پتانسیل های برانگیختگی عموماً ناشی از عملکرد دستگاه عصبی هستند و در قالب سیگنال های EEG ثبت می شوند. از آنجا که این سیگنال ها به منظور تشخیص اختلالات مغزی مورداستفاده قرار می گیرند، نحوه تولید پتانسیل های برانگیختگی در یک سیگنال EEG و آنالیز آن از اهمیت بسیاری برخوردار است. پتانسیل های برانگیختگی معمولاً به صورت فعالیت همزمان چندین گروه از نورون ها در یک مقطع زمانی تعریف می شوند، که به سیگنال EEG پس زمینه (background) اضافه شده اند.

تعریفی دیگر برای پتانسیل های برانگیختگی، آنها را به صورت سازمان دهی مجدد در ساختار یک سیگنال EEGِ در حال شکل گیری توصیف می کند. از این منظر، تولید پتانسیل های برانگیختگی از طریق بزرگ نمایی یک باند فرکانسی خاص در یک مقطع زمانی انتخابی، و یا توسط اصلاح فازهای فرکانسی امکان پذیر است.

● تحریک حواس به منظور تولید پتانسیل های برانگیختگی

پتانسیل های برانگیختگی به وسیله سه نوع تحریک کلی ایجاد می شوند: تحریکات بصری، شنیداری و تماسی. پتانسیل های برانگیختگی بصری، که در این مقاله بیشتر مورد بحث هستند، معمولاً توسط فلاش های نوری یا الگوهایی نظیر صفحات شطرنج برانگیخته می شوند.

برای درک نحوه تحلیل پتانسیل های برانگیختگی تولید شده در اثر یک تحریک بصری، از سیگنال های EEG بدست آمده در یک آزمایش کمک گرفته می شود. شکل نشان دهنده طرح عمومی سیگنال های EEG ثبت شده در اثر آزمایشات بصری است. در این مثال، الکترودها بر اساس سیستم ۲۰ ۱۰ بر روی پوست سر قرار گرفته و الکترود مرجع به لاله گوش وصل شده است. نوع تحریک عبارت است از: تغییر رنگ های مشکی/سفید در مربع هایی که در یک صفحه شطرنجی قرار دارند. در اثر این تحریک، دو جهش عمده در سیگنال EEG ایجاد می شود.

یک جهش مثبت پس از گذشت حدود ۱۰ میلی ثانیه از آغاز تحریک (P۱۰۰) که با یک جهش منفی در حدود ۲۰۰ میلی ثانیه پس از اعمال تحریک (N۲۰۰) همراه است. این جهش ها بالاخص در الکترودهای قرار گرفته در بخش پس سری قابل توجه هستند، که به دلیل نزدیکی این ناحیه به بخش بینایی و با توجه به ماهیت تحریک (بصری) کاملاً طبیعی به نظر می رسد. جهش P۱۰۰ در الکترودهای پیشانی و مرکزی چشم گیرتر است. پتانسیل های برانگیختگی بصری به منظور تشخیص آسیب دیدگی در مسیرهای مربوط به بینایی، مانند اعصاب بینایی به کار می روند.

● پتانسیل های مرتبط با یک رویداد خاص (ERP)

همانطور که پیش تر بیان شد، معمولاً منظور از واژه پتانسیل برانگیختگی، پاسخ های EEG به تحریکات حسی است. برای استخراج پتانسیل های برانگیختگی، ابتدا تحریکاتی در قالب الگوهای سازمان یافته اجرا شده و سپس از افراد مورد آزمایش درخواست می شود، که مهارت های مختلفی را انجام دهند. پتانسیل های مرتبط با یک رویداد خاص (ERP) ، طیف وسیعی از پاسخ ها را تشکیل می دهند، که توسط "رویداد" هایی نظیر واکنش به یک تحریک "هدف" یا تشخیص عدم حضور نوعی تحریک در یک توالی استخراج می شوند.

معمول ترین شیوه استخراج ERP ، استفاده از الگوهای غیر عادی۱ است. در این نوع از الگوها، دو تحریک کاملاً متفاوت در یک توالی به صورت تصادفی قرار می گیرند. یکی از آنها به دفعات بیشتری در توالی ظاهر می شود (تحریک استاندارد) و دیگری به عنوان تحریک هدف۲ در نظر گرفته شده و ظهور آن به مراتب کمتر و به صورت پیش بینی نشده اتفاق می افتد. تحریکات استاندارد و هدف می توانند به صورت صداهایی با فرکانس های متفاوت، اشکالی با رنگ های متفاوت(صفحات شطرنجی) و ... باشند. معمولاً از افراد مورد آزمایش درخواست می شود که تعداد تحریکات هدف را در یک توالی شمارش کرده یا با هر بار ظهور یک تحریک، دکمه ای را فشار دهند.

● مقایسه آزمایش ERP با تحریکات بصری معمولی

دو آزمایش مجزا را در نظر می گیریم.

۱) آزمایش ERP که نوع تحریک در آن به صورت بصری است، (در بخش قبل به نحوه انجام آزمایشات ERP پرداختیم).

۲) آزمایش انجام شده با تحریکات بصری معمولی که در شکل توصیف شد. مقایسه این دو نوع آزمایش نشان می دهد که سیگنال های EEG ثبت شده در هنگام مشاهده الگوی استاندارد در آزمایش ERP، دارای جهش های P۱۰۰ و N۲۰۰ است، که در یک تحریک بصری معمولی نیز اتفاق می افتد . اما تفاوت این دو نوع آزمایش، پیدایش یک جهش دیگر (P۳۰۰) بین لحظات ۴۰۰ و ۵۰۰ میلی ثانیه در آزمایش ERP است، که پس از اعمال تحریک هدف ایجاد می شود .

منشاء دقیق این جهش در مغز هنوز ناشناخته است. اما از آنجا که P۳۰۰ وابسته به نوع تحریک بوده و از مدت زمان طولانی برخوردار است، به صورت مرسوم، آنرا به فرایند شناخت ارتباط می دهند. فرآیند شناخت شامل مراحلی از قبیل تطابق با سیگنال، بازشناسی آن، تصمیم گیری، توجه، و به روزرسانی حافظه است.

تحقیقات بسیاری برروی ماهیت P۳۰۰ انجام گرفته است. اما اکثر این تحقیقات، جهش های P۳۰۰ غیرعادی را در بیماریهایی نظیر اسکیزوفرنی و افسردگی گزارش کرده اند و چون علت چنین بیماریهایی بروز اختلالات شناختی است، عموم محققین P۳۰۰ را به بخش ادراک مغز نسبت می دهند.

● روشی برای استفاده بهینه از سیگنال های ERP

شکل نشان دهنده ۱۶ سیگنال EEG مجزا است که از یک فرد در طی ۱۶ بار تکرار یک آزمایشERP به دست آمده اند. مشاهده می کنید که پیدا کردن جهش های P۱۰۰ ، N۲۰۰ و P۳۰۰ در هر کدام از این سیگنالها به دلیل کوچک بودن دامنه آنها بسیار مشکل است. روشی که معمولاً برای تقویت جزئیاتERP به کار می رود، میانگین گیری از آزمایشات متعدد است.

شکل b میانگین کلی از ۱۶ سیگنال قبلی است. همانطور که مشاهده می کنید، تشخیص جهش های مذکور در این سیگنال امکان پذیر است. تاخیرات زمانی و دامنه های موجود در سیگنال ERP به منظور تشخیص بیماری های مختلف استفاده می شود. در حقیقت، جابجایی های زمانی و مکانی در جهش های اصلی آزمایش ERP، علائم بالینی برخی از ناهنجاری های مغزی هستند. به علاوه،ERP به منظور ثبت و تشریح عملکرد موضعی مغز۳ نیز به کار می رود. البته برای تفسیر داده های حاصل از ERP های موضعی، توجه به نکات زیر ضروری است:

۱) موقعیت سه بعدی سر در هنگام انجام آزمایش

۲) نحوه انتخاب الکترود مرجع

۳) روش انتخاب شده برای محاسبات و درون یابی ها

۴) تعداد الکترودها و نحوه چیدمان آنها