Metri (tecniche) di studio del sistema nervoso - Tecnica di Averaging (media)
giovedì
5 novembre 1998
Metri (tecniche) di studio del sistema nervoso
Questi ultimi 10 anni sono stati di grande importanza per lo sviluppo
della neuroscienza (compresa la psicologia).
Ma dobbiamo chiederci come mai siamo riusciti a scoprire queste cosa
solo ora. La causa è stata certamente lo sviluppo dei metodi.
Metodi di studio del sistema nervoso:
Registrazione
di attività psicologiche dalla superficie del corpo nell'uomo.
Metodi di
visualizzazione dei danni cerebrali nell'uomo.
Metodiche
fisiologiche e farmacologiche invasive.
Metodi di studio del comportamento:
Test
neuropsicologici.
Metodi
comportamentali in psicofisiologia.
Paradigmi
biopsicologici per lo studio del comportamento animale.
È da 100 anni che abbiamo la possibilità di registrare l'attività
elettrica con elettrodi fuori dalla testa.
Registrazione di attività elettrica
della superficie:
Elettroencefalografia
(cap. 50, Kandel).
Elettroencefalografo
(EEG):
derivazioni
monopolari (solo un elettrodo attivo) o bipolari (due elettrodi attivi);
basso
voltaggio: 1-l0 mv (dovuto a una
bassa resistenza extra cellulare e alla grande distanza dalla sorgente) [vedi
. 23.4, . 315, Mancia; . 50.8, Kandel];
EEG
riflette principalmente il potenziale sinaptico cellula - STRUTTURA DELLE CELLULE EUCARIOTE" class="text">delle cellule piramidali [vedi
. 23.7, . 318, Mancia]. Noi vediamo differenze di carica solo nella
direzione da dentro a fuori il cervello. Polo negativo e polo positivo
dipendono dalla influenza presinaptica;
Forma
d'onda caratteristiche:
Alfa
(8-l3 Hz): Riposo. Lobi parietali e occipitali.
Beta
(13-30 Hz): Attività mentale. Lobi frontali.
Delta
(0.5-4 Hz): Sonno.
Teta (4-7
Hz): sonno.
[vedi . 50.1, Kandel]
Per l'EEG il salto più importante era di usare tecniche di
registrazione per potenziali evocati (PE).
Elettrodi collegati a un preamplificatore che funziona anche da
isolatore (dei soggetti dall'elettricità). Il preamplificatore può essere:
ottico;
magnetico.
Tecnica di Averaging (media):
Facciamo più tracciati, li sommiamo e facciamo la media. Questo metodo
serve per eliminare il rumore (disturbo, variazione casuale che con
l'averaging pian piano sparisce).
Il computo del valore medio (averaging) dell'ampiezza dei
potenziali evocati sensitivi (SEP) aumenta il rapporto tra segnale (S) e rumore
(R). I SEP registrati dallo scalpo sovrastante il giro postcentrale (corteccia
somatosensiva primaria) compaiono con latenze caratteristiche a seguito della
applicazione dello stimolo meccanico; tuttavia l'ampiezza di queste risposte è
piccola rispetto alla fluttuazione dell'EEG eseguite durante l'applicazione di
9 stimoli (percussione). Mediante un computer viene calcolato il valore medio
dell'ampiezza delle 9 registrazioni; con tale procedimento le fluttuazioni
casuali presenti nell'EEG si elidono reciprocamente, mentre viene messo in
evidenza il SEP medio, nel quale sono ben evidenti il decorso temporale e le
forme d'onda degli eventi elettrici implicati nell'elaborazione
dell'informazione sensitiva.
Se noi stiamo facendo una somma l'ampiezza del segnale (S) è
proporzionale al numero della somma (n) TS a n quindi il segnale
cresce in modo lineare.
Il rumore (R) va in proporzione alla radice del numero della somma (n) perché il rumore è casuale e, quindi, non
si può avere una sommazione lineare. TRan
Quello che ci interessa è il rapporto tra S e R:
il
segnale cresce linearmente con n;
il rumore
cresce con n;
quindi n n
n
Il miglioramento no è lineare, va con la , quindi se voglio un miglioramento di 100
devo fare 100.000 somme.
Potenziale Evocato e neuro-averaging:
SEP:
cambiamento dell'EEG in risposta ad una stimolazione sensoriale;
Il SEP
(il segnale) è estratto dall'EEG sfondo (rumore) con le tecniche
di averaging: mediando diverse tracce registrate in risposta ad
una stessa stimolazione;
Si
registra SEP a stimoli visivi, acustici, meccanici, gustativi ed olfattori;
Ogni SEP
è caratterizzato con picchi + e picchi -, generati da più strutture neurali;
I picchi
precoci sono generati dai meccanismi sottocorticali e quelli intermedi dalla
corteccia primaria;
I picchi
tardi (300-500 msec) sono chiamati potenziali correlati ad eventi (ERP, Event
Related Potentials) e possono misurare processi cognitivi come l'attenzione
e la memoria.
Vantaggi:
a)economico;
b)risoluzioni temporali molto precise (possiamo
distinguere piccole differenze di tempo).
Svantaggi:
a)basse risoluzioni spaziali(non si sa la
provenienza di PE ed EEG) . MA è possibile migliorare la risoluzione spaziale
mettendo più elettrodi ed osservando le differenze di risposte uno rispetto
all'altro.
Elettromiografia (EMG):
si
registra dai muscoli con elettrodi esterni o interni (aghi sottili) per isolare
singole unità.
Elettroculografia (EOG):
è meno
invadente: 4 elettrodi intorno all'occhio (una coppia per il movimento
orizzontale e una per quello verticale); NO movimento oculare, MA registrazione
del cambio di orientamento delle cariche;
potenziali
generati dai movimenti oculari;
creati
dalla carica elettrica dell'occhio: la parte posteriore (retina) è più negativa
della cornea;
il
sistema è economico, poco ingombrante e veloce, ma la precisione è limitata
(> 1°).
