Методика выделения связанных с событием длиннолатентных когнитивных потенциалов основана на распознавании в серии часто подаваемых стимулов более редкого значимого стимула-мишени (триггера), отличающегося по определенным параметрам. Так называемая ситуация случайно возникающего события - «odd-ball paradigm”. Эта методика имеет различные модификации, но в большинстве случаев исследуемого человека просят определенным образом реагировать на значимый стимул (считать их количество или нажимать на кнопку). Заявленное время ожидания для компонентов КВП - часто величина переменная; например, компонент N400, экспонирует пиковую латентность между 300 мс – 500мс. Латентность пиков и комплексов регистрируемых эндогенных событий в здоровом мозге не зависит от того какой модальности стимул присутствует: визуальный, слуховой, осязательный, обонятельный, вкусовой. Тайминг ответов отражает длительность интегративных действий и информационной обработки стимула в стратегических когнитивных зонах.
Необходимо отметить, что анализ латентности КВП в зависимости от экспериментальных условий можно разделить на две категории активная и пассивная латентность. Пассивная латентность наблюдается в случае предъявления значимого стимула в череде стандартных без особых указаний исследуемому. При обычном выделении ответов на отличающиеся стимулы без условия их распознавания ранние компоненты (V-волна), свидетельствуют о сохранности первичного восприятия. Активная латентность, выявляется при выполнении когнитивной задачи с участием обследуемого: регистрация опознанного стимула путем нажатия на кнопку. Оценка мультимодальных КВП в категории пассивной латентности может быть полезна при наличии у пациентов двигательных нарушений, у детей раннего возраста, при синдроме аутизма и других тяжелых повреждениях мозга. Сигнал на незначимый стимул, также должен быть исследован, чтобы гарантировать, что когнитивный ответ возникает благодаря значимому стимулу и отличается от изменения второстепенного сигнала.
На компоненты ССП влияют различные факторы: сложность задачи опознания значимых стимулов, вероятность их появления, межстимульный интервал, уровень направленного внимания, интенсивность стимула, характер стимуляции, возраст, когнитивные способности, состояние оперативной памяти и др.
ССП N100 (N1) является выраженным, отрицательно-направленным КВП. Этот пик возникает у взрослых между 80 мс и 120 мс после предъявления стимула и распространяется по большей части над фронтоцентральным регионом скальпа. Его извлекает любой непредвиденный стимул при отсутствии направленного распознавания по предварительному требованию при визуальной, обонятельной, температурной, болевой, вестибулярной, дыхательной и соматосенсорной стимуляции. Но более всего пик выражен при слуховой стимуляции.
Есть три подтипа взрослого слухового комплекса N100.
· T-комплекс N100a, наиболее выражен над височными электродами в 75 мс
· N100b или vertex - N100, латентность100 мс над отведением Cz
· T- комплекс N100c, латентность около 130 мс.
Оба T-комплекса N100 слухового КВП генерируются слуховой ассоциативной корой в верхней височной извилине.
Амплитуда N100 зависит от непредвиденности стимула: пик слабее, когда стимулы повторяющиеся, и сильнее, когда они случайны. Предупреждение о подаче стимула также нивелирует N100. Когда задание требует активного ответа на стимул, с использованием кнопки, пик N100, может, даже исчезать. Этот эффект напрямую связан с интеллектом, так как снижение N100 для направленно-контролируемых стимулов происходит больше всего у людей с высоким интеллектом. Так при синдроме Дауна амплитуда однородно-вызванного ответа на незначимый стимул фактически превышает ответ на случайный значимый стимул. Амплитуда N100 показывает рефрактерность при повторении стимула: при повторных представлениях стимула вначале уменьшается, но после короткого периода молчания, возвращается обратно к предыдущему уровню. Пик N100 редуцируется при депривации сна, что связано с замедленной способностью запоминать (кратковременная память). Как в REM так и NREM стадиях сна латентность N100 удлинена.
Особенности N100 у детей. У детей от одного до четырех лет, доминирующим пиком является положительный ВП P100. У дошкольников и младших школьников появляется негативный пик с латентностью 200 мс, который превалирует над ВП. Подобный для взрослого человека комплекс N100-P200 развивается только к 10 летнему возрасту. Созревание N100 определено межполушарной асимметрией: зрелый пик N100a в левом полушарии регистрируется к трем годам, в правом полушарии к семи или восьми годам. В юности потенциал N100 идентичен по топографии взрослым. Пик N100 переходит в следующий пик P200, составляя комплекс "N100-P200" или "N1-P2".
Клиническое использование: пик N100 – показатель задержки когнитивного развития. Многие КР и церебральные повреждения ассоциированы с изменениями в ответе N100:
Показатель N100 можно использовать, для идентификации поражения слуховой системы, когда устные или динамические ответы не могут быть использованы. Например, в критическом состоянии, коме или апаллическом синдроме. Полученные данные являются прогностическими и могут помочь предсказать вероятность степени восстановления когнитивных функций.
ВП MMN - отрицательный пик несоответствия (Mismatch negativity), который возникает с типичной латентностью 150-250 мс после подачи девиантного стимула. Это может происходить в любой сенсорной системе. Например, редкий девиантный (Д) звук может быть рассыпан среди серий частых стандартных (с) звуков (например, сссссссссД ссссссД сссДссс...). Триггер может отличаться от стандарта одним или несколькими перцепционными особенностями, как например, музыкальность, продолжительность или громкость. Слуховой MMN – негативный потенциал с фронто-центрального отведения и источниками в слуховой коре и оперкулярной части нижней лобной извилины справа. В случае визуальных стимулов, MMN возникает после неожиданного изображения в повторяющейся последовательности визуального ряда в ответ на отклонение в таких аспектах как цвет, размер и форма. Визуальный MMN - затылочный негативный потенциал с источниками в первичной визуальной коре. Амплитуда и латентность MMN зависит от того на сколько отличается девиантный стимул от стандарта. Большие отклонения извлекают MMN с более ранней латентностью. Для очень больших отклонений, MMN может даже частично перекрыть N100. MMN - волну можно извлечь в случае, когда субъект не обращает направленное внимание на стимулы, в пассивном режиме.
Существуют три теории предполагающие возникновение MMN. Теория "следа господствующей памяти" - MMN является ответом на нарушения простых правил, управляющих свойствами информации, то есть результатом нарушения автоматически сформированной, краткосрочной нервной модели или следа памяти физически или абстрактно опосредованной регулярности. Теория "свежей афферентации" предполагает, что сенсорные центростремительные нейрональные элементы, которые настроены на свойства стандартного стимулирования, отвечают не так энергично на частое повторение стимула. Редкий девиантный сигнал активизирует новую популяцию нейрональных элементов, которые дифференцируют изменение свойств стимула («свежая афферентация»), и, отвечая более энергично извлекают MMN. Третий взгляд - сенсорный ответ специфических нейронов памяти.
ССП P300 (P3) волна с положительным отклонением около 300 мс. Присутствие, величина, топография и время этого сигнала часто используется как электрофизиологическая мера когнитивной функции в процессах принятия решения. В норме Р300 имеют широкую топографию распределения с преобладанием в фронто-центральной области, реже в теменно-центральных отделах с незначительной межполушарной асимметрией. Волна Р300 непосредственно формируется, как результат возбуждения постсинаптических потенциалов генерируемых через глютаматергические сети, с играющими особенно важную роль NMDA - рецепторами. GABА-ергические и холинергические влияния также модулируют проявление P300. GABA создает ингибирующие постсинаптические потенциалы, которые стремятся понизить амплитуду волны и увеличить время латентности. Ацетилхолин является модулятором с противоположным эффектом. Норэпинефрин, допамин и серотонин также вовлечены в модуляцию P300, но результаты их влияния недостаточно изучены.
Сигнал P300 - сложная запись от большого количества нейронов. Имеет место дискуссия об анатомическом базисе происхождения P300. Стратегические функциональные структуры включают глубокие, близко расположенные к лимбической системе части мозга (миндалину, ГП и парагиппокампальную извилину) и более поверхностные регионы (задние и верхние отделы теменной коры, поясную извилину и темпоропариетальную кору). Обнаружено, что повреждение на стыке височно-теменных зон приводит к исчезновению пика. Одна из гипотез связывает P300 с активацией синего пятна: норадренергического понтинного центра в стволе мозга. Роль этой норадренергической циркуляции - придавать силу значимым стимулам для принятия дифференцированного исполнительного решения. Волна P300 состоит из двух небольших волн, известных как сигналы P3a и P3b. Эти компоненты отвечают индивидуально на различные стимулы. фМРИ данные свидетельствуют, что эти подкомпоненты, фокусируются в различных зонах мозга. Волна P3a отражает управляемые стимулом лобные механизмы внимания - допаминергический процесс в решении задачи. Волна P3b соответствует главному пику P300, генерируется теменной и нижне- височной деятельностью и имеет более высокую амплитуду над этими отведениями. Волна Р3b связана со многими видами высших корковых функций, включая оценку значимости стимула, перераспределение внимания и переработку информации перед ее перемещением из кратковременной памяти в долговременную память - холинергический механизм. Эти две небольшие волны ССП иногда называют «не мишень» (P3a) и «мишень» (P3b). Последний компонент в P300 был назван P3f или P2a, исходя, из орбито-фронтальной коры он проецируется на лобные электроды. Этот компонент соотносится с принятием решения, а его пиковая латентность предшествует P3a и P3b. Существуют сложные взаимодействия между волнами P3a, P3b, P3f и другими когнитивными пиками, которые дают начало регистрируемому на скальпе комплексу P300. Исследователи также дискутируют относительно того генерируется ли ССП в ответ на стимул («выстреливает» или «не выстреливает» популяция нейронов на предъявляемый стимул) или моделирует “фазу сброса” (популяция нейронов реагирует, фокусируя паттерн ответа на специфическую фазу в предъявлении стимула). Недавнее исследование, свидетельствует, что эти обе возможности играют свою роль в возникновении ССП. Таким образом, P300 отражает когнитивную модель нейрофизиологических изменений, которые обновляются после получения последней контекстуальной информации. Поскольку КР часто коррелированны с модификациями в компонентах P300, латентность и изменение формы волны может использоваться как клинический маркер и показатель эффективности терапии при когнитивной дезинтеграции.