PSYCHOFIZJOLOGIA
(04-03-2013)
Przebieg procesów psychicznych i ich rejestracja na poziomie fizycznym
Teoria sygnałów
„Klasyczne pomiary”
Konduktancja skóry (zmiana przewodności)
Miary sercowe (wiele parametrów)
Parametry okulomotoryczne i pupilometryczne
Elektromiografia (potencjały mięśniowe)
Respiracja
Pomiary związany z przewodem pokarmowym
Pletysmografia (pomiary związane z przepływem krwi)
Pomiary elektroencefalograficzne (EEG)
Potencjały wywołane
Aktywność spontaniczna mózgu
„Nowsze pomiary”
Funkcjonalne neuroobrazowanie (fMRI, obrazowanie optyczne)
Łączność (EEG) - działanie sieci struktur funkcjonalnych w mózgu
Układ hormonalny i endokrynny
Układ immunologiczny
nie więcej niż 50 Hz przy badaniu mózgu EEG (60) - samplowanie jest 3 razy szybsze
sygnał - przebieg elektryczny obrazujący mierzony parametr
każda zmienna/zmiana przyjmie postać sygnału
aktywność poznawcza
aktywność w relaksie
aktywność we śnie
aktywność w głębokim śnie
x(t) - x od czasu - funkcja czasu (w domenie czasu)
x(⍵) - funkcja częstotliwości (spectrum/widmo sygnału)
konwersja analogowo-cyfrowa - sygnał ciągły na postać cyfrową
współzmienność nie oznacza kauzalności (korelacja nie oznacza związku przyczynowo-skutkowego)
funkcjonalne znaczenie obserwowanych zmian parametrów fizjologicznych
korelaty
markery - wskaźniki pozwalające różnicować grupy; szczególne rodzaje korelatów, pozwalające różnicować pod względem psychologicznym, np. markerów psychopatii
parametr różnicujący grupy
rodzaj korelatu różnicujący cechy psychologiczne
zmienna towarzysząca
wartości toniczne vs. fazowe
wartość fazowa - zmiana jakiegoś parametru w odpowiedzi na bodziec; krótka reakcja
wartość toniczna - poziom bazowy; dłuższa reakcja; tło dla wartości fazowej; nie ma bezpośredniego związku
zasada wartości początkowej (LIV) - reakcja zależy od poziomu bazowego
(11-03-2013)
wartości toniczne vs. fazowe
wartość toniczna - wartość średnia, mierzona w dłuższym czasie, na jej tle pojawiają się wartości fazowe
zasada wartości początkowej (LIV) - reakcja zależy od poziomu bazowego (np. gdy osoba ma wysoki wyjściowy poziom toniczny reakcje fazowe będą niższe, niż w przypadku niskiego poziomu tonicznego); faktycznie tylko niektóre zmienne wykazują reakcje zgodne z LIV
równowaga autonomiczna Â
osoby z zaburzeniami nerwicowo-lękowymi - SNS
pacjenci z wrzodami - SNS
poziom lęku przed wystąpieniem - SNS - są osoby bardziej podatne na stres
analiza zachowania w kontekście celu i intensywności - aktywacja
rdzeń przedłużony most, śródmózgowie - niespecyficzny układ aktywacyjny; uszkodzenie powoduje nieodwracalną śpiączkę, układ ten dostosowuje organizm do odpowiedniego poziomu wydatkowania energii
directional fractionation - rozbicie kierunkowe
specyfika sytuacyjna wzorów parametrów fizjologicznych - aktywacja nie jest pojęciem jednoznacznym, nie wszystkie aktywacje ze sobą korelują
Aktywacja:
Autonomiczna - zw. z układem wegetatywnym
Behawioralna - można ją zaobserwować
Korowa - można badać EEG, fMRI
aktywacja vs arousal - zwykle traktowane zamiennie, wg niektórych aktywacja dot. charakterystyki tonicznej, a arousal dot. charakterystyki fazowej
układ autonomiczny/wegetatywny (ANS) - jako pierwszy był badany w laboratorium, steruje funkcjami życiodajnymi, w rdzeniu przedłużonym znajdują się ośrodki podtrzymujące życie; 2 rodzaje: sympatyczny (głównie pobudzający), parasympatyczny (głównie hamujący); gromadzeniem energii zajmuje się układ parasympatyczny, a jej wydatkowaniem poprzez działanie - sympatyczny; w tychże układach występują włókna przedzwojowe i zazwojowe; większość narządów jest zaopatrywana przez oba systemy
funkcje:
rozszerzenie (S) lub zwężenie (P) źrenicy
pobudzanie (P) lub hamowanie (S) ślinianek do wydzielania śliny
przyspieszanie (S) lub hamowanie (P) czynności serca
rozkurczanie (S) lub zwężanie (P) oskrzeli
wzrost (S) lub spadek (P) tętna
pobudzenie seksualne (S) lub orgazm (P) etc.
OR (orienting response) - reakcja orientacyjna - każdy nowy bodziec wywołuje jakąś reakcję, największa reakcja na bodźce nowe, intensywne, znaczące, wyróżniające się, zaskakujące, niespójne, konfliktowe, brakujące; mechanizm porównywania bodźca z reprezentacją pamięciową; różne zmienne autonomiczne odpowiadają za różne aspekty przyjmowania informacji
Każda rejestracja nowego bodźca powoduje rekcję serca ECR1, która się nigdy nie habituuje
Teoretyczna podstawa reakcji skórnej:
Funkcjonalne systemy sterujące gruczołami ekranowymi:
Energetyczna aktywacja
Termoregulacja
Lokomocja
Emocje
Funkcja emocjonalna: przede wszystkim powierzchnia dłoni i stóp; kontrola:
ARAS - energetyczna aktywacja
Hypothalamus - termoregulacja
Kora motoryczna - lokomocja
VMPFC, układ limbiczny, zakręt obręczy - emocje
Pomiar endogenny vs egzogenny (źródło prądu pochodzi z zewnątrz)
Pomiar EDA - przewodnictwo skóry jednostki: konduktancja (przewodność skóry) - us (umho), rezystancja - Ohm; nie mierzymy potencjału skóry, więc nie możemy mówić o referencji, mierzymy opór skóry, jej rezystancję, bo napięcie jest zero
Konduktancja jest tym większa, im większa aktywność, więc konduktancja jest odwrotnością rezystancji
Zmiany toniczne vs fazowe
SCL - poziom toniczny konduktancji skóry - SPR
SCR - poziom fazowy konduktancji skóry - SPL
Reakcje spontaniczne - wynikające z aktywności os. bad. będącej poza kontrolą eksperymentalną, liczba fluktuacji jest w miarę stała dla danej osoby
Ogólny toniczny poziom pobudzenia a EDA:
Muzyka
Sceny przemocy z komentarzem
Erotyczne treści
Vigilance - przedłużająca się uwaga, gdy trzeba wyłapywać pojawiające się w różnej częstotliwości bodźce
Uczenie się a poziom EDA:
Większe zaangażowanie - wyższy SCL - lepsze odpamiętanie
B. trudny materiał - spadek SCL - rezygnacja
Większe SCR na bodźce będące materiałem do uczenia - lepsze zapamiętywanie, słowa emocjonalne/nieemocjonalne
EDA i pobudzenie emocjonalne:
W wielu przypadkach możliwy brak specyfiki Walencji
Bodźce emocjonalne (Jung)
Muzyka
Parametry EDA mogą być użyte do określania emocjonalnej wartości bodźca
Motywacja i szybkość połowiczna zaniku SCR przy większej motywacji jest większa
Percepcja/rozpoznawanie twarzy:
SCR większe dla twarzy znajomych, również u osób z prozopagnozją
Warunkowanie SCR można uzyskać przy bodźcach subliminalnych
Reakcja skórna jest niespecyficzna - nie da się różnicować bodźców neg. i pozyt.; jest kontrolowana tylko przez część sympatyczną układu autonomicznego
V - brzuszno
M - przyśrodkowa
PF - prefrontal - przedczołowa
(08-04-2013)
Odkrycie EEG - Canto, 1875 r.
Rejestracja na powierzchni czaszki - Beck, 1890 r.
Pierwszy opis desynchronizacji fal mózgowych - badania na zwierzętach; na człowieku po raz pierwszy Berger (na swoim synu).
System 10-20; oznaczanie elektrod:
F - frontal (czołowe)
P - parietal (ciemieniowe)
T - temporal (skroniowe)
O - occipital (potyliczne)
C - central (centralne/środkowe)
A - auxiliary (peryferyczne?)
R - parzyste
L - nieparzyste
Z - centralne
To, co rejestrujemy, to nie są potencjały czynnościowe, ale potencjały presynaptyczne (gdy w neuronach tworzy się napięcie). Na sygnał EEG składają się komórki piramidowe w korze.
Stosuje się 2 systemy referencji:
Linked Mastoid (LM) - średnia z mastoidów
Averanged Ref - poziom 0 wyznacza średnia ze wszystkich elektrod
Kiedyś, dawno temu, używało się jako referencji punktu CZ
ECG - pomiar na powierzchni kory mózgowej.
ERP - potencjały wywołane.
Rozdzielczość przestrzenna jest słaba, bo mamy skórę, czaszkę, opony… dopiero mózg!
Rozdzielczość czasowa - Volume Conductance - tkanka jest przewodnikiem, wszystkie elektrody zbierają dany sygnał, ale im bliżej są sygnału, tym on jest silniejszy.
Są 2 główne grupy analiz EEG:
Toniczna - bierzemy duży kawałek sygnału i traktujemy go jako całość, nie rozkładając na sekundy.
Fazowa - ważne są punkty czasowe w zapisach, analiza potencjałów wywołanych, w przeciągu sekund.
α: 8-12 Hz
β: 13-30 (15-25) Hz
filtr: 0,1-0,2 Hz/30-45 Hz - odliczamy te częstotliwości.
Filtrowanie - im mocniejszy filtr, tym bardziej prawdopodobne, że pojawi się coś, czego wcześniej nie było.
Transmitacja filtra - przepuszczalność filtra.
Filtrowanie należy robić na samym początku przed pocięciem sygnału, bo każda nieciągłość sygnału może wywoływać wynikające z filtra artefakty.
Aktywność toniczna (spontaniczna): alfa, beta, theta, delta.
(22-04-2013)
Beta 13-30 Hz
Alfa 8-13 Hz
Theta 4-8 Hz
Delta 0,5-4 Hz
Decybel jest stosunkiem 2 różnych miar. 10 decybeli = 1 bela. Decybele są miarą relatywną, tzn. w relacji do czegoś, np. 10 decybeli oznacza, że coś jest 10 razy większe.
Theta - 3-7 Hz, heterogeniczny funkcjonalnie, wiele generatorów, tradycyjnie związany ze spadkiem czynności.
FM Θ- frontal midline theta - wiele rodzajów zadań poznawczych, pamięć, uwaga. W pamięci roboczej wyraźnie zsynchronizowany z aktywnością gamma.
Alfa - 8-12 Hz, synchronizacja przez generatory we wzgórzu, źródło też w korze, zamknięte oczy, tradycyjny marker dezaktywacji korowej (α lub α/β). Blokowanie alfa: otwarte oczy, aktywność umysłowa, senność/sen.
Beta - 13-30 Hz, aktywacja korowa, emocje. Beta 1/2/3.
Gamma > 30 Hz - typowa do 50-60 Hz, pamięć, percepcja (feature binding 40 Hz), wzrost gammy przy wszystkich zadaniach mentalnych.
Laterality Coeficient (LC)
LC = L-R/L+R - miara lateralizacji.
Windowing w analizie FFT - wygładzenie schodków (ok. 5% z każdej strony). Sygnał dzielony jest na 2-sekundowe fragmenty i po wycięciu artefaktu liczymy FFT od każdego 2-sekundowego odcinka i średnia tych małych odcinków jest równa średniej całego większego odcinka, który analizowaliśmy.
Technika jakiegoś kogoś na G?
Independent Component Analysis - wychwytuje i eliminuje w EEG sygnały z innych, niezależnych źródeł. Liczy, jak się ma poziom sygnału na poszczególnych elektrodach do źródła sygnału. W wyniku daje coś, co zwiemy komponentami. Są to niezależne źródła sygnału. Ale ICA jest ślepa, nie zna lokalizacji elektrod.
Event Related Desynchronization (ERD) - jeśli alfa znika to oznacza desynchronizację, a gdy się pojawia - synchronizację. Analizuje jak ilość fal mózgowych zmienia się w czasie.
Oczy otwarte i oczy zamknięte:
Najpierw trzeba wybrać referencję, w której zapisywaliśmy dane;
Kanał 41 - eventy;
Ostatnie 2 kanały danych: 40 i 39 - elektrody referencyjne na mastoidach;
Epoki - odcinki, na które dzieli się sygnał (l.poj. epok).
Theta - od 3 Hz, gamma - do 45 Hz.
Analiza Fouriera (FFT) - średnia małych odcinków jest równa średniej większego odcinka.
Oczne kanały EX nie wchodzą do analizy.
(06-05-2013)
Metody klasy COHNETCOME - analiza spontanicznego EEG:
COH (koherencja) - liniowa miara synchronizacji między poszczególnymi elektrodami;
Wady:
Nieodporna na volume conductance
Metoda univariate - kwestia istotności statystyk
Brak wykrywania zależności czasowych
Symetryczna
Wskazuje wszystkie zależności
Koherencja - mierzyła synchronizację między poszczególnymi elektrodami; synchronizacja jest niemal zupełna w trakcie ataku epileptycznego
pCOH. - partial Coherence
DTF - Direct Transfer Function - na podstawie analizy wcześniejszego sygnału pozwala przewidzieć, co będzie potem; porównania te pozwalają też oszacować, czy to, co dzieje się na 1 elektrodzie wpływa na to, co dzieje się na innej - funkcjonalne powiązanie między obszarami w mózgu
EcoG - elektrokortykografia
ERPy mają amplitudę daleko mniejszą niż szum
Szum biologiczny - pozostała aktywność mózgu
Szum pomiarowy
Trial - powtórzenie danego bodźca
Komponenty:
Egzogenne - wpływ map na cechy fizyczne bodźca, ich charakterystyka zależy od charakterystyki bodźca
Endogenne - procesy umysłowe wpływają na nie, np. uwaga zwrócona lub cele na dany bodziec
(13-05-2013)
Komponenty:
egzogenne - wczesne potencjały sensoryczne [milisekundy], automatyczne przetwarzanie informacji, potencjał wzrokowy - egzogenny
poziom 0 - to, co jest przed bodźcem; mózg jeszcze nie reaguje/brak reakcji mózgowej [najbliżej osi, płasko]; (ERPy wyrównane do osi Y)
komponent wzrokowy (C1) pojawia się jeszcze przed setną milisekundą, nie wpływają na niego nasze motywacje, cechy osobowości, uwaga, wpływa na niego nasz hardware, dość rzadko się go analizuje
endogenne - większość komponentów wykazuje endogenność
ten sam bodziec wizualny - na jeden zwraca się na uwagę, inny ma się ignorować - różnice w amplitudzie między bodźcami - skutki psychologiczne (motywacyjne)
standard - bodziec, który pojawia się często
deviant - bodziec, który pojawia się rzadko
uwaga modyfikuje stronę, na którą zwracamy uwagę, ale nie stronę, którą interesujemy
walencja bodźców - jakie są? [przyjemne, nieprzyjemne, przerażające etc.]
na jakim etapie przetwarzana jest valencja bodźców?
zależy od rodzaju bodźca, czy jest pierwotny, jak wąż/pająk, czy wyuczony
technika potencjałów wywołanych może pomóc w odpowiedzi na powyższe pytanie
mapki pokazują, gdzie pojawia się potencjał [jest rozlany, nie pojawia się tylko w jednym miejscu]
najbardziej aktywne miejsce wcale nie musi być miejscem najbardziej odpowiedzialnym za daną reakcję - trzeba być ostrożnym we wnioskowaniu o lokalizacji na podstawie mapowania
ograniczenia techniki ERP(ów):
pewność i precyzja lokalizacji
brak możliwości powtórzenia triali; musimy uśredniać triale
adaptacja - straszne obrazki najbardziej przerażają za pierwszym razem, później coraz mniej, ale bierzemy pod uwagę wszystkie reakcje i uśredniamy
brak odniesienia do konkretnego punktu czasowego
adaptacja? - potrzeba badania nowych bodźców
ruchy głowy, mowa - silne zakłócenia od mięśni języka
Visual C1 (65-90 ms) [bodziec C1]
komponent wzrokowy, egzogenny, przeduwagowy
zauważalny przy stosunkowo intensywnych bodźcach
powstaje w 1-rzędowej korze wzrokowej (stricte cortex BA17)
polaryacja różna w zależności od lokalizacji bodźca (dolna/górna połowa pola widzenia)
ważne jest do której połowy pola prezentujemy bodziec [górne/dolne] - różny pik - dodatni/ujemny wykres w zależności od tego, co wyżej, a co za tym idzie, aktywuje się inna część kory wzrokowej
uwaga jednak odrobinę zmienia, bo dużo zależy od naszego nastawienia
system top-down - utrzymuje najważniejszą rzecz w centrum uwagi; skupiamy się na tym, co mówi Mirek na wykładzie, zamiast na pierdołach
system bottom-up - reaguje na rzeczy nagłe, emocjonalne, niespodziewane
Visual P1 (ok. 80-130 ms) (P100)
powstaje w korze wzrokowej wyższego rzędu
maximum kontrlateralnie do strony prezentacji bodźca [połowa nerwów wzrokowych się krzyżuje]
komponent mezogenny (czuły zarówno na charakterystykę fizyczną bodźca, jak i na uwagę)
„koszt uwagowy” (Luck) - dekrement P1 proporcjonalny do kosztu przeniesienia uwagi
po P1 pojawia się N1
bardziej z boku
wpływ top-down - przykład z reagowaniem na zdjęcia pająków - gr. z arachnofobią, która się spodziewa takich zdjęć i grupa kontrolna, która się nie spodziewa
Visual N1 (150-200 ms)
każdy bodziec wzrokowy
manipulacja uwagą zmienia wielkość N1 ↑
widoczny również (słabsza amplituda), kiedy uwaga jest odwrócona
analiza percepcyjna związana z selektywną uwagą
↑ processing effort (zadania związane z większą uwagą/wysiłkiem)
↑ intensywność bodźca
↑ emocjonalne vs neutralne
latencja spada wraz z intensywnością
„benefit uwagowy” - inkrement wskazuje zysk z poprawnie zaalokowanej uwagi
bardziej na środku (oddala się od kory wzrokowej)
N170
analog N1 widoczny przy przetwarzaniu twarzy (zakręt wrzecionowaty)
słabszy - inne złożone obiekty wymagające precyzyjnej analizy percepcyjnej
nieczuły na cechy twarzy (np. ekspresja emocjonalna)
istotne jest znaczenie bodźca
auditory N100 (80-120 ms) FC
słuchowy - zakręt Heschla
częściowo przeduwagowy
każdy nieoczekiwany bodziec, nie musi mieć znaczenia
nie pojawia się na dźwięki oczekiwane, na dźwięki własnej mowy
amplituda spada wraz z przewidywalnością
czuły na parametry fizyczne bodźca
wykazuje pewne zmiany związane z zaangażowaniem uwagi
komponent mezogenny
MMN (Mismatch Negativity)
reakcja na dewiant (rzadko występujący bodziec)
również na ominięcie bodźca (inaczej niż N100)
latencja dłuższa niż N100
nie wynika z bezpośredniej stymulacji, ale związany z oczekiwaniem, bodźcem odtwarzanym z pamimęci
P200/P2
VEP (wzrokowe), AEP (słuchowe), latencja 150-275 ms
fronto-central oraz parieto-central
PAMIĘĆ: porównywanie bodźca z wzorcem w pamięci (operacyjnej) - amplituda większa na poprzednio widziane. P2 spada gdy wzrasta prawdopodobieństwo wystąpienia bodźca
JĘZYK: niższa amplituda frontalnie dla słów gorzej później opamiętanych; prezentacja prawostronna (LH) amplituda zależna od P słów w zdaniu (kontekst) - P2 większe dla zakończeń zdań o niskiej zawartości informacyjnej
UWAGA: odzwierciedla procesy selektywnej uwagi (supresja nieistotnych elementów, zawężanie pola przeszukiwania) - większe P2 gdy przeszukiwanie jest bardziej efektywne, brak wpływu na latencję; detekcja cech (np. kolor, orientacja, kształt etc.)
N200/N2
rodzina negatywnych komponentów N2a, N2b, N2c
N2b
bodziec różniący się od wzorca, związany z inhibicją reakcji, próbami konfliktowymi (chcemy wykonać 1 reakcję, a okazuje się, że należy wykonać inną), monitoringiem błędów, niezgodnością z oczekiwaniami
przechodzimy z percepcji na behavior
może wyrażać koszt wstrzymania/zmiany przygotowywanej już reakcji behawioralnej
np. Eriksen flanker task, Bo/No-Go N2b rośnie dla triali niekompatybilnych/ związanych z wstrzymywaniem reakcji
P300
koreluje ze wszystkim
P3a
max - e. frontalne i centralne
latencja 250-280 ms
reakcja orientacyjna na nowy bodziec (uwaga orientacyjna/mimowolny bottom-up przyciągniecie uwagi wskutek zmiany w otoczeniu)
reaguje na pojawienie się nowego bodźca
związany z reakcją orientacyjną,
podlega habituacji
bardziej z przodu
A ~
podlega habituacji
P3b (250-500 ms)
późniejszy
bardziej z tyłu
związany ze znaczeniem bodźca
latencja ok. 300 ms
planowanie akcji
pojawia się szybciej, jeśli akcja jest łatwa do wykonana
pojawia się, jeśli potrzebna jest reakcja, kiedy trzeba coś robić (np. liczyć)
ERN - Error Related Negativity - pojawia się, kiedy wiemy, że popełniliśmy błąd
FRN - Feedback Related Negativity
związany jest z popełnionym błędem (np. błędna reakcja)
świadoma konstatacja błędu
N400
`cloze probability'
słowa o wysokiej frekwencji
komponent `semantyczny' - kontekst
indykator łatwości dostępu do pamięci semantycznej [?]
wiązanie WM z Sem Mem - proces przypisywania znaczenia kontekstu
procesy pre-semantyczne [?]
ok. 400 ms, wiązanie słowa z kontekstem
N600
komponent `syntaktyczny'
niezgodności gramatyczne
LPP (Late Positive Potential)
LPC (Late Positive Complex)
latencja od ok. 300-500 ms
może się utrzymywać do kilku sekund
wyższa amplituda dla bodźców emocjonalnych (POS, NEG) niż neutralnych
CNV (Contigent Neg Variation) (Walter, 1964)
związany z przygotowywaniem do reakcji motorycznej
między bodźcem ostrzegawczym (WS) a wymagającym reakcji (IS)
symetryczny
czuły na zależności między WS a IS
RP (Readiness Potential/Bereitschaftspotential) (Kornhuber, 1965)
LRP (Lateralized Readiness Potential)
związany z ruchami dowolnymi
rejestrowany ponad korą motoryczną
zlateralizowany - max. kontrlateralnie do uruchamianej kończyny
widoczny kilkaset ms (nawet 1,2 sek) przed wykonaniem ruchu
badania nad wolą (Libet) - badany miał naciskać przycisk, kiedy jej się zechce i proszono, aby zapamiętała ten moment - okazało się, że moment rejestrowania chęci był późniejszy niż moment, w którym można było zarejestrować RP - zanim sobie zdamy sprawę, że coś chcemy, w mózgu już zachodzi proces na poziomie nieświadomym, że czegoś chcemy, później następuje uświadomienie i reakcja motoryczna - poczucie wolnej woli nie jest świadome, wynika ono z nieświadomych procesów - wolna wola jest iluzją
najnowsze wyniki - przy użyciu EEG + fMRI - pewne przewidywania dużo powyżej progu prawdopodobieństwa, kiedy komuś się zachce nacisnąć można zarejestrować już kilka sekund przed wykonaniem reakcji
osoby lękowe będą miały silniejszy komponent N170 przy oglądaniu nieprzyjemnych twarzy (pojawiają się 2 centra z tyłu)
modelowanie źródeł (source modeling)
forward problem →
physiological source eletctrical current
body tissue volume constructor
observed potential or field
← inverse problem
EEG or MEG
inverse problem - określenie na podstawie tego, co na powierzchni czaszki, co zachodzi w środku; jak z rozkładu potencjałów dowiedzieć się, jakie źródło odpowiada za dany fragment
forward problem - na podstawie fragmentu źródła wyliczamy to, co jest na czaszce
podstawą modelowania jest założenie, że 1 fragment kory jest źródłem, generującym potencjał elektryczny
neurony są raczej równolegle ułożone wobec siebie, powstaje dipol (łączny potencjał, pole elektryczne)
zakłada się, że fragment kory generuje 1 dipol (powstający z małych dipolików)
jakiś proces zajmuje fragment kory, zlokalizowany w jakiś sposób tworzy dipol, który możemy na powierzchni zobaczyć
ECD (Equivalent Current Dipol) - równoważny dipol dla obserwowanego rozkładu potencjału na powierzchni
nie należy bezgranicznie ufać mapom
wskutek podobnego naładowania komórek powstaje dipol
nieskończona ilość kombinacji daje na powierzchni taki sam rozkład potencjałów
ale! Jesteśmy w stanie skonstruować model, który ograniczy nam ową nieskończoną ilość kombinacji
modelowanie parametrów elektrycznych tkanek głowy
BEM - standardowy 4-warstwowy Boundary Element Model oparty o atlas MNI - modeluje całą głowę na podstawie małych figur geometrycznych
metoda iteracyjna - inverse solution (Slotnick, 2005)
dopasowanie modelu - procedura iteracyjna
minimalizacja sum kwadratów błędów między danymi i modelem poprzez dopasowanie parametrów modelu (lokalizacja dipola, orientacja, wielkość, czas)
im niżej jesteśmy, tym większy błąd - schemat inverse solution (oś pionowa - % of sources with DLE, oś pozioma - liczba elektrod)
ESM (Equivalent Source Modelling) - możemy otrzymać dipol - nałożenie dipola na 3-wymiarowy obraz mózgu; koordynaty dipola podaje się w standardowych współrzędnych mózgu
co z lokalizacją efektów?
dipole fitting (DIPFIT, BESA)
kora najlepiej nadaje się do modelowania; w inny strukturach pojawia się dużo błędów
LORETA (Low Resolution EEG Tomography) - Distributed Source Modelling - plama w przestrzeni zamiast punktu; lorety to plamy; jakby nie było dipole nie jest jakimś punktem, ale raczej plamą
fMRI (functional Magnetic Resonance Imaging)
funkcjonalny, bo staramy się zobaczyć zmiany w funkcji neuronów i ich pracę
w fMRI mamy miarę pośrednią - liczymy przepływ krwi, który wiążemy z pracą neuronów
daje możliwość precyzyjnej lokalizacji struktur; dokładny obraz konkretnej głowy konkretnej osoby
pozwala na poznanie zmian w funkcjach neuronów i zobaczenie neuronów, które pracują
w normalnym rezonansie - obraz strukturalny, bez przepływu krwi
neurony, które są aktywne będą potrzebowały więcej tlenu (potrzebują go, kiedy się rozładowują i wracają do potencjału spoczynkowego), dostarczanego we krwi, dzięki hemoglobinie, która go przenosi
różnice w aktywności neuronów będą się w jakiś sposób uzewnętrzniać przez różne parametry przepływu krwi
Roy i Sherrington - lokalna aktywność neuronalna będzie się odbijać w różnym przepływie krwi/ma związek z lokalnymi zmianami przepływu krwi i metabolizmem - na tej idei opiera się idea fMRI (1890)
liczymy, że przepływ krwi będzie się wiązał z aktywnością neuronów, ale jest to pośrednie, nie jest to aktywność neuronalna sama w sobie
zmiany ciśnienia w korze wzrokowej - 1sze neuroobrazowanie
wzrost aktywności neuronalnej - wzrost przepływu krwi - wzrost utlenowanej i nieutlenowanej krwi - zmiana w magnetycznych właściwościach - zmiana w źródle sygnału
fMRI vs EEG
rozdzielczość czasowa (słaba, ale rośnie); 0,5 s/1 s
rozdzielczość przestrzenna (doskonała i coraz lepsza)
źródło sygnału
EEG - bezpośrednia miara
fMRI - pośrednia
warunki eksperymentalne (spora wada - koszt sprzętu, niekomfortowe warunki (odbiegające od naturalnych) - leżenie w rurze w bardzo dużym hałasie; przy klaustrofobii - nie ma szans)
pewne eksperymenty z emocjami, wzbudzaniem motywacji nie bardzo wychodziły
ucieleśnienie emocji - wchodzą w to sygnały z ciała, więc wzbudzenie pewnych emocji/motywacji u osoby, która leży w rurze nastręcza problemów
NIRS - technika oparta o strektoskopię - też wiąże się z przepływem krwi jak w fMRI, ale bada się to jak EEG, czyli przy użyciu czepka; potrafi skanować tylko korę; światło laserowe przenika przez czaszkę i odbija się od naczyń krwionośnych, dzięki czemu obraz jest dokładny (wygląda jak fMRI, tyle że tyczy nie tylko kory, a nie żadnych głębszych struktur)
sygnał z fMRI bierzemy z odpowiedzi hemodynamicznej - przeływ krwi + utlenowanie krwi - nie zaś z bezpośredniego odbicia aktywności neuronalnej; odpowiedź hemodynamiczna utrzymuje się dłużej niż bodziec; odp. rezonansu jest opóźniona od aktywności neuronalnej
inaczej niż w EEG, sygnał w fMRI nie jest bezpośrednim odbiciem aktywności neuronalnej - odpowiedź hemodynamiczna, więc fMRI reaguje z opóźnieniem i utrzymuje się dłużej niż bodźce
po 2 sek od bodźca pojawia się odpowiedź hemodynamiczna - jest mniejsza/większa, a zależy to od czasu wyświetlania bodźca
krótki bodziec - krótka odpowiedź, długi bodziec - długa odpowiedź
rapid mixed trial - nie czekamy z kolejnym bodźcem aż odpowiedź hemodynamiczna spadnie
(20-05-2013)
sakkady - szybkie ruchy oczu; na zapisie prostokątne; będące zobrazowaniem `skanowania' obrazu przez oczy
komponenty - wynik otrzymany przy pomocy procedury ICA, sygnał z niezależnych elektrod
sama procedura ICA jest ślepa, nie wie gdzie są umieszczone poszczególne komponenty
komponent wyraźnie się odbija, jeśli przyjmuje barwę niebieską/czerwoną
kropki na schemacie oznaczają elektrody
jeśli komponent jest mózgowy, pojawia się na schemacie rozlany - odbierane przez kilka elektrod, jeśli coś jest odbierane przez 1 elektrodę oznacza jakieś zakłócenie
mastoidy - referencja - kanały 39 i 40
jak nie ma już blinków i kaskad to możemy sobie robić ERPy
N400 - odkryli go Kutas i Hillyard
The pizza was to hot to … eat! - Kutas i Hilyard
N600 - component syntaktyczny, niezgodności gramatyczne
(03-06-2013)
elektromiografia - aktywność elektryczna mięśni szkieletowych
mięśnie poprzecznie prążkowane
unerwienie
mięśnie gładkie - AUN
mięśnie prążkowane - OUN
każdy motoneuron odpowiada za unerwienie kilku włókien mięśniowych, ale każdy mięsień jest unerwiany tylko przez motoneuron
jednoczesne pobudzanie wielu włókien mięśniowych
precyzyjne działanie mięśni
mięśnie ipsi- i kontr- lateralne
układ piramidowy i układ pozapiramidowy
toniczny poziom spoczynkowy - pod kontrolą układu pozapiramidowego, który też doprecyzowuje ruchy i bierze udział w odruchach
1 neuron i grupa mięśni = 1 włókno/3 włókna mięśniowe / 1 włókno/3000 włókien
siła skurczów mięśni wynika z działania synapsy nerwowo-mięśniowej
acetylocholina - neurotransmiter zawsze wydzielany w złączach nerwowo-mięśniowych
im częściej występuje wyładowanie elektryczne, tym większa siła skurczu
elektromiografia (EMG) - pomiar rozchodzących się impulsów nerwowych, mierzony na powierzchni skóry
im wyższy poziom pobudzenia mięśni, tym szybszy czas ich reakcji
EMG
odzwierciedla zmiany w polu elektrycznym wywołane przez mięśniowe potencjały czynnościowe
część pobudzenia dociera do kory
do czego służy pomiar EMG?
pomiar napięcia mięśniowego:
choroby psychosomatyczne,
stres
przygotowanie i przebieg aktywności motorycznej:
aktywność mięśni kończyn,
mowa bezgłośna,
wyobrażenia
mimika twarzy:
ekspresje emocjonalne,
obciążenie poznawcze,
subtelne ekspresje mimiczne
niskie pobudzenie może być za małe, żeby zobaczyć widoczny ruch, ale może zostać zarejestrowane
EMG:
częstotliwość: 5-500 Hz
amplituda: 1-1000 mV [mikroVolty]
możliwość korekcji okulograficznej oraz identyfikacji i usuwania artefaktów motorycznych z zapisu EEG
wyładowanie na złączu nerwowo-mięśniowym - pojedyncze, krótkie piki
emocje negatywne angażują więcej mięśni
emocje i EMG mięśni twarzy
corrugator region
ściągnięcie brwi
afekt negatywny
zygomatic region
„mięsień uśmiechu”
afekt pozytywny
EMG i aktywność poznawcza
głębokość przetwarzania informacji silnie związana z aktywnością mięśni wokół ust, a nie z aktywnością mięśni czołowych i przedramienia
im trudniejsze i bardziej abstrakcyjne zadanie do wykonania, tym silniejsza aktywność mięśni mimicznych wokół ust - np. Cacioppo i Petty (1979, 1981)
EMG i mowa bezgłośna
w trakcie cichego mówienia, liczenia, czytania wyraźnie podwyższona aktywność mięśni mimicznych wokół ust (usta, wargi, język, podbródek)
EMG i mikroekspresje
wykrywanie kłamstwa na podstawie aktywności mięśni wokół ust
mikroekspresje - niewolicjonalne, trudno nad nimi zapanować
BCI - Brain-Computer Interfaces
rozpoznawanie wzorców aktywności mózgu (EEG), w celu sterowania urządzeniami
nowa dziedzina, dobrze rozwijająca się, coraz bardziej zaawansowana
pierwsze aplikacje - Biofeedback
ciągły pomiar wybranego parametru fizjologicznego z jednoczesną informacją dla osoby badanej
autonomiczne (HR, temperatura, ciśnienie krwi)
napięcie mięśniowe
możliwość warunkowania sprawczego reakcji autonomicznych
pomocne przy radzeniu sobie z zaburzeniami lękowymi
zastosowania Biofeedbacku:
relaksacja
stany napięcia
ból chroniczny
ADHD
rozszerzenie idei biofeedbacku - analiza aktywności EEG
pierwsze metody analityczne oparte o toniczne miary spektralne np. kontrola mocy fal w poszczególnych zakresach
theta - koreluje ze stresem i napięciem emocjonalnym
alfa - zmniejsza się przy zaangażowaniu poznawczym, wyobrażeniach, stymulacji sensorycznej
beta - intensywna aktywność mentalna
mu [nad korą motoryczną, 9-11 Hz] - zmniejsza się przy ruchu i intencji ruchu; Wolpaw i McFarland używali sygnału Mu i Beta do kontroli kursora 2D
BCI
nieinwazyjne (EEG)
inwazyjne (ECoG - elektrokortykografia) - zapewniają b. dobrą jakość sygnału - pomiar bezpośredni - wymaga otwarcia głowy
preprocessing
problem wariancji wzorców między osobami - różne u różnych osób przy takich samych intencjach [np. wyobrażenie sobie poruszenia lewą nogą]
zwykle wymagany trening - uczenie maszynowe (machine learning)
zadanie: znaleźć takie parametry, które pozwalają zaklasyfikować trial do danego stanu - wartość predyktywna modelu
typowy model BCI
preprocessing sygnału
wyodrębnienie istotnych własności
predykcja