Un abonnement à JoVE est nécessaire pour voir ce contenu. Connectez-vous ou commencez votre essai gratuit.
Dans cet article, nous présentons un protocole pour étudier les modèles morphologiques potentiels évoqués visuels cortical différentiels par la stimulation des réseaux ventral et dorsal utilisant l'EEG de haute densité. Des paradigmes visuels d'objet et de stimulus de mouvement, avec et sans nervosité temporelle, sont décrits. Des analyses morphologiques potentielles évoquées visuelles sont également décrites.
Cet article présente une méthodologie pour l'enregistrement et l'analyse des potentiels visuels corticaux évoqués (CVEP) en réponse à divers stimulus visuels utilisant l'électroencéphalographie à haute densité de 128 canaux (EEG). L'objectif spécifique des stimuli et des analyses décrits est d'examiner s'il est possible de reproduire les modèles morphologiques CVEP précédemment rapportés obtenus par un stimulus de mouvement apparent, conçu pour stimuler simultanément le centre ventral et le centre dorsal réseaux visuels, à l'aide de stimuli d'objets et de mouvements conçus pour stimuler séparément les réseaux corticaux visuels ventrales et dorsaux. Quatre paradigmes visuels sont présentés : 1. Objets visuels randomisés avec présentation temporelle cohérente. 2. Objets visuels randomisés avec présentation temporelle incohérente (ou nervosité). 3. Mouvement visuel par l'intermédiaire d'un champ radial de mouvement central cohérent de point sans la nervosité. 4. Mouvement visuel par l'intermédiaire d'un champ radial de mouvement central cohérent de point avec la nervosité. Ces quatre paradigmes sont présentés dans un ordre pseudo-randomisé pour chaque participant. Jitter est introduit afin de voir comment les effets anticipatoires possibles peuvent affecter la morphologie de la réponse CVEP objet-début et motion-début. Les analyses de données de l'EEG sont décrites en détail, y compris les étapes de l'exportation et de l'importation de données à partir des plates-formes de traitement des signaux, l'identification et l'élimination des mauvais canaux, le rejet des artefacts, la moyenne et la catégorisation de la morphologie cVEP moyenne type de modèle basé sur les plages de latence des pics de composants. Les données représentatives montrent que l'approche méthodologique est en effet sensible pour susciter des modèles morphologiques différentiels de cVEP objet-début et de motion-début et peut, par conséquent, être utile pour aborder l'objectif plus large de recherche. Compte tenu de la résolution temporelle élevée de l'EEG et de l'application possible de l'EEG à haute densité dans les analyses de localisation des sources, ce protocole est idéal pour l'étude des modèles morphologiques cVEP distincts et des mécanismes neuronaux sous-jacents qui génèrent ces réponses différentielles.
L'électroencéphalographie (EEG) est un outil qui offre une approche peu coûteuse et non invasive à l'étude du traitement cortical, particulièrement comparé aux méthodes corticales d'évaluation telles que l'imagerie par résonance magnétique fonctionnelle (IRMf), l'émission de positron la tomographie (PET), et l'imagerie par tenseur de diffusion (DTI)1. EEG fournit également une résolution temporelle élevée, qui n'est pas possible d'atteindre lors de l'utilisation de mesures telles que l'IRMf, TEP, ou DTI2. La résolution temporelle élevée est critique en examinant la fonction temporelle centrale afin d'obtenir milliseconde-précision des mécanismes neurophysiologiques liés au traitement de l'entrée ou des événements spécifiques. Dans le système visuel central, les potentiels visuels corticaux évoqués (CVEP) sont une approche populaire dans l'étude des processus neuronaux verrouillés dans le temps dans le cortex cérébral. Les réponses CVEP sont enregistrées et moyennes sur un certain nombre d'essais d'événements, ce qui donne lieu à des composants de pointe (p. ex. P1, N1, P2) à intervalles de milliseconde spécifiques. Le moment et l'amplitude de ces réponses neuronales de pointe peuvent fournir des informations concernant la vitesse et la maturation de traitement cortical, aussi bien que des déficits dans la fonction corticale3,4,5.
Les CVEP sont spécifiques au type d'entrée visuelle présentée au spectateur. En utilisant certains stimuli dans un paradigme CVEP, il est possible d'observer la fonction de réseaux visuels distincts tels que le flux ventral, impliqués dans le traitement de la forme et la couleur, ou parvocellulaire et entrée magnocellulaire6,7, 8, et le flux dorsal, qui traite en grande partie le mouvement ou l'entrée magnocellulaire9,10. Les CVEP générés par ces réseaux ont été utiles non seulement pour mieux comprendre les mécanismes neurophysiologiques typiques sous-jacents au comportement, mais aussi dans le traitement ciblé des comportements atypiques dans les populations cliniques. Par exemple, des composants cVEP retardés dans les réseaux dorsaux et ventral ont été rapportés chez les enfants dyslexiques, ce qui suggère que la fonction visuelle dans ces deux réseaux devrait être ciblée lors de la conception d'un plan d'intervention11. Ainsi, les CVEP enregistrés via l'EEG offrent un outil clinique puissant permettant d'évaluer les processus visuels typiques et atypiques.
Dans une étude récente, l'EEG à haute densité a été utilisé pour mesurer les CVEP apparents de mouvement-début dans les enfants typiquement en développement, avec l'objectif d'examiner les réponses variables de CVEP et les générateurs corticaux visuels connexes à travers le développement. Les participants ont vu passivement les stimuli de mouvement apparent12,13,14,15, qui se composaient à la fois de changement de forme et de mouvement, conçu pour stimuler simultanément les flux dorsaux et ventral. On a constaté qu'environ la moitié des enfants ont répondu avec une forme d'onde CVEP, ou morphologie, composée de trois pics (P1-N1-P2, modèle A). Cette morphologie est une réponse classique de CVEP observée dans toute la littérature. En revanche, l'autre moitié des enfants s'est présenté avec un modèle morphologique composé de cinq pics (P1-N1a-P2a-N1b-P2b, modèle B). À notre connaissance, l'occurrence robuste et la comparaison de ces modèles morphologiques n'ont pas été précédemment discutées dans la littérature de CVEP dans les populations d'enfant ou d'adulte, bien que la morphologie variable ait été notée dans le mouvement apparent et CVEP14,16. En outre, ces différences morphologiques n'auraient pas été apparentes dans la recherche utilisant d'autres méthodes d'évaluation fonctionnelle corticale, telles que l'IRMf ou le PET, en raison de la faible résolution temporelle de ces mesures.
Pour déterminer les générateurs corticaux de chaque pic dans les modèles A et B de CVEP, des analyses de localisation de source ont été exécutées, qui est une approche statistique utilisée pour estimer les régions corticales les plus susceptibles impliquées dans la réponse de CVEP12,13 . Pour chaque pic, quel que soit le modèle morphologique, les cortices visuels primaires et d'ordre supérieur ont été identifiés comme sources du signal CVEP. Ainsi, il semble que la principale différence sous-jacente à la morphologie CVEP obtenue par le mouvement apparent est que ceux avec le modèle B activent les régions corticales visuelles des temps supplémentaires pendant le traitement. Puisque ces types de modèles n'ont pas été précédemment identifiés dans la littérature, le but du traitement visuel additionnel dans ceux avec le modèle B de CVEP demeure peu clair. Par conséquent, le prochain objectif dans cette ligne de recherche est d'acquérir une meilleure compréhension de la cause de la morphologie différentielle cVEP et si de tels modèles peuvent se rapporter au comportement visuel dans les populations typiques et cliniques.
La première étape pour comprendre pourquoi certaines personnes pourraient démontrer une morphologie CVEP par rapport à une autre est de déterminer si ces réponses sont intrinsèques ou extrinsèques dans la nature. En d'autres termes, si une personne démontre un modèle en réponse à un stimulus visuel, répondra-t-elle avec un modèle semblable à tous les stimulus ? Ou est-ce que cette réponse est dépendante du stimulus, spécifique au réseau visuel ou aux réseaux activés ?
Pour répondre à cette question, deux paradigmes visuels passifs ont été conçus, destinés à activer séparément des réseaux visuels spécifiques. Le stimulus présenté dans l'étude initiale a été conçu pour stimuler simultanément les flux dorsaux et ventral ; ainsi, on ne savait pas si l'un ou les deux réseaux étaient impliqués dans la production de morphologie spécifique des formes d'onde. Dans l'approche méthodologique actuelle, le paradigme conçu pour stimuler le flux ventral est composé d'objets hautement identifiables dans des formes de base de carrés et de cercles, suscitant des CVEP objet-début. Le paradigme conçu pour stimuler le flux dorsal se compose d'un mouvement visuel via un champ radial de points centraux cohérents à une vitesse fixe vers un point de fixation, suscitant des CVEP de début de mouvement.
Une deuxième question qui a surgi à la suite de l'étude initiale était de savoir si la morphologie différentielle VEP pourrait être due à l'anticipation des participants de stimuli à venir13. Par exemple, la recherche a montré que l'activité oscillatoire corticale descendante se produisant avant un stimulus cible peut prévoir les réponses suivantes de CVEP et comportementales à un certain degré17,18,19. Le paradigme de mouvement apparent dans la première étude a employé des cadres non randomisés d'une étoile et d'un cercle radiaux avec des intervalles inter-stimulus cohérents (ISI) de 600 ms. Cette conception a pu avoir encouragé l'attente et la prédiction du stimulus à venir, avec activité oscillatoire qui en résulte affectant la morphologie CVEP subséquente12,13,19.
Pour résoudre ce problème, les paradigmes d'objet visuel et de mouvement dans le protocole actuel sont conçus à la fois avec des ISI cohérentes de la même valeur temporelle et des ISI randomisés avec des valeurs temporelles différentes (c.-à-d., la nervosité). En utilisant cette approche, il peut être possible de déterminer comment la variation temporelle peut affecter la morphologie VEP au sein de réseaux visuels distincts. Dans l'ensemble, le but du protocole décrit est de déterminer si l'objet visuel et les stimuli de mouvement seraient sensibles aux variations de la morphologie cVEP et si la variation temporelle de la présentation des stimuli affecterait les caractéristiques de la réponse du CVEP, y compris la latence maximale, l'amplitude et la morphologie. Aux fins du présent document, l'objectif est de déterminer la faisabilité de l'approche méthodologique. On suppose que les objets visuels et le mouvement peuvent susciter une morphologie variable (c.-à-d. que les modèles A et B seront observés entre les sujets en réponse aux deux stimuli) et que la variation temporelle affecterait les composants CVEP à l'objet et au début du mouvement.
Toutes les méthodes décrites ici ont été approuvées par la Commission d'examen institutionnel (IRB) pour la recherche humaine à l'Université du Texas à Austin.
1. Caractéristiques de Stimuli
2. Conception de paradigme visuel
3. Consentement des participants, antécédents et dépistage de la vision
4. Préparation de l'EEG
5. Enregistrement EEG
6. Analyses EEG
La figure 3 et la figure 4 montrent les résultats du CVEP représentatif d'objet-démarrage et de motion-onset de cinq participants, âgés de 19-24 ans, qui ont vu passivement chaque paradigme visuel. Cette conception a permis l'observation des réponses CVEP obtenues par des objets visuels (avec et sans nervosité) et le mouvement visuel (avec et sans nervosité) à l'intérieur et à travers les sujets selon chaque condition. Les CVEP participants ont ét?...
L'objectif de ce rapport méthodologique était d'évaluer la faisabilité de l'enregistrement de la morphologie différentielle du CVEP en utilisant des stimuli d'objets visuels et de mouvement spécialement conçus pour stimuler séparément les flux ventral et dorsal dans les tâches de visualisationpassive6 ,7,8, à la fois avec et sans variation de L'ISIs (jitter)19. Les conditions n'ont pas été c...
Les auteurs n'ont rien à révéler.
Cette recherche a été soutenue par l'Université du Texas à Austin Moody College of Communication Grant Preparation Award et l'Université du Texas à Austin Office du vice-président de la recherche spéciale Subvention de recherche.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
E-Prime 2.0 | Psychology Software Tools, Inc | Used in data acquisition | |
Net Amps 400 | Electrical Geodesics, Inc | Used in data acquisition | |
Net Station Acquisition V5.2.0.2 | Electrical Geodesics, Inc | Used in data acqusition | |
iMac (27-inch) | Apple | Used in data acquisition | |
Optiplex 7020 Computer | Dell | Stimulus computer | |
HydroCel GSN EEG net | Electrical Geodesics, Inc | Used in data acqusition | |
1 ml pipette | Electrical Geodesics, Inc | Used to lower impedances | |
Johnson's Baby Shampoo | Johnson & Johnson | Used in impedance solution | |
Potassium Chloride (dry) | Electrical Geodesics, Inc | Used in impedance solution | |
Control III Disinfectant Germicide | Control III | Used in disinfectant solution | |
32-inch LCD monitor | Vizio | Used to present stimuli | |
Matlab (R2016b) | MathWorks | Used in data analysis | |
EEGlab v14.1.2 | Swartz Center for Computational Neuroscience, University of California, San Diego | https://sccn.ucsd.edu/eeglab/index.php | Used in data analysis |
BOSS Database | Bank of Standardized Stimuli | https://sites.google.com/site/bosstimuli/ | Used in generation of visual object stimuli |
Psychtoolbox-3 | Psychophysics Toolbox Version 3 (PTB-3) | http://psychtoolbox.org/ | Used in generation of visual motion stimuli |
Demande d’autorisation pour utiliser le texte ou les figures de cet article JoVE
Demande d’autorisationExplorer plus d’articles
This article has been published
Video Coming Soon