الإمكانات المرتبطة بالحدث

الجهد المُستحث المرتبط بالحدث ( ERP ) هو استجابة دماغية مُقاسة تُعدّ نتيجة مباشرة لحدث حسي أو معرفي أو حركي مُحدد . ^{[ 1 ]} وبشكل أدق، هو أي استجابة كهروفيزيولوجية نمطية لمُحفز ما. تُتيح دراسة الدماغ بهذه الطريقة وسيلة غير جراحية لتقييم وظائفه.

تُقاس الاستجابات الدماغية المرتبطة بالحدث (ERPs) باستخدام تخطيط كهربية الدماغ (EEG). أما المكافئ لها في تخطيط مغناطيسية الدماغ (MEG) فهو المجال المرتبط بالحدث (ERF). ^{[ 2 ]} وتُعدّ الاستجابات المُستحثة والجهود المُستحثة نوعين فرعيين من الاستجابات الدماغية المرتبطة بالحدث.

مع اكتشاف تخطيط كهربية الدماغ (EEG) عام ١٩٢٤، كشف هانز بيرغر عن إمكانية قياس النشاط الكهربائي للدماغ البشري بوضع أقطاب كهربائية على فروة الرأس وتضخيم الإشارة. ومن ثم، يمكن رسم تغيرات الجهد الكهربائي على مدى فترة زمنية. ولاحظ أن هذه الجهود تتأثر بأحداث خارجية تحفز الحواس. وقد أثبت تخطيط كهربية الدماغ جدواه كمصدر قيّم لتسجيل نشاط الدماغ على مدى العقود اللاحقة. إلا أنه كان من الصعب تقييم العمليات العصبية شديدة التخصص التي تُمثل محور علم الأعصاب الإدراكي، لأن استخدام بيانات تخطيط كهربية الدماغ وحدها كان يُصعّب عزل العمليات العصبية الإدراكية الفردية . وقد وفرت الكمونات المرتبطة بالأحداث (ERPs) طريقة أكثر تطورًا لاستخلاص أحداث حسية وإدراكية وحركية أكثر تحديدًا باستخدام تقنيات حساب المتوسطات البسيطة. في عامي 1935-1936، سجلت بولين وهالويل ديفيس أولى الاستجابات الدماغية المرتبطة بالحدث (ERPs) المعروفة لدى البشر الواعين، ونُشرت نتائج دراستهما بعد بضع سنوات، في عام 1939. وبسبب الحرب العالمية الثانية ، لم تُجرَ أبحاث كثيرة في أربعينيات القرن العشرين، لكن الأبحاث التي تركز على المشكلات الحسية استؤنفت مجددًا في خمسينيات القرن نفسه. وفي عام 1964، بدأ بحث غراي والتر وزملائه العصر الحديث لاكتشاف مكونات الاستجابات الدماغية المرتبطة بالحدث (ERPs) عندما أبلغوا عن أول مكون معرفي لهذه الاستجابات، والذي سُمي بالتغير السلبي المشروط (CNV). ^{[ 3 ]} وحقق ساتون وبراين وزوبين (1965) تقدمًا آخر باكتشافهم مكون P3. ^{[ 4 ]} وعلى مدى السنوات الخمس عشرة التالية، ازدادت شعبية أبحاث مكونات الاستجابات الدماغية المرتبطة بالحدث (ERPs). وفي ثمانينيات القرن العشرين، ومع ظهور الحواسيب منخفضة التكلفة، فُتح باب جديد لأبحاث علم الأعصاب المعرفي. يُعد تخطيط كهربية الدماغ (ERP) حاليًا أحد أكثر الطرق استخدامًا في أبحاث علم الأعصاب المعرفي لدراسة الارتباطات الفسيولوجية للنشاط الحسي والإدراكي والمعرفي المرتبط بمعالجة المعلومات. ^{[ 5 ]}

يمكن قياس الاستجابات الدماغية المرتبطة بالحدث (ERPs) بدقة باستخدام تخطيط كهربية الدماغ (EEG)، وهو إجراء يقيس النشاط الكهربائي للدماغ بمرور الوقت باستخدام أقطاب كهربائية توضع على فروة الرأس . يعكس تخطيط كهربية الدماغ آلاف العمليات الدماغية الجارية في وقت واحد . هذا يعني أن استجابة الدماغ لمحفز واحد أو حدث معين لا تظهر عادةً في تسجيل تخطيط كهربية الدماغ لتجربة واحدة. لرؤية استجابة الدماغ لمحفز ما، يجب على الباحث إجراء العديد من التجارب وحساب متوسط ​​النتائج، مما يؤدي إلى استبعاد النشاط الدماغي العشوائي وبقاء الموجة ذات الصلة، والتي تُسمى الاستجابة الدماغية المرتبطة بالحدث. ^{[ 6 ] [ 7 ]}

يشكل النشاط الدماغي العشوائي ( الخلفية ) بالإضافة إلى الإشارات الحيوية الأخرى (مثل تخطيط كهربية العين ، وتخطيط كهربية العضل ، وتخطيط كهربية القلب ) والتداخل الكهرومغناطيسي (مثل ضوضاء الخطوط الكهربائية ، ومصابيح الفلورسنت) مساهمة الضوضاء في كمون الاستجابة المرتبط بالحدث المسجل. تحجب هذه الضوضاء الإشارة محل الاهتمام، وهي سلسلة كمونات الاستجابة المرتبطة بالحدث الأساسية قيد الدراسة. من وجهة نظر هندسية، يمكن تحديد نسبة الإشارة إلى الضوضاء لكمونات الاستجابة المرتبطة بالحدث المسجلة. يؤدي حساب المتوسط ​​إلى زيادة نسبة الإشارة إلى الضوضاء لكمونات الاستجابة المرتبطة بالحدث المسجلة، مما يجعلها قابلة للتمييز ويسمح بتفسيرها. لهذا تفسير رياضي بسيط شريطة وضع بعض الافتراضات المبسطة. هذه الافتراضات هي:

1. تتكون الإشارة محل الاهتمام من سلسلة من الاستجابات الدماغية المرتبطة بالأحداث ذات زمن كمون وشكل ثابتين
2. يمكن تقريب الضوضاء بواسطة عملية عشوائية غاوسية ذات متوسط ​​صفري وتباين${\displaystyle \sigma ^{2}}$والتي لا ترتبط بين التجارب ولا ترتبط زمنيًا بالحدث (يمكن انتهاك هذا الافتراض بسهولة، على سبيل المثال في حالة قيام شخص ما بحركات لسان صغيرة أثناء العد الذهني للأهداف في تجربة).

بعد تحديد${\displaystyle k}$، ورقم المحاكمة، و${\displaystyle t}$، الوقت المنقضي بعد${\displaystyle k}$^{في هذا} الحدث، يمكن كتابة كل محاكمة مسجلة على النحو التالي:${\displaystyle x(t,k)=s(t)+n(t,k)}$أين${\displaystyle s(t)}$هي الإشارة و${\displaystyle n(t,k)}$الضوضاء (في ظل الافتراضات المذكورة أعلاه، لا تعتمد الإشارة على التجربة المحددة بينما تعتمد الضوضاء عليها).

متوسط${\displaystyle N}$المحاكمات هي

${\displaystyle {\bar {x}}(t)={\frac {1}{N}}\sum _{k=1}^{N}x(t,k)=s(t)+{\frac {1}{N}}\sum _{k=1}^{N}n(t,k)}$.

القيمة المتوقعة لـ${\displaystyle {\bar {x}}(t)}$هي (كما هو مأمول) الإشارة نفسها،${\displaystyle \operatorname {E} [{\bar {x}}(t)]=s(t)}$.

تباينه هو​

${\displaystyle \operatorname {Var} [{\bar {x}}(t)]=\operatorname {E} \left[\left({\bar {x}}(t)-\operatorname {E} [{\bar {x}}(t)]\right)^{2}\right]={\frac {1}{N^{2}}}\operatorname {E} \left[\left(\sum _{k=1}^{N}n(t,k)\right)^{2}\right]={\frac {1}{N^{2}}}\sum _{k=1}^{N}\operatorname {E} \left[n(t,k)^{2}\right]={\frac {\sigma ^{2}}{N}}}$.

ولهذا السبب، فإن سعة الضوضاء لمتوسط${\displaystyle N}$من المتوقع أن تنحرف التجارب عن المتوسط ​​(وهو${\displaystyle s(t)}$) بأقل من أو يساوي${\displaystyle \sigma /{\sqrt {N}}}$في 68% من الحالات. وعلى وجه الخصوص، فإن الانحراف الذي تقع فيه 68% من سعات الضوضاء هو${\displaystyle 1/{\sqrt {N}}}$أضعاف ما يحدث في تجربة واحدة. انحراف أكبر من${\displaystyle 2\sigma /{\sqrt {N}}}$من المتوقع بالفعل أن يشمل 95% من جميع سعات الضوضاء.

غالباً ما تكون الضوضاء ذات السعة الواسعة (مثل رمش العين أو تشوهات الحركة ) أكبر بعدة مراتب من الاستجابات الدماغية المرتبطة بالحدث (ERPs) الأساسية. لذا، ينبغي استبعاد التجارب التي تحتوي على هذه التشوهات قبل حساب المتوسط. يمكن استبعاد التشوهات يدوياً عن طريق الفحص البصري، أو باستخدام إجراء آلي يعتمد على عتبات ثابتة محددة مسبقاً (تحد من أقصى سعة أو ميل لإشارة تخطيط الدماغ الكهربائي) أو على عتبات متغيرة مع الزمن مستمدة من إحصائيات مجموعة التجارب.

تتكون موجات الجهد المُستحث (ERP) من سلسلة من انحرافات الجهد الموجبة والسالبة، والتي ترتبط بمجموعة من المكونات الأساسية . ^{[ 8 ]} على الرغم من أن بعض مكونات الجهد المُستحث تُشار إليها باختصارات (مثل التغير السلبي المشروط  - CNV، والسلبية المرتبطة بالخطأ  - ERN)، فإن معظم المكونات يُشار إليها بحرف (N/P) يُشير إلى القطبية (سالب/موجب)، متبوعًا برقم يُشير إما إلى زمن الكمون بالمللي ثانية أو إلى ترتيب المكون في الموجة. على سبيل المثال، تُسمى الذروة السالبة التي تُعد أول ذروة كبيرة في الموجة، والتي غالبًا ما تحدث بعد حوالي 100 مللي ثانية من تقديم المُحفز، عادةً N100 (مما يُشير إلى أن زمن كمونها هو 100 مللي ثانية بعد المُحفز وأنها سالبة) أو N1 (مما يُشير إلى أنها الذروة الأولى وهي سالبة)؛ وغالبًا ما تتبعها ذروة موجبة، تُسمى عادةً P200 أو P2. تتفاوت فترات الكمون المُعلنة لمكونات الاستجابة المُستحثة للدماغ بشكل كبير، لا سيما بالنسبة للمكونات اللاحقة المرتبطة بالمعالجة الإدراكية للمُحفز. على سبيل المثال، قد يُظهر مكون P300 ذروة في أي مكان بين 250  و700 مللي ثانية.

يستخدم الأطباء وأخصائيو الأعصاب أحيانًا محفزًا بصريًا وامضًا على شكل رقعة شطرنج لاختبار أي تلف أو إصابة في الجهاز البصري. في الشخص السليم، يُثير هذا المحفز استجابة قوية في القشرة البصرية الأولية الموجودة في الفص القذالي ، في الجزء الخلفي من الدماغ.

وقد أظهرت الأبحاث السريرية وجود تشوهات في مكونات تخطيط كهربية الدماغ (ERP) في حالات عصبية مثل:

• اضطراب نقص الانتباه مع فرط النشاط ^{[ 10 ]}
• الخرف ^{[ 11 ] [ 12 ]}
• مرض باركنسون ^{[ 13 ]}
• التصلب المتعدد ^{[ 14 ]}
• إصابات الرأس ^{[ 15 ]}
• السكتة الدماغية ^{[ 16 ]}
• اضطراب الوسواس القهري ^{[ 17 ]}
• الفصام ^{[ 18 ] [ 19 ]}
• الاكتئاب ^{[ 20 ]}
• اضطراب طيف التوحد ^{[ 21 ]}
• الصرع – لمراقبة كفاءة العمليات المعرفية ^{[ 22 ]}

تُستخدم الاستجابات الدماغية المرتبطة بالحدث (ERPs) على نطاق واسع في علم الأعصاب ، وعلم النفس المعرفي ، والعلوم المعرفية ، والبحوث النفسية الفيزيولوجية . وقد اكتشف علماء النفس التجريبيون وعلماء الأعصاب العديد من المحفزات المختلفة التي تُثير استجابات دماغية مرتبطة بالحدث موثوقة لدى المشاركين. ويُعتقد أن توقيت هذه الاستجابات يُوفر مقياسًا لتوقيت تواصل الدماغ أو توقيت معالجة المعلومات. على سبيل المثال، في نموذج رقعة الشطرنج الموصوف أعلاه، تكون الاستجابة الأولى للقشرة البصرية لدى المشاركين الأصحاء حوالي 50-70 مللي ثانية. ويبدو أن هذا يُشير إلى أن هذه هي المدة الزمنية التي يستغرقها المحفز البصري المُحوَّل للوصول إلى القشرة بعد دخول الضوء إلى العين . بدلاً من ذلك، تحدث استجابة P300 عند حوالي 300 مللي ثانية في نموذج المحفز الشاذ ، على سبيل المثال، بغض النظر عن نوع المحفز المقدم: بصري ، أو لمسي ، أو سمعي ، أو شمّي ، أو ذوقي ، إلخ. وبسبب هذا الثبات العام فيما يتعلق بنوع المحفز، يُفهم أن مكون P300 يعكس استجابة معرفية أعلى للمحفزات غير المتوقعة و/أو ذات الأهمية المعرفية . كما دُرست استجابة P300 في سياق الكشف عن المعلومات والذاكرة. ^{[ 23 ]} بالإضافة إلى ذلك، توجد دراسات حول تشوهات P300 في الاكتئاب. يميل مرضى الاكتئاب إلى انخفاض سعة P200 وP300 وزيادة زمن كمون P300. ^{[ 20 ]}

نظراً لثبات استجابة موجة P300 للمنبهات الجديدة، يمكن تصميم واجهة بين الدماغ والحاسوب تعتمد عليها. من خلال ترتيب العديد من الإشارات في شبكة، وعرض صفوف الشبكة بشكل عشوائي كما في النموذج السابق، ومراقبة استجابات موجة P300 لدى الشخص الذي يحدق في الشبكة، يستطيع الشخص تحديد المنبه الذي ينظر إليه، وبالتالي "كتابة" الكلمات ببطء. ^{[ 24 ]}

يُعدّ النسخ الصادر مجالًا بحثيًا آخر في مجال الكمونات المرتبطة بالحدث . تلعب هذه الآلية التنبؤية دورًا محوريًا في التعبير اللفظي البشري، على سبيل المثال. ^{[ 25 ] [ 26 ]} مع ذلك، لا يقتصر ظهور النسخ الصادرة على الكلمات المنطوقة فحسب، بل يشمل أيضًا اللغة الداخلية - أي الإنتاج الصامت للكلمات - وهو ما أثبتته الكمونات المرتبطة بالحدث أيضًا. ^{[ 27 ]}

تشمل الاستجابات الدماغية المرتبطة بالحدث (ERPs) الأخرى المستخدمة بكثرة في الأبحاث، وخاصة أبحاث علم اللغة العصبي ، ELAN و N400 و P600/SPS . كما أن تحليل بيانات ERP مدعوم بشكل متزايد بخوارزميات التعلم الآلي. ^{[ 28 ] [ 29 ]}

• إمكانات الاستعداد
• C1 و P1
• التغير السلبي المشروط
• الفرق ناتج عن الذاكرة
• سلبية مبكرة في الجزء الأمامي الأيسر
• إريك شروغر
• السلبية المرتبطة بالخطأ
• الجهد المستحث
• النشاط المستحث
• إمكانية الاستعداد الجانبي
• عدم تطابق السلبية
• السلبية: N100 • N1 البصرية • N170 • N200 • N2pc • N400
• الإيجابية: P200 • P300 • P3a • P3b • المكون الإيجابي المتأخر • P600
• الجهد المستحث الحسي الجسدي

• – عُقدت المدرسة الصيفية لأنظمة تخطيط موارد المؤسسات لعام 2017 في كلية علم النفس بجامعة بانجور في الفترة من 25 إلى 30 يونيو 2017
• مجموعة أدوات EEGLAB – مجموعة أدوات Matlab مفتوحة المصدر ومتاحة مجانًا لمعالجة وتحليل بيانات تخطيط كهربية الدماغ (EEG).
• مجموعة أدوات ERPLAB – مجموعة أدوات Matlab مفتوحة المصدر ومتاحة مجانًا لمعالجة وتحليل بيانات تخطيط موارد المؤسسات (ERP).
• معسكر تدريب تخطيط موارد المؤسسات (ERP) - مؤرشف بتاريخ 28 نوفمبر 2016 على موقع Wayback Machine - سلسلة من ورش العمل التدريبية لباحثي تخطيط موارد المؤسسات بقيادة ستيف لاك وإيميلي كابينمان
• معسكر تدريبي افتراضي لأنظمة تخطيط موارد المؤسسات (ERP) – مدونة تتضمن معلومات وإعلانات ونصائح حول منهجية أنظمة تخطيط موارد المؤسسات (ERP).