Uso dei potenziali EEG evento-correlati (ERP), si studiano gli effetti dei farmaci antipsicotici su anormali attivazioni cerebrali semantiche in individui sani con tratti schizotipici. Usiamo ERP per tenere traccia delle modifiche distinti nell'attività cerebrale, spargimento comprensione dei processi cognitivi associati alla categorizzazione semantica.
Nel campo delle neuroscienze cognitive, la risonanza magnetica funzionale (fMRI) è un metodo popolare di visualizzare le funzioni cerebrali. Questo è in parte a causa della sua eccellente risoluzione spaziale, che permette ai ricercatori di identificare le aree del cervello associate con i processi cognitivi specifici. Tuttavia, nel tentativo di localizzare funzioni cerebrali, è importante notare che molti, e processi motori cognitivi, sensoriali hanno distinzioni temporali che sono di importanza fondamentale per catturare, un aspetto che è rimasto irrealizzato dalla risoluzione temporale ottimale di fMRI. Per comprendere meglio i processi cognitivi, è quindi vantaggioso utilizzare potenziale (ERP) registrazione di eventi correlati come metodo di raccolta delle informazioni sul cervello. Alcuni dei suoi vantaggi includono la sua fantastica risoluzione temporale, che conferisce ai ricercatori la capacità di seguire l'attività del cervello al millisecondo. E 'anche direttamente gli indici entrambi i potenziali post-sinaptici eccitatori e inibitoricon cui vengono eseguite maggior calcoli cerebrali. Questo si trova in contrasto con fMRI, che cattura un indice di attività metabolica. Inoltre, il metodo di ERP non invasiva non richiede una condizione di contrasto: ERP prime possono essere esaminati per una sola condizione sperimentale, una distinzione da fMRI in cui le condizioni di controllo devono essere sottratte dalla condizione sperimentale, che porta a incertezza in associazione con le osservazioni sperimentali o contrasto condizioni. Mentre è limitata dalla sua scarsa risoluzione spaziale e l'attività subcorticale, l'utilità registrazioni ERP ", rapporto costo-efficacia, e vantaggi associati offrono una forte motivazione per il suo utilizzo in neuroscienze cognitive per tenere traccia delle modifiche temporali rapidi attività neurale. Nel tentativo di favorire aumento del suo uso come metodo di imaging di ricerca, e la raccolta di dati corretta e precisa, il presente articolo illustrerà – nell'ambito di un paradigma utilizzando categorizzazione semantica per esaminare gli effetti di antipsicoticis e schizotipia sulla N400 – la procedura e gli aspetti chiave associati con l'acquisizione di dati ERP.
Mentre neuroimaging progressi hanno indubbiamente aumentato la nostra comprensione delle funzioni cerebrali, questi progressi hanno un accento prevalentemente statiche sui chiarire le strutture del cervello. Questo lascia quindi le caratteristiche dinamiche temporali delle reti cerebrali relativamente avvolte nell'oscurità, come metodi di neuroimaging che affrontano questi aspetti temporali, come la risonanza magnetica funzionale e la spettroscopia nel vicino infrarosso (NIRS), producono risoluzioni temporali che sono inadeguati rispetto a quello di EEG. È quindi pertinente per meglio comprendere e impiegare l'uso della registrazione ERP, che è in grado di produrre grandi quantità di informazioni significative che altrimenti sarebbero sconosciute. Registrazione ERP è uno strumento di analisi non invasiva che permette di neuroscienziati cognitivi di monitorare le modulazioni temporali rapidi di attività neurale che sono suscitato da processi sensoriali, motorie e cognitive. Si prevede il posizionamento degli elettrodi sul cuoio capelluto per catturare le reazioni post-sinaptici elettrici di grandi dimensioni npopolazioni euronal 2 a eventi o stimoli specifici. ERP sono cambiamenti elettroencefalografici che sono in tempo bloccato sensoriali, motori, cognitivi o eventi, e si ritiene di rappresentare la somma dei potenziali postsinaptici prodotti durante l'elaborazione delle informazioni 3. Queste forme d'onda ERP sono caratterizzati dalla loro latenza, ampiezza, polarità, e la distribuzione del cuoio capelluto, che fornisce una ricca gamma di dati neurologica che può stimolare ulteriori indicazioni circa le connessioni neurali che contribuiscono alla conoscenza.
L'obiettivo della registrazione ERP e di elettroencefalografia (EEG) è quello di ottenere informazioni sui processi neurali fondamentali coinvolti nella di ordine superiore, operazioni cognitive complesse 4. ERP sono definiti dal loro fluttuazione negativa o positiva, così come la loro posizione sul cuoio capelluto e il tempo in cui compaiono dopo l'inizio dello stimolo. Vari ERP sono stati associati con i diversi aspetti dellaelaborazione cognitiva. Ad esempio, abbiamo cercato durante l'evento-correlato potenziale cervello N400 5, una forma d'onda negativo che si manifesta a 400 ms dopo la comparsa di stimoli significativi, quali parole 6, e la cui distribuzione sul cuoio capelluto è noto a dipendere dalla categoria semantica di questi stimoli. L'N400 è un indice di attivazioni semantiche, e gli studi hanno dimostrato che ha una ampiezza maggiore per le parole che attivano altre rappresentazioni, come ad esempio parole concrete (ad es., Banana) che attivano rappresentazioni sia visivi e verbali, che per parole astratte (ad esempio, , idea), che attivano solo rappresentazioni verbali 7,8. La ricerca sostiene anche l'idea che anche lievi sintomi della schizofrenia, come misurato da scale schizotipia, sono associati con anormalmente eccessiva attivazione semantica del N400 9. Come tale, stiamo esplorando se i farmaci antipsicotici, che diminuisce la presentazione sintomo schizofrenico, normalizza anormale seattivazioni Mantic della N400 in individui sani con elevati livelli di schizotipia. Qui, l'uso di ERP in un paradigma categorizzazione semantica è vantaggioso per studiare gli effetti di antipsicotici sulla N400.
Poiché la registrazione ERP è un metodo non invasivo e relativamente economico per valutare il funzionamento neurale, può essere applicato in una vasta gamma di settori, come dimostra il numero considerevole di studi ERP in neuroscienze cognitive, neurologia, neuropsicologia, psicolinguistica e psicologia cognitiva . La sua versatilità consente agli investigatori di porre domande di ricerca pertinenti circa la relativa tempistica degli eventi neurali in una grande varietà di settori, tra cui la lingua, la cognizione, e lo studio dei vari disturbi psichiatrici 10 come la schizofrenia, il disturbo affettivo bipolare, la depressione, il disordine e l'alcool dipendenza e offre vantaggi sostanziali rispetto ai metodi alternativi di neuroimaging, come funzionale risonanza magnetica funzionale (fMRI). Alcuni di questi includono la sua eccellente risoluzione temporale, che chiarisce l'attività cerebrale fino al millisecondo. Registrazione ERP anche direttamente gli indici eccitatori potenziali post-sinaptici (EPSPS) e inibitori potenziali post-sinaptici (IPSPs) attraverso il quale vengono eseguiti molti calcoli del cervello, qualcosa che la fMRI non fa. Un altro vantaggio della registrazione ERP è che offre la possibilità di distinguere l'attività inibitoria (hyperpolarizations neuronali) dalle attività eccitatoria (depolarizzazione neuronale), mentre in fMRI, i segnali maggiori non sono chiaramente differenziati tra questi due. Inoltre, il metodo ERP non richiede una condizione di contrasto: ERP prime possono essere esaminati per una sola condizione sperimentale, una distinzione da fMRI in cui le condizioni di controllo devono essere sottratte dalla condizione sperimentale, che porta a incertezza associare osservazioni con condizioni sperimentali o di contrasto. Utility registrazioni ERP ", relativocosto-efficacia e vantaggi associati offrono forte razionale per l'uso di ERP in neuroscienze cognitive come un modo per tenere traccia delle modifiche temporali rapidi attività neurale. Seguito è una guida passo-passo per le basi di esecuzione di un esperimento EEG e la registrazione dei potenziali evento-correlati.
Nella nostra indagine degli effetti di farmaci antipsicotici sulla N400, abbiamo scoperto che nella condizione placebo, N400s anteriori erano più grandi in individui con alta schizotipia rispetto ai soggetti con bassa schizotipia. Nella condizione di farmaco tuttavia, N400s fronto-centrali sono più piccoli, ma solo negli individui ad alto schizotipia. In tal modo, il farmaco è stato visto per diminuire questi grandi N400s fronto-centrale in alto individui schizotipici, che conferma precedenti ricerche che illustra più piccoli N400s anteriori in pazienti schizofrenici trattati con farmaci antipsicotici, rispetto ai pazienti che hanno ricevuto un placebo 11,12. Negli individui con basso schizotipia, non vi è stato alcun effetto del farmaco. Questi risultati sono stati ottenuti con la corretta applicazione del protocollo, e parlano l'importanza di raccogliere dati chiari e precisi.
Per garantire risultati accurati e validi, ci sono alcuni punti critici da tenere a mente. Aottenere un buon segnale, è fondamentale che il tappo sia perfettamente in forma e posizionato in modo che gli elettrodi sagittali sono esattamente nel mezzo e che l'impedenza viene regolato. Un tappo che è troppo grande può ridurre la qualità di registrazione, in quanto sarà molto più difficile per ridurre impedenze 13. E 'anche importante che i partecipanti capiscano che devono evitare movimenti eccessivi, lampeggiante, o flettere i loro muscoli del viso e della mascella, come queste azioni introdurre modifiche tracce EEG e potenzialmente rendere l'interpretazione dei dati molto difficile 14. Dopo l'esperimento, le attrezzature devono essere puliti per garantire che gli elettrodi non siano ostruiti con residui di gel, che potrebbero influenzare la futura raccolta del segnale.
Se ci sono problemi nel segnale, come il rumore o linee piatte, accertarsi che gli elettrodi sia la terra e di riferimento siano collegati correttamente. Riducendo l'impedenza di questi elettrodi può ridurre il rumore, quindi seci sono problemi nella connettività, riapplicare il gel e ri-graffi il cuoio capelluto sotto gli elettrodi. Se ci sono myograms, consentire al soggetto di rilassarsi prima di procedere. Nel progettare l'esperimento, è rilevante per la registrazione ERP che il disegno sperimentale rappresenta temporizzazione aspetti, come la durata della presentazione dello stimolo e periodi di tempo brevi che consentono al partecipante di lampeggiare.
Prima di iniziare un esperimento EEG, è importante comprendere le limitazioni associate. La risoluzione spaziale relativamente scarsa può essere qualcosa da considerare, nonché la difficoltà di utilizzare EEG per chiarire l'attività subcorticale. Il rumore introdotto da lampeggia e l'attività muscolare è anche svantaggioso, ed i segnali neurali ottenuti sono macchiate che passano attraverso il liquido cerebrospinale, meningi, e del cranio. Queste limitazioni possono essere affrontati con metodi di neuroimaging alternativi independently- come la risonanza magnetica funzionale, NIRS & #8211; o combinando EEG con questi approcci alternativi. Tuttavia, come già accennato, questi approcci portano anche i propri limiti. Le condizioni di contrasto necessari e la mancanza di linea di base e la polarità in fMRI sono esempi notevoli. Per quanto riguarda le tecniche di imaging cerebrale alternative, registrazione ERP ha molti Vantaggi- più in particolare la sua notevole risoluzione temporale, che è a livello di millisecondi. È anche non invasivo e minimamente scomodo per il partecipante, e non è associato a rischi significativi o pericoli. Registrazione ERP è economicamente sana, soprattutto se paragonata ad altre tecniche di neuroimaging come la risonanza magnetica funzionale (fMRI) e la tomografia ad emissione di positroni (PET) 15. Offre uno sguardo sugli eventi neurali che si verificano nei processi cognitivi, sensoriali e motorie, e in futuro, potrebbe essere applicata per esplorare i processi preconsci.
The authors have nothing to disclose.
Gli autori desiderano ringraziare il cervello e sul comportamento Research Foundation per il loro generoso sostegno.
EEG acquisition software (Scan 4.5) | Neuroscan | http://www.neuroscan.com/scan.cfm | |
Digital EEG Amplifier (NuAmp) | Neuro Scan Labs | http://www.neuroscan.com/documents/AF573-01%20CURRY%20NuAmpsExpressPRESSD4.pdf | |
2 computers | |||
Matlab | The MathWorks, Inc | http://www.mathworks.com/products/matlab/ | |
EEGLab Matlab toolbox | http://sccn.ucsd.edu/eeglab/ | ||
ERPLAB Toolbox | http://erpinfo.org/erplab | ||
Stimulus generation software | E-Prime | ||
ECI Electrode cap | Electro-cap International, Inc | http://www.electro-cap.com/index.cfm/caps/ | |
Special Head Measuring Tape (4 Colour ribbon) | Electro-cap International, Inc | http://www.electro-cap.com/index.cfm/supplies/ | |
Disposable Sponge Disks | Electro-cap International, Inc | http://www.electro-cap.com/index.cfm/supplies/ | |
EEG Abrasive Skin Prepping Gel (Nuprep) | Weaver and Company | http://www.weaverandcompany.com/nuprep.html | |
Body harness | Electro-cap International, Inc | http://www.electro-cap.com/index.cfm/supplies/ | |
Cap straps | Electro-cap International, Inc | http://www.electro-cap.com/index.cfm/supplies/ | |
Electro-gel | Electro-cap International, Inc | ||
Blunt needle (BD Vacutainer PrecisionGlide Multiple Sample Needle) | Becton, Dickinson and Company | 367211; see http://www.bd.com/resource.aspx?IDX=7559 | |
Syringe | Electro-cap International, Inc | http://www.electro-cap.com/index.cfm/supplies/ | |
2 Ear Electrodes | Electro-cap International, Inc | http://www.electro-cap.com/index.cfm/supplies/ | |
Alcohol wipes | |||
Red pencil | |||
Cotton swabs | |||
Facilities and supplies for participants to wash their hair after the experiment- sink, shampoo, comb, towels, hair dryer |