الحدث عالية الكثافة ذات الصلة الحصول على البيانات المحتملة في علم الأعصاب الإدراكي

تتيح الجهود المثيرية المرتبطة بالحدث عالية الكثافة أو ERPs تتبع الديناميكيات الزمنية السريعة لعمل الدماغ البشري. وللحصول على بيانات ERP عالية الكثافة، يتم أولاً وضع غطاء الأقطاب الكهربائية على رأس المشارك، ثم يتم رقمياً تحديد مواقع الأقطاب الكهربائية للتكيف مع التباين وشكل الرأس بين المبحوثين. بعد ذلك، يتم تقليل مقاومة الأقطاب الكهربائية عن طريق حقن الهلام في كل قطب كهربائي.

يتم الحصول على البيانات أثناء عرض المحفزات البصرية على المشارك. وعندما ينتهي التسجيل، يتم تنظيف غطاء القطب الكهربائي جيدًا. تُستخدم البيانات المكتسبة لفحص الديناميكيات المكانية والزمانية لنشاط الدماغ المرتبط بعملية معرفية معينة.

مرحباً، أنا سكوت سلوتنيك من مختبر الذاكرة والإدراك في قسم علم النفس بكلية بوسطن. سنعرض لكم اليوم بروتوكولاً لجمع بيانات الجهد المثار ذات الكثافة العالية. نستخدم هذا الإجراء في مختبرنا لدراسة الديناميكيات المكانية والزمانية لنشاط الدماغ أثناء تذكر العناصر البصرية.

فلنبدأ الآن. توفر الجهود المرتبطة بالحدث (ERPs) طريقة لالتقاط الديناميكيات المكانية والزمانية لوظائف الدماغ البشري بدقة زمنية ممتازة. وعادةً ما يتم قياس البيانات في غرفة معزولة، وذلك لتقليل التداخل مع الإشارة العصبية التي تلتقطها الأقطاب الكهربائية.

يتصل كل قطب كهربائي بمضخم، والذي يتصل بدوره بجهاز كمبيوتر لاستقبال البيانات موجود خارج الغرفة المعزولة. ويُستخدم جهاز كمبيوتر منفصل لتقديم المحفزات لتجنب التداخل المحتمل مع الإشارة العصبية. يجب ألا يتم وضع سوى المكونات الأساسية التي تعمل بالطاقة داخل الغرفة المعزولة، مثل شاشة عرض المحفزات ولوحة مفاتيح الاستجابة.

خلال التجارب، يجلس المشاركون على كرسي مريح مزود بمساند للذراعين وظهر بارتفاع يوفر دعماً للكتفين لتقليل التداخلات الناتجة عن عضلات الرقبة. لنبدأ بتعلم كيفية وضع غطاء الأقطاب الكهربائية. تكون أقطاب المشارك مدمجة في غطاء من قماش سباندكس، مما يقلل بشكل كبير من وقت التطبيق؛ قم بوضع الغطاء وتحديد موقع القطب oz وفقاً لنظام الأقطاب العشرة-خمسة (ten five electrode system)، وأثناء وضع الغطاء، تأكد من وجود تماثل بين الجانبين الأيمن والأيسر مع وضع أقطاب خط المنتصف فوق منتصف الرأس.

علاوة على ذلك، تأكد من أن الأقطاب الكهربائية السفلية الأكثر خلفية تقع فوق حدود الجمجمة عند الرقبة لتجنب تداخلات عضلات الرقبة. وبمجرد تثبيت القبعة في مكانها، قم بتثبيت الأحزمة الجانبية باستخدام حزام ذقن أو حزام مخصص عند مستوى الخصر لتحسين تلامس الأقطاب الجانبية مع الرأس. قم بوضع أقطاب كهربائية بجوار العينين للسماح بالإزالة اللاحقة لتداخلات حركة العين أو الرمش؛ ولمعالجة التباين في مواضع الأقطاب وشكل الرأس بين المبحوثين، يتم قياس مواقع الأقطاب الكهربائية لكل مشارك باستخدام جهاز Polyus Fast Track digitizer.

يتكون جهاز الرقمنة من جهاز إرسال وثلاثة أجهزة استقبال تُثبت على القبعة، بالإضافة إلى قلم تسجيل لتحديد موقع كل قطب كهربائي أثناء ارتداء القبعة وبعد اكتمال عملية رقمنة الأقطاب. لننتقل الآن إلى تقليل ممانعة الأقطاب الكهربائية؛ اجعل المشارك يجلس بشكل مريح على كرسي التسجيل. يجد بعض المشاركين أن وضع منشفة يد مطوية بخفة بين أكتافهم ومسند الكرسي يمنحهم راحة أكبر.

الآن، قم بتوصيل غطاء الأقطاب الكهربائية المتعددة بالمضخمات. بعد ذلك، يجب خفض معاوقة كل قطب كهربائي بحيث تصبح أقل من 5 kΩ تقريبًا. يتم تحقيق ذلك في مختبرنا عن طريق قياس المعاوقات في الوقت الفعلي باستخدام برنامج neuros scan، مع استخدام حقنة معقمة وإبرة ذات طرف غير حاد لحقن هلام موصل في كل فتحة قطب كهربائي.

هناك عدد من التقنيات التي يمكن أن تسرع عملية خفض المعاوقة، وهي الجانب الأكثر استهلاكاً للوقت في التسجيل متعدد القنوات. ابدأ بالقطب الأرضي أو المرجعي، واستخدم يدك المهيمنة لرسم بضع دوائر بالمحقنة أثناء استنادها إلى الرأس. ولإزاحة الشعر المتداخل، احرص على عدم الضغط بالمحقنة على رأس المشارك.

يجب ألا تسبب عملية وضع الجل أي انزعاج للمشارك. بعد ذلك، وأثناء الضغط بخفة على القطب الكهربائي للأسفل باستخدام اليد غير المهيمنة، يتم حقن كمية صغيرة من الجل عند فروة الرأس ثم سحب المحقنة بعيداً مع الاستمرار في الحقن. يجب في هذه المرحلة مسح أي جل زائد يبرز من فتحة القطب الكهربائي باستخدام منديل ورقي والتخلص منه، وذلك لإنشاء جسر من الجل بين فروة الرأس والقطب الكهربائي.

إذا ظلت المجموعة الأولى من ممانعات الأقطاب الكهربائية مرتفعة، فيجب إعادة وضع الهلام على قطب التأريض والقطب المرجعي، حيث يصبح الهلام عادةً أكثر توصيلاً بمرور الوقت. وتتمثل إحدى الاستراتيجيات في حقن الهلام في الأقطاب الموجودة ضمن ربع من فروة الرأس، مثل الجزء الخلفي الأيمن من فروة الرأس، حتى تبدأ جميع الممانعات في الانخفاض. ثم يتم حقن الهلام في الأقطاب الموجودة ضمن الربع التالي حتى تبدأ جميع الممانعات في الانخفاض، ثم تكرار هذه العملية بالتناوب عبر جميع الأرباع.

إعادة حقن الهلام في الأقطاب الكهربائية ذات المعاوقة الأعلى. في بعض الحالات، قد يتصل الهلام الموصل بالأقطاب الكهربائية المجاورة بحيث ترتبط المعاوقات ببعضها البعض. يقلل هذا من الدقة المكانية ولكن عادة ما يكون الأمر ذا أهمية ثانوية نظراً لوجود عدد كبير من الأقطاب الكهربائية التي انخفضت معاوقتها.

لنلقِ نظرة على كيفية تسجيل البيانات قبل بدء جلسة التسجيل. شجع المشارك على اتخاذ وضعية مريحة ومسترخية والبقاء ساكناً؛ حيث سيؤدي ذلك إلى تقليل الشوائب الناتجة عن العضلات والحركة.

بمجرد أن يشعر المشارك بالراحة، سلمه لوحة مفاتيح الاستجابة وقم بإزالة أو إيقاف تشغيل جميع المعدات غير الضرورية القريبة من المشارك، مثل الأضواء، للسماح بإجراء تحليل الأحداث اللاحق. يجب أن يتم الإشارة إلى بداية كل حدث تحفيزي أو تفعيله بواسطة كمبيوتر التحفيز وتخزينه جنباً إلى جنب مع البيانات الفيزيولوجية الكهربائية. نقوم بإرسال نبضات التفعيل عند بداية كل تحفيز عبر المنفذ المتوازي من خلال برامج ePrime التي تتضمن تهيئة مخصصة للمنفذ مدمجة داخلياً، وسكريبتات تفعيل متاحة مجاناً.

يتم استقبال هذه المحفزات وتخزينها بواسطة برنامج المسح. عند تسجيل البيانات الفيزيولوجية الكهربائية، استخدم مرشح تمرير عالي قياسي لإزالة المكونات ذات التردد المنخفض جداً، مثل التيار المستمر (DC)، والتي لا علاقة لها بالاستجابة العصبية العابرة. في البيئات التي يقل فيها التداخل إلى حد كبير، يمكن استخدام مرشح تمرير منخفض بتردد قطع عالٍ جداً، مثل 200 hertz في البيئات التي تشهد مستويات أعلى من التداخل الكهرومغناطيسي المحيط.

يمكن استخدام مرشح تمرير منخفض بتردد قطع يبلغ حوالي 80 hertz ومرشح ثلمي بتردد 60 hertz، بحيث تكون الاستجابة خاضعة لسيطرة الإشارة العصبية. والآن دعونا نرى كيفية تنظيف الغطاء. بعد انتهاء الجلسة، يجب تنظيف غطاء الأقطاب الكهربائية المتعددة وتطهيره جيداً فور اكتمال التسجيل.

ابدأ بنقع الغطاء في ماء دافئ لمدة تتراوح من 5 إلى 10 دقائق، ثم اشطف كل قطب كهربائي بتيار مياه جارية. ولإزالة هلام التوصيل بالكامل، استخدم الطرف غير المدبب لمسحة قطنية خشبية لتنظيف الثقوب الموجودة في الأقطاب الكهربائية. بعد ذلك، انقع الغطاء في حمام مائي دافئ وصابوني يتكون من أربعة كوارتات من الماء وأونصة إلى أونصتين من صابون سائل لمدة 30 دقيقة لضمان إزالة كل الهلام، ثم اشطف الغطاء جيداً بالماء.

لتجنب التلوث التبادلي بين المشاركين، يجب نقع الغطاء للمرة الأخيرة لمدة 15-30 دقيقة في خليط مطهر مائي مثل أربعة أجزاء من الماء إلى جزء واحد من الـide، ثم شطفه جيداً مرة أخرى بالماء عند تعليق الغطاء ليجف. يجب وضعه بشكل متماثل ودون شد، حيث قد يحتفظ بدرجة معينة من وضعية التجفيف، مما قد يقلل من سهولة خفض الممانعة لاحقاً. لنختتم بإلقاء نظرة على بعض النتائج التمثيلية.

سنعرض الآن بعض النتائج النموذجية التي تلت عملية الحصول على بيانات الجهد المرتبط بالحدث (ERP) وتحليلها. تعكس تضاريس جهد فروة الرأس إلى اليسار واليمين إعادة تنشيط سريعة للمناطق القشرية البصرية حسب الترتيب الشبكي أثناء التذكر الدقيق لعناصر عُرضت مسبقاً في المجال البصري الأيمن والأيسر على التوالي. لقد أوضحت لك للتو كيفية الحصول على بيانات ERP عالية الكثافة عند استخدام هذا الإجراء.

من المهم تذكر أن راحة المشارك تأتي دائماً في المقام الأول. هذا كل شيء. شكراً للمشاهدة وبالتوفيق في تجاربكم.