La onda P300 ( P3 ) es un componente de potencial relacionado con eventos (ERP) que se genera en el proceso de toma de decisiones. Se considera un potencial endógeno , ya que su aparición no se vincula con los atributos físicos de un estímulo, sino con la reacción de una persona ante él. Más específicamente, se cree que el P300 refleja los procesos involucrados en la evaluación o categorización de estímulos.
Por lo general, se obtiene utilizando el paradigma bicho raro , en el que los elementos objetivo de baja probabilidad se mezclan con elementos no objetivo de alta probabilidad (o "estándar"). Cuando se registra mediante electroencefalografía (EEG), aparece como una desviación positiva en el voltaje con una latencia (retraso entre el estímulo y la respuesta) de aproximadamente 250 a 500 ms. [3]
Por lo general, la señal se mide con mayor intensidad mediante los electrodos que cubren el lóbulo parietal . La presencia, la magnitud, la topografía y la sincronización de esta señal se utilizan a menudo como métricas de la función cognitiva en los procesos de toma de decisiones. Si bien los sustratos neuronales de este componente de ERP siguen siendo confusos, la reproducibilidad y ubicuidad de esta señal la convierte en una opción común para las pruebas psicológicas tanto en la clínica como en el laboratorio.
Historia
Las primeras observaciones del P300 (más específicamente, el componente que luego se llamaría P3b) se informaron a mediados de la década de 1960. En 1964, los investigadores Chapman y Bragdon [4] encontraron que las respuestas de ERP a los estímulos visuales diferían dependiendo de si los estímulos tenían significado o no. Mostraron a los sujetos dos tipos de estímulos visuales: números y destellos de luz. Los sujetos vieron estos estímulos uno a la vez en una secuencia. Por cada dos números, los sujetos debían tomar decisiones simples, como decir cuál de los dos números era numéricamente menor o mayor, cuál era el primero o el segundo en la secuencia, o si eran iguales. Al examinar los potenciales evocados a estos estímulos (es decir, ERP), Chapman y Bragdon encontraron que tanto los números como los destellos provocaban las respuestas sensoriales esperadas (p. Ej., Componentes visuales N1 ), y que la amplitud de estas respuestas variaba de la manera esperada con la intensidad de los estímulos. También encontraron que las respuestas de ERP a los números, pero no a los destellos de luz, contenían una gran positividad que alcanzó su punto máximo alrededor de 300 ms después de que apareció el estímulo. Chapman y Bragdon especularon que esta respuesta diferencial a los números, que llegó a conocerse como la respuesta P300, resultó del hecho de que los números eran significativos para los participantes, en función de la tarea que se les pidió que realizaran.
En 1965, Sutton y sus colegas publicaron los resultados de dos experimentos que exploraron más a fondo esta positividad tardía. Presentaron a los sujetos una señal que indicaba si el siguiente estímulo sería un clic o un destello, o una señal que requería que los sujetos adivinaran si el siguiente estímulo sería un clic o un destello. Descubrieron que cuando los sujetos debían adivinar cuál sería el siguiente estímulo, la amplitud del "complejo positivo tardío" [5] era mayor que cuando sabían cuál sería el estímulo. En un segundo experimento, presentaron dos tipos de señales. Para una señal, había una probabilidad de 2 en 3 de que el siguiente estímulo fuera un clic y una probabilidad de 1 en 3 de que el siguiente estímulo fuera un destello. El segundo tipo de señal tenía probabilidades inversas a las del primero. Descubrieron que la amplitud del complejo positivo era mayor en respuesta a los estímulos menos probables, o al que solo tenía una probabilidad de 1 en 3 de aparecer. Otro hallazgo importante de estos estudios es que este complejo positivo tardío se observó tanto para los clics como para los destellos, lo que indica que el tipo físico del estímulo (auditivo o visual) no importaba.
En estudios posteriores publicados en 1967, Sutton y sus colegas hicieron que los sujetos adivinaran si escucharían un clic o dos. [6] Nuevamente observaron una positividad alrededor de 300 ms después de que ocurrió el segundo clic, o habría ocurrido, en el caso del clic único. También hicieron que los sujetos adivinaran cuánto tiempo podría ser el intervalo entre los clics y, en este caso, la positividad tardía se produjo 300 ms después del segundo clic. Esto muestra dos hallazgos importantes: primero, que esta positividad tardía ocurrió cuando se resolvió la incertidumbre sobre el tipo de clic, y segundo, que incluso la ausencia de un estímulo provocaría el complejo positivo tardío, si dicho estímulo era relevante para la tarea. Estos primeros estudios alentaron el uso de métodos ERP para estudiar la cognición y proporcionaron una base para el extenso trabajo sobre el P300 en las décadas siguientes.
P3a y P3b
El P3a, o novedad P3, [7] tiene una amplitud positiva que muestra la amplitud máxima sobre los sitios de electrodos frontales / centrales y tiene una latencia máxima en el rango de 250-280 ms. El P3a se ha asociado con la actividad cerebral relacionada con la participación de la atención (especialmente la orientación , los cambios involuntarios a los cambios en el entorno) y el procesamiento de la novedad. [8]
El P3b tiene una amplitud positiva (generalmente en relación con una referencia detrás de la oreja o el promedio de dos de tales referencias) que alcanza un máximo de alrededor de 300 ms, y el pico variará en latencia de 250 a 500 ms o más, dependiendo de la tarea y la respuesta del sujeto individual. [3] Las amplitudes son típicamente más altas en el cuero cabelludo que en las áreas parietales del cerebro. [3] El P3b ha sido una herramienta destacada utilizada para estudiar los procesos cognitivos, especialmente la investigación psicológica sobre el procesamiento de la información. En términos generales, los eventos improbables provocarán un P3b, y cuanto menos probable sea el evento, mayor será la amplitud de P3b. [9] Se demostró que esto es cierto tanto para la probabilidad general como para la probabilidad local. [2] Sin embargo, para obtener un P3b, el evento improbable debe estar relacionado con la tarea en cuestión de alguna manera (por ejemplo, el evento improbable podría ser una letra objetivo poco frecuente en un flujo de letras, a la que un sujeto podría responder presionando un botón). El P3b también se puede utilizar para medir qué tan exigente es una tarea en la carga de trabajo cognitiva . [9]
Desde el descubrimiento inicial del P300, la investigación ha demostrado que el P300 tiene dos subcomponentes. Los subcomponentes son la novedad P3, o P3a , y la clásica P300, que desde entonces ha sido rebautizada como P3b . [10]
Aplicaciones
Desde mediados de la década de 1980, uno de los usos más discutidos de los ERP, como el P300, está relacionado con la detección de mentiras . En una propuesta de "prueba de conocimiento de culpabilidad" [11], un sujeto es interrogado a través del paradigma de bichos raros, tal como lo haría en una situación típica de detector de mentiras. Esta práctica ha disfrutado recientemente de una mayor permisibilidad legal [ cita requerida ] mientras que la poligrafía convencional ha visto disminuir su uso, en parte debido a los aspectos inconscientes e incontrolables del P300. La técnica se basa en la elicitación reproducible de la onda P300, fundamental para la idea de una respuesta electroencefalográfica multifacética relacionada con la memoria y la codificación (MERMER) desarrollada por el Dr. Lawrence Farwell .
También se han propuesto aplicaciones en la interfaz cerebro-computadora (BCI). [12] [13] [14] El P300 tiene una serie de cualidades deseables que ayudan en la implementación de tales sistemas. Primero, la forma de onda es constantemente detectable y se produce en respuesta a estímulos precisos. La forma de onda del P300 también se puede evocar en casi todos los sujetos con poca variación en las técnicas de medición, lo que puede ayudar a simplificar los diseños de la interfaz y permitir una mayor usabilidad. La velocidad a la que puede funcionar una interfaz depende de qué tan detectable sea la señal a pesar del "ruido". Una característica negativa del P300 es que la amplitud de la forma de onda requiere promediar múltiples grabaciones para aislar la señal. Este y otros pasos de procesamiento posteriores a la grabación determinan la velocidad general de una interfaz. [13] El algoritmo propuesto por Farwell y Donchin [15] proporciona un ejemplo de una BCI simple que se basa en los procesos inconscientes de toma de decisiones del P300 para manejar una computadora. Se presenta al sujeto una cuadrícula de caracteres de 6 × 6 y se resaltan varias columnas o filas. Cuando una columna o fila contiene el carácter que un sujeto desea comunicarse, se obtiene la respuesta P300 (dado que este carácter es "especial", es el estímulo objetivo descrito en el paradigma típico de bichos raros). La combinación de la fila y la columna que evocó la respuesta localiza el carácter deseado. Se deben promediar varios de estos ensayos para eliminar el ruido del EEG. La velocidad del resaltado determina el número de caracteres procesados por minuto. Los resultados de los estudios que utilizan esta configuración muestran que los sujetos normales podrían alcanzar una tasa de éxito del 95% a 3,4–4,3 caracteres / min. Estas tasas de éxito no se limitan a los usuarios no discapacitados; un estudio realizado en 2000 reveló que 4 participantes paralizados (uno con paraplejía completa, tres con paraplejía incompleta) se desempeñaron tan exitosamente como 10 participantes normales. [13]
La investigación científica a menudo se basa en la medición del P300 para examinar los potenciales relacionados con eventos, especialmente con respecto a la toma de decisiones. Debido a que el deterioro cognitivo a menudo se correlaciona con modificaciones en el P300, la forma de onda se puede utilizar como una medida de la eficacia de varios tratamientos sobre la función cognitiva. Algunos han sugerido su uso como marcador clínico precisamente por estas razones. Existe una amplia gama de usos para el P300 en la investigación clínica. [dieciséis]
Ver también
Referencias
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enlaces externos
- P300 + Potenciales + relacionados con eventos en los encabezados de temas médicos (MeSH) de la Biblioteca Nacional de Medicina de EE. UU .