Potenciales Relacionado con Eventos (PRE)

         Potenciales relacionados con eventos tempranos

Una de las técnicas electrofisiológicas más importantes para la comprensión de las bases de procesos cognitivos es el registro de los potenciales relacionados con eventos (PRE).

La magnetoencefalografía está relacionado a los PRE debido a su funcionamiento, la cual es el flujo de corrientes eléctricas dentro del sistema nervioso, han hecho posible medir los campos magnéticos neuronales, técnica llamada magnetoencefalograma (MEG). 

Los PRE

La técnica de los PRE es una de las más útiles para el estudio de fases fisiológicas de los procesos cognoscitivos. Los PRE reflejan cambios en la actividad eléctrica cerebral que guardan una relación temporal específica con los estímulos físicos o los procesos cognoscitivos que lo disparan.

Una ventaja principal es que permite la evaluación en tiempo real de la relación dinámica entre actividad cerebral y el proceso psicológico que se estudia, proporcionando información sobre la cronología y secuencia de los procesos cognoscitivos con una gran resolución temporal. 

Clasificación

Exógenos vs Endógenos   

Los PRE consisten en una serie de cambios de voltaje que se visualizan como picos positivos o negativos y se presentan en tiempos sucesivos a partir de la presentación de estímulos, a estos picos de voltaje se les conoce como potencial de estímulo. Si el estimulo que se presenta es visual, se manifiestan componentes sensoriales en latencia temprana.  Los componentes que se presentan antes de los 100 ms de latencia son llamados componentes exógenos, determinados por las características físicas de los estímulos que los generan (como intensidad, frecuencia, color, tamaño etc).

Nomenclatura

Polaridad, latencia, distribución craneal, generador y función con la que se relaciona, la forma que más se usa es designar los variados componentes que forman un PRE de acuerdo a sus latencias y polaridad.   Los parámetros que se miden más comúnmente en los PRE son: Amplitud (negativo o positivo, se determina de acuerdo  a la línea base), Latencia (tiempo que transcurre entre la presentación del estimulo y la aparición del pico máximo, se mide en milisegundos ms), distribución topográfica (lugar del cráneo donde se presenta con mayor amplitud).

Bases fisiológicas de los PRE

Aunque aún no se entiende por completo la relación de lo que pasa en el cerebro con lo que se puede observar en el registro craneal, algunos hechos fisiológicos se aceptan. Los PRE presentan campos eléctricos asociados con la actividad de poblaciones neuronales. Las neuronas que forman parte de la población neuronal implicada en un proceso sensorial o cognoscitivo deben activarse sincrónicamente y tener configuración espacial un campo con cargas positivas y negativas para que pueda fluir la corriente.

¿Qué son los componentes de los PRE?

Los picos de los PRE se nombran de acuerdo a su polaridad y latencia y en ocasiones también se nombran por su polaridad y su posición ordinal en la onda del PRE (N1, P1, N2,).

Potenciales Relacionados con Eventos Tardíos(PRE).

Son cambios en los patrones de voltaje del EEG en curso que está ligados en el tiempo a eventos sensoriales, motores o cognoscitivos; los PRE están incluidos en la actividad espontánea o actividad de base del cerebro.

Eran conocidos como potenciales evocados o potenciales provocados. Esto se debió tal vez a la creencia de que los potenciales reflejaban una actividad cerebral que era provocada de manera exclusiva por la presentación del estímulo y se relacionaban con procesos sensoriales básicos.

Los PRE tienen una estructura compleja, con varios componentes u ondas que aparecen con latencias (medida por el tiempo transcurrido entre la presentación del estímulo y la aparición de la respuesta) específicas.

Donchin divide los PRE en exógenos y endógenos.

Los PRE consisten de una serie de cambios de voltaje que se visualizan como picos positivos o negativos (es decir, valles) y se presentan en tiempos sucesivos a partir de la presentación del estímulo. A estos picos de voltaje se les suele llamar componentes de los PRE.

Los componentes de latencia más corta son las ondas I A VI, que representan la actividad en la vía auditiva –núcleos del tallo cerebral- llamados potenciales auditivos del tallo cerebral. En general, los componentes que se presentan antes de los 100 ms de latencia  se llaman componentes exógenos (potenciales de latencia corta, determinados por características físicas del estímulo como la luminosidad, la intensidad, etc. y que son relativamente insensibles a los cambios en el estado psicológico del sujeto).

En contraste, los componentes que típicamente aparecen después de los 100 ms son bastantes sensibles a los cambios en el estado psicológico del sujeto, al significado de los estímulos o a las demandas en el procesamiento de información requeridas por una tarea, así como a las estrategias, decisiones o expectativas del sujeto Estos componentes son los más útiles para estudiar las bases fisiológicas de los procesos cognoscitivos y presentan una gran variabilidad.

Los potenciales endógenos son aquellos relacionados con el procesamiento cognitivo que realiza el individuo de la información contenida en un estímulo (el significado del estímulo o el procesamiento de información que requiere una tarea). Estos componentes se han relacionado con los procesos cognitivos y lingüísticos (se han descrito numerosos procesos endógenos vinculados a determinadas tareas o procesos psicológicos, por lo que constituyen una herramienta útil para la investigación de los mismos).

Los componentes endógenos se denominan de acuerdo con la polaridad y latencia con que se recogieron durante la tarea en la se describieron; así, se indica si la onda es positiva (P) o negativa (N), seguida de un número que indica la latencia en milisegundos a la cual se presentan –por ejemplo, N400 es una deflexión negativa que tiene su máximo a los 400 ms después de presentado el estímulo-.

Los exógenos acontecen entre los 100 y los 1000 ms (o más) se llaman también tardíos o lentos. Los más interesantes para la Psicofisiología y para la Psicología en general, tienen un origen neural más incierto. Estos componentes reflejan el procesamiento de acontecimientos ya percibidos, es decir, se originan una vez que los estímulos han alcanzado las cortezas primarias (aprox. 100 ms después de haberse presentado el estímulo) de las que la información pasa a áreas del cerebro para ser procesada. 

Los primeros componentes endógenos son los que acontecen entre los 100 y los 200 ms y resultan muy útiles para el estudio de las variables cognitivas: la atención y el procesamiento inicial de la información.

El P300 es el más estudiado de todos. Suele aparecer entre los 300 y 500 ms. El P300 refleja variables como la falta de expectativa del sujeto con respecto al estímulo y es útil para estudiar la significación o relevancia que el sujeto le otorga al estímulo. Investigaciones sobre el P300 han puesto de manifiesto que dicho potencial está relacionado con una gran variedad de actividades cognitivas, como atención selectiva, respuesta de orientación, probabilidad del estímulo y la toma de decisiones. La latencia de la P300 se considera una medida del tiempo de evaluación del estímulo recibido, indicando la cronometría de los acontecimientos mentales antes de que la respuesta sea seleccionada o producida (cuanto más prolongada es la latencia mayor es el tiempo empleado en el procesamiento de la información).

Referencias:
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Mezher, A.M., Taboada, A. & Khaled, A. M. (s/d). Detección de potenciales evocados tardíos P300 usando la imagen tiempo-realización. Centro de Estudios de Electrónica y Tecnologías de la Información. Universidad Central de Las Villas. Consultado septiembre 18, 2015 en http://www.researchgate.net/publication/213071238_Deteccin_de_
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Quiroz-G, Y.T.(2003). N400: Una medida electrofisiológica del proceso semántico. Revista Neurol No.36 Pp. 1176-1180 Consultado septiembre 18, 2015 en http://neurociencias.udea.edu.co/es/research/cognitive/publications/download_pdf/7

Marosi, H. E. (2011). Electroencefalograma: medición de la actividad eléctrica cerebral. J. Silva (Ed), Métodos en Neurociencias Cognoscitivas, México El Manual Moderno.

ELECTROENCEFALOGRAMA (EEG) SIGNIFICADO DE LA ACTIVIDAD REGISTRADOS

Existen dos parámetros en la medición de EEG: Las oscilaciones y la sincronización. La oscilación es un aspecto cíclico parte de la naturaleza del funcionamiento cerebral. En esta ritmo de funcionamiento participa la red Tálamo-Cortical. La híper polarización rítmica se debe a los potenciales inhibitorios pos sinápticos prolongados generados en las neuronas reticulares.

Con respecto a la sincronización, las oscilaciones en diferentes frecuencias son la característica prominente del EEG espontáneo. Cuando grandes cantidades de neuronas descargan al mismo ritmo, probablemente dirigidas por las células marcapaso, hablamos de sincronización; se cree que esta sincronización es el resultado de una optimización que  aumenta la eficiencia terminal y se tiene la idea de que estos patrones sincronizados tienen relación con los estados psicológicos del individuo o con estados de tareas cognoscitivas.

Nuevas ideas dicen que la sincronización de las neuronas hace que el cerebro humano sea superior al de los animales.

La pregunta que todavía no se ha podido resolver es: ¿Cómo coordina el cerebro grandes poblaciones de neuronas en una actividad coherente y para qué?

EEG (ELECTROENCEFALOGRAMA)

Este estudio es un registro con macro electrodo ya que a veces se quiere registrar la actividad de una región global del encéfalo, no la actividad de las neuronas individuales que se localizan en ella. Para hacerlo se utilizan macro electrodos. Los macro electrodos no detectan la actividad de neuronas individuales, antes bien, los registros que se obtienen mediante tales dispositivos representan los potenciales pos sinápticos de muchos miles o millones de células del área en que se sitúa el electrodo. 

     En las últimas dos décadas el EEG se ha utilizado como una prueba no invasiva que evalúa con fines clínicos la epilepsia y otras enfermedades del sistema nerviosos central. Es una prueba que se utiliza de manera rutinaria. El EEG se ha convertido en el instrumento preferido para evaluar la forma en que el cerebro, animal y humano, maneja la información cognoscitiva además de proporcionar información sobre el mecanismo neuronal subyacente.

Alrededor de 1950 esta técnica se perfeccionó comenzando con la estandarización de la colocación de los electrodos a lo que se le llamo sistema internacional 10-20 de colocación de electrodos, así en cualquier parte del mundo que se haga un electroencefalograma se puede leer la misma estructura cerebral. 

METODOS ELECTROFISIOLOGICOS

ELECTROFISIOLOGÍA

El cerebro esta asociado principalmente con la generación de electricidad, es decir; es un sistema electroquímico, así que genera campos magnéticos y son la base fisiológica de los procesos cognoscitivos, es aquí en donde los métodos electrofisiológicos como son las técnicas de electroencefalograma y la medición de los potenciales evocados nos ofrecen una información única del funcionamiento del cerebro, así como la capacidad de registrar la actividad neuronal.

Electroencefalograma (EEG). Nos muestra la actividad eléctrica del cerebro, dicho registro se logra mediante la colocación de electrodos sobre el cuero cabelludo, es una herramienta utilizada principalmente para estudiar cierto tipo de padecimientos neurológicos, lo que ayudara a encontrar un mejor diagnóstico. Considerado como uno de los métodos más comunes ya que es una técnica no invasiva, además de que puede ser usado en animales y en humanos, permite tener una evaluación más precisa de la actividad cerebral durante la ejecución de actividades cognoscitivas además, de brindar información sobre el mecanismo neuronal subyacente. Además proporciona información mediante oscilaciones y las sincronizaciones del funcionamiento cerebral, en donde se pueden dar dichas oscilaciones en diferentes frecuencias dependiendo del tipo de descarga neuronal, es decir; como si las células trajeran una marca-pasos como un director de orquesta, el cual las sincroniza para tener cierta frecuencia para algunos estados psicológicos o en la resolución de tareas cognoscitivas específicas.

En un EEG se muestran distintos tipos de frecuencias como son frecuencias de 1 a 30 ciclos por segundo dicha frecuencia será registrada por el electroencefalógrafo el cual está ajustado para que vaya registrando específicamente ciertas frecuencias. En un EEG podremos revisar los diferentes cambios de voltaje que origina la corteza cerebral, lo que muestra esencialmente es una serie de bandas anchas tradicionales en donde cada una arroja diversas frecuencias que serían la delta con frecuencia de 0.5-3.5 Hz, las theta de 4-7.5 Hz, las alfa de 8-12 Hz, las beta lentas 13-19 Hz, las beta rápidas de 20-30 Hz, las gamma de 30-50 Hz. y estas pueden variar según el estado en que se encuentre el sujeto al momento del estudio (despierto, dormido, atención, relajación, edad, salud o patología). En donde puede mostrar registros de normalidad o anormalidad, en patrones observados en los grafo-elementos de los registros estables de poblaciones de adultos, jóvenes, niños entre otros sin patología.  

Sin embargo; una desventaja del EEG en la investigación, es la subjetividad de las interpretaciones y la falta de datos numéricos exactos plantean un problema insuperable,  por lo que se desarrolla la digitalización de la señal eléctrica y por medio de ésta surge el EEG computarizado (EEGc). El cual utiliza valores de amplitud determinados con precisión, los que posteriormente se usan para registro de datos y controles estadísticos.

Potenciales Relacionados con Eventos (PRE).

Muestran el registro de los cambios en la actividad eléctrica relacionada temporalmente con estímulos que los dispara ligados a un proceso sensorial, perceptivo, motor cognitivo. Resultan ser técnicas no invasivas que registran la actividad eléctrica del sistema nervioso, por lo que el registro de los potenciales relacionados con eventos es una técnica electrofisiológica importante, para comprender las bases fisiológicas de los procesos cognoscitivos, el uso de esta técnica finalmente nos proporciona una mayor resolución temporal, sin embargo; tenemos que su resolución espacial es mínima. Básicamente los PRE nos proporcionan información acerca de la actividad neuronal en respuesta a los estímulos, incluyendo las células situadas sobre la superficie de la corteza cerebral.

VENTAJAS

En los PRE se obtienen registros los cuales representan las variaciones de voltaje en donde se observan los cambios de los patrones de voltaje que tienen los EEG ligados esencialmente a eventos sensoriales, motores o cognoscitivos, ya que los PRE están totalmente ligados a la actividad espontanea o a la actividad de la base cerebral.

La amplitud de un PRE registrada en el cráneo es mayormente reducida que la de un EEG, por tanto el PRE es extraído de un EEG, a lo que un PRE básicamente se obtiene de las representaciones de las distintas respuestas cerebrales de cada estimulo de la actividad eléctrica, en donde finalmente los PRE se conoce como el resultado de potenciales provocados los cuales reflejan la actividad cerebral de los distintos estímulos de los procesos sensoriales básicos. Un PRE está compuesto de una cantidad numerosa de picos positivos y negativos descritos en términos de su lateralidad y latencia. Dentro de estos encontramos los potenciales sensoriales provocados por los estímulos de los nervios sensoriales analizando las respuestas obligatorias y las respuestas cognoscitivas.

Los negativos iniciales son los N100 por lo general es cuando se realiza una comparación entre estímulos atendidos y estímulos desatendidos, en donde los estímulos desatendidos se relacionan con un PRE más negativo de entre 100 y 200 ms. N200 componente sensible a estímulos raros, refleja una detección de desigualdades, que en ocasiones se le denomina negatividad desigual.

Los componentes cognoscitivos tardíos son los P300 asociado a los eventos inesperados relevantes, también con la posibilidad de que este componente refleje la actualización de información en la memoria simultánea. Los N400 dicho componente está implicado en el procesamiento semántico, dicho componente se evoca por las palabras que completan oraciones de manera falsa o que no se completan.

Por lo que un PRE refleja los efectos causados por el procesamiento de un estímulo realizado por nuestro sistema nervioso, en donde dichos estímulos pueden ser provocados por diferentes generadores cerebrales relacionados con el tiempo y el espacio.

Magnetoencefalograma (MEG).

Mide los campos magnéticos que produce la actividad eléctrica del cerebro al presentarse un estímulo sensorial específico. El MEG tiene la capacidad de producir un mapa funcional de la activación cerebral ya que cuenta con una impresionante resolución temporal, lo que nos da la facilidad la difusión que tiene la activación a lo largo de la superficie del cerebro. 

El MEG genera imágenes funcionales del cerebro esencialmente cuando se sospecha de algún trastorno cerebral sin la existencia de evidencia anatómica anormal. 

La tecnología del MEG es muy compleja además de ser un equipo muy costoso principalmente se usa en el ámbito de la investigación.

UTILIDAD EN LA PSICOLOGÍA

La principal utilidad para la psicología y para la ciencia cognitiva del uso de estas técnicas; los Electrocardiogramas computarizados (EEGc) y los Potenciales Relacionados a Eventos (PRE), han sido ampliamente utilizados en el estudio del funcionamiento del cerebro humano normal y han permitido conocer las desviaciones de muchos procesos cognitivos en pacientes con daños neurológicos y psiquiátricos. Sin embargo, se ha encontrado un número reducido de trabajos publicados sobre el uso de estas técnicas psicofisiológicas objetivas en el estudio de la actividad deportiva. El objetivo fundamental de la investigación es contribuir a la mayor divulgación de estas técnicas y dotar al psicólogo de herramientas objetivas para el estudio de los procesos cognitivos normales y sus desviaciones en los sujetos de estudio, al ser registrados durante la ejecución de determinada tarea, conservan la validez de las mediciones conductuales. Además, permiten determinar el tiempo de activación de cada generador y conocer si está involucrado en diferentes manipulaciones experimentales.

Hasta el momento, el estudio de los PRE es el único capaz de proporcionar información sobre ciertos aspectos del procesamiento de la información cerebral que se producen en cuestión de mili segundos (Picton, Bentin, et al., 2000). De esta forma, los PRE han sido usados para hacer inferencias acerca de procesos psicológicos, y en algunos casos, sobre la actividad cerebral.

Con el uso de estas técnicas será posible estudiar de manera detallada las lesiones cerebrales, contribuyendo a la predicción sobre la futura ejecución del sujeto lesionado. 

Finalmente; también será posible evaluar de manera objetiva la efectividad de determinadas técnicas psicológicas o su mejoramiento ante la respuesta esperada. Los PRE tienen mucho que aportar al desarrollo de la psicología cognitiva, pues pueden ser utilizados en la profundización de los conocimientos existentes acerca de la secuencia de procesos implicados en el planeamiento y ejecución motora, así como en el conocimiento de sus bases neuronales generadoras. Estos métodos proporcionan, además, una información mucho más confiable y objetiva que la obtenida a partir de técnicas conductuales.