Bruke hendelsesrelaterte EEG potensialer (Erps), vi undersøke effektene av antipsykotiske medisiner på unormale semantiske hjerneaktiveringer hos friske personer med schizotyp trekk. Vi bruker Erps å spore tydelige endringer i hjernens aktivitet, Shedding innsikt i de kognitive prosesser knyttet til semantisk kategorisering.
Innenfor kognitiv nevrovitenskap, er funksjonell magnetisk resonans imaging (fMRI) en populær metode for å visualisere hjernens funksjon. Dette er delvis på grunn av sin utmerkede romlig oppløsning, noe som gjør at forskerne å identifisere hjerneområder knyttet til spesifikke kognitive prosesser. Men i forsøk på å lokalisere hjernefunksjoner, er det relevant å merke seg at mange kognitive, sensoriske og motoriske prosesser har timelige utmerkelser som er viktig å fange opp, et aspekt som er igjen oppfylt ved fMRI er suboptimal tidsoppløsning. For bedre å forstå kognitive prosesser, er det således fordelaktig å benytte arrangementet relaterte potensial (ERP) opptak som en metode for å samle informasjon om hjernen. Noen av fordelene med denne er den fantastiske tidsmessig oppløsning, som gir forskerne mulighet til å følge aktiviteten i hjernen ned til millisekund. Det også direkte indekser både eksitatoriske og hemmende postsynaptiske potensialerved hvilken de fleste hjerne beregningene utføres. Dette sitter i motsetning til fmri, som fanger opp en indeks på metabolsk aktivitet. Videre tillater den ikke-invasiv metode ERP krever ikke en kontrast betingelse: rå Erps kan undersøkes for bare en eksperimentell tilstand, skilles fra fmri hvor kontrollbetingelser må trekkes fra den eksperimentelle tilstand, som fører til usikkerhet i å assosiere med eksperimentell eller observasjoner kontrast forhold. Selv om det er begrenset av sin dårlige romlige og subkortikal aktivitet oppløsning, ERP Opptak 'verktøyet, relativ kostnadseffektivitet, og tilhørende fordeler tilby sterk begrunnelse for sin bruk i kognitiv nevrovitenskap for å spore raske tidsmessige endringer i nevral aktivitet. I et forsøk på å fremme økning i sin bruk som forskningsavbildningsmetode, og for å sikre korrekt og nøyaktig datainnsamling, vil denne artikkelen skissere – innenfor rammen av et paradigme ved hjelp av semantisk kategorisering for å undersøke effekten av antipsykotiskes og schizotypy på N400 – prosedyren og viktige aspekter knyttet til ERP datainnsamling.
Mens neuroimaging fremskritt har unektelig utvidet vår forståelse av funksjoner i hjernen, disse fremskrittene har en stor grad statisk vekt på å belyse de strukturene i hjernen. Dette etterlater senere dynamiske timelige funksjoner i hjernenettverk relativt innhyllet i glemselen, som bildediagnostiske metoder som adresserer disse time aspekter, slik som fMRI og nær-infrarød spektroskopi (NIRS), produserer timelige resolusjoner som er utilstrekkelig i forhold til at av EEG. Det er derfor relevant for å forstå og anvende bruk av ERP-opptak, som er i stand til å produsere store mengder meningsfull informasjon som ellers ville være ukjent. ERP-opptak er en ikke-invasiv analytisk verktøy som lar kognitive nevroforskere til å spore de raske time modulasjoner av nevral aktivitet som er fremkalt av kognitive, sensoriske og motoriske prosesser. Det innebærer å plassere elektrodene i hodebunnen for å fange opp de elektriske postsynaptiske responser av stor neuronal populasjoner 2 til bestemte hendelser eller stimuli. Erps er elek endringer som er tids låst til sensoriske, motoriske eller kognitive hendelser, og antas å representere summering av postsynaptiske potensialer produsert under informasjonsbehandling tre. Disse ERP bølgeformer er preget av sin ventetid, amplitude, polaritet, og hodebunnen distribusjon, noe som gir et rikt utvalg av nevrologiske data som kan stimulere til ytterligere innsikt i de nevrale forbindelser som bidrar til kognisjon.
Målet med ERP-opptak og elektroencefalografi (EEG) er å få informasjon om de grunn nevrale prosesser involvert i høyere orden, komplekse kognitive operasjoner 4. Erps er definert av deres negative eller positive svingninger, samt deres plassering i hodebunnen og tiden de vises etter utbruddet av stimulus. Ulike Erps har vært forbundet med ulike aspekter avkognitiv behandling. For eksempel har vi vært ute på N400 event-relaterte hjernepotensial 5, en negativ bølgeform som fremkalte 400 ms etter utbruddet av meningsfulle stimuli som ord 6, og som har distribusjon i hodebunnen er kjent for å være avhengig av semantisk kategori av disse stimuli. Den N400 er en indeks av semantiske aktiveringer, og studier har vist at det har en større amplitude etter ord som aktiverer flere representasjoner, som for eksempel konkrete ord (f.eks., Banan) som aktiverer både visuelle og verbale representasjoner, enn for abstrakte ord (f.eks , idé), som aktiverer bare verbale representasjoner 7,8. Forskning også støtter ideen om at selv milde symptomer på schizofreni, målt ved schizotypy skalaer, er forbundet med unormalt dreven semantisk aktivering av N400 9. Som sådan, vi utforsker hvorvidt antipsykotiske medisiner, noe som reduserer schizofren symptom presentasjon, normaliserer unormal seMantic aktiveringer av N400 hos friske personer med høye nivåer av schizotypy. Her er anvendelse av Erps i en semantisk kategorisering paradigme fordelaktig for å studere virkningene av antipsykotika på N400.
Som ERP-opptak er en ikke-invasiv og relativt økonomisk metode for å vurdere nevral fungering, kan det brukes i et bredt spekter av domener, som dokumentert av betydelig antall ERP studier i kognitiv nevrovitenskap, nevrologi, nevropsykologi, psykologi har, og kognitiv psykologi . Sin allsidighet gjør at etterforskerne til å stille relevante forskningsspørsmål om den relative timingen av nevrale hendelser i et stort utvalg av domener, inkludert språk, kognisjon, og studiet av ulike psykiske lidelser 10 som schizofreni, bipolar affektiv lidelse, depresjon og alkoholavhengighet lidelse tilbyr og det betydelige fordeler i forhold til alternative metoder for neuroimaging, som funksional magnetic resonance imaging (fMRI). Noen av disse inkluderer sin utmerkede tidsmessig oppløsning, som belyser hjerneaktiviteten ned til millisekund. ERP-opptak også direkte indekser eksitatoriske postsynaptiske potensialer (EPSPS) og hemmende postsynaptiske potensialer (IPSPs) gjennom hvilke mange hjerne beregninger er utført, noe som fMRI ikke gjør. En annen fordel med ERP-opptak er at det gir mulighet for å skille hemmende aktivitet (nevronale hyperpolarizations) fra eksitatorisk aktivitet (neuronal depolarisering), mens i fMRI, er større signaler ikke er tydelig differensiert mellom disse to. Videre betyr det ERP-metoden krever ikke en kontrast betingelse: rå Erps kan undersøkes for bare én eksperimentell tilstand, en utmerkelse fra fMRI der kontrollforhold må trekkes fra den eksperimentelle tilstand, som fører til usikkerhet i å knytte observasjoner med eksperimentelle eller kontrastforhold. ERP-opptak 'verktøyet, relativekostnadseffektivitet og tilhørende fordeler tilby sterk begrunnelse for bruk av Erps i kognitiv nevrovitenskap som en måte å spore raske tidsmessige endringer i nevral aktivitet. Etterfulgt er en steg-for-steg guide til de grunnleggende om å kjøre en EEG eksperiment og opptak hendelsesrelaterte potensialer.
I vår undersøkelse av effekten av antipsykotiske medisiner på N400, fant vi at i placebo tilstand, anterior N400s var større hos personer med høy schizotypy enn i fag med lav schizotypy. I medisinen tilstanden imidlertid fronto-sentral N400s var mindre, men bare i personer med høy schizotypy. Dermed ble medisinen sett til å redusere disse store fronto-sentral N400s i høye schizotyp individer, noe som bekrefter tidligere forskning som viser mindre anterior N400s hos schizofrene pasienter behandlet med antipsykotiske medisiner, i forhold til pasienter som fikk en placebo 11,12. I personer med lav schizotypy, var det ingen effekt av medisiner. Disse funnene ble oppnådd med riktig implementering av protokollen, og snakke med viktigheten av å samle klare og presise data.
For å sikre nøyaktige og gyldige resultater, er det noen kritiske punkter å huske på. Tilfå et godt signal, er det avgjørende at lokket er tett passform og plasseres slik at de sagittal elektroder er nøyaktig i midten, og at impedansen er justert. En lue som er for stort kan redusere opptakskvaliteten, som det vil være mye vanskeligere å redusere impedanser 13. Det er også viktig at deltakerne forstår at de må unngå overdreven bevegelse, blinker, eller bøye sine ansikt og kjevemusklene, da disse handlingene vil innføre endringer i EEG spor og potensielt gjøre data tolkning svært vanskelig 14. Etter forsøket, må utstyret være skikkelig rengjort for å sikre at elektrodene ikke er blokkert med gel rester, noe som kan påvirke fremtidig signal samlingen.
Hvis det er problemer i signalet, for eksempel støy eller flate linjer, sjekke for å være sikker på at både bakke- og referanseelektroder er riktig tilkoblet. Å redusere impedansen av disse elektroder kan redusere støy, slik at hvisdet er problemer i tilkobling, installerer den på nytt gel og re-scratch hodebunnen under elektrodene. Hvis det er myograms, at motivet ikke slappe av før du fortsetter. I utformingen av forsøket, er det relevant for ERP-opptak at eksperimentell design står for timing aspekter, for eksempel varigheten av stimulus presentasjon og korte tidsperioder som lar deltakeren å blinke.
Før du begynner en EEG eksperiment, er det viktig å forstå de tilknyttede begrensninger. Den relativt dårlig romlig oppløsning kan være noe å vurdere, så vel som vanskeligheten ved hjelp av EEG å belyse subkortikal aktivitet. Den støy introdusert av blinker og muskelaktivitet er også ufordelaktig, og de signaler som oppnås nevrale blir tilsmusset når de passerer gjennom den cerebrospinale væske, hjernehinnene, og hodeskallen. Disse begrensningene kan rettes med alternative bildediagnostiske metoder independently- som fMRI, NIRS & #8211; eller ved å kombinere EEG med disse alternative tilnærminger. Imidlertid, som tidligere nevnt, er disse tilnærminger også bære sine egne begrensninger. De nødvendige kontrastforhold og mangel på grunnlinjen og polaritet i fMRI er bemerkelsesverdige eksempler. Med hensyn til alternative hjerneavbildningsteknikker, har mange fordeler-ERP opptak mest spesielt sin bemerkelsesverdige tidsmessig oppløsning, som er på nivå med millisekunder. Det er også ikke-invasiv og minimalt ubehagelig for deltakeren, og er ikke forbundet med noen vesentlige risikoer eller farer. ERP-opptak er økonomisk forsvarlig, spesielt sammenlignet med andre bildediagnostiske teknikker som funksjonell magnetisk resonans imaging (fMRI) og positronemisjonstomografi (PET) 15. Det tilbyr en titt inn i de nevrale hendelser som oppstår i kognitive, sensoriske og motoriske prosesser, og i fremtiden, kan brukes til å utforske preconscious prosesser.
The authors have nothing to disclose.
Forfatterne ønsker å erkjenne Brain and Behavior Research Foundation for deres generøse støtte.
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 |