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Lab Lezione 1 Med Metodologia Eeg Erp 2012 Sito %5BCompatibility Mode%5DTRANSCRIPT
• LABORATORIO DI PSICOLOGIA GENERALE
Cronopsicologia
Metodi e strumenti di misura(indici centrali e periferici)
Psicologia della Comunicazione
LABORATORIO DI PSICOLOGIA GENERALEPsicofisiologia (indici centrali): rilevazione delle modificazioni nell’attività elettrica cerebrale, correlate all’elaborazione di stimoli e/o all’esecuzione di compiti
come è strutturato un laboratorio di Psicofisiologia
presentazione video di una seduta sperimentale per la rilevazione dell’attività elettrica cerebrale
modalità di trattamento e analisi del segnale elettroencefalografico: dall’EEG agli ERP (potenziali evento-relati)
presentazione di un paradigma sperimentale: quanto è rapido il processo di categorizzazione percettiva? Analisi degli ERP nel processo di categorizzazione di scene naturali
LABORATORIO DI PSICOLOGIA GENERALE, PARTE Psicofisiologia (indici periferici): rilevazione delle modificazioni nell’attività elettrodermica ed elettromiografica, correlate all’ elaborazione di stimoli e/o all’esecuzione di compiti
presentazione video di una seduta sperimentale per la rilevazione degli indici fisiologici periferici
modalità di trattamento e analisi dell’attività elettrodermica edelettromiografica
presentazione di un paradigma sperimentale
RIFERIMENTI BIBLIOGRAFICI:
Metodi (cap.1). In Zorzi M., “Metodi”. In Zorzi M., Girotto V. (2004), Fondamenti di Psicologia Generale, Il Mulino, Bologna.
I metodi delle neuroscienze cognitive (cap. 4). In Gazzaniga, Ivry, Mangun, Neuroscienze cognitive. Zanichelli
PSICOFISIOLOGIA COGNITIVAIndici elettrofisiologici vengono utilizzati in psicologia
sperimentale per studiare i processi cognitivi (sonda) e/o per indagare le loro basi biologiche.
PSICOFISIOLOGIA COGNITIVA
Indici elettrofisiologici vengono utilizzati in psicologia sperimentale per studiare i processi cognitivi (sonda) e/o per indagare le loro basi biologiche.
Vantaggi:1. permettono indagare processi cognitivi ed emozionali in popolazioni critiche:
disturbi psicopatologici; bambini; gravi sindromi neurologiche; gravi forme di ritardo mentale (oligofrenie, demenze) (analogamente ai paradigmi di abituazione);
2. permettono di rilevare i processi impliciti (elicitati automaticamente)e di indagare gli stadi di elaborazione (risoluzione temporale) che caratterizzano i processi cognitivi ed emozionali.
3. Non sono manipolabili dal soggetto/paziente e quindi sono meno legati alle norme sociali o alla necessità di alterare il comportamento per fare una buona/cattiva impressione allo sperimentatore/clinico.
AMPLIFICATORE(FILTRI)E
SCHEDA CONVERSIONE
ANALOGICO/DIGITALEE
SENSORIE
RILEVAMENTO E REGISTRAZIONE DEI BIOSEGNALI
I Biosegnali
• Potenziali bioelettrici prodotti dall’attività elettrochimica delle cellule dell’organismo (es. elettrocardiogramma)
•Segnali bioelettrici di altra natura, rilevabili attraverso altre proprietà elettriche del sistema di interesse (es. conduttanza cutanea)
•Segnali biofisici di natura non elettrica (es. pressione arteriosa)
Applicazione di elettrodi sui siti di interesse
Amplificazione e filtraggio del segnale
Visualizzazione e/o registrazione
Catena di Registrazione
Catena di Registrazione – Elettrodi
Gli elettrodi PRELEVANO il segnale e lo CONDUCONO alle altre apparecchiature
Maggiore è il diametro, tanto più ampia è l’attività elettrica che rilevano
E’ indispensabile l’utilizzo di una pasta elettroconduttrice
Montaggio monopolare / montaggio bipolare
E’ necessario effettuare la pulizia della pelle con alcool e pasta dermoabrasiva sul sito dove verrà posto l’elettrodo
ELETTROENCEFALOGRAMMA (EEG)
SEGNALE FISIOLOGICO
•L ’ attività dello strato superficiale (proveniente dai neuroni della cortecciacerebrale) viene registrata come EEG o attività elettrica cerebrale tramite elettrodicollocati sullo scalpo
•L’EEG origina dall’attività delle cellule corticali piramidali (relativamente grandi eorientate perpendicolarmente) che rappresentano il 70-80% delle cellule corticalitotali
•I potenziali registrati in superficie non sono la somma dei potenziali d’azione, mala somma dei potenziali post-sinaptici a livello delle cellule piramidali, in quanto sitratta di potenziali più lenti che possono, quindi, sommarsi in modo più efficiente
AMPLIFICATORE(FILTRI)E
SCHEDA CONVERSIONE
ANALOGICO/DIGITALEE
SENSORIE
RILEVAMENTO E REGISTRAZIONE DEI BIOSEGNALI
Attraverso tecniche non invasive come l’elettroencefalogramma (EEG) è possibile registrare l’attività cerebrale sulla superficie dello scalpo.L’EEG rappresenta la somma dell’attività sincrona di migliaia di neuroni aventi simile orientamento spaziale, perpendicolare rispetto allo scalpo.
ORIGINE DEL SEGNALE EEG
• Attivita’ di superficie del primo strato di corticale in cui si trovano I dendriti apicali delle cellule piramidali.
• EEG riflette principalmente la somma dei potenziali post-sinaptici a livello delle cellule piramidali
ELETTROENCEFALOGRAMMA (EEG)
DESCRIZIONE DEL SEGNALE
Le onde elettroencefalografiche sono unità costitutive dei rispettivi ritmi (o bande)caratterizzati da una propria morfologia, frequenza e ampiezza:
Onde Descrizione Frequenza - Hz Ampiezza - uVAlfa stato di rilassamento 8-13 30-50
Beta veglia attiva e stato di allerta
14-30 < 20
Theta ipnosi, meditazione, sonno REM, immaginazione e problem solving
4-7 50-200
Delta sonno profondo 0.5-3.5 > 100-200
Gamma sembrerebbero essere una sottocategoria delle onde Beta
30-80 < 10
1.in ogni momento l'attività elettricacerebrale è composta: da una parteevocata da eventi esterni o interni(legati all'attività in corso), e una partespontanea (non legata ad essi)
Differenze tra ERPs ed EEG
Gli ERPs si differenziano dall'EEG spontaneo in quanto:
●sono di ampiezza molto minore; infatti l'ampiezza di un EEGpuò arrivare fino a 200 V (microVolt); un ERP medio siaggira intorno ai 5 V.
●sono fluttuazioni rapide, legate ad un evento localizzato neltempo;
Cosa sono?
I Potenziali Evocati (o ERPs, da Event-Related Potentials)sono piccole variazioni dell'attività elettrica cerebrale chepossono avvenire:
●In seguito alla presentazione di uno stimolo fisico
●In concomitanza ad un 'processo cognitivo'
●In preparazione di un'azione motoria.
Perchè si studiano?
Gli ERPs sono un indice dell'elaborazione dell'informazione.Essi riflettono l'attività di popolazioni di neuroni, inassociazione a processi cognitivi.
Gli ERPs sono un importante strumento per lo studio:
•dei processi sensoriali e percettivi, in diverse modalità;
•dell'attenzione;
•della memoria semantica;
•della memoria episodica (riconoscimento)
ERPs
1.in ogni momento l'attività elettricacerebrale è composta: da una parteevocata da eventi esterni o interni(legati all'attività in corso), e una partespontanea (non legata ad essi)
I Potenziali Evento-Relati (ERPs) vengono identificatiattraverso analisi effettuate a partire dai datidell’eletroencefalogramma.
Durante la sessione sperimentale un evento (una stimolazionesensoriale, per esempio) viene ripetuto un certo numero divolte; si registra, ad ogni ripetizione, l'attività elettricacerebrale.STIMOLO
Tempo
EEG
3,5cm3,5cm3,5cm 3,5cm 3,5cm
Averaging
Averaging
R = Noise on single trialN = Number of trials
Noise in avg of N trials(1/√N) x R
More trials = less noiseDouble S/N need 4 trialsQuadruple need 16 trials
Attraverso l’operazione di Averaging (calcolare la media) sielimina la parte di EEG non evento-relata (rumore);
Affinchè il segnale finale rappresenti in maniera fedele ilpotenziale evento-relato, è necessario che la procedura diaveraging elimini in maniera efficace il rumore: tale risultato siottiene utilizzando un numero sufficientemente alto di trial, inquanto si annullano le componenti casuali che oscillano innegativo e in positivo attorno allo zero.
Durante la sessione sperimentale un evento (una stimolazionesensoriale, per esempio) viene ripetuto un certo numero divolte; si registra, ad ogni ripetizione, l'attività elettricacerebrale.STIMOLO
Tempo
EEG
3,5cm3,5cm3,5cm 3,5cm 3,5cm
Averaging
200-600 ms: COMPONENTI TARDIVE (processi attentivi e di memoria)
goal driven (top down)
50-200 ms: COMPONENTI INTERMEDIE (processi percettivi e attentivi)
stimulus and goal driven
Fino a 50 ms: COMPONENTI PRECOCI (processi sensoriali)
Stimulus driven (bottom up)
P1
N1
P2
N2
P3
Stimolo
Elaborazione
sensoriale
Esperienza passata-
conoscenze
ProcessiPercettivi
Percetti(mondo
fenomenico)
bottom-up
top-down
STIMOLI
Processi sensoriali
SENSAZIONE
ORGANIZZAZIONE PERCETTIVA
RICONOSCIMENTO
Memoria Motivazioni/Emozioni
Linguaggio, Aspettative
Organizzazionefigura/sfondo Profondità
Costanza/stabilitààPRO
CESSI BO
TTO
M
-U
P
(guidati dai dati sensoriali)
PRO
CESSI TO
P
-DO
W
N
(guidati da conoscenze precedenti/m
otivazioni)
Immagine retinica (solo frammenti sensoriali di angolie linee)
Identificazione e Riconoscimento come stimolo appartenente alla categoria «quadri»
Percezione
• Realtà fisica e realtà fenomenica;
• Processi bottom-up e processi top-down;
• Le 5 funzioni della percezione:» Selezionare (attenzione)
»Localizzare»Riconoscere» Astrarre» Mantenere stabile
Problemi che il nostro sistema percettivo deve risolvere:1. RICONOSCIMENTO (di quali oggetti si tratta?) 2. LOCALIZZAZIONE (dove sono questi oggetti?)
NGLTALAMO
V1
V4
IT
Analisi delle caratteristiche
Bottom
-up V2
Ippocampo
Corteccia entorinale
Aree peririnali/Paraippocampali
30-40 60-70 70-80 90-100 120-130 Tempo (millisecondi)
V5
Aree PrefrontaliTop
-dow
n
orientamento
Forma
Movimento (MT)
Colore
Forme complesse
(volti)
Memoria
Aree Parietali
INFEROTEMPORALE
IT
Il riconoscimento e la localizzazione degli oggetti: via ventrale e via dorsale
Percezione
• Realtà fisica e realtà fenomenica;
• Processi bottom-up e processi top-down;
• Le 5 funzioni della percezione:» Selezionare (attenzione)» Localizzare» Riconoscere» Astrarre» Mantenere stabile
• La neurobiologia della percezione.
• Sviluppo percettivo
Nella sessione sperimentale si possono inserire più tipi di stimoli, in modo da osservare le differenze tra i potenziali evocati da ciascuno. STIMOLO
Tempo
EEG
3,5cm3,5cm3,5cm 3,5cm 3,5cm
Attenzione Selettiva: IL FILTRO ATTENTIVO
• In molte situazioni siamo “inondati” da informazioni
Inputinformazioni
Filtroattentivo
DetectionInput Recognition
Selezione tardiva:Filter
DetectionInput
Filter
Recognition
Selezione precoce:
Rispondere in funzione della posizione spaziale.Condizione destraCondizione sinistra
.Premi il pulsante se lo stimolo compare a sinistra/Premi il pulsante se lo stimolo compare a destra
W. W. Norton
Premi il pulsante se lo stimolo compare a sinistra
Premi il pulsante se lo stimolo compare a destra
Informazione Bottom – up sempre identica: stimolo a sxQuello che cambia è il controllo top-down dell’attenzione
W. W. Norton
Premi il pulsante se lo stimolo compare a sinistra
Premi il pulsante se lo stimolo compare a destra
Informazione Bottom – up sempre identica: stimolo a sxQuello che cambia è il controllo top-down dell’attenzione
Vantaggi e Svantaggi degli ERPVantaggi:- Ottima risoluzione temporale (1 msec)- Poco invasivi per il soggetto/paziente- Il significato funzionale di numerose componenti degli ERP è
noto (P1, N1, P300, N400).- Permettono di indagare l’elaborazione delle informazioni indipendentemente
da quello che riferisce il soggetto-paziente
Svantaggi:- Risoluzione spaziale povera (cm)- Necessità di numerose prove per estrarre i potenziali- Rilevazione contaminata da artefatti motori ed oculari