Conceptos básicos de los potenciales relacionados con eventos
Roshini Randeniya
Actualizado el
22 may 2024
Conceptos básicos de los potenciales relacionados con eventos
Roshini Randeniya
Actualizado el
22 may 2024
Conceptos básicos de los potenciales relacionados con eventos
Roshini Randeniya
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22 may 2024
1. Introducción
¡Bienvenido! En este segundo tutorial aprenderemos cómo marcar una respuesta cerebral a los estímulos.
Aprenderemos:
¿Qué es un potencial relacionado con eventos (ERP)?
¿Qué son los picos y componentes de un ERP?
Pasos típicos para obtener un ERP
Aplicación práctica utilizando el dispositivo y el software Emotiv EPOC
2. ¿Qué es un potencial relacionado con eventos (ERP)?
Un potencial relacionado con eventos (ERP), también conocido como potencial evocado, es la respuesta del cerebro a un evento o estímulo (como escuchar un tono fuerte). Específicamente, es el cambio en la amplitud de voltaje observado en el EEG como resultado de un evento sensorial o cognitivo.
Podemos observar los "componentes de ERP", que son picos estables que ocurren después del inicio de un estímulo. Un ERP puede tener muchos picos positivos o negativos, pero no todos son componentes de ERP bien caracterizados, como los componentes N100 o P300.
Recuerde mirar la dirección del eje cuando vea un EEG en el dominio del tiempo. A veces verá el – en la parte superior y el + en la parte inferior del eje, especialmente en EEG clínicos.
Nota: un ERP se puede representar a partir de un solo evento o promediando las amplitudes a lo largo de múltiples ensayos de ese evento. Por lo general, los ERP suaves con componentes tan distintos (como en la imagen) se obtienen solo promediando a lo largo de cientos de ensayos.
Fig. 1 – Componentes de ERP auditivos típicos
Los componentes típicos se caracterizan por su polaridad (es decir, Positivo (P) o Negativo (N)) y el momento en que ocurren (por ejemplo, primer componente negativo N1). El mismo componente N1 también puede identificarse por el momento en que ocurrió (por ejemplo, 100 ms desde el inicio del tono): N100.
3. Pasos para obtener un ERP
Fase experimental:
Diseñamos experimentos para obtener ERP específicos de interés.
Por ejemplo, podemos registrar EEG mientras los participantes escuchan tonos de audio.
Para dar sentido a los datos de EEG, tenemos que marcar en el EEG el momento en que el participante escuchó un tono. Estos se denominan marcadores de eventos (líneas rojas verticales en la Figura 2).
Fig. 2 – Marcadores de eventos (líneas rojas) mostrados en un EEG sin procesar
¡Alinear con precisión el momento del marcador de evento con el inicio del tono es muy importante para que podamos ver un ERP! Por lo tanto, es importante seleccionar el hardware y el software adecuados que nos ayuden a obtener marcas de tiempo precisas.
Selección de una referencia
Recuerde que la actividad eléctrica siempre se mide entre dos puntos. En los dispositivos de EEG, el potencial eléctrico en cada sensor se mide en comparación con los sensores de referencia (DRL + CMS).
En los dispositivos Emotiv EPOC hay dos opciones de sensores de referencia.
Fig. 3 – Opciones de referencia en dispositivos tipo Emotiv EPOC
Un auricular tipo EPOC tiene dos opciones de referencia:
Referencia en mastoides – Para utilizar las mastoides como sensores de referencia, colocamos tapones de goma en los sensores P3/P4 y fieltros húmedos en los sensores de las mastoides.
Referencia P3/P4 – Para usar P3/P4 como sensores de referencia, colocamos tapones de goma en los sensores de mastoides M1/M2 y fieltros húmedos en los sensores P3/P4.
Es habitual utilizar la referencia en mastoides para los experimentos de ERP, pero puede utilizar la referencia P3/P4, ya que siempre puede volver a referenciar los datos en línea más adelante, al preprocesar sus datos antes del análisis. Es común volver a referenciar los datos al promedio de todos los sensores antes de analizarlos.
Para nuestro experimento, recopilaremos datos utilizando la referencia en mastoides. La suposición generalmente correcta aquí es que la apófisis mastoides no transmitirá datos de EEG tanto como otras ubicaciones de la cabeza, por lo que es un buen punto de referencia.
Preprocesamiento:
¡No podemos ver inmediatamente un ERP en el EEG sin procesar porque es un efecto muy pequeño (~ ±5 uV) en comparación con todo lo demás que sucede en y alrededor de nuestro cerebro (~ ±40 uV)!
Por lo tanto, para ver el efecto cerebral específico de nuestro tono, necesitamos limpiar nuestros datos para eliminar cualquier ruido o artefacto. Luego, dividiremos los datos en "épocas" (epoching), un término que se utiliza para segmentar las respuestas cerebrales en una ventana de tiempo predefinida (por ejemplo, la respuesta cerebral que comienza 50 ms antes del tono y 400 ms después del tono). Luego, promediamos todos los datos de EEG segmentados por separado (es decir, las respuestas cerebrales a todos los tonos) para obtener un ERP claro.
A continuación se muestran los pasos básicos en un flujo de procesamiento de ERP típico. Los investigadores seleccionarán los pasos según sus datos y objetivos.
Fig. 4 – Un flujo de procesamiento estandarizado de ERP
4. Obtengamos nuestro propio ERP
Primero, configuremos el software
Descargue la última versión de PsychoPy: https://www.psychopy.org/ Vamos a utilizar PsychoPy para presentar los tonos a los participantes.
Obtenga las aplicaciones Emotiv Launcher y EmotivPRO para registrar y ver el EEG.
Conecte PsychoPy con su software de Emotiv para que puedan comunicarse entre sí.
Siga los pasos del video:
Construya un experimento de EEG de Emotiv con PsychoPy
Se puede obtener un ERP suave utilizando múltiples repeticiones de cualquier estímulo (por ejemplo, una imagen, un tono). Aquí vamos a presentarle al participante el mismo tono de 50 ms, ¡cada 4 segundos durante aproximadamente 150 veces!
Siga el video para construir un experimento auditivo simple con un solo tono:
Obtengamos algunos datos
Ahora que ha elegido la referencia, puede ver el video para aprender cómo configurar sus auriculares para obtener el EEG de mejor calidad:
Flujo de trabajo de ERP con EmotivPRO Analyzer
Vea el video y siga los pasos para generar su propio ERP:
Comprensión de los resultados de ERP del Analyzer
Para cada canal verá una forma de onda promediada. A continuación se puede ver un ERP suave típico con un pico negativo a los 100 ms. La línea sólida indica la amplitud promedio y el sombreado más claro indica el error estándar de la media:
Aquí hay una forma de onda con ruido y sin componentes de ERP claros. Esto puede ser el resultado de un bajo número de ensayos:
Aspectos a considerar
Al comparar ERP entre participantes, generalmente es mejor comparar el efecto de la diferencia.
Por ejemplo, podemos observar el ERP promediado ante un tono más frecuente (estándar) en comparación con tonos que ocurren con menos frecuencia (desviado/inusual) en un patrón. Podemos obtener una forma de onda de diferencia simplemente restando las amplitudes de una onda de otra. Como se muestra en la Figura 5, podemos observar un componente de ERP conocido típicamente como Negatividad de Desajuste (MMN), que se estudia comúnmente en la investigación de ERP.
Fig. 5 – El componente de negatividad de desajuste se puede observar en el ERP cuando hay una alteración de un patrón en el entorno
5. Aplicaciones de los ERP
Identificación de biomarcadores:
Una de las aplicaciones más comunes de los ERP es en la investigación clínica para encontrar mejores formas de diagnosticar trastornos psiquiátricos como la esquizofrenia. Las personas que viven con esquizofrenia pueden diferenciarse de los controles sanos en función de su respuesta de negatividad de desajuste.
Fig. 6 – Las amplitudes de la negatividad de desajuste son significativamente más altas en comparación con la esquizofrenia crónica, la de inicio reciente, así como en aquellos en riesgo de desarrollar el trastorno (Jashan 2012)
ERP – BCI (Interfaces Cerebro-Computadora)
Los ERP ante diferentes comandos mentales o estímulos visuales (como letras en un teclado) se pueden utilizar para mover sillas de ruedas o controlar sistemas de deletreo basados en BCI.
6. Recursos
Manuales de Emotiv
Lectura recomendada
Luck, S.J., 2005. Ten simple rules for designing and interpreting ERP experiments. Event-related potentials: A methods handbook, 4.
1. Introducción
¡Bienvenido! En este segundo tutorial aprenderemos cómo marcar una respuesta cerebral a los estímulos.
Aprenderemos:
¿Qué es un potencial relacionado con eventos (ERP)?
¿Qué son los picos y componentes de un ERP?
Pasos típicos para obtener un ERP
Aplicación práctica utilizando el dispositivo y el software Emotiv EPOC
2. ¿Qué es un potencial relacionado con eventos (ERP)?
Un potencial relacionado con eventos (ERP), también conocido como potencial evocado, es la respuesta del cerebro a un evento o estímulo (como escuchar un tono fuerte). Específicamente, es el cambio en la amplitud de voltaje observado en el EEG como resultado de un evento sensorial o cognitivo.
Podemos observar los "componentes de ERP", que son picos estables que ocurren después del inicio de un estímulo. Un ERP puede tener muchos picos positivos o negativos, pero no todos son componentes de ERP bien caracterizados, como los componentes N100 o P300.
Recuerde mirar la dirección del eje cuando vea un EEG en el dominio del tiempo. A veces verá el – en la parte superior y el + en la parte inferior del eje, especialmente en EEG clínicos.
Nota: un ERP se puede representar a partir de un solo evento o promediando las amplitudes a lo largo de múltiples ensayos de ese evento. Por lo general, los ERP suaves con componentes tan distintos (como en la imagen) se obtienen solo promediando a lo largo de cientos de ensayos.
Fig. 1 – Componentes de ERP auditivos típicos
Los componentes típicos se caracterizan por su polaridad (es decir, Positivo (P) o Negativo (N)) y el momento en que ocurren (por ejemplo, primer componente negativo N1). El mismo componente N1 también puede identificarse por el momento en que ocurrió (por ejemplo, 100 ms desde el inicio del tono): N100.
3. Pasos para obtener un ERP
Fase experimental:
Diseñamos experimentos para obtener ERP específicos de interés.
Por ejemplo, podemos registrar EEG mientras los participantes escuchan tonos de audio.
Para dar sentido a los datos de EEG, tenemos que marcar en el EEG el momento en que el participante escuchó un tono. Estos se denominan marcadores de eventos (líneas rojas verticales en la Figura 2).
Fig. 2 – Marcadores de eventos (líneas rojas) mostrados en un EEG sin procesar
¡Alinear con precisión el momento del marcador de evento con el inicio del tono es muy importante para que podamos ver un ERP! Por lo tanto, es importante seleccionar el hardware y el software adecuados que nos ayuden a obtener marcas de tiempo precisas.
Selección de una referencia
Recuerde que la actividad eléctrica siempre se mide entre dos puntos. En los dispositivos de EEG, el potencial eléctrico en cada sensor se mide en comparación con los sensores de referencia (DRL + CMS).
En los dispositivos Emotiv EPOC hay dos opciones de sensores de referencia.
Fig. 3 – Opciones de referencia en dispositivos tipo Emotiv EPOC
Un auricular tipo EPOC tiene dos opciones de referencia:
Referencia en mastoides – Para utilizar las mastoides como sensores de referencia, colocamos tapones de goma en los sensores P3/P4 y fieltros húmedos en los sensores de las mastoides.
Referencia P3/P4 – Para usar P3/P4 como sensores de referencia, colocamos tapones de goma en los sensores de mastoides M1/M2 y fieltros húmedos en los sensores P3/P4.
Es habitual utilizar la referencia en mastoides para los experimentos de ERP, pero puede utilizar la referencia P3/P4, ya que siempre puede volver a referenciar los datos en línea más adelante, al preprocesar sus datos antes del análisis. Es común volver a referenciar los datos al promedio de todos los sensores antes de analizarlos.
Para nuestro experimento, recopilaremos datos utilizando la referencia en mastoides. La suposición generalmente correcta aquí es que la apófisis mastoides no transmitirá datos de EEG tanto como otras ubicaciones de la cabeza, por lo que es un buen punto de referencia.
Preprocesamiento:
¡No podemos ver inmediatamente un ERP en el EEG sin procesar porque es un efecto muy pequeño (~ ±5 uV) en comparación con todo lo demás que sucede en y alrededor de nuestro cerebro (~ ±40 uV)!
Por lo tanto, para ver el efecto cerebral específico de nuestro tono, necesitamos limpiar nuestros datos para eliminar cualquier ruido o artefacto. Luego, dividiremos los datos en "épocas" (epoching), un término que se utiliza para segmentar las respuestas cerebrales en una ventana de tiempo predefinida (por ejemplo, la respuesta cerebral que comienza 50 ms antes del tono y 400 ms después del tono). Luego, promediamos todos los datos de EEG segmentados por separado (es decir, las respuestas cerebrales a todos los tonos) para obtener un ERP claro.
A continuación se muestran los pasos básicos en un flujo de procesamiento de ERP típico. Los investigadores seleccionarán los pasos según sus datos y objetivos.
Fig. 4 – Un flujo de procesamiento estandarizado de ERP
4. Obtengamos nuestro propio ERP
Primero, configuremos el software
Descargue la última versión de PsychoPy: https://www.psychopy.org/ Vamos a utilizar PsychoPy para presentar los tonos a los participantes.
Obtenga las aplicaciones Emotiv Launcher y EmotivPRO para registrar y ver el EEG.
Conecte PsychoPy con su software de Emotiv para que puedan comunicarse entre sí.
Siga los pasos del video:
Construya un experimento de EEG de Emotiv con PsychoPy
Se puede obtener un ERP suave utilizando múltiples repeticiones de cualquier estímulo (por ejemplo, una imagen, un tono). Aquí vamos a presentarle al participante el mismo tono de 50 ms, ¡cada 4 segundos durante aproximadamente 150 veces!
Siga el video para construir un experimento auditivo simple con un solo tono:
Obtengamos algunos datos
Ahora que ha elegido la referencia, puede ver el video para aprender cómo configurar sus auriculares para obtener el EEG de mejor calidad:
Flujo de trabajo de ERP con EmotivPRO Analyzer
Vea el video y siga los pasos para generar su propio ERP:
Comprensión de los resultados de ERP del Analyzer
Para cada canal verá una forma de onda promediada. A continuación se puede ver un ERP suave típico con un pico negativo a los 100 ms. La línea sólida indica la amplitud promedio y el sombreado más claro indica el error estándar de la media:
Aquí hay una forma de onda con ruido y sin componentes de ERP claros. Esto puede ser el resultado de un bajo número de ensayos:
Aspectos a considerar
Al comparar ERP entre participantes, generalmente es mejor comparar el efecto de la diferencia.
Por ejemplo, podemos observar el ERP promediado ante un tono más frecuente (estándar) en comparación con tonos que ocurren con menos frecuencia (desviado/inusual) en un patrón. Podemos obtener una forma de onda de diferencia simplemente restando las amplitudes de una onda de otra. Como se muestra en la Figura 5, podemos observar un componente de ERP conocido típicamente como Negatividad de Desajuste (MMN), que se estudia comúnmente en la investigación de ERP.
Fig. 5 – El componente de negatividad de desajuste se puede observar en el ERP cuando hay una alteración de un patrón en el entorno
5. Aplicaciones de los ERP
Identificación de biomarcadores:
Una de las aplicaciones más comunes de los ERP es en la investigación clínica para encontrar mejores formas de diagnosticar trastornos psiquiátricos como la esquizofrenia. Las personas que viven con esquizofrenia pueden diferenciarse de los controles sanos en función de su respuesta de negatividad de desajuste.
Fig. 6 – Las amplitudes de la negatividad de desajuste son significativamente más altas en comparación con la esquizofrenia crónica, la de inicio reciente, así como en aquellos en riesgo de desarrollar el trastorno (Jashan 2012)
ERP – BCI (Interfaces Cerebro-Computadora)
Los ERP ante diferentes comandos mentales o estímulos visuales (como letras en un teclado) se pueden utilizar para mover sillas de ruedas o controlar sistemas de deletreo basados en BCI.
6. Recursos
Manuales de Emotiv
Lectura recomendada
Luck, S.J., 2005. Ten simple rules for designing and interpreting ERP experiments. Event-related potentials: A methods handbook, 4.
1. Introducción
¡Bienvenido! En este segundo tutorial aprenderemos cómo marcar una respuesta cerebral a los estímulos.
Aprenderemos:
¿Qué es un potencial relacionado con eventos (ERP)?
¿Qué son los picos y componentes de un ERP?
Pasos típicos para obtener un ERP
Aplicación práctica utilizando el dispositivo y el software Emotiv EPOC
2. ¿Qué es un potencial relacionado con eventos (ERP)?
Un potencial relacionado con eventos (ERP), también conocido como potencial evocado, es la respuesta del cerebro a un evento o estímulo (como escuchar un tono fuerte). Específicamente, es el cambio en la amplitud de voltaje observado en el EEG como resultado de un evento sensorial o cognitivo.
Podemos observar los "componentes de ERP", que son picos estables que ocurren después del inicio de un estímulo. Un ERP puede tener muchos picos positivos o negativos, pero no todos son componentes de ERP bien caracterizados, como los componentes N100 o P300.
Recuerde mirar la dirección del eje cuando vea un EEG en el dominio del tiempo. A veces verá el – en la parte superior y el + en la parte inferior del eje, especialmente en EEG clínicos.
Nota: un ERP se puede representar a partir de un solo evento o promediando las amplitudes a lo largo de múltiples ensayos de ese evento. Por lo general, los ERP suaves con componentes tan distintos (como en la imagen) se obtienen solo promediando a lo largo de cientos de ensayos.
Fig. 1 – Componentes de ERP auditivos típicos
Los componentes típicos se caracterizan por su polaridad (es decir, Positivo (P) o Negativo (N)) y el momento en que ocurren (por ejemplo, primer componente negativo N1). El mismo componente N1 también puede identificarse por el momento en que ocurrió (por ejemplo, 100 ms desde el inicio del tono): N100.
3. Pasos para obtener un ERP
Fase experimental:
Diseñamos experimentos para obtener ERP específicos de interés.
Por ejemplo, podemos registrar EEG mientras los participantes escuchan tonos de audio.
Para dar sentido a los datos de EEG, tenemos que marcar en el EEG el momento en que el participante escuchó un tono. Estos se denominan marcadores de eventos (líneas rojas verticales en la Figura 2).
Fig. 2 – Marcadores de eventos (líneas rojas) mostrados en un EEG sin procesar
¡Alinear con precisión el momento del marcador de evento con el inicio del tono es muy importante para que podamos ver un ERP! Por lo tanto, es importante seleccionar el hardware y el software adecuados que nos ayuden a obtener marcas de tiempo precisas.
Selección de una referencia
Recuerde que la actividad eléctrica siempre se mide entre dos puntos. En los dispositivos de EEG, el potencial eléctrico en cada sensor se mide en comparación con los sensores de referencia (DRL + CMS).
En los dispositivos Emotiv EPOC hay dos opciones de sensores de referencia.
Fig. 3 – Opciones de referencia en dispositivos tipo Emotiv EPOC
Un auricular tipo EPOC tiene dos opciones de referencia:
Referencia en mastoides – Para utilizar las mastoides como sensores de referencia, colocamos tapones de goma en los sensores P3/P4 y fieltros húmedos en los sensores de las mastoides.
Referencia P3/P4 – Para usar P3/P4 como sensores de referencia, colocamos tapones de goma en los sensores de mastoides M1/M2 y fieltros húmedos en los sensores P3/P4.
Es habitual utilizar la referencia en mastoides para los experimentos de ERP, pero puede utilizar la referencia P3/P4, ya que siempre puede volver a referenciar los datos en línea más adelante, al preprocesar sus datos antes del análisis. Es común volver a referenciar los datos al promedio de todos los sensores antes de analizarlos.
Para nuestro experimento, recopilaremos datos utilizando la referencia en mastoides. La suposición generalmente correcta aquí es que la apófisis mastoides no transmitirá datos de EEG tanto como otras ubicaciones de la cabeza, por lo que es un buen punto de referencia.
Preprocesamiento:
¡No podemos ver inmediatamente un ERP en el EEG sin procesar porque es un efecto muy pequeño (~ ±5 uV) en comparación con todo lo demás que sucede en y alrededor de nuestro cerebro (~ ±40 uV)!
Por lo tanto, para ver el efecto cerebral específico de nuestro tono, necesitamos limpiar nuestros datos para eliminar cualquier ruido o artefacto. Luego, dividiremos los datos en "épocas" (epoching), un término que se utiliza para segmentar las respuestas cerebrales en una ventana de tiempo predefinida (por ejemplo, la respuesta cerebral que comienza 50 ms antes del tono y 400 ms después del tono). Luego, promediamos todos los datos de EEG segmentados por separado (es decir, las respuestas cerebrales a todos los tonos) para obtener un ERP claro.
A continuación se muestran los pasos básicos en un flujo de procesamiento de ERP típico. Los investigadores seleccionarán los pasos según sus datos y objetivos.
Fig. 4 – Un flujo de procesamiento estandarizado de ERP
4. Obtengamos nuestro propio ERP
Primero, configuremos el software
Descargue la última versión de PsychoPy: https://www.psychopy.org/ Vamos a utilizar PsychoPy para presentar los tonos a los participantes.
Obtenga las aplicaciones Emotiv Launcher y EmotivPRO para registrar y ver el EEG.
Conecte PsychoPy con su software de Emotiv para que puedan comunicarse entre sí.
Siga los pasos del video:
Construya un experimento de EEG de Emotiv con PsychoPy
Se puede obtener un ERP suave utilizando múltiples repeticiones de cualquier estímulo (por ejemplo, una imagen, un tono). Aquí vamos a presentarle al participante el mismo tono de 50 ms, ¡cada 4 segundos durante aproximadamente 150 veces!
Siga el video para construir un experimento auditivo simple con un solo tono:
Obtengamos algunos datos
Ahora que ha elegido la referencia, puede ver el video para aprender cómo configurar sus auriculares para obtener el EEG de mejor calidad:
Flujo de trabajo de ERP con EmotivPRO Analyzer
Vea el video y siga los pasos para generar su propio ERP:
Comprensión de los resultados de ERP del Analyzer
Para cada canal verá una forma de onda promediada. A continuación se puede ver un ERP suave típico con un pico negativo a los 100 ms. La línea sólida indica la amplitud promedio y el sombreado más claro indica el error estándar de la media:
Aquí hay una forma de onda con ruido y sin componentes de ERP claros. Esto puede ser el resultado de un bajo número de ensayos:
Aspectos a considerar
Al comparar ERP entre participantes, generalmente es mejor comparar el efecto de la diferencia.
Por ejemplo, podemos observar el ERP promediado ante un tono más frecuente (estándar) en comparación con tonos que ocurren con menos frecuencia (desviado/inusual) en un patrón. Podemos obtener una forma de onda de diferencia simplemente restando las amplitudes de una onda de otra. Como se muestra en la Figura 5, podemos observar un componente de ERP conocido típicamente como Negatividad de Desajuste (MMN), que se estudia comúnmente en la investigación de ERP.
Fig. 5 – El componente de negatividad de desajuste se puede observar en el ERP cuando hay una alteración de un patrón en el entorno
5. Aplicaciones de los ERP
Identificación de biomarcadores:
Una de las aplicaciones más comunes de los ERP es en la investigación clínica para encontrar mejores formas de diagnosticar trastornos psiquiátricos como la esquizofrenia. Las personas que viven con esquizofrenia pueden diferenciarse de los controles sanos en función de su respuesta de negatividad de desajuste.
Fig. 6 – Las amplitudes de la negatividad de desajuste son significativamente más altas en comparación con la esquizofrenia crónica, la de inicio reciente, así como en aquellos en riesgo de desarrollar el trastorno (Jashan 2012)
ERP – BCI (Interfaces Cerebro-Computadora)
Los ERP ante diferentes comandos mentales o estímulos visuales (como letras en un teclado) se pueden utilizar para mover sillas de ruedas o controlar sistemas de deletreo basados en BCI.
6. Recursos
Manuales de Emotiv
Lectura recomendada
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