Name: stimulus-specific cortical visual evoked potential morphological patterns
Uploaded: 2019-05-12T14:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Stimulus-specific Cortical Visual Evoked Potential Morphological Patterns at JoVE.com

Questa ricerca è stata sostenuta dall'Università del Texas all'Austin Moody College of Communication Grant Preparation Award e dall'Università del Texas presso l'ufficio di Austin del Vice President of Research Special Research Grant.

Tutti i metodi qui descritti sono stati approvati dall'Institutional Review Board (IRB) per la ricerca umana presso l'Università del Texas ad Austin.
1. Caratteristiche degli stimoli
<ol><li>Creare stimoli oggetto utilizzando immagini open source disponibili attraverso la Banca di stimoli standardizzati (BOSS). Questo database è costituito da immagini standardizzate utilizzate durante gli esperimenti cognitivi visivi.  Scarica quattro immagini (ad esempio, ball02, book01a, brick, button03...

<ol>
	<li>Lascano, A. M., Lalive, P. H., Hardmeier, M., Fuhr, P., Seeck, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Clinical+evoked+potentials+in+neurology:+A+review+of+techniques+and+indications.">Clinical evoked potentials in neurology: A review of techniques and indications.</a> Journal of Neurology, Neurosurgery, and Psychiatry. 88 (8), 688-696 (2017).</li><li>Mehta, R. K., Parasuraman, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Neuroergonomics:+A+review+of+applications+to+physical+and+cognitive+work.">Neuroergonomics: A review of applications to physical and cognitive work.</a> Frontiers in Human Neuroscience. 7, 889 (2013).</li><li>Kuba, M., Kubova, Z., Kremlacek, J., Langrova, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Motion-onset+VEPs:+Characteristics,+methods,+and+diagnostic+use.">Motion-onset VEPs: Characteristics, methods, and diagnostic use.</a> Vision Research. 47 (2), 189-202 (2007).</li><li>Tobimatsu, S., Celesia, G. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Studies+of+human+visual+pathophysiology+with+visual+evoked+potentials.">Studies of human visual pathophysiology with visual evoked potentials.</a> Clinical Neurophysiology. 117 (7), 1414-1433 (2006).</li><li>Tremblay, E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Delayed+early+primary+visual+pathway+development+in+premature+infants:+High+density+electrophysiological+evidence.">Delayed early primary visual pathway development in premature infants: High density electrophysiological evidence.</a> PLoS One. 9 (9), e107992 (2014).</li><li>Allison, T., Puce, A., Spencer, D. D., McCarthy, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electrophysiological+studies+of+human+face+perception.+I:+Potentials+generated+in+occipitotemporal+cortex+by+face+and+non-face+stimuli.">Electrophysiological studies of human face perception. I: Potentials generated in occipitotemporal cortex by face and non-face stimuli.</a> Cerebral Cortex. 9, 415-430 (1999).</li><li>Grill-Spector, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+neural+basis+of+object+perception.">The neural basis of object perception.</a> Current Opinions in Neurobiology. 13, 159-166 (2003).</li><li>Mitchell, T. V., Neville, H. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Asynchronies+in+the+development+of+electrophysiological+responses+to+motion+and+color.">Asynchronies in the development of electrophysiological responses to motion and color.</a> Journal of Cognitive Neuroscience. 16, 1363-1374 (2004).</li><li>Armstrong, B. A., Neville, H. J., Hillyard, S. A., Mitchell, T. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Auditory+deprivation+affects+processing+of+motion,+but+not+color.">Auditory deprivation affects processing of motion, but not color.</a> Cognitive Brain Research. 14, 422-434 (2002).</li><li>Donner, T. H., Siegel, M., Oostenveld, R., Fries, P., Bauer, M., Engel, A. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Population+activity+in+the+human+dorsal+pathway+predicts+the+accuracy+of+visual+motion+detection.">Population activity in the human dorsal pathway predicts the accuracy of visual motion detection.</a> Journal of Neurophysiology. 98, 345-359 (2007).</li><li>Bonfiglio, L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Defective+chromatic+and+achromatic+visual+pathways+in+developmental+dyslexia:+Cues+for+an+integrated+intervention+programme.">Defective chromatic and achromatic visual pathways in developmental dyslexia: Cues for an integrated intervention programme.</a> Restorative Neurology and Neuroscience. 35 (1), 11-24 (2017).</li><li>Campbell, J., Sharma, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Visual+cross-modal+re-organization+in+children+with+cochlear+implants.">Visual cross-modal re-organization in children with cochlear implants.</a> PLoS ONE. 11 (1), e0147793-e0147718 (2016).</li><li>Campbell, J., Sharma, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Distinct+visual+evoked+potential+morphological+patterns+for+apparent+motion+processing+in+school-aged+children.">Distinct visual evoked potential morphological patterns for apparent motion processing in school-aged children.</a> Frontiers in Human Neuroscience. 10 (71), 277 (2016).</li><li>Doucet, M. E., Gosselin, F., Lassonde, M., Guillemot, J. P., Lepore, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Development+of+visual-evoked+potentials+to+radially+modulated+concentric+patterns.">Development of visual-evoked potentials to radially modulated concentric patterns.</a> Neuroreport. 16 (6), 1753-1756 (2005).</li><li>Doucet, M. E., Bergeron, F., Lassonde, M., Ferron, P., Lepore, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cross-modal+reorganization+and+speech+perception+in+cochlear+implant+users.">Cross-modal reorganization and speech perception in cochlear implant users.</a> Brain. 129 (12), 3376-3383 (2006).</li><li>Kubova, Z., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Difficulties+of+motion-onset+VEP+interpretation+in+school-age+children.">Difficulties of motion-onset VEP interpretation in school-age children.</a> Documenta Ophthalmologica. 128, 121-129 (2014).</li><li>Gould, I. C., Rushworth, M. F., Nobre, A. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Indexing+the+graded+allocation+of+visuospatial+attention+using+anticipatory+alpha+oscillations.">Indexing the graded allocation of visuospatial attention using anticipatory alpha oscillations.</a> Journal of Neurophysiology. 105, 1318-1326 (2011).</li><li>Hanslmayr, S., Aslan, A., Staudigl, T., Klimesch, W., Hermann, C. S., Bauml, K. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Prestimulus+oscillations+predict+visual+perception+performance+between+and+within+subjects.">Prestimulus oscillations predict visual perception performance between and within subjects.</a> Neuroimage. 37, 1465-1543 (2007).</li><li>Toosi, T., Tousi, E. K., Esteky, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Learning+temporal+context+shapes+prestimulus+alpha+oscillations+and+improves+visual+discrimination+performance.">Learning temporal context shapes prestimulus alpha oscillations and improves visual discrimination performance.</a> Journal of Neurophysiology. 118 (2), 771-777 (2017).</li><li>Brodeur, M. B., Dionne-Dostie, E., Montreuil, T., Lepage, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+Bank+of+Standardized+Stimuli+(BOSS),+a+new+set+of+480+normative+photos+of+objects+to+be+used+as+visual+stimuli+in+cognitive+research.">The Bank of Standardized Stimuli (BOSS), a new set of 480 normative photos of objects to be used as visual stimuli in cognitive research.</a> PLoS One. 5 (5), e10773 (2010).</li><li>Brodeur, M. B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+Bank+of+Standardized+Stimuli+(BOSS):+Comparison+between+French+and+English+norms.">The Bank of Standardized Stimuli (BOSS): Comparison between French and English norms.</a> Behavior Research Methods. 44, 961-970 (2012).</li><li>Suttle, C., Harding, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Morphology+of+transient+VEPs+to+luminance+and+chromatic+pattern+onset+and+offset.">Morphology of transient VEPs to luminance and chromatic pattern onset and offset.</a> Vision Research. 39 (8), 1577-1584 (1999).</li><li>Campbell, J., Sharma, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cross-modal+re-organization+in+adults+with+early+stage+hearing+loss.">Cross-modal re-organization in adults with early stage hearing loss.</a> PLoS One. 9 (2), e90594 (2014).</li><li>Campbell, J., Sharma, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Compensatory+changes+in+cortical+resource+allocation+in+adults+with+hearing+loss.">Compensatory changes in cortical resource allocation in adults with hearing loss.</a> Frontiers in Systems Neuroscience. 7, 71 (2013).</li><li>Debener, S., Hine, J., Bleeck, S., Eyles, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Source+localization+of+auditory+evoked+potentials+after+cochlear+implantation.">Source localization of auditory evoked potentials after cochlear implantation.</a> Psychophysiology. 45 (1), 20-24 (2008).</li><li>Gilley, P. M., Sharma, A., Dorman, M. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cortical+reorganization+in+children+with+cochlear+implants.">Cortical reorganization in children with cochlear implants.</a> Brain Research. 1239, 56-65 (2008).</li><li>Neuner, I., Arruba, J., Felder, J., Shah, N. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Simultaneous+EEG-fMRI+acquisition+at+low,+high+and+ultra-high+magnetic+fields+up+to+9.4+T:+Perspectives+and+challenges.">Simultaneous EEG-fMRI acquisition at low, high and ultra-high magnetic fields up to 9.4 T: Perspectives and challenges.</a> Neuroimage. 15 (102), 71-79 (2014).</li><li>Schulte-Korne, G., Bartling, J., Deimel, W., Remschmidt, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Visual+evoked+potential+elicited+by+coherently+moving+dots+in+dyslexic+children.">Visual evoked potential elicited by coherently moving dots in dyslexic children.</a> Neuroscience Letters. 357 (3), 207-210 (2004).</li><li>Zhang, R., Hu, Z., Roberson, D., Zhang, L., Li, H., Liu, Q. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Neural+processes+underlying+the+&#8220;same&#8221;-+&#8220;different&#8221;+judgment+of+two+simultaneously+presented+objects&#8212;an+EEG+study.">Neural processes underlying the &#8220;same&#8221;- &#8220;different&#8221; judgment of two simultaneously presented objects&#8212;an EEG study.</a> PLoS One. 8 (12), e81737 (2013).</li></ol>

L'obiettivo di questo rapporto metodologico era quello di valutare la fattibilità nella registrazione della morfologia CVEP differenziale utilizzando oggetti visivi e stimoli di movimento specificamente progettati per stimolare separatamente i flussi ventrali e dorsali nelle attività di visualizzazione passiva6 ,7,8, sia con che senza variazione di ISI (jitter)19. Le condizioni non sono state progettat...

L'elettroencefalografia (EEG) è uno strumento che offre un approccio economico e non invasivo allo studio dell'elaborazione corticale, specialmente se confrontato con metodi di valutazione corticali come la risonanza magnetica funzionale (fMRI), emissione di positroni tomografia (PET) e immagini a tensore di diffusione (DTI)1. EEG fornisce anche un'elevata risoluzione temporale, che non è possibile raggiungere quando si utilizzano misure come fMRI, PET o DTI2. L'alta risoluzione temporale è fondamentale quando si esamina la funzione temporale centrale al fine di ottenere la precisione al millisecondo dei meccanismi neurofisiologici relativi all'elaborazione di input o eventi specifici.  Nel sistema visivo centrale, i potenziali corticali evocati visivi (CVEP) sono un approccio popolare nello studio dei processi neurali bloccati nel tempo nella corteccia cerebrale.  Le risposte CVEP vengono registrate e mediate su una serie di prove di eventi, con conseguente componenti di picco (ad esempio, P1, N1, P2) a intervalli specifici di millisecondi. La tempistica e l'ampiezza di queste risposte neurali di picco possono fornire informazioni riguardanti la velocità di elaborazione corticale e la maturazione, così come i deficit nella funzione corticale3,4,5.
I CVEP sono specifici per il tipo di input visivo presentato allo spettatore. Utilizzando alcuni stimoli in un paradigma CVEP, è possibile osservare la funzione di reti visive distinte come il flusso ventrale, coinvolto nella forma di elaborazione e colore, o input parvocellulare e magnocellulare6,7, 8, e il flusso dorsale, che elabora in gran parte il movimento o l'ingresso magnocellulare9,10. I CVEP generati da queste reti sono stati utili non solo per comprendere meglio i meccanismi neurofisiologici tipici alla base del comportamento, ma anche nel trattamento mirato dei comportamenti atipici nelle popolazioni cliniche. Ad esempio, i componenti CVEP ritardati nelle reti dorsali e ventrali sono stati segnalati nei bambini con dislessia, il che suggerisce che la funzione visiva in entrambe queste reti dovrebbe essere mirata quando si progetta un piano di intervento11.  Così, i CVEP registrati tramite EEG offrono un potente strumento clinico attraverso il quale valutare sia i processi visivi tipici che atipici.
In uno studio recente, l'EEG ad alta densità è stato utilizzato per misurare l'apparente cVEP a esordio di movimento nei bambini in genere in via di sviluppo, con l'obiettivo di esaminare le risposte CVEP variabili e i relativi generatori corticali visivi in tutto lo sviluppo. I partecipanti hanno visto passivamente stimoli di movimento apparenti12,13,14,15, che consisteva sia nel cambiamento di forma che nel movimento, progettato per stimolare contemporaneamente flussi ventrali e dorsali. Si è scoperto che circa la metà dei bambini ha risposto con una forma d'onda CVEP, o morfologia, costituita da tre picchi (P1-N1-P2, modello A).  Questa morfologia è una classica risposta CVEP osservata in tutta la letteratura. Al contrario, l'altra metà dei bambini presentava un modello morfologico composto da cinque picchi (P1-N1a-P2a-N1b-P2b, modello B). Per quanto ne sappiamo, l'evento e il confronto robusti di questi modelli morfologici non sono stati precedentemente discussi nella letteratura CVEP in popolazioni infantili o adulte, anche se la morfologia variabile è stata notata sia in apparente-movimento che in CVE in movimento14,16. Inoltre, queste differenze morfologiche non sarebbero state evidenti nella ricerca utilizzando altri metodi di valutazione funzionale corticale, come la fMRI o il PET, a causa della bassa risoluzione temporale di queste misure.
Per determinare i generatori corticali di ogni picco nei modelli CVEP A e B, sono state eseguite analisi di localizzazione di origine, che è un approccio statistico utilizzato per stimare le regioni corticali più probabili coinvolte nella risposta CVEP12,13 . Per ogni picco, indipendentemente dal modello morfologico, le cortici visive primarie e di ordine superiore sono state identificate come fonti del segnale CVEP.  Così, sembra che la differenza principale alla base della morfologia CVEP suscitata dal movimento apparente è che quelli con modello B attivano le regioni corticali visive più volte durante l'elaborazione. Poiché questi tipi di modelli non sono stati identificati in precedenza nella letteratura, lo scopo dell'elaborazione visiva aggiuntiva in quelli con CVEP modello B rimane poco chiaro.  Pertanto, il prossimo obiettivo in questa linea di ricerca è quello di ottenere una migliore comprensione della causa della morfologia CVEP differenziale e se tali modelli possono riguardare il comportamento visivo sia nelle popolazioni tipiche che cliniche.
Il primo passo per capire perché alcuni individui potrebbero dimostrare una morfologia CVEP contro un'altra è determinare se queste risposte sono intrinsic o di natura estrinseca.  In altre parole, se un individuo dimostra un modello in risposta a uno stimolo visivo, risponderà con un modello simile a tutti gli stimoli?  O questa risposta dipendente dallo stimolo, è specifica per la rete visiva o le reti attivate?
Per rispondere a questa domanda, sono stati progettati due paradigmi visivi passivi, destinati ad attivare separatamente reti visive specifiche. Lo stimolo presentato nello studio iniziale è stato progettato per stimolare simultaneamente corsi d'acqua dorsali e ventrali; quindi, non era noto se una o entrambe le reti fossero coinvolte nella generazione di una specifica morfologia delle forme d'onda. Nell'attuale approccio metodologico, il paradigma progettato per stimolare il flusso ventrale è composto da oggetti altamente identificabili in forme di base di quadrati e cerchi, suscitando CVEP a insorgenza di oggetti. Il paradigma progettato per stimolare il flusso dorsale è costituito da un campo visivo attraverso un campo radiale di punti di movimento centrale coerenti a una velocità fissa verso un punto di fissazione, suscitando CVE in movimento.
Una seconda domanda che è sorta come risultato dello studio iniziale è stata se la morfologia VEP differenziale potesse essere dovuta all'anticipazione da parte dei partecipanti di stimoli imminenti13. Per esempio, la ricerca ha dimostrato che l'attività oscillatoria corticale dall'alto verso il basso che si verifica prima di uno stimolo target può prevedere le successive risposte CVEP e comportamentali a un certo grado17,18,19. Il paradigma di movimento apparente nel primo studio impiegava cornici non randomizzate di una stella radiale e di un cerchio con intervalli interstimolati coerenti (ISI) di 600 ms. Questo progetto potrebbe aver incoraggiato l'aspettativa e la previsione dello stimolo imminente, con conseguente attività oscillatoria che influisce sulla successiva morfologia CVEP12,13,19.
Per risolvere questo problema, l'oggetto visivo e i paradigmi di movimento nel protocollo corrente sono progettati sia con ISI coerenti dello stesso valore temporale che isis randomizzati con valori temporali diversi (ad esempio, jitter).  Utilizzando questo approccio, potrebbe essere possibile determinare in che modo la variazione temporale può influenzare la morfologia VEP all'interno di reti visive distinte. Complessivamente, lo scopo del protocollo descritto è quello di determinare se l'oggetto visivo e gli stimoli di movimento sarebbero sensibili alle variazioni nella morfologia CVEP e se la variazione temporale della presentazione degli stimoli influenzerebbe le caratteristiche della risposta CVEP, tra cui latenza di picco, ampiezza e morfologia. Ai fini del documento corrente, l'obiettivo è quello di determinare la fattibilità dell'approccio metodologico. Si ipotizza che sia gli oggetti visivi che il movimento possano provocare morfologia variabile (cioè, i modelli A e B saranno osservati tra i soggetti in risposta a entrambi gli stimoli) e che la variazione temporale influenzerebbe i componenti CVEP insorgenza dell'oggetto e insorgenza del movimento.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" style="width:1004px;" width="1004">
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">E-Prime 2.0</td>
			<td style="width:240px;">Psychology Software Tools, Inc</td>
			<td style="width:269px;"></td>
			<td style="width:279px;">Used in data acquisition</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Net Amps 400</td>
			<td style="width:240px;">Electrical Geodesics, Inc</td>
			<td style="width:269px;"></td>
			<td>Used in data acquisition</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Net Station Acquisition V5.2.0.2</td>
			<td style="width:240px;">Electrical Geodesics, Inc</td>
			<td style="width:269px;"></td>
			<td>Used in data acqusition</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">iMac (27-inch)</td>
			<td style="width:240px;">Apple</td>
			<td style="width:269px;"></td>
			<td>Used in data acquisition</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Optiplex 7020 Computer</td>
			<td style="width:240px;">Dell</td>
			<td style="width:269px;"></td>
			<td>Stimulus computer</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">HydroCel GSN EEG net</td>
			<td style="width:240px;">Electrical Geodesics, Inc</td>
			<td style="width:269px;"></td>
			<td>Used in data acqusition</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">1 ml pipette</td>
			<td style="width:240px;">Electrical Geodesics, Inc</td>
			<td style="width:269px;"></td>
			<td>Used to lower impedances</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Johnson&#39;s Baby Shampoo</td>
			<td style="width:240px;">Johnson &#38; Johnson</td>
			<td style="width:269px;"></td>
			<td>Used in impedance solution</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Potassium Chloride (dry)</td>
			<td style="width:240px;">Electrical Geodesics, Inc</td>
			<td style="width:269px;"></td>
			<td>Used in impedance solution</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Control III Disinfectant Germicide</td>
			<td style="width:240px;">Control III</td>
			<td style="width:269px;"></td>
			<td>Used in disinfectant solution</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">32-inch LCD monitor&#160;</td>
			<td style="width:240px;">Vizio</td>
			<td style="width:269px;"></td>
			<td>Used to present stimuli</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Matlab (R2016b)</td>
			<td style="width:240px;">MathWorks</td>
			<td style="width:269px;"></td>
			<td>Used in data analysis</td>
		</tr>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;width:216px;">EEGlab v14.1.2</td>
			<td style="width:240px;">Swartz Center for Computational Neuroscience, University of California, San Diego</td>
			<td style="width:269px;">https://sccn.ucsd.edu/eeglab/index.php</td>
			<td>Used in data analysis</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">BOSS Database</td>
			<td style="width:240px;">Bank of Standardized Stimuli</td>
			<td style="width:269px;">https://sites.google.com/site/bosstimuli/</td>
			<td>Used in generation of visual object stimuli&#160;</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Psychtoolbox-3</td>
			<td>Psychophysics Toolbox Version 3 (PTB-3)</td>
			<td style="width:269px;">http://psychtoolbox.org/</td>
			<td>Used in generation of visual motion stimuli</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

stimulus-specific cortical visual evoked potential morphological patterns

Questo documento presenta una metodologia per la registrazione e l'analisi dei potenziali corticali evocati visivi (CVEP) in risposta a vari stimoli visivi che utilizzano l'elettroencefalografia ad alta densità a 128 canali (EEG). Lo scopo specifico degli stimoli e delle analisi descritti è quello di esaminare se sia possibile replicare modelli morfologici CVEP precedentemente segnalati suscitati da un apparente stimolo del movimento, progettato per stimolare contemporaneamente sia ventrale che dorsale centrale reti visive, utilizzando stimoli di oggetti e movimenti progettati per stimolare separatamente le reti corticali ventrali e dorsali.  Vengono presentati quattro paradigmi visivi: 1. Oggetti visivi randomizzati con presentazione temporale coerente. 2. Oggetti visivi randomizzati con presentazione temporale incoerente (o jitter).  3. Movimento visivo attraverso un campo radiale di movimento del punto centrale coerente senza jitter.  4. Movimento visivo attraverso un campo radiale di movimento del punto centrale coerente con nervosismo.  Questi quattro paradigmi sono presentati in un ordine pseudo-randomizzato per ogni partecipante.  Jitter è stato introdotto al fine di vedere come possibili effetti correlati all'anticipazione possono influenzare la morfologia della risposta CVEP a insaccamento e movimento.  Le analisi dei dati EEG sono descritte in dettaglio, incluse le fasi di esportazione e importazione dei dati per le piattaforme di elaborazione del segnale, l'identificazione e la rimozione di canali errati, il rifiuto e la riduzione degli artefatti, la media e la categorizzazione della media CVEP morfologica tipo di modello in base a intervalli di latenza dei picchi dei componenti. I dati rappresentativi mostrano che l'approccio metodologico è effettivamente sensibile nell'elicatizzare modelli morfologici CVEP differenziali e insorgenza di oggetti e movimento e possono, pertanto, essere utili per affrontare il più ampio obiettivo di ricerca. Data l'elevata risoluzione temporale dell'EEG e la possibile applicazione dell'EEG ad alta densità nelle analisi di localizzazione di origine, questo protocollo è ideale per lo studio di modelli morfologici CVEP distinti e dei meccanismi neurali sottostanti che generano queste risposte differenziali.

Figura 3 e Figura 4 mostrano i risultati CVEP ad esordio rappresentativo e inmovimento di cinque partecipanti, di età compresa tra i 19 e i 24 anni, che hanno visualizzato passivamente ogni paradigma visivo. Questo progetto ha permesso l'osservazione delle risposte CVEP suscitate da oggetti visivi (con e senza nervosismo) e movimento visivo (con e senza nervosismo) sia all'interno che tra i soggetti in base a ciascuna condizione.  I CVEP dei partecipanti sono ...

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Stimulus-specific Cortical Visual Evoked Potential Morphological Patterns

In questo articolo, presentiamo un protocollo per studiare la visuale corticale differenziale evocato potenziali modelli morfologici attraverso la stimolazione delle reti ventrali e dorsali utilizzando EEG ad alta densità. Vengono descritti i paradigmi di stimolo visivo e di movimento, con e senza jitter temporale. Sono inoltre delineate analisi morfologiche evocate dal quadro visivo.

Modelli morfologici potenziali evocati di tempo evocati da corticali specifici dello stimolo

This paper presents a methodology for the recording and analysis of cortical visual evoked potentials (CVEPs) in response to various visual stimuli using ...

L'uso di questo protocollo e studi futuri con dimensioni del campione più grandi può determinare se la morfologia del potenziale evocato visivo corticale variabile dipende dal tipo di stimolo, estrinseco o dallo spettatore, intrinseco. La morfologia del potenziale evocato visivo variabile può essere vista solo utilizzando l'alta risoluzione temporale di EEG, che è anche conveniente, non invasiva e richiede un tempo di registrazione minimo rispetto ad altre metodologie. A dimostrare la procedura sarà Mashhood Nielsen, il responsabile del laboratorio e un assistente di ricerca universitario del mio laboratorio.Dopo aver accompagnato il partecipante nella sala di registrazione EEG, misurare la circonferenza della testa del partecipante in centimetri e selezionare la dimensione della rete EEG appropriata. Misurare e contrassegnare il punto medio del cuoio capelluto per il posizionamento dell'elettrodo di riferimento. Preparare un litro di acqua tiepida mescolata con cinque millilitri di shampoo per bambini e 1.100 grammi di cloruro di potassio.Posizionare la rete EEG nella soluzione e lasciare che la rete ammollo nella soluzione per cinque minuti. Accendere il computer di presentazione degli stimoli e il computer di acquisizione EEG. Posizionare un asciugamano o altro materiale assorbente intorno al collo del partecipante per evitare che la soluzione gocciola sui suoi vestiti e istruire il partecipante a chiudere gli occhi.Quindi afferra saldamente la rete EEG con entrambe le mani e posizionala sulla testa del partecipante. Assicurarsi che la rete sia posizionata simmetricamente sulla testa del cuoio capelluto, con l'elettrodo di riferimento nel punto di mezzeria del cuoio capelluto misurato. Stringere il mento e le linee della rete oculare per garantire una connessione sicura tra il cuoio capelluto e gli elettrodi.Chiedi al partecipante se si trova a suo agio e se qualcosa deve essere regolato. Collegare la rete EEG all'amplificatore. Verificare i valori di impedenza degli elettrodi adeguati con un obiettivo medio di 10 kilohms.Per ridurre i valori di impedenza, utilizzare una pipetta da un millilitro per applicare la soluzione di cloruro di potassio sul cuoio capelluto e sugli elettrodi che hanno un'elevata impedenza. Continuare questo processo fino a raggiungere valori di impedenza adeguati attraverso gli elettrodi. Istruisci il partecipante a concentrarsi sugli stimoli visivi che appariranno sul monitor.La distanza di visualizzazione è di circa 65 pollici. Usa uno pseudo generatore di numeri casuali per determinare l'ordine di presentazione per i quattro paradigmi visivi e inizia le attività visive e la registrazione EEG. Se l'EEG in corso mostra un'elevata attività miogenica o esattamente 60 hertz, sospendere l'esperimento per ricontrollare la connettività del cuoio capelluto dell'elettrodo.Ripeti le attività visive e la registrazione EEG per il paradigma dell'oggetto visivo, l'oggetto visivo con il paradigma del jitter temporale, il paradigma del movimento visivo e il movimento visivo con il paradigma del jitter temporale. Al termine dell'esperimento, istruisci i partecipanti a chiudere gli occhi per evitare che la soluzione entri nei suoi occhi quando rimuove la rete. Inizia allentando il mento e le linee della rete oculare.Quindi rimuovere lentamente la rete tirando delicatamente la cinghia del mento su e sopra la testa del partecipante. Scollegare la rete EEG dall'amplificatore. Iniziare il processo di disinfezione posizionando il tappo EEG in uscita da un secchio riempito d'acqua e risciacquando sotto un rubinetto.Quindi, preparare la soluzione disinfettante aggiungendo circa due litri di acqua al secchio disinfettante e mescolando 15 millilitri di disinfettante con l'acqua. Immergere l'estremità del sensore della rete nel disinfettante. Impostare un timer per due minuti.Immergere continuamente la rete su e giù. Lasciare la rete in ammollo per altri otto minuti. Successivamente, rimuovere il cappuccio EEG dalla soluzione disinfettante.Posizionare la rete EEG all'interno e all'uscita dal secchio dell'elettrodo riempito d'acqua e sotto l'acqua corrente per risciacquare. Ripetere il lavaggio quattro volte e lasciare asciugare all'aria la rete. Per avviare le analisi EEG, utilizzando un unico filtro passa-alto hertz, trasferire i file EEG in MatLab per l'analisi tramite la cassetta degli attrezzi EEGLAB.Scegliere l'opzione file dal menu a discesa e fare clic su importa dati. Selezionate l'utilizzo delle funzioni e dei plug-in EEGLAB dal menu. Fare quindi clic sul formato di file di esportazione appropriato.Scegliete edit' dal menu a discesa e selezionate le posizioni dei canali per riassegnare le posizioni dei canali in base al tipo di montaggio degli elettrodi. Fare clic sulle posizioni di ricerca e selezionare l'ellisse per individuare il percorso del file di montaggio dell'elettrodo di interesse. Per assegnare tempi pre e post-stimolo, immettere un valore di 0,1 secondi nella casella dell'ora di inizio.Per basare i dati corretti in base all'intervallo prestimulus, selezionare prestimulus baseline correct'Rimuovere i canali non corretti utilizzando la probabilità a una soglia di punteggio Z di 2,5. Verificare l'identificazione o la rimozione di canali non utilizzati tracciando tutti gli elettrodi. Se necessario, rimuovere manualmente i canali con ampiezze di tensione media al di fuori dell'intervallo da 30 a 30 microvolt.Quindi, eseguire il rifiuto artefatto immettendo valori di 100 microvolt e 100 microvolt e notare i canali con tensioni al di fuori dell'intervallo per l'intero segmento. Se costituiscono il 60% o più delle prove rifiutate, rimuovere manualmente questi canali non appropriati. Ripetere questo passaggio tutte le volte che è necessario.Seguendo i passaggi di rimozione dell'artefatto, assicurarsi che vengano accettate almeno 100 sweep. Quindi, traccia i canali di interesse per classificare i modelli morfologici. Se la morfologia cVEP è caratterizzata da un grande picco positivo a circa 100-115 millisecondi p1, seguito da un picco negativo a circa 140-180 millisecondi n1, e un picco positivo a circa 165-240 millisecondi p2, scegliere Modello A.Se la morfologia cVEP è caratterizzata da picchi positivi e negativi a circa 100-115 millisecondi p1, da 140 a 180 millisecondi n1a , da 180 a 240 millisecondi p2a, da 230 a 280 millisecondi n1b e da 260 a 350 millisecondi p2b, scegliere Pattern B.To creare una media di gruppo, aggiungere singoli set di dati insieme in base al modello morfologico osservato visivamente.Assegnare un nome e salvare il file del set di dati appena unito. Si ottengono i risultati cVEP dell'inizio dell'oggetto di cinque partecipanti di età compresa tra i 19 e i 24 anni, che hanno visualizzato passivamente ogni paradigma visivo. Negli oggetti senza condizione di jitter temporale, due partecipanti sono stati trovati a presentare con pattern A, mentre tre presentati con modello B.Allo stesso modo, negli oggetti con condizione di jitter temporale, due soggetti presentati con Pattern A, e tre con Pattern B.It possono anche essere osservati che gli effetti jitter ampiezza e latenza in ogni oggetto insorgenza modello cVEP.Tuttavia, a differenza dei cVEP di inizio dell'oggetto, i modelli morfologici cVEP di inizio movimento per ogni partecipante erano coerenti tra le condizioni del jitter. Inoltre, la media del gruppo Di serie B non mostra alcuna chiara evidenza dei componenti di picco multipli, tipicamente presenti sia per con che senza jitter temporale. Simile al paradigma degli oggetti, il jitter nel paradigma del moto sembra influenzare le caratteristiche cVEP di insorgenza del movimento in entrambi i modelli morfologici.La categorizzazione della morfologia cVEP non è attualmente eseguita. Ma i modelli morfologici possono riflettere specifici processi corticali visivi. La considerazione di questi modelli può chiarire la funzione neurofisiologia sottostante correlata al comportamento.La magnetoencefalografia, o MEG, può fornire informazioni temporali gratuite sui potenziali evocativi visivi. Mentre la valutazione FMRI simultanea potrebbe fornire un'alta risoluzione spaziale per quanto riguarda l'attivazione differenziale della rete corticale correlata alla morfologia. Se gli elettrodi sono posizionati in modo inappropriato e/o le impedenze sono elevate, l'interpretazione dei dati sarà difficile e possibilmente priva di significato.Quando si disinfetta la rete, ricordarsi di fare attenzione con il disinfettante e non avvicinarla agli occhi. Smaltirlo correttamente.

Research

JoVE Journal

Neuroscience

Physiological, Morphological and Neurochemical Characterization of Neurons Modulated by Movement

Fisiologici, caratterizzazione morfologica e neurochimica dei neuroni modulati Movimenti

The role of individual neurons and their function in neuronal circuits is fundamental to understanding the neuronal mechanisms of sensory and motor ...

Ricerca

Neuroscienze

Determination of Mitochondrial Membrane Potential and Reactive Oxygen Species in Live Rat Cortical Neurons

Determinazione della mitocondriale Oxygen Species potenziale di membrana e reattiva in neuroni corticali di ratto dal vivo

Mitochondrial membrane potential (&Delta;&Psi;m) is critical for maintaining the physiological function of the respiratory chain to generate ATP.  A ...

Transretinal ERG Recordings from Mouse Retina: Rod and Cone Photoresponses

Transretinal Recordings ERG di retina di topo: Rod e fotorisposte Cone

There are two distinct classes of image-forming photoreceptors in the vertebrate retina: rods and cones. Rods are able to detect single photons of light ...

Functional Calcium Imaging in Developing Cortical Networks

Calcio Imaging funzionale nello sviluppo di reti corticali

A hallmark pattern of activity in developing nervous systems is spontaneous, synchronized network activity. Synchronized activity has been observed in ...

Extracting Visual Evoked Potentials from EEG Data Recorded During fMRI-guided Transcranial Magnetic Stimulation

Estrazione Potenziali visivi evocati da EEG dati registrati durante fMRI-guidata Stimolazione Magnetica Transcranica

Transcranial Magnetic Stimulation (TMS) is an effective method for establishing a causal link between a cortical area and cognitive/neurophysiological ...

Subtype-selective Electroporation of Cortical Interneurons

Sottotipo-selettivo elettroporazione della corticale interneuroni

The study of central nervous system (CNS) maturation relies on genetic targeting of neuronal populations. However, the task of restricting the expression ...

Simultaneous ex vivo Functional Testing of Two Retinas by in vivo Electroretinogram System

Simultaneous ex vivo Functional Testing of Two Retinas by in vivo Electroretinogram System

Simultaneo<em&gt; Ex vivo</em&gt; Test funzionale di due retine per<em&gt; In vivo</em&gt; Sistema Elettroretinogramma

An In vivo electroretinogram (ERG) signal is composed of several overlapping components originating from different retinal cell types, as well as noise ...

Visual Evoked Potential Recording in a Rat Model of Experimental Optic Nerve Demyelination

Registrazione potenziale evocato visivo in un modello murino di sperimentale del nervo ottico demielinizzazione

The visual evoked potential (VEP) recording is widely used in clinical practice to assess the severity of optic neuritis in its acute phase, and to ...

Simultaneous Recording of Electroretinography and Visual Evoked Potentials in Anesthetized Rats

Registrazione simultanea di elettroretinografia e Potenziali evocati visivi nei ratti anestetizzati

The electroretinogram (ERG) and visual evoked potential (VEP) are commonly used to assess the integrity of the visual pathway. The ERG measures the ...

Visual Evoked Potential Recordings in Mice Using a Dry Non-invasive Multi-channel Scalp EEG Sensor

Registrazioni di potenziali evocate visive nei topi utilizzando un multicanale Non invasiva a secco del cuoio capelluto EEG sensore

For scalp EEG research environments with laboratory mice, we designed a dry-type 16 channel EEG sensor which is non-invasive, deformable, and re-usable ...