Топография устойчивого состояния - Steady state topography - Wikipedia

Топография устойчивого состояния (сокращенно SST) - это методика наблюдения и измерения активности человеческого мозга, впервые описанная Ричардом Зильберштейном и его сотрудниками в 1990 году.[1] Хотя SST в основном использовалась как когнитивная нейробиология методология исследования нашла также коммерческое применение в области нейромаркетинг и потребительская нейробиология в таких областях, как коммуникация бренда, исследования СМИ и развлечения.

В типичном исследовании SST электрическая активность мозга (электроэнцефалограмма или же ЭЭГ ) записывается, когда участники просматривают аудиовизуальный материал и / или выполняют психологическое задание. Одновременно появляется тусклое синусоидальное зрительное мерцание на зрительной периферии. Синусоидальное мерцание вызывает колебательный электрический отклик мозга, известный как Устойчивое состояние визуально вызванного потенциала (SSVEP ).[2][3] Связанные с задачей изменения мозговой активности в непосредственной близости от места записи затем определяются на основе измерений SSVEP на этом участке. Одной из наиболее важных особенностей методологии SST является возможность измерения вариаций задержки (задержки) между стимулом и ответом SSVEP в течение продолжительных периодов времени. Это предлагает уникальное окно в функции мозга, основанное на скорости нейронной обработки, в отличие от более распространенных показателей амплитуды активности мозга на ЭЭГ.

Три особенности методологии SST делают ее полезным методом в исследованиях когнитивной нейробиологии, а также в исследованиях коммуникации на основе нейробиологии.

1. Высокое временное разрешение: методология SST может непрерывно отслеживать быстрые изменения активности мозга в течение длительного периода времени.[4] Это важная особенность, поскольку многие изменения функции мозга, связанные с когнитивной задачей, могут произойти менее чем за секунду.

2. Высокая соотношение сигнал шум и устойчивость к помехам и «шуму». Методика SST способна выдерживать высокий уровень шума или помех, вызванных такими вещами, как движения головы, напряжение мышц, моргание и движения глаз.[4][5] Это делает SST хорошо подходящим для когнитивных исследований, когда движения глаз, головы и тела происходят как нечто само собой разумеющееся.

3. Высокая соотношение сигнал шум означает, что можно работать с данными на основе одного испытания для каждого человека [1] в отличие от типичной ситуации, встречающейся в потенциал, связанный с событием (ERP) или связанная с событием фМРТ исследования, в которых необходимо усреднить несколько испытаний, записанных от каждого человека, для достижения адекватных уровней отношения сигнал / шум.

Основная парадигма

При применении методики SST аудиовизуальный материал представляется одновременно с периферийным пространственно рассеянным визуальным мерцанием. [4][6] и Фурье методы используются для извлечения амплитуды и фазы SSVEP на частоте стимула. Когда частота стимула находится в диапазоне альфа-частот (8 Гц - 13 Гц), SSVEP может быть записан из затылочной области, а также из других `` невизуальных '' областей, таких как лобная и префронтальная кора, а также височная и теменная кора. .[4][7][8]Большинство исследований SST используют визуальный стимул в верхней части альфа частотный диапазон (10 Гц - 13 Гц) или гамма-диапазон частот (30 Гц - 100 Гц), чтобы вызвать SSVEP.[9][10] Изменения амплитуды и фазы SSVEP, совпадающие с познавательной задачей или другим материалом, таким как телевизионная реклама, затем интерпретируются как изменения региональной активности мозга, связанные с познавательной задачей. Изменения амплитуды SSVEP интерпретируются аналогично изменениям верхней альфа Амплитуда ЭЭГ при изменении фазы SSVEP выражается как изменение латентности SSVEP. Снижение латентности SSVEP физиологически интерпретируется как повышенное синаптическое возбуждение в нейронных сетях, генерирующих SSVEP, что подразумевает повышенную региональную активность мозга и наоборот.[9]

Научные и биомедицинские приложения

Методология SST использовалась для изучения нормальной функции мозга, связанной с зрительной бдительностью,[1][10] рабочая память,[11][12] Долгосрочная память,[13][14] эмоциональные процессы,[5][15][16] а также нарушенные функции мозга, такие как шизофрения [9][17] и Синдром дефицита внимания и гиперактивности [6]

Коммерческие приложения

Методология SST была коммерчески применена в таких областях, как потребительская нейробиология, нейромаркетинг, медиа и развлекательные исследования. В этой области приложения SST используется для измерения посекундных изменений активности мозга, связанных с широким спектром средств коммуникации. Измеряя активность мозга в нескольких местах кожи головы, можно оценить посекундные изменения ряда соответствующих психологических параметров, включая кодирование долговременной памяти, вовлеченность (чувство личной значимости), мотивационную валентность (привлекает ли материал или отталкивает зрителя), а также эмоциональную интенсивность (возбуждение) и визуальное внимание. Исследования показывают, что основным показателем эффективности рекламы SST является уровень кодирования в долговременной памяти ключевого сообщения или бренда в рекламе.[5][13][16][18][19]

Компания Twitter, как известно, использовала технологию SST для изучить и проверить возможности платформы.

Рекомендации

  1. ^ а б c Зильберштейн, Р. Б., Шиер, М. А., Пипингас, А., Чорчиари, Дж., Вуд, С. Р. и Симпсон Д. Г. (1990) Устойчивое состояние визуально вызвало потенциальную топографию, связанную с задачей визуальной бдительности. Топография мозга 3: 337-347.
  2. ^ Риган, Д. (1989). Электрофизиология мозга человека: вызванные потенциалы и вызванные магнитные поля в науке и медицине. Эльзевир, Нью-Йорк.
  3. ^ Виалатт, Ф., Морис, М., Дауэльс, Дж., Цихоцки, А. (2010) Устойчивые визуально вызванные потенциалы: Сосредоточьтесь на основных парадигмах и перспективах на будущее. Прогресс в нейробиологии 90: 418–438.
  4. ^ а б c d Зильберштейн, Р. Б. (1995) Устойчивое состояние визуально вызванных потенциалов, мозговых резонансов и когнитивных процессов. В П. Л. Нуньес. Неокортикальная динамика и ритмы ЭЭГ человека. Издательство Оксфордского университета. Нью-Йорк. 1995, стр. 272-303.
  5. ^ а б c Gray M, Kemp AH, Silberstein RB, Nathan PJ (2003) Кортикальная нейрофизиология упреждающей тревоги: исследование с использованием топографии зонда устойчивого состояния (SSPT). Нейроизображение. 20: 975-986.
  6. ^ а б Зильберштейн, Р. Б., Фэрроу, М. А., Леви, Ф., Пипингас, А., Хэй, Д. А., Джарман, Ф. К. (1998). Функциональный мозг электрический; картирование активности мальчиков с синдромом дефицита внимания и гиперактивности. Архив общей психиатрии 55: 1105-12.
  7. ^ Зильберштейн, Р. Б., Чорсиари, Дж. И Пипингас, А. (1995) Устойчивое состояние визуально вызванной потенциальной топографии во время теста сортировки карточек в Висконсине. ЭЭГ и клин. Neurophysiol. 96: 24-35.
  8. ^ . Сринивасан, Р., Биби, Ф.А., Нуньес, П.Л., (2006) Стабильные визуальные вызванные потенциалы: распределенные локальные источники и волновая динамика чувствительны к частоте мерцания. Мозг Топогр. 18 (3), 167–187.
  9. ^ а б c Зильберштейн, Р. Б., Лайн, П., Пипингас, А., Кополов, Д., Харрис, П. (2000) Устойчивое состояние визуально вызванной потенциальной топографии во время непрерывного выполнения задачи в нормальном контроле и при шизофрении. Клиническая нейрофизиология. 111: 850-857.
  10. ^ а б Нилд, Г., Зильберштейн Р. Б., Пипингас, А., Симпсон, Д. Г. и Беркитт, Г. (1998) Влияние задачи визуальной бдительности на топографию устойчивого состояния гамма- и альфа-диапазона частот (SSVEP). Топография мозга сегодня. Редакторы Ю. Кога, К. Нагата и Х. Хирата. Elsevier Science. pp189-194.
  11. ^ Silberstein RB, Nunez PL, Pipingas A, Harris P, Danieli F. (2001) Топография с постоянным визуально вызванным потенциалом (SSVEP) в задаче с градуированной рабочей памятью. Международный журнал психофизиологии. 42: 125-38.
  12. ^ . Эллис К.А., Зильберштейн Р.Б., Натан П.Дж. (2006) Изучение временной динамики задачи n-back пространственной рабочей памяти с использованием стационарного визуального вызванного потенциала (SSVEP) Neuroimage. 31: 1741-51.
  13. ^ а б Зильберштейн, Р. Б., Харрис, П. Г., Нилд, Г. А., Пипингас, А. (2000) Фронтальные устойчивые изменения потенциала позволяют прогнозировать долговременную эффективность памяти распознавания. Международный журнал психофизиологии. 39: 79-85.
  14. ^ Макферсон, Х., Пипингас, А., Зильберштейн, Р. Б. (2009). Устойчивое состояние визуально вызвало потенциальное исследование памяти и старения. Мозг и познание. 69: 571 - 579.
  15. ^ Кемп А.Х., Грей М.А., Эйде П., Зильберштейн Р.Б., Натан П.Дж. (2002) Устойчивое состояние визуально вызванной потенциальной топографии во время обработки эмоциональной валентности у здоровых субъектов. Нейроизображение. 17: 1684-92.
  16. ^ а б Кемп А., Грей М., Зильберштейн Р. Б., Натан П. Дж. (2004). Увеличение серотонина усиливает приятные и подавляет неприятные электрофизиологические реакции на визуальные эмоциональные стимулы. Нейроизображение. 22: 1084-96 ..
  17. ^ Лайн, П., Зильберштейн, Р. Б., Райт, Дж. Дж. И Кополов Д. (1998) Устойчивые визуально вызванные потенциальные корреляты слуховых галлюцинаций при шизофрении. Нейроизображение. 1998; .8: 370-376.
  18. ^ Росситер, Дж. Р., Зильберштейн, Р. Б., Харрис, П. Г., Нилд, Г. (2001) Обнаружение кодирования визуальных сцен в долговременной памяти для телевизионных рекламных роликов с помощью визуализации мозга. Журнал рекламных исследований. 41: 13-21.
  19. ^ Зильберштейн, Р. Б. Нильд, Г. Э. (2008) Активность мозга коррелирует с изменением потребительского выбора бренда, связанным с телевизионной рекламой. Int. J. Реклама. 2008; 27: 359 - 380