan neurofisiologis intraoperatif, yang dikenal sebagai neurofisiologi bedah. Berkat dia, metode membangkitkan potensi menjadi kenyataan.
Tampilan
Ada dua jenis potensi yang dibangkitkan dalam penggunaan klinis yang luas:
- Auditory evoked potentials, biasanya terekam di kulit kepala, tetapi terjadi di tingkat batang otak.
- Potensi yang dibangkitkan secara visual dan potensi yang dibangkitkan somatosensori yang dihasilkan dari stimulasi listrik saraf tepi.
Anomali
Long dan Allen melaporkan anomalipotensi otak (BAEP) yang ditimbulkan oleh potensi pendengaran pada wanita alkoholik yang pulih dari sindrom hipoventilasi sentral yang didapat. Para peneliti ini berhipotesis bahwa batang otak pasien mereka diracuni tetapi tidak dihancurkan oleh alkoholisme kronisnya. Metode pembangkitan potensi otak memudahkan untuk mendiagnosis hal-hal seperti itu.
Definisi umum
Potensi yang dibangkitkan adalah respons listrik otak terhadap stimulus sensorik. Regan membuat penganalisis seri Fourier analog untuk merekam harmonik potensial yang dibangkitkan menjadi cahaya yang berkedip-kedip (dimodulasi secara sinusoidal). Alih-alih mengintegrasikan produk sinus dan kosinus, Regan memasukkan sinyal ke perekam prosesor ganda melalui filter low-pass. Hal ini memungkinkan dia untuk menunjukkan bahwa otak telah mencapai kondisi mapan, di mana amplitudo dan fase harmonik (komponen frekuensi) dari respon yang kira-kira konstan dari waktu ke waktu. Dengan analogi dengan respons kondisi tunak dari rangkaian resonansi yang mengikuti respons transien awal, ia mendefinisikan potensi bangkitan kondisi tunak yang diidealkan sebagai bentuk respons terhadap stimulasi sensorik berulang di mana komponen frekuensi respons tetap konstan sepanjang waktu dalam amplitudo dan fase.
Meskipun definisi ini menyiratkan serangkaian bentuk gelombang waktu yang identik, lebih berguna untuk mendefinisikan metode potensial yang dibangkitkan (SSEP) dalam hal komponen frekuensi, yang merupakan deskripsi alternatif dari bentuk gelombang dalam domain waktu,karena komponen frekuensi yang berbeda dapat memiliki sifat yang sama sekali berbeda. Misalnya, sifat-sifat kedipan SSEP frekuensi tinggi (yang mencapai puncaknya sekitar 40-50 Hz) sesuai dengan sifat-sifat neuron magnoselular yang kemudian ditemukan di retina monyet kera, sedangkan sifat-sifat kedipan SSEP frekuensi menengah (yang memuncak pada sekitar 15-20 Hz) sesuai dengan neuron parvoseluler. Karena SSEP dapat dideskripsikan secara lengkap dalam bentuk amplitudo dan fase dari setiap komponen frekuensi, maka SSEP dikuantifikasi secara lebih unik daripada rata-rata potensi bangkitan transien.
Aspek neurofisiologis
Terkadang dikatakan bahwa SSEP diperoleh melalui rangsangan tingkat pengulangan yang tinggi, tetapi ini tidak selalu benar. Pada prinsipnya, stimulus termodulasi sinusoidal dapat menginduksi SSEP bahkan jika tingkat pengulangannya rendah. Karena rolloff frekuensi tinggi dari SSEP, kecepatan frekuensi tinggi dapat menghasilkan bentuk gelombang SSEP yang hampir sinusoidal, tetapi ini bukan definisi SSEP. Menggunakan zoom-FFT untuk merekam SSEP dengan batas resolusi spektral teoretis F (di mana F dalam Hz adalah kebalikan dari durasi perekaman dalam detik), Regan menemukan bahwa variabilitas fase amplitudo SSEP bisa sangat kecil. Bandwidth komponen frekuensi SSEP dapat berada pada batas teoritis resolusi spektral hingga setidaknya 500 detik dari durasi perekaman (dalam hal ini 0,002 Hz). Ini semua adalah bagian dari metode potensial yang dibangkitkan.
Arti dan aplikasi
Metode ini memungkinkan beberapa (misalnya empat) SSEP direkam secara bersamaan dari lokasi tertentu di kulit kepala. Tempat rangsangan yang berbeda atau rangsangan yang berbeda dapat ditandai dengan frekuensi yang sedikit berbeda, yang hampir identik dengan frekuensi otak (dihitung menggunakan metode potensial yang dibangkitkan otak), tetapi mudah dipisahkan oleh penganalisis deret Fourier.
Misalnya, ketika dua sumber cahaya non-eksklusif dimodulasi pada beberapa frekuensi yang berbeda (F1 dan F2) dan ditumpangkan satu sama lain, beberapa komponen modulasi silang frekuensi non-linier (mF1 ± nF2) dibuat di SSEP, di mana m dan n adalah bilangan bulat. Komponen-komponen ini memungkinkan Anda menjelajahi pemrosesan non-linier di otak. Dengan menandai frekuensi dari dua grid yang ditumpangkan, frekuensi spasial dan sifat penyesuaian orientasi dari mekanisme otak yang memproses bentuk spasial dapat diisolasi dan dipelajari.
Stimuli berbagai modalitas sensorik juga dapat diberi label. Misalnya, stimulus visual berkedip pada Fv Hz dan nada pendengaran yang disajikan secara bersamaan dimodulasi amplitudo pada Fa Hz. Keberadaan komponen (2Fv + 2Fa) dalam respons magnetik otak yang dibangkitkan menunjukkan area konvergensi audiovisual di otak manusia, dan distribusi respons di atas kepala memungkinkan untuk melokalisasi area otak ini.. Baru-baru ini, penandaan frekuensi telah berkembang dari penelitian pemrosesan sensorik ke penelitian perhatian dan kesadaran selektif.
Sapu
Metode sapuanadalah subspesies dari metode potensial yang dibangkitkan vp. Misalnya, plot ukuran pola kotak-kotak respons terhadap amplitudo respons dapat diperoleh dalam 10 detik, yang jauh lebih cepat daripada rata-rata selama domain waktu untuk merekam potensi yang dibangkitkan untuk masing-masing dari beberapa ukuran kontrol.
Skematis
Dalam demonstrasi asli teknik ini, produk sinus dan kosinus diumpankan melalui filter lolos rendah (seperti dalam perekaman SSEP) sambil melihat rangkaian uji halus yang kotak hitam dan putihnya bertukar enam kali per detik. Ukuran kotak kemudian secara bertahap ditingkatkan untuk mendapatkan plot amplitudo potensial yang ditimbulkan versus ukuran kontrol (karenanya kata "sapu"). Penulis selanjutnya menerapkan teknik sapuan menggunakan perangkat lunak komputer untuk meningkatkan frekuensi spasial kisi dalam serangkaian langkah kecil dan menghitung rata-rata domain waktu untuk setiap frekuensi spasial diskrit.
Satu sapuan mungkin cukup, atau mungkin perlu untuk membuat rata-rata grafik dalam beberapa sapuan. Rata-rata 16 sapuan dapat meningkatkan rasio signal-to-noise dari grafik dengan faktor empat. Teknik menyapu telah terbukti berguna untuk mengukur proses visual yang beradaptasi dengan cepat, serta untuk merekam anak-anak, di mana durasinya harus pendek. Norcia dan Tyler menggunakan teknik tersebut untuk mendokumentasikan perkembangan ketajaman visual dansensitivitas kontras selama tahun-tahun pertama kehidupan. Mereka menekankan bahwa dalam mendiagnosis perkembangan visual abnormal, semakin akurat norma perkembangan, semakin jelas seseorang dapat membedakan antara abnormal dan normal, dan untuk tujuan ini, perkembangan visual normal telah didokumentasikan dalam sekelompok besar anak-anak. Selama bertahun-tahun, teknik sapuan telah digunakan di klinik oftalmologi anak (dalam bentuk elektrodiagnostik) di seluruh dunia.
Manfaat metode
Kami telah berbicara tentang esensi dari metode potensial yang dibangkitkan, sekarang ada baiknya berbicara tentang kelebihannya. Teknik ini memungkinkan SSEP untuk secara langsung mengontrol stimulus yang memunculkan SSEP tanpa intervensi sadar dari subjek eksperimen. Misalnya, rata-rata bergerak SSEP dapat diatur untuk meningkatkan kecerahan stimulus kotak-kotak jika amplitudo SSEP turun di bawah beberapa nilai yang telah ditentukan, dan menurunkan kecerahan jika naik di atas nilai itu. Amplitudo SSEP kemudian berosilasi di sekitar setpoint ini. Sekarang panjang gelombang (warna) dari stimulus berubah secara bertahap. Plot yang diperoleh dari ketergantungan kecerahan stimulus pada panjang gelombang adalah grafik sensitivitas spektral sistem visual. Inti dari metode evoked potentials (VP) tidak terlepas dari grafik dan diagram.
Elektroensefalogram
Pada tahun 1934, Adrian dan Matthew memperhatikan bahwa perubahan potensial pada EEG oksipital dapat diamati dengan stimulasi cahaya. Dr. Cyganek mengembangkan nomenklatur pertama untuk komponen EEG oksipital pada tahun 1961. Selama tahun yang sama Hirsch danrekan-rekannya merekam visual evoked potential (VEP) pada lobus oksipital (luar dan dalam). Pada tahun 1965, Spelmann menggunakan stimulasi papan catur untuk menggambarkan WEP manusia. Shikla dan rekan telah menyelesaikan upaya untuk melokalisasi struktur di jalur visual primer. Halliday dan rekan menyelesaikan studi klinis pertama dengan merekam VEP tertunda pada pasien dengan neuritis retrobulbar pada tahun 1972. Dari tahun 1970-an hingga hari ini, sejumlah besar penelitian ekstensif telah dilakukan untuk meningkatkan prosedur dan teori, dan metode ini juga telah diuji pada hewan.
Kekurangan
Stimulus cahaya hamburan jarang digunakan akhir-akhir ini karena variabilitas yang tinggi baik di dalam maupun di antara subjek. Namun, jenis ini menguntungkan saat menguji bayi, hewan, atau orang dengan ketajaman visual yang buruk. Pola kotak-kotak dan kisi masing-masing menggunakan kotak dan garis terang dan gelap. Kotak dan garis ini berukuran sama dan ditampilkan satu per satu di layar komputer (sebagai bagian dari metode potensial yang dibangkitkan).
Penempatan elektroda sangat penting untuk mendapatkan respons VEP yang baik tanpa artefak. Dalam pengaturan tipikal (saluran tunggal), satu elektroda terletak 2,5 cm di atas ion dan elektroda referensi terletak di Fz. Untuk jawaban yang lebih rinci, dua elektroda tambahan dapat ditempatkan 2,5 cm di sebelah kanan dan kiri ons.
Metode pendengaran untuk membangkitkan potensi otak
Dia bisadigunakan untuk melacak sinyal yang dihasilkan oleh suara melalui jalur pendengaran menaik. Potensi yang dibangkitkan dihasilkan di koklea, melewati saraf koklea, melalui nukleus koklea, kompleks zaitun superior, lemniskus lateral, ke kolikulus inferior di otak tengah, ke badan genikulatum medial, dan akhirnya ke korteks serebral. Beginilah cara kerja metode membangkitkan potensi sistem saraf pusat, yang dilakukan dengan bantuan suara.
Auditory evoked potentials (AEPs) adalah subkelas dari event-related potentials (ERPs). ERP adalah respons otak yang terikat waktu pada suatu peristiwa seperti stimulus sensorik, peristiwa mental (pengenalan stimulus target), atau melewatkan stimulus. Untuk AEP, "peristiwa" adalah suara. AEP (dan ERP) adalah potensi tegangan listrik yang sangat kecil yang berasal dari otak, direkam dari kulit kepala sebagai respons terhadap stimulus pendengaran seperti berbagai nada, suara ucapan, dll.
Auditory brainstem evoked potentials adalah AEP kecil yang direkam sebagai respons terhadap stimulus pendengaran dari elektroda yang ditempatkan di kulit kepala.
AEP digunakan untuk menilai fungsi pendengaran dan neuroplastisitas. Mereka dapat digunakan untuk mendiagnosis ketidakmampuan belajar pada anak-anak, membantu mengembangkan program pendidikan khusus untuk orang-orang dengan masalah pendengaran atau kognisi. Dalam kerangka psikologi klinis, metode potensi yang dibangkitkan cukup sering digunakan.