Dall’EEG spontaneo si differenzia un’attività “evocata” dalla presentazione dello stimolo da analizzare, che prende il nome di Potenziale Evocato (PE). Ciò significa che, per qualsiasi stimolazione sensoriale esterna, il cervello risponde con un’onda specifica, caratterizzata da una particolare latenza, ampiezza e polarità.
Un dato PE compare ad intervalli di tempo approssimativamente costanti dalla presentazione dello stimolo e, poiché l’ampiezza di una singola risposta è piccola rispetto alle fluttuazioni dell’ampiezza dell’intero EEG, dal tracciato viene estratta la risposta media di una serie di risposte singole (averaging), in modo da elidere le oscillazioni casuali dell’EEG.
Le variazioni di potenziale che non sono sincronizzate con lo stimolo si cancellano, mentre quelle sincronizzate si sommano a condizione che siano in fase.
L’onda evocata media si evidenzia così, nettamente, sullo sfondo di attività elettrica continua e si caratterizza, da un punto di vista morfologico, come un picco che può avere polarità positiva o negativa (P o N) [Chiappa, 1997].
Potenziali Evocati Stimolo-Correlati
I potenziali evocati si distinguono in due tipi fondamentali:
–Stimolo-Correlati: dipendono dalle caratteristiche fisiche dello stimolo.
La loro latenza è nell’ambito temporale della percezione.
–Evento-Correlati o ERPs (Event-Related Potentials): la loro generazione è funzione del contesto psicologico (evento) in cui avviene la stimolazione.
La loro latenza è nell’ambito temporale dei fenomeni attentivi e della cognizione.
I potenziali evocati sono definibili come modificazioni elettriche che avvengono nel sistema nervoso centrale a seguito di uno stimolo esterno: in questo senso i potenziali evocati, quali gli acustici ed i somatosensoriali a breve latenza ed i visivi da stimolo pattern reversal, rappresentano la risposta obbligata di pool neuronali ad uno stimolo particolare e, sempre in questo senso, le loro caratteristiche identificative (latenza e ampiezza), dipendono dalle caratteristiche fisiche dello stimolo applicato ( per es., tono e intensità per il sistema uditivo; contrasto, luminanza e frequenza spaziale per il sistema visivo; intensità e modalità di stimolazione per il sistema somatosensoriale.).
I potenziali evocati stimolo-correlati possono essere divisi in componenti a breve, media e lunga latenza.
Riferendoci ai potenziali evocati stimolo-correlati acustici, le componenti a breve latenza sono quelle registrabili entro i primi 10 msec. dallo stimolo (BAEPs: brainstem auditory evoked potentials), e sono generate dal nervo coclearie e da strutture del tronco encefalico.
Le componenti a media latenza, 10-50 msec. dallo stimolo, consistono in una serie di deflessioni (N0, P0, Na, Pa, Nb, Pb o P1) che si ritiene siano una combinazione di potenziali di attività muscolare riflessa e attività neuronale, verosimilmente generata dalle radiazioni talamocorticali, dalla corteccia uditiva primaria e dalle aree associative [Picton, et al., 1974].
Le componenti a lunga latenza, maggiore di 50 msec., sono N1 e P2, che costituiscono il cosiddetto “Vertex Potential”, per la sua massima ampiezza al vertice [Davis, et al., 1966].
Le componenti N1 e P2 sono composte da attributi sia esogeni che endogeni, ossia non riflettono esclusivamente la natura fisica degli stimoli sensoriali che sono stati impiegati per evocarle, e per questo motivo vengono anche chiamate “miste”.
La componente N1 compare dopo circa 100 msec. dalla presentazione dello stimolo; è stato dimostrato che l’ampiezza di questa onda è maggiore in risposta a burst tonali attesi rispetto a quelli non attesi [Hillyard, et al., 1973; Näätanen, et al., 1979; Näätanen, 1982; Hansenn, et al., 1980; Hansenn, et al., 1983].
La P2 è un’onda vertice-positiva con latenza pari a circa 165 msec. dall’inizio dello stimolo. In un compito di detezione del target, è correlata agli stimoli infrequenti e inattesi. Probabilmente è una manifestazione precoce di quei processi di decisione correlati con le successive componenti endogene N2 e P300.
Potenziali Evocati Evento-Correlati
I potenziali evento-correlati (ERPs), diversamente da quelli stimolo correlati, sono dipendenti dal contenuto informativo dello stimolo [Sutton et al., 1965]: compaiono solo quando il soggetto presta attenzione allo stimolo e quando a questo è stato attribuito un “significato”.
Diversi ERPs sono stati identificati da vari Autori in base alla latenza, alle caratteristiche degli stimoli e ai paradigmi utilizzati per effettuare le registrazioni.
In ordine temporale di comparsa, la prima componente degli ERPs è un’onda vertice-negativa di latenza pari a circa 200 msec. chiamata N2. Questa onda è elicitata dagli stimoli rari, sia che essi siano attesi che ignorati, ed è seguita dalla P300 quando il soggetto esegue un compito specifico di riconoscimento, come ad esempio nel paradigma “odd-ball”; compare, però, anche nelle
risposte a stimoli frequenti.
La componente P300 è un potenziale positivo endogeno che per definizione compare solamente in seguito a stimoli “target” ed ha distribuzione caratteristica sulle derivazioni posteriori (centro-parieto-occipitali) mediane [Sutton et al., 1984; Courchesne et al., 1978]. La P300 non riflette una specifica funzione cognitiva, ma è espressione globale dei molteplici processi cerebrali implicati nel mantenimento della memoria di lavoro: questa onda
viene generata ogni qualvolta il soggetto aggiorna la propria rappresentazione mentale del contesto ambientale nel quale si trova ad operare [Doncin,1981].
Si tratta di un fenomeno elettrofisiologico che si colloca al termine di una complessa sequenza di elaborazione cognitiva, attivata dal paradigma di stimolazione e conclusa periodicamente dalla presentazione dello stimolo significativo.
La latenza della P300 esprime il tempo impiegato dal soggetto per completare il pieno riconoscimento dello stimolo atteso. L’ampiezza, invece, è funzione inversa della probabilità di comparsa (sia oggettiva che soggettiva) dello stimolo significativo e dalla quantità di informazione da esso trasmessa al soggetto.
I generatori neuronali della P300 sono stati localizzati in numerose strutture corticali e sottocorticali; [Halgren et al., 1998; Opitz et al., 1999], non c’e comunque un generale accordo sulle strutture cerebrali coinvolte nella genesi
di questa componente.
In base alla latenza e alla distribuzione sono state distinte due subcomponenti della P300:
– P3a (novelty): è associata alla presenza di un segnale nuovo ed è considerata indice di attenzione involontaria automatica, rappresenterebbe l’inizio decisionale, processo di raffronto tra l’input sensoriale attuale e il contenuto della memoria a breve termine [Desmedt, 1984].
– P3b: si ritiene essere il correlato elettrofisiologico dei processi relativi all’attenzione volontaria fasica, segnerebbe la chiusura post decisionale transeunte.
Con il concetto di chiusura decisionale, Desmedt indica che la P300 adempie ad una funzione specifica dei processi cognitivi d’interruzione delle elaborazioni (quindi fenomeno inibitorio) essenziale nell’organizzare azioni cognitive seriali, in modo da permettere di riniziare i processi di raffronto quando una parte di operazioni cognitive è stata completata ed un’altra parte deve essere iniziata. La chiusura decisionale sarebbe essenziale per l’aggiornamento dei target (bersagli) nella memoria a breve termine. Quindi la P3b, non sarebbe un indice dell’elaborazione dei segnali attuali, ma indicherebbe invece un fenomeno di mantenimento in memoria dei processi cognitivi, per la preparazione alla elaborazione di stimoli successivi, ovvero un processo di chiusura delle operazioni del canale cognitivo attivato dopo la decisione di classificazione.
La P300 ha un’ampiezza inversamente proporzionale alla probabilità di presentazione dello stimolo target e si presenta come un’onda sincrona in entrambi gli emisferi, soprattutto lungo le regioni dei lobi parietali; questa componente ha una latenza che varia tra i 250 e i 500 msec. a seconda della complessità degli stimoli e dei parametri soggettivi tra i quali il più rilevante è l’età.
La P300 non è per definizione modificata dall’intensità dello stimolo presentato, ma la latenza della P300 può essere modificata dalla difficoltà del compito.
Parametri analizzati nello studio dei potenziali evento-correlati
•Latenza: distanza temporale tra il momento di applicazione dello stimolo ed il momento di comparsa della componente.
•Topografia: posizione sulla superficie cranica dove è registrabile la massima ampiezza della componente.
•Ampiezza: entità della deflessione della componente riferita alla condizione di base (base: isoelettrica pre-stimolo).
[Tabella]: tratta da Trattato italiano di psichiatria (G.B Cassano, P Pancheri. 1999, vol. II)
Mismatch Negativity (MMN)
La somministrazione di stimoli non congruenti per una caratteristica, rispetto a stimoli standard (toni o fonemi, per stimoli acustici), applicati in maniera casuale, determina la comparsa di una componente negativa compresa fra i 130 e i 250 msec. denominata mismatch negativity, MMN (traducibile in Negatività di Discordanza). La MMN consiste in un aumento della negatività che si inscrive sulla componente N1 e che dura per un periodo più lungo della N1 stessa; questa modificazione può consistere in una N1 di maggior durata [Butler, 1968], in un secondo picco, o in una attenuazione della negatività registrabile in PZ [Picton, 1990].
Se si sottrae “off-line” la risposta ottenuta per lo stimolo deviante a quella evocata dallo stimolo standard si evidenzia meglio la MMN [Näätänen, et al., 1982; Näätänen, 1988], che non si modifica a seconda delle condizioni di prestazione attenzionale.
La Mismatch Negativity è generata da un processo di confronto tra lo stimolo non congruente, inatteso e la traccia mnesica sensoriale che rappresenta le caratteristiche fisiche dello stimolo standard. Questo processo, così come l’analisi sensoriale dello stimolo uditivo e la sua codifica come traccia mnesica risulta essere automatico, pre-attenzionale. La MMN rappresenta quindi una modalità importante di misura oggettiva della rappresentazione
centrale di un suono e della capacità discriminante del soggetto.
Studi elettro- e magnetoencefalografici di localizzazione dei dipoli hanno individuato i generatori della MMN nella corteccia uditiva sopratemporale, in prossimità dei giri di Heschl [Ahlo, 1995; Girard et al., 1995].
Non sono disponibili ad oggi valori normativi per tale componente; la MMN è comunque registrabile lungo tutto l’arco della vita, fin dall’età neonatale. Essendo la MMN un marker del trattamento pre-attenzionale dell’informazione uditiva, clinicamente è significativa la presenza o l’assenza della risposta.
