¿Qué es el marcado de eventos?

El marcado de eventos es el proceso de insertar etiquetas con marca de tiempo en un registro de EEG cada vez que ocurre un evento significativo durante un experimento.

Estos marcadores identifican el momento preciso en que se presenta un estímulo, un participante responde u ocurre otro evento experimental. En lugar de representar la actividad cerebral por sí mismos, los marcadores de eventos proporcionan puntos de referencia que permiten a los investigadores interpretar las señales neuronales circundantes.

Sin marcadores de eventos, un registro de EEG consiste en un flujo continuo de actividad eléctrica sin indicación de qué partes corresponden a condiciones experimentales específicas. El marcado de eventos transforma ese registro continuo en datos experimentales interpretables al vincular la actividad cerebral con momentos definidos con precisión [1].

Por qué es importante la precisión del tiempo

Muchas respuestas neuronales ocurren dentro de unos pocos cientos de milisegundos después de que aparece un estímulo. Los investigadores que investigan la atención, la percepción, el lenguaje, la toma de decisiones o el procesamiento sensorial a menudo confían en estos cambios rápidos en la actividad cerebral para responder a sus preguntas científicas.

Si los marcadores de eventos se retrasan o son inconsistentes, las respuestas neuronales registradas se desalinean en los ensayos repetidos. Incluso pequeñas variaciones de tiempo pueden reducir la claridad de las formas de onda de ERP promediadas, lo que hace que los componentes sutiles sean más difíciles de detectar [1], [2].

Por lo tanto, una sincronización precisa respalda mediciones más confiables al tiempo que mejora la reproducibilidad de los hallazgos experimentales. Para los estudios que examinan procesos cognitivos rápidos, la precisión del tiempo no es simplemente una consideración técnica, sino un componente fundamental del diseño experimental.

Marcadores de eventos y potenciales relacionados con eventos

Los potenciales relacionados con eventos (ERP) se encuentran entre las aplicaciones más comunes del marcado de eventos.

Los ERP se obtienen promediando las respuestas de EEG a lo largo de muchas repeticiones del mismo evento. Debido a que la actividad cerebral no relacionada varía de un ensayo a otro mientras que la actividad relacionada con el estímulo permanece constante, el promedio revela respuestas neuronales características que de otro modo podrían permanecer ocultas dentro de la señal de EEG en curso [1].

Este proceso depende de una sincronización precisa. Si el tiempo del estímulo varía entre los ensayos, las respuestas neuronales correspondientes ya no se alinean correctamente, lo que reduce la amplitud de la forma de onda y aumenta la variabilidad de la medición [1], [2].

Por esta razón, el marcado preciso de eventos constituye la base de una investigación de ERP confiable.

Eventos experimentales comunes

Los marcadores de eventos pueden representar casi cualquier evento significativo que ocurra durante un experimento.

Los ejemplos incluyen:

• Presentación de estímulos visuales

• Presentación de estímulos auditivos

• Pulsaciones de botones de los participantes

• Respuestas motoras

• Inicio y finalización del ensayo

• Presentación de retroalimentación

• Cambios en la condición experimental

• Períodos de descanso

• Sincronización con otros sensores fisiológicos

La selección de los marcadores de eventos adecuados depende de la pregunta de investigación y del diseño experimental. Los investigadores deben identificar todos los eventos experimentales importantes durante la etapa de planificación antes de que comience la recopilación de datos.

Sincronización de hardware y software

La investigación moderna de EEG utiliza varios enfoques para sincronizar los eventos experimentales con los registros neuronales.

Los sistemas de laboratorio tradicionales a menudo se basan en dispositivos de activación de hardware dedicados que transmiten señales digitales directamente al sistema de adquisición de EEG. Estos activadores de hardware proporcionan una sincronización altamente confiable y siguen siendo comunes en los estudios de ERP de laboratorio [1].

El marcado de eventos basado en software también se ha vuelto cada vez más común. Las plataformas experimentales pueden generar marcadores de eventos que se transmiten directamente al software de registro de EEG, lo que reduce la complejidad del hardware y admite una amplia variedad de paradigmas experimentales [2].

El método de sincronización adecuado depende de la precisión de tiempo requerida, el software experimental y el diseño general del estudio.

Marcado de eventos con EEG inalámbrico

Los avances en la tecnología de EEG inalámbrico han ampliado las oportunidades para la investigación móvil y naturalista, al tiempo que mantienen una precisión de tiempo adecuada para muchas aplicaciones experimentales.

Estudios de validación independientes han demostrado que los sistemas modernos de EEG inalámbrico pueden lograr una precisión de marcado de eventos adecuada para la investigación de ERP cuando se implementan los procedimientos de sincronización correctos [2]. Esto permite a los investigadores investigar la cognición en aulas, lugares de trabajo, entornos clínicos y otros entornos del mundo real sin sacrificar una alineación temporal precisa.

A medida que el EEG inalámbrico continúa evolucionando, la sincronización precisa de eventos sigue siendo esencial, independientemente de si los datos se recopilan dentro o fuera de un laboratorio tradicional.

Mejores prácticas para el marcado de eventos

El tiempo confiable de los eventos comienza durante la planificación experimental en lugar de después de la recopilación de datos.

Los investigadores deben:

• Definir todos los eventos experimentales antes de programar el estudio.

• Utilizar métodos de sincronización consistentes durante todo el experimento.

• Validar la precisión del tiempo antes de recopilar los datos de los participantes.

• Registrar conjuntos de datos piloto para verificar la alineación de los eventos.

• Documentar los procedimientos de sincronización dentro del protocolo del estudio.

• Minimizar los retrasos innecesarios entre la presentación del estímulo y la transmisión del evento.

Una planificación cuidadosa ayuda a garantizar que los marcadores de eventos representen con precisión la línea de tiempo experimental al tiempo que respalda la investigación reproducible [1].

Desafíos comunes

Varios factores pueden influir en la precisión del tiempo de los eventos durante los experimentos de EEG.

La latencia del software, las tasas de actualización de la pantalla, la sincronización de la actualización de la pantalla, la programación del sistema operativo, la comunicación de red y las interfaces de hardware pueden introducir pequeños retrasos entre el evento experimental planificado y su marcador registrado. Si bien muchos retrasos siguen siendo consistentes y predecibles, las diferencias de tiempo variables, a menudo denominadas jitter, pueden reducir la precisión de la medición si no se tienen en cuenta durante el diseño experimental [1], [2].

Comprender estas posibles fuentes de variabilidad temporal permite a los investigadores seleccionar métodos de sincronización adecuados para sus objetivos científicos.

Referencias

[1] S. J. Luck, An Introduction to the Event-Related Potential Technique, 2.ª ed. Cambridge, MA, EE. UU.: MIT Press, 2014.

[2] N. S. Williams, M. McArthur, A. de Wit, et al., «The Emotiv EPOC Flex saline EEG system and event marking validation for event-related potential research», Behavior Research Methods, 2021.