Potentiels liés à l'événement et paradigme "oddball" (ou stimulus discordant)

Source : Laboratoires de Jonas T. Kaplan et Sarah I. Gimbel — University of Southern California

Compte tenu de l’énorme quantité d’informations capturées par les organes sensoriels, il est crucial que le cerveau est capable de donner la priorité au traitement de certains stimuli, de dépenser moins d’efforts sur ce qui pourrait ne pas être actuellement important et s’occuper de ce qui est. Une heuristique le cerveau utilise est d’ignorer les stimuli qui sont fréquente ou constante en faveur de stimuli qui sont uniques ou inattendus. Par conséquent, les événements rares tendent à être plus saillant et capter notre attention. En outre, des stimuli qui se rapportent à nos objectifs de comportements actuels sont prioritaire sur ceux qui ne sont pas pertinents.

Les corrélats neurophysiologiques de l’attention ont été expérimentalement examinés dans le cadre du paradigme de l’excentrique. Initialement lancé en 1975, la tâche de l’excentrique présente le participant avec une séquence audio répétitif ou des stimuli visuels, rarement interrompus par un stimulus inattendu. ¹ cette interruption par un stimulus cible a été démontrée pour susciter des événements électriques spécifiques qui sont enregistrables au cuir chevelu appelé potentiels liés à l’événement (ERPs). Un ERP est la réponse du cerveau mesurée résultant d’un événement sensoriel, cognitif ou moteur spécifique. ERPs sont mesurées au moyen de l’électroencéphalographie (EEG), d’évaluer le fonctionnement du cerveau chez les patients atteints de la maladie et les individus fonctionnant normalement de manière non invasive. Un composant ERP spécifique trouvé dans toute la région pariétale du cuir chevelu, connu comme le P300, est renforcé en réponse aux événements de l’excentrique. Le P300 est une déviation positive continue du signal d’EEG qui se produit autour entre 250 et 500 ms après le début de la stimulation. En général, début potentiels reflètent sensori-moteur traitement tandis que des potentiels plus tard comme le P300 reflètent le traitement cognitif.

Dans cette vidéo, nous montrons comment administrer la tâche de l’excentrique à l’aide d’EEG. La vidéo s’étendra la configuration et l’administration de l’EEG, et analyse des ERPs associés à des stimuli cibles et témoins dans la tâche de l’excentrique. Dans cette tâche, les participants sont mis en place avec les électrodes de l’EEG, puis l’activité cérébrale est enregistrée alors qu’ils considèrent des stimuli de contrôle, entrecoupées de stimuli de la cible. La procédure est similaire à celle de Habibi et al. ² chaque fois qu’un stimulus cible est présenté, le participant doit appuyer sur un bouton. Quand les Pro sont en moyenne à travers les contrôle et la cible des stimuli, les corrélats neurones de chaque événement peuvent être comparés dans une fenêtre de temps choisi.

1. participant recrutement

1. Recruter des 20 participants pour l’expérience.
2. S’assurer que les participants ont été pleinement informées des procédures de recherche et ont signé tous les formulaires de consentement approprié.

2. collecte des données

1. Préparation de l’EEG (Remarque : ces étapes doivent être utilisés avec le système de Neuroscan 4.3 avec amplificateur 2 Synamps et un bouchon rapide 64 voies.)
   1. Les participants à une étude de l’EEG n’ait pas de n’importe quel produits capillaires (p. ex., gel, souris ou congé en conditionneur) dans leurs cheveux avant leur participation.
   2. Remplir 2-4, seringues de 10 ml de gel électrode conductrice (c.-à-d., Quick-gel). Il est suggéré de remuer le gel avant de l’utiliser pour libérer les bulles d’air.
   3. Brosser les cheveux et le cuir chevelu complètement (environ 5 min).
   4. Propre chef avec de la gaze de coton et de l’alcool. Nettoyer également la peau pour le placement des électrodes : deux mastoids (derrière chaque oreille), au-dessous et au-dessus de la gauche les yeux VEO (electro-oculaire verticale) et les côtés extrême de chaque œil HEO (electro-oculaire horizontale ; Figure 1, gauche).
   5. L’utilisation de disques adhésifs recto-verso, placez les électrodes.
   6. Mesurer la tête de l’avant (directement entre les sourcils, Mid-oeil) à l’inion (sous le choc de la tête dans le dos). Cette distance permettra de déterminer la taille de la PAC (petite, moyenne ou grande). Pour placer le capuchon, marquer les 10 % de la distance mesurée sur le front et s’assurer que l’électrode frontale médiane (ZPP) est placé sur ce point marqué.
   7. Fixer les électrodes face à leurs cordes respectives sur la PAC
   8. Commencer à remplir les électrodes avec gel, à l’aide de la pointe de l’aiguille émoussée pour gratter les cheveux du côté dessous l’électrode, l’électrode est en contact direct avec le cuir chevelu. Être conscient ne pas à blesser la peau.
      1. Soulevant l’électrode un peu le rend plus facile d’insérer le gel. Dans la plupart des cas, il y aura des cheveux du dessous de l’électrode. Déplaçant hors de la voie permettra mieux impédance.
   9. Prendre le participant à la salle insonorisée et branchez le capuchon et les électrodes.
   10. Vérifier l’impédance de la connexion de l’électrode-cuir chevelu pour le garder sous 10 KΩ. Si l’impédance est élevée, s’assurer que l’électrode a gel conducteur et est en contact avec le cuir chevelu.
       1. L’impédance est la tendance à entraver le flux de courant alternatif. Haute impédance peut augmenter le bruit dans les données et devrait être réduite au minimum avant le début de l’étude.
       2. Dans la plupart des cas, les cheveux sont dans la voie de l’électrode. Déplacement de la route devrait obtenir meilleure impédance.
   11. Une fois l’impédance est acceptable pour toutes les électrodes et traces EEG sont nulles du bruit, la collecte de données peut commencer.

Figure 1 : emplacement des électrodes. Placement des électrodes visage pour détecter les artefacts EOG (à gauche). Schéma de mesure de directement entre les sourcils pour un peu moins de la bosse à l’arrière de la tête. 10 % de cette mesure est mesurée au-dessus de la marque Mid-oeil, et c’est où l’électrode FPZ de la PAC est placé (à droite).

2. Collecte de données EEG
   1. Préparer le participant pour effectuer la tâche.
      1. Placer le participant dans un fauteuil de 75 cm de l’écran d’ordinateur 16 po, dans une pièce de sonore et lumière atténuée (acoustique et électrique blindée).
      2. Dire le participant qu’il/elle sera voir cercles colorés apparaissent sur l’écran. Chaque fois qu’on voit un cercle vert, le participant devrait appuyer sur un bouton qui s’est tenu dans sa main droite (Figure 2).
         1. Afficher chaque stimulus pour 1000 ms, avec un intervalle interstimulus 1000 ms entre les présentations de stimulus.
         2. Montrer les stimuli de la 64 cible, dispersées au hasard parmi 96 présentations des cercles rouges non ciblés. Répétez cette séquence deux fois, pour un total de 128 cible stimulus essais et 192 essais de contrôle non ciblés.
   2. Démarrer le système et ont un enregistrement continu de l’EEG dans l’ensemble de la présentation de la tâche fonctionnelle.
   3. EEG est amplifié par l’amplificateur avec un gain de 1024 et une bande passante de 0,01 à 100 Hz.
   4. Essais contaminés par oeil-clignote et rejet de l’artefact (environ 15 % des essais) sera éliminée hors ligne.

Figure 2 : étude de conception pour la tâche excentrique. Le participant est présenté avec un cercle rouge ou un cercle vert. Chaque stimulus apparaît pour 1 s, suivi d’un écran vide 1-s. Chaque fois que le participant voit un cercle vert, il est chargé d’appuyer sur un bouton qui s’est tenu dans sa main droite.

3. analyse des données

1. Hors ligne, données à mastoids en moyenne de référence.
2. Segmenter les données EEG continu en époques, départ 200 ms avant et se terminant à 1000 ms après le début du stimulus.
3. Époques sont base corrigée à l’aide de l’époque 200 ms avant le début du stimulus.
4. Pour corriger des artefacts de mouvement, époques avec un changement de signal dépassant 150 microvolt à toute électrode EEG ne figuraient pas dans la moyenne.
5. Les données sont filtrées numériquement en mode hors connexion (passe-bande 0,05-20 Hz).
6. Utiliser les moyennes de l’ERP qui sont affichés sur les sites d’enregistrement Pz pour cible et contrôle des stimuli.
   1. La crête (amplitude et la latence) de la pariétales P300 est obtenue automatiquement à électrode Pz.
7. Analyse statistique
   1. Tracer des ERP moyennes des électrodes Pz pariétales.
   2. Pour l’amplitude de crête et latences, utiliser F-tests pour chaque intervalle de latence pour déterminer s’il existe une différence entre la cible et le contrôle des stimuli.

Au cours de la tâche de l’excentrique où les participants ont reçu l’ordre de répondre avec un bouton à chaque fois qu’ils ont vu un cercle vert, il y avait un P300 pariétal accrue par rapport à lorsque le participant a vu le cercle de contrôle rouge. Ce suivi a atteint environ 350 ms après le début du stimulus, alors qu’il n’y avait aucun Pic P300 pour la trace de contrôle ()Figure 3).

Figure 3 : P300 pariétal réponse aux images de référence et excentrique. Trace de temps moyen ERP de la réaction pariétale d’images de référence (rouges) et excentrique (vert). La réponse est mesurée en microvolts sur millisecondes.

Ces résultats montrent que l’activité dans le lobe pariétal augmente lorsqu’un élément de l’excentrique est présenté, reflétant les processus neuronaux qui identifient la tâche des stimuli saillants. Le cerveau augmente son efficacité en identifiant ces éléments et concentrer les ressources sur leur traitement. Stimuli qui captent l’attention de cette façon sont ont réagi plus rapidement et rappeler aussi mieux plus tard.

L’approche ERP, due à sa très haute résolution temporelle, permet à la discrimination entre les événements électriques qui correspondent aux processus psychologiques extrêmement rapide. La tâche de l’excentrique démontre cette puissance, en révélant une signature électrique du lobe pariétal qui établit une distinction entre les deux stimuli similaires, moins de la moitié une seconde après leur présentation. La tâche fournit une fenêtre dans les processus du cerveau pour identifier les fonctionnalités de l’environnement qui ont une importance biologique actuelle. ³

Le paradigme de l’excentrique combine des aspects d’attention tant ascendante et descendante . De bas en haut attention désigne la capacité exogène d’un stimulus pour capter notre attention indépendamment de nos propres plans volontaires ou les buts. Cela entre en jeu dans la tâche de l’excentrique en ce que les cibles sont rares et diffèrent par les autres stimuli dans l’expérience, ce qui en fait se démarquer. Attention de haut en bas, se réfère à notre capacité à filtrer les informations entrantes basées sur nos objectifs actuels de la tâche. La tâche de l’excentrique concerne des aspects d’attention de haut en bas, parce que nous sommes chargé de répondre uniquement aux stimuli cibles, c’est pourquoi nous tentons consciemment assister à leur. Recherche a démontré que le potentiel P300 peut avoir des sous-composants précoces et tardives, le sous-composant du début (appelé P3a) reflétant la saillance de bas en haut qui est entraînée par la nouveauté de l’impulsion et le sous-composant ultérieur (appelée P3b) qui reflète la classification cognitive descendante du stimulus comme une cible. La tâche de l’excentrique est donc une sonde robuste et complexe des processus attentionnels.

Comme un marqueur fiable des processus attentionnels dans le cerveau, le P300 induites par la tâche de l’excentrique peut être un biomarqueur utile du dysfonctionnement attentionnel. Par exemple, enfants atteints de TDAH présentent un plus petit et plus tard P300 potentiel,⁴ et ces différences tendent à diminuer avec le traitement médicamenteux efficace. ⁵