Potentiale evocate

POTENTIALE EVOCATE

O stimulare periferica produce modificarea activitatii electrice a creierului, ce poate fi inregistrata electroencefalografic.

Modificarea activitatii electrice a creierului clar corelata cu actiunea unui stimul periferic se numeste POTENTIAL EVOCAT (EP = Evoked Potential).

Potentialele evocate sunt:

- vizuale (VEP = Visual Evoked Potential)

- auditive(AEP = Auditory Evoked Potential)

- somestezice (SEP = Somatosensory Evoked Potential).

Investigarea potentialelor evocate se face cu:

- metode electrofiziologice globale - cu macroelectrozi EEG

- metode analitice - cu microelectrozi intra-/extracelulari

La om, inregistrarea potentialelor evocate se face cu electrozi EEG. Pe traseul EEG astfel obtinut, amplitudinea potentialului evocat este foarte mica, incat acesta nu poate fi evidentiat de restul undelor EEG. Potentialul evocat este considerat 'semnal util', restul traseului EEG (traseul de fond) este considerat ca 'zgomot'.

La inregistrarile direct pe (din) creier, raportul semnal/zgomot este mare, incat PE poate fi pus in evidenta prin inregistrari unice pe osciloscop sau prin suprapunerea fotografica a mai multor raspunsuri.

La inregistrarea pe scalp, cu ajutorul electrozilor EEG, punerea in evidenta a PE necesita anumite metode, una din ele fiind medierea raspunsurilor evocate (averaging), care se face cu ajutorul mediatoarelor sau computerelor. Se face medierea raspunsurilor evocate de o succesiune de stimuli, fie analogic, fie digital.

Pentru aceasta, se presupune ca:

- zgomotul de fond (adica traseul EEG de fond) este aleator.

- de la un stimul la altul, raspunsul evocat (RE) nu prezinta variatii

esentiale (in general, latentele raman aproape constante).

Concomitent cu aplicarea stimulului mediatorul primeste un semnal de sincronizare (semnal trigger) de la care va incepe prelucrarea unei portiuni din traseul EEG (cu durata pana la cateva sute de milisecunde).

Fig. 1 Schema bloc a unui mediator. (vezi explicatii in text)

La mediatoarele digitale (utilizate in prezent), prelucrarea portiunii de traseu EEG (de la semnalul trigger) incepe cu esantionarea undelor (sampling). Aceasta inseamna impartirea intervalului de timp total al traseului de analizat in numeroase intervale de timp mai mici (Fig. 2). Esantionarea se face la o rata cel putin dubla fata de frecventa. Daca frecventa undelor este mai mare decat frecventa de esantionare, curba potentialului evocat mediat va fi diferita de PE individual.

Fig. 2 Esantionarea

Se face apoi conversia analogic-digitala (A/D). In functie de amplitudinea undei, se atribuie fiecarui esantion o valoare numerica intreaga. In felul acesta, variatia continua a amplitudinii este transformata intr-o variatie discontinua, in trepte (Fig.3).

Daca se foloseste un convertor A/D cu o capacitate (saturatie) de 4 biti, se pot da amplitudinii maxim 16 valori (intre 0 si 15), deci se folosesc maxim 16 nivele sau trepte.

Fig. 3

In general se foloseste o capacitate (saturatie) a convertorului A/D de 8 biti (deci 256 de nivele) in zona pozitiva si 8 biti in zona negativa.

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

Trebuie potrivita capacitatea (saturatia) convertorului A/D (deci numarul de nivele) la amplitudinea semnalului. Daca amplitudinea este excesiva, varful undei va fi amputat. Daca amplitudinea este insuficienta, se foloseste un numar prea mic de nivele si, la reconstructia undei, aceasta va aparea 'in trepte' (Fig.4).

Valoarea fiecarui esantion va fi introdusa la o anumita adresa in memorie.

Dupa fiecare stimulare se face prelucrarea unei portiuni de traseu EEG, ca mai sus.

In memorie, se face sumarea valorilor obtinute pentru fiecare esantion in parte. Pentru un anumit esantion, la fiecare stimulare, valoarea data de activitatea EEG de fond (aleatorie) va fi intotdeauna alta, cand pozitiva, cand negativa, incat, dupa un numar mai mare de stimulari, suma acestor valori va fi nula, pe cand valoarea data de raspunsul evocat, in general constant ca latenta si amplitudine, va fi aproximativ aceeasi.

Pentru fiecare esantion se face apoi impartirea valorii sumei memorate la numarul de stimulari.

In acest fel, 'zgomotul' - traseul EEG de fond - este eliminat, ramanand numai 'semnalul util' - potentialul evocat.

Se produce apoi retransformarea expresiei numerice in semnal analogic - conversie digital-analogica (D/A) - si vizualizarea grafica a potentialului evocat mediat (averaged evoked potential).

Pentru ca raportul semnal/zgomot sa fie cat mai mare, medierea trebuie sa se faca pe un numar mai mare de stimulari (de la 30-50 la cateva mii; in general 100-300).

Raportul semnal/zgomot (S/z) se imbunatateste cu radacina patrata din numarul (N) de evenimente considerate, cu conditia ca semnalul sa fie absolut repetitiv si zgomotul absolut aleator (Fig.5).

___

S/z x N = S'/z'

Prin mediere se sterge tot ce este aleator, ramanand numai fenomenul legat in timp de stimul, adica PE.

PE mediat difera insa de fiecare inregistrare individuala. Este un rezultat statistic si poate fi luat in considerare numai ca atare. Acest fapt este cu atat mai important cu cat pot exista variatii de latenta si amplitudine (jitter). In cazul PE mediat se face o medie a latentelor si amplitudinilor. Cand latenta nu este constanta, PE mediat poate fi de amplitudine mai mica si de durata mai mare ca a raspunsului real (Fig.6).

Pentru ca PE sa apara cat mai evident, este necesar ca medierea sa se faca pe un numar cat mai mare de stimulari.

Pentru ca un stimul sa influenteze cat mai putin reactia structurii stimulate la stimulul urmator, intervalul dintre stimuli trebiue sa fie suficient de mare pentru ca modificarea data de stimul sa dispara. Insa, medierea facandu-se pe un numar mare de stimuli, cu intervale mari intre stimulari, durata unei investigatii este prea lunga pentru a se asigura o constanta a starii fiziologice si psihice.

De asemenea, prin medierea facuta la un numar mare de stimulari, se diminua chiar ceea ce este variabil in PE (dat de starea functionala a structurilor, de capacitatea functionala a receptorilor, de sistemele de control ale starii de vigilenta, de atentie sau stari afective). Astfel, PE mediat reprezinta ceva fix, imobil, permite concluzii asupra integritatii, nu asupra starii functionale.

Aceasta metoda este utila in decelarea unor leziuni ce nu pot fi puse in evidenta clinic.

Pentru a evidentia modificari ale starii functionale a structurilor, medierea trebuie facuta pe un numar mic de stimulari pentru a asigura o constanta a starii fiziologice si psihice.

Investigarea starii functionale se face studiind variatiile de amplitudine si latenta (curba de dispersie a raspunsului evocat). Aceasta curba de dispersie are urmatoarele aspecte:

- perioada I cu variatii mari de amplitudine (la 20-30 ms dupa stimul pana la 120 - 180 ms)

- perioada II cu variatii mici de amplitudine (120-180 ms pana la 240-320ms)

- perioada III cu variatii mai ample -poate lipsi (pana la 400 ms) (vezi si Fig.9).

POTENTIALE EVOCATE VIZUALE

Inregistrarea potentialului evocat vizual (VEP = Visual Evoked Potential) este reprezentata de o succesiune de unde pozitive si negative (Fig.7) cu amplitudinea intre 1 si 12-20 µV, denumite cu cifre, litere sau combinatii de litere si cifre, dupa diversi autori (P = unda pozitiva, in jos; N = unda negativa, in sus).

Primele unde, cu latente pana la 100 ms sunt numite componente precoce (raspuns primar), cu origine in aria striata (aria 17). Urmatoarele, cu latente pana la 300 ms sunt numite componente tardive (raspuns secundar). Unda P2 - cea mai importanta - (numita si P100, datorita latentei de cca. 100 ms) are originea in principal in aria 17 si in ariile 18 si 19. Undele urmatoare isi au originea in ariile 18 si 19.

VEP dureaza cca. 300 - 400 ms dupa care poate urma o descarcare ritmica (postdescarcare - rebound al activitattii corticale), cu frecventa de 9 - 13 Hz si amplitudinea variabila (Fig.8).

Latentele si amplitudinile undelor sunt aproximativ constante (diferente foarte mici). Este necesar insa ca fiecare laborator sa-si stabileasca propriile valori normale, pe un grup de subiecti sanatosi (cel putin 20).

Latente:

- componente precoce: - 0: 25 - 30 ms

- I: 35 - 40 ms

- II: 50 - 55 ms

- III: 80 - 90 ms

- componente tardive: - IV: 100 - 150 ms

- V: 160 - 180 ms

- VI: 200 - 235 ms

- VII: 240 - 300 ms.

Latenta creste usor cu varsta, mai ales peste 50 de ani.

La suprapunerea VEP se remarca o variabilitate individuala mica a undelor I-III fata de undele IV - VII (Fig.9).

Fig.7

Fig.8

Stimularea luminoasa se face cu blitz sau cu alte tehnici, de exemplu stingerea si aprinderea alternativa a unor patrate, asezate ca pe tabla de sah, astfel incat patratele negre devin albe si invers (=pattern reversal-Fig.10), realizata fie cu diode electroluminiscente (LED-uri), fie pe un monitor sau prin proiectie pe o suprafata mata.

Inregistrarea se face cu electrozi plasati pe scalp in regiunea occipitala, in derivatii mono- sau bipolare. Subiectul trebuie sa fie in repaus psihosenzorial (in camera intunecoasa), putandu-se face si atropinizarea pupilei. Intervalul dintre stimuli este de 1,5 - 2 sec. Stimularea este, in general, scurta (10 - 50 ms) si se poate face separat pentru fiecare ochi. Intervalul de analiza este de 250 - 300 ms dupa stimulare.

Se masoara latentele si amplitudinile undelor. Undele obtinute depind si de forma de stimulare (cu blitz, pattern reversal, etc.)

In patologie, se produc modificari de latenta, amplitudine si forma ale undelor VEP, caracteristice in afectarea portiunii periferice a caii optice (leziuni retiniene, ale nervului optic, tumori ce comprima caile optice, etc.), insa discutabile in leziuni ale portiunii centrale. Modificari caracteristice sunt prezente mai ales in scleroza multipla. Inregistrarea VEP poate determina leziunile in primele stadii, cand nu sunt decelabile clinic, si constituie un mijloc important de diagnostic in oftalmologie. Se urmaresc si diferente intre VEP pentru ochiul stang si drept.

POTENTIALE EVOCATE AUDITIVE

Potentialele evocate auditive (AEP = Auditory Evoked Potentials) reprezinta raspunsul evocat de stimularea auditiva si se inregistreaza ca o succesiune de unde pozitive si negative cu amplitudinea de la 0,2 la 30 µV si latente pana la 350 ms.

Prezinta 3 zone cu origini diferite (Fig.13):

1. FAEP (= Fast AEP) sau BAEP (=Brainstem AEP), potentiale rapide de trunchi cerebral, cu amplitudinea pana la 0,2-0,3 V, cu frecventa mare (cca. 1000Hz), cu durata pana la 10 ms.

2. MAEP (= Medium AEP) cu durata pana la 50 ms, cu amplitudine de cca. 0,5 µV si frecventa de 50 - 200 Hz, cu origine talamica si corticala.

3. SAEP (= Slow AEP), potentiale lente, cu durata pana la 350 ms si amplitudinea de 10 - 20 µV.

Inregistrarea se face pe scalp, in regiunile temporale sau la nivelul vertexului. Exista o corelatie intre intensitatea stimulului si amplitudinea AEP.

Stimularea auditiva se face la o singura ureche o data, aplicand sunete scurte, cu frecventa intre 400 - 4000 Hz, intr-o casca, aplicandu-se in acelasi timp un zgomot de fond la cealalta ureche. Intervalul dintre stimuli este de cca. 1 ms.

In BAEP amplificarea este de 500 000 - 1 000 000 de ori, intervalul de mediere este de 10 ms dupa stimul si medierea se face pentru 1000 - 2000 de stimulari.

In cazul BAEP, undele pozitive sunt deasupra si undele negative sunt sub linia izoelectrica (spre deosebire de celelalte inregistrari de PE, EEG si EMG).

Originea undelor in BAEP (Fig.14):

I: - n. acustic

II: - nucleul cohlear

III: - nucleul olivar superior (punte)

IV: - nucleul lemniscului lateral (punte)

V: - coliculul inferior

VI: - corpul geniculat medial

VII: - Radiatio acustica (talamus)

In SAEP (Fig.15), se urmareste unda P3 (P300) cu latenta de cca. 300 ms.

In patologia cailor auditive (si a celor vestibulare) latentele si amplitudinile sunt modificate.

Cu ajutorul AEP se poate diferentia surditatea periferica de cea centrala, mai ales la copii. De asemenea, a fost descrisa posibilitatea de obiectivare a schizofreniei in perioada acuta cand pacientii nu pot diferentia tonurile inalte de cele joase.

BAEP reprezinta cel mai sensibil test pentru tumorile nervului acustic. Se folosesc, de asemenea, in diagnosticul bolilor demielinizante si a tumorilor de trunchi cerebral.

POTENTIALE EVOCATE SOMESTEZICE

Potentialele evocate somestezice (SEP = Somatosensory Evoked Potentials) reprezinta raspunsul bioelectric generat de stimularea unui nerv periferic. SEP are o durata de 300 - 500 ms si amplitudinea 0,5 - 10 V.

Se inregistreaza in regiunile rolandice (mono- / bipolar). Focarul cu amplitudine maxima se afla la cca. 7 cm de linia mediana, in cazul stimularii unui deget de la o mana, si pe linia mediana, putin in spatele vertexului, pentru stimularea unui deget de la un picior. Stimularea periferica este, in general, stimulare electrica maximala. Latentele medii ale varfurilor sunt 18 - 25 - 30 - 45 - 55 - 65 ms.

Figura 16 prezinta o inregistrare SEP in cazul stimularii nervului ulnar, iar figura 17 arata o inregistrare SEP dupa stimularea nervului median.

SEP sunt considerate utile mai ales pentru investigarea cailor sensibilitatii profunde, in leziuni de nervi periferici, sindrom de tunel carpian, leziuni medulare, leziuni corticale.

Se pot inregistra si potentiale de la nivelul maduvei spinarii, cu electrozi intratecali sau epidurali, caz in care se inregistreaza si unde cu latente mai scurte (9, 11, 13, 14 ms).