Sign In

פוטנציאלים הקשורים לאירועים והמשימה המוזרה

Overview

מקור: מעבדות של ג'ונאס ט. קפלן ושרה גימבל – אוניברסיטת דרום קליפורניה

בהתחשב בכמות העצומה של מידע שנתפס על ידי איברי החישה, זה חיוני כי המוח הוא מסוגל לתעדף את העיבוד של גירויים מסוימים, להשקיע פחות מאמץ על מה לא יכול להיות חשוב כרגע ולטפל במה הוא. היוריסטית אחת שהמוח משתמש בה היא להתעלם מגירויים תכופים או קבועים לטובת גירויים בלתי צפויים או ייחודיים. לכן, אירועים נדירים נוטים להיות בולטים יותר ולתפוס את תשומת הלב שלנו. יתר על כן, גירויים הרלוונטיים למטרות ההתנהגות הנוכחיות שלנו מקבלים עדיפות על פני אלה שאינם רלוונטיים.

הקורלציה הנוירופיזיולוגית של תשומת הלב נבדקה באופן ניסיוני באמצעות הפרדיגמה המוזרה. המשימה המוזרה, שהוצגה במקור בשנת 1975, מציגה למשתתף רצף של גירויים קוליים או חזותיים חוזרים ונשנים, שנקטעים לעתים רחוקות על ידי גירוי בלתי צפוי. 1 הפרעה זו על ידי גירוי יעד הוכח לעורר אירועים חשמליים ספציפיים הניתנים לתיעוד בקרקפת המכונה פוטנציאל הקשור לאירוע (ERPs). ERP הוא תגובת המוח הנמדדת הנובעת מאירוע חושי, קוגניטיבי או מוטורי ספציפי. ERPs נמדדים באמצעות אלקטרואנצפלוגרפיה (EEG), אמצעי לא פולשני להערכת תפקוד המוח בחולים עם מחלות ואנשים מתפקדים בדרך כלל. רכיב ERP ספציפי שנמצא על פני האזור הקודקודי של הקרקפת, המכונה P300, משופר בתגובה לאירועים מוזרים. P300 הוא הסטה חיובית באות EEG המתרחשת בין 250 ל 500 ms לאחר תחילת גירוי. באופן כללי, פוטנציאלים מוקדמים משקפים עיבוד חושי-מוטורי בעוד שפוטנציאלים מאוחרים יותר כמו P300 משקפים עיבוד קוגניטיבי.

בסרטון וידאו זה, אנו מראים כיצד לנהל את המשימה המוזרה באמצעות EEG. הווידאו יכסה את ההתקנה וההתנהלות של EEG, וניתוח של ERPs הקשורים הן לגירויים שליטה והן לגירויים ממוקדים במשימה המוזרה. במשימה זו, המשתתפים מוגדרים עם אלקטרודות EEG, ואז פעילות המוח נרשמת בזמן שהם רואים גירויי שליטה, משולבים עם גירויים היעד. ההליך דומה לזה של חביבי ואח' . 2 בכל פעם שמוצג גירוי יעד, המשתתף לוחץ על כפתור. כאשר ה- ERPs הם בממוצע על פני גירויי הבקרה והיעד, ניתן להשוות את הקורלציה העצבית של כל אירוע בחלון זמן נבחר.

Procedure

1. גיוס משתתפים

  1. לגייס 20 משתתפים לניסוי.
  2. ודא כי המשתתפים עודכנו באופן מלא על נהלי המחקר וחתמו על כל טפסי ההסכמה המתאימים.

2. איסוף נתונים

  1. הכנת EEG (הערה: שלבים אלה מיועדים לשימוש עם מערכת Neuroscan 4.3 עם מגבר Synamps 2 ומכסה מהיר של 64 ערוצים.)
    1. המשתתפים במחקר EEG לא צריכים להיות כל מוצרי שיער (למשל,ג'ל, עכבר, או מרכך leave-in) בשיער שלהם לפני השתתפותם.
    2. מלא 2-4, מזרקים 10 מ"ל עם אלקטרודה ג'ל מוליך(כלומר,ג'ל מהיר). מומלץ לערבב את הג'ל לפני השימוש בו כדי לשחרר בועות אוויר.
    3. מברישים היטב את השיער והקרקפת (כ-5 דקות).
    4. ראש נקי עם אלכוהול וגאזה כותנה. גם לנקות את העור למיקום של אלקטרודות: שני mastoids (מאחורי כל אוזן), מתחת ומעל העין השמאלית VEO (אלקטרו עינית אנכית), ואת הצדדים הרחוקים של כל HEO עין (אלקטרו עינית אופקית; איור 1, משמאל).
    5. באמצעות דיסקים דו-צדדיים של דבק, הנח את האלקטרודות.
    6. למדוד את הראש מהחזית (ישירות בין הגבות, באמצע העין) אל inion (מתחת בליטה של הראש מאחור). מרחק זה יקבע את גודל המכסה (קטן, בינוני או גדול). כדי למקם את המכסה, לסמן את 10% של המרחק הנמדד על המצח ולוודא כי אלקטרודה באמצע חזיתית (FPz) ממוקם על נקודה מסומנת זו.
    7. חבר את אלקטרודות הפנים לכבלים המתאימים להן על המכסה
    8. התחל למלא את האלקטרודות בג'ל, תוך שימוש בקצה המחט הקהה כדי לגרד את השיער הצידה מתחת לאלקטרודה, כך שהאלקטרודה נמצאת במגע ישיר עם הקרקפת. שים לב לא לפצוע את העור.
      1. הרמת האלקטרודה קצת מקלה על החדרת הג'ל. ברוב המקרים, יהיה שיער מתחת לאלקטרודה. הזזתו מהדרך תאפשר לעכבה טובה יותר.
    9. קח את המשתתף לחדר אטום לרעש וחבר את המכסה ואלקטרודות בודדות.
    10. בדוק את העכבה של חיבור אלקטרודה-קרקפת כדי לשמור אותו מתחת 10 KΩ. אם המכשול גבוה ודא האלקטרודה יש ג'ל מוליך והוא בקשר עם הקרקפת.
      1. המכשול הוא הנטייה לעכב את זרימתו של זרם לסירוגין. עישול גבוה עלול להגביר את הרעש בנתונים, ויש למזער אותו לפני תחילת המחקר.
      2. ברוב המקרים, השיער הוא בדרך של האלקטרודה. הזזת זה מהדרך צריכה לקבל מכשול טוב יותר.
    11. ברגע שהמעכבה מקובלת על כל האלקטרודות, ועקבות EEG אינן ריקות מרעש, איסוף הנתונים יכול להתחיל.

Figure 1
איור 1: מיקום אלקטרודה. מיקום האלקטרודות בפנים כדי לזהות חפצי EOG (משמאל). תרשים של מדידה ישירות בין הגבות רק מתחת לבליטה בחלק האחורי של הראש. 10% ממדידה זו נמדדת מעל סימן אמצע העין, וכאן ממוקמת אלקטרודת FPZ של המכסה (מימין).

  1. איסוף נתוני EEG
    1. הכן את המשתתף לביצוע המשימה.
      1. מניחים את המשתתף בכיסא במרחק של 75 ס"מ ממסך המחשב בגודל 16 נכנס, בחדר סאונד ומונשם קלות (מוגן אקוסטית וחשמלית).
      2. אמור למשתתף שהוא יראה עיגולים צבעוניים מופיעים על המסך. בכל פעם שנראה עיגול ירוק, על המשתתף ללחוץ על כפתור המוחזק בידימין (איור 2).
        1. הצג כל גירוי עבור 1000 ms, עם מרווח ביניים של 1000 ms בין מצגות גירוי.
        2. הצג את 64 גירויי היעד, המשולבים באופן אקראי בין 96 מצגות של העיגולים האדומים שאינם מטרה. חזור על רצף זה פעמיים, עבור סך של 128 ניסויי גירוי יעד ו -192 ניסויי בקרה שאינם מטרה.
    2. הפעל את המערכת, ויש לי הקלטה רציפה של EEG לאורך כל המצגת של המשימה הפונקציונלית.
    3. EEG מוגבר על ידי אמפרים עם רווח של 1024 ופס של 0.01-100 הרץ.
    4. ניסויים מזוהמים על ידי מצמוצים ודחיית חפץ (כ -15% מהניסויים) יבוטלו.

Figure 2
איור 2: למד עיצוב עבור המשימה המוזרה. המשתתף מוצג עם עיגול אדום או עיגול ירוק. כל גירוי מופיע עבור 1 s, ואחריו מסך ריק של 1 s. בכל פעם שהמשתתף רואה עיגול ירוק, הוא מונחה ללחוץ על כפתור המוחזק בידו הימנית.

3. ניתוח נתונים

  1. לא מקוון, נתוני הפניה למסטואידים ממוצעים.
  2. פלח נתוני EEG רציפים לתקופות, החל 200 אלפיות השנייה לפני וכלה 1000 אלפיות השנייה לאחר תחילת הגירוי.
  3. תקופות מתוקנות בסיסית באמצעות התקופה 200 ms לפני תחילת הגירוי.
  4. כדי לתקן עבור ממצאי תנועה, תקופות עם שינוי אות העולה על 150 microvolt בכל אלקטרודה EEG לא נכללו בממוצע.
  5. הנתונים מסוננים דיגיטלית במצב לא מקוון (bandpass 0.05-20 הרץ).
  6. השתמש בממוצעי ERP המוצגים מאתרי ההקלטה של Pz עבור גירויי יעד ושליטה.
    1. השיא (משרעת והשהיה) של P300 הקודקודי מתקבל באופן אוטומטי ב- Electrode Pz.
  7. ניתוח סטטיסטי
    1. עלילה ERP ממוצעים מן האלקטרודות Pz הקודקודי.
    2. עבור משרעת שיא והשהיה, השתמש F-בדיקות עבור כל טווח השהיה כדי לקבוע אם יש הבדל בין גירויי היעד ושליטה.

Results

במהלך המשימה המוזרה שבה המשתתפים הונחו להגיב בלחיצת כפתור בכל פעם שהם ראו עיגול ירוק, היה P300 קודקודי מוגבר בהשוואה כאשר המשתתף צפה בעיגול האדום של הפקד. עקבות אלה הגיעו לשיא של כ-350 אלפיות שני לאחר תחילת הגירוי, בעוד שלא היה פסגת P300 למעקב הבקרה (איור3).

Figure 3
איור 3: תגובת P300 הקודקודית לתמונות בסיסיות ומוזרות. מעקב זמן ERP ממוצע של התגובה הקודקודית לתמונות בסיסיות (תמונות אדומות) ואי-זוגיות (ירוק). התגובה נמדדת במיקרו-וולט על פני אלפיות שניה.

תוצאות אלה מראות כי הפעילות באונה הקודקודית עולה כאשר מוצג פריט oddball, המשקף את התהליכים העצביים המזהים גירויים רלוונטיים למשימה, בולטים. המוח מגביר את יעילותו על ידי זיהוי פריטים אלה וממקד משאבים בעיבוד שלהם. גירויים הלוכדים תשומת לב בדרך זו מגיבים מהר יותר, וגם נזכרים טוב יותר מאוחר יותר.

Application and Summary

גישת ERP, בשל הרזולוציה הזמנית הגבוהה מאוד שלה, מאפשרת אפליה בין האירועים החשמליים התואמים לתהליכים פסיכולוגיים מהירים במיוחד. המשימה המוזרה מדגימה את הכוח הזה, בחשיפת חתימה חשמלית מהאונה הקודקודית שמפלה בין שני גירויים דומים פחות מחצי שנייה לאחר הצגתם. המשימה מספקת חלון לתהליך של המוח לזיהוי תכונות בסביבה שיש להן חשיבות ביולוגית נוכחית. 3

הפרדיגמה המוזרה משלבת היבטים של תשומת לב מלמטה למעלה ולמעלה למטה. תשומת לב מלמטה למעלה מתייחסת ליכולת האקסוגנית של גירוי ללכוד את תשומת הלב שלנו ללא קשר לתוכניות או המטרות הזדוות שלנו. זה בא לידי ביטוי במשימה המוזרה בכך שהמטרות נדירות ושונות מהגירויים האחרים בניסוי, מה שגורם להם להתבלט. תשומת לב מלמעלה למטה מתייחסת ליכולת שלנו לסנן מידע נכנס בהתבסס על יעדי המשימה הנוכחיים שלנו. המשימה המוזרה כרוכה בהיבטים של תשומת לב מלמעלה למטה מכיוון שאנו מונחים להגיב רק לגירויים היעד, ולכן אנו מנסים במודע לטפל בהם. מחקרים מצאו כי פוטנציאל P300 עשוי להיות תת-קומבנציונלי מוקדם ומאוחר, תת-קומפיינט מוקדם (הנקרא P3a) המשקף את המליחות מלמטה למעלה המונעת על ידי החידוש של הגירוי, ואת תת-קומבנציה מאוחרת יותר (הנקרא P3b) המשקפת את הסיווג הקוגניטיבי מלמעלה למטה של הגירוי כמטרה. המשימה המוזרה היא אפוא בדיקה חזקה ומורכבת של תהליכי קשב.

כסמן אמין של תהליכי קשב במוח, P300 עורר על ידי המשימה מוזר יכול להיות סמן ביולוגי שימושי של תפקוד לקוי של תשומת לב. לדוגמה, ילדים עם הפרעת קשב וריכוז מראים פוטנציאל P300 קטן ומאוחר יותר,4 והבדלים אלה נוטים לרדת עם טיפול תרופתי יעיל. 5

References

  1. Squires, N.K., Squires, K.C. & Hillyard, S.A. Two varieties of long-latency positive waves evoked by unpredictable auditory stimuli in man. Electroencephalogr Clin Neurophysiol 38, 387-401 (1975).
  2. Habibi, A., Wirantana, V. & Starr, A. Cortical Activity during Perception of Musical Rhythm; Comparing Musicians and Non-musicians. Psychomusicology 24, 125-135 (2014).
  3. Halgren, E. & Marinkovic, K. Neurophysiological networks integrating human emotions. in The Cognitive Neurosciences (ed. Gazzaniga, M.S.) 1137-1151 (MIT Press, Cambridge, MA, 1995).
  4. Doyle, A.E., et al. Attention-deficit/hyperactivity disorder endophenotypes. Biol Psychiatry 57, 1324-1335 (2005).
  5. Winsberg, B.G., Javitt, D.C. & Silipo, G.S. Electrophysiological indices of information processing in methylphenidate responders. Biol Psychiatry 42, 434-445 (1997).

Tags

Event related PotentialsOddball TaskSensory InformationPrioritize ProcessingAttentionTop down AttentionBottom up AttentionUnique StimuliCapture AttentionNoveltyOddball StimuliBrain ActivationElectrical Signal

Skip to...

0:00

Overview

2:26

Experimental Design

5:35

Running the Experiment

9:11

Data Analysis and Representative Results

11:37

Applications

13:52

Summary

Videos from this collection:

article

Now Playing

פוטנציאלים הקשורים לאירועים והמשימה המוזרה

Neuropsychology

27.4K Views

article

המוח המפוצל

Neuropsychology

68.2K Views

article

מפות מנוע

Neuropsychology

27.5K Views

article

פרספקטיבות על נוירופסיכולוגיה

Neuropsychology

12.0K Views

article

קבלת החלטות ומשימת ההימורים באיווה

Neuropsychology

32.4K Views

article

תפקוד מבצעי בהפרעת ספקטרום האוטיזם

Neuropsychology

17.7K Views

article

אמנזיה אנטרוגרדית

Neuropsychology

30.3K Views

article

קורלציה פיזיולוגית של הכרה רגשית

Neuropsychology

16.2K Views

article

שפה: N400 באי התאמה סמנטית

Neuropsychology

19.6K Views

article

למידה וזיכרון: משימת הזיכרון-לדעת

Neuropsychology

17.1K Views

article

מדידת הבדלי חומר אפור עם מורפומטריה מבוססת ווקסל: המוח המוזיקלי

Neuropsychology

17.3K Views

article

פענוח תמונות שמיעתיות עם ניתוח תבניות רב-תכליתיות

Neuropsychology

6.4K Views

article

תשומת לב חזותית: חקירת fMRI של בקרת קשב מבוססת אובייקט

Neuropsychology

41.6K Views

article

שימוש בהדמיית טנזור דיפוזיה בפגיעה מוחית טראומטית

Neuropsychology

16.7K Views

article

שימוש ב- TMS למדידת עירור מוטורי במהלך תצפית פעולה

Neuropsychology

10.1K Views

JoVE Logo

Privacy

Terms of Use

Policies

Research

Education

ABOUT JoVE

Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved