Articulo de referencia

Potencial evocado visual en estado estacionario

En neurología e investigación neurocientífica, el potencial evocado visual de estado estacionario ( SSVEP ) es una respuesta electrofisiológica sincronizada con un estímulo visu...

En neurología e investigación neurocientífica, el potencial evocado visual de estado estacionario ( SSVEP ) es una respuesta electrofisiológica sincronizada con un estímulo visual periódico. Cuando la retina es excitada por un estímulo visual a una frecuencia constante —típicamente en el rango de ~3,5–75 Hz— el cerebro genera actividad oscilatoria a la misma frecuencia y sus armónicos (y, en paradigmas multifrecuencia, a frecuencias de intermodulación). [ 1 ] Los SSVEP se miden con mayor frecuencia mediante electroencefalografía (EEG), debido a su alta relación señal-ruido y robusta especificidad de frecuencia. [ 2 ] [ 3 ] 

Historia

Los primeros trabajos sobre estimulación fótica periódica establecieron que se podían obtener respuestas de estado estacionario en un amplio rango de frecuencias de parpadeo, con picos de resonancia prominentes cerca de las bandas alfa y gamma. [ 4 ] Los refinamientos metodológicos, como el EEG de alta densidad, las pantallas digitales con sincronización precisa y el etiquetado de frecuencias de escenas complejas, ampliaron las aplicaciones en la ciencia de la visión y la neurociencia cognitiva. [ 1 ]

Mecanismos fisiológicos

Los SSVEP reflejan la actividad sincronizada de las poblaciones de la corteza visual. Sus amplitudes y fases dependen de la frecuencia del estímulo, el contraste y el ciclo de trabajo , y a menudo exhiben un aumento similar a la resonancia alrededor de ~10, ~20 y ~40  Hz. [ 5 ] [ 1 ] En paradigmas multifrecuencia, las interacciones neuronales no lineales dan lugar a componentes armónicos y de intermodulación que son útiles para el diagnóstico al aislar cálculos e interacciones específicas entre estímulos procesados ​​simultáneamente. [ 6 ] [ 7 ]

paradigmas de estimulación

Los paradigmas comunes incluyen:

  • Parpadeo de frecuencia única de un campo, rejilla u objeto.
  • Etiquetado de doble o multifrecuencia , donde los elementos separados parpadean a distintas velocidades para aislar las respuestas a cada elemento y sus interacciones. [ 1 ]
  • Etiquetado de frecuencia invisible rápido cerca o por debajo de los umbrales de percepción, que puede minimizar la conciencia al tiempo que preserva la fidelidad del etiquetado. [ 8 ]
  • SSVEP modulado en frecuencia (FM-SSVEP), en el que la frecuencia de estimulación instantánea varía dentro de una banda para explorar la dinámica y ampliar la energía espectral. [ 9 ]

Los parámetros de estímulo (luminancia frente a modulación cromática, contraste, ciclo de trabajo, fase y frecuencia espacial ) influyen fuertemente en la magnitud y topografía de la respuesta. [ 1 ]

Registro y análisis

Los SSVEP suelen ser más fuertes sobre los electrodos occipitales (p. ej., Oz, O1/O2), pero las respuestas distribuidas son comunes para estímulos complejos. El análisis generalmente se realiza en el dominio de la frecuencia utilizando transformadas discretas de Fourier o espectros multitaper, con amplitud (o potencia), fase y métricas de relación señal/ruido reportadas en las frecuencias etiquetadas, sus armónicos y términos de intermodulación. [ 1 ] El preprocesamiento puede incluir re-referenciación, rechazo de artefactos y análisis de componentes independientes. Los flujos de trabajo modernos también incorporan coherencia entre ensayos y estimación espectral basada en regresión para rastrear la modulación atencional y la ganancia variable en el tiempo. [ 1 ]

Aplicaciones

Ciencia de la visión

El etiquetado de frecuencia se ha utilizado para cuantificar funciones de respuesta al contraste, supresión del entorno, interacción binocular, procesamiento de disparidad, categorización de objetos y rostros, y segmentación figura-fondo. [ 1 ] El etiquetado de múltiples elementos de la escena permite una lectura selectiva de procesos concurrentes y sus interacciones. [ 10 ]

Neurociencia cognitiva

La selección atencional modula de manera confiable la amplitud y la fase del SSVEP en tareas de atención espacial y basada en características, incluso durante la competencia y la rivalidad. [ 1 ] Trabajos recientes extienden el etiquetado a regímenes cercanos al umbral y escenas complejas para disociar la atención de la conciencia. [ 8 ] [ 10 ]

Investigación clínica y traslacional

Los SSVEP se han explorado en el envejecimiento, enfermedades neurodegenerativas , ambliopía, migraña y fotosensibilidad, ofreciendo marcadores objetivos de la integridad de la vía visual y la excitabilidad cortical. [ 11 ] Durante el sueño, la potencia y la sintonización de frecuencia de los SSVEP se atenúan, lo que refleja cambios dependientes del estado en el procesamiento talamocortical. [ 12 ] [ 13 ]

Interfaces cerebro-computadora (ICC)

Los SSVEP admiten altas tasas de transferencia de información con un entrenamiento mínimo, motivando las interfaces de deletreo y control mediante codificación modulada por código (c-), modulada por frecuencia (f-) y codificación conjunta de frecuencia-fase. [ 14 ] Los enfoques contemporáneos utilizan análisis de correlación canónica de banco de filtros y aprendizaje profundo para mejorar la robustez entre usuarios y condiciones de grabación. [ 15 ] [ 16 ] Los conjuntos de datos de referencia públicos incluyen cada vez más paradigmas multifrecuencia y de doble frecuencia para evaluar la generalización. [ 17 ]

Seguridad y comodidad

Debido a que el parpadeo periódico puede provocar convulsiones en personas fotosensibles, los experimentadores deben evitar el parpadeo de campo amplio y alto contraste en el rango más provocador (~15–25  Hz) y adherirse a las directrices de seguridad publicadas (por ejemplo, limitar la extensión espacial, el contraste de luminancia y el ciclo de trabajo; evitar destellos rojos simultáneos; y respetar las restricciones de frecuencia de destello). [ 18 ] [ 19 ] Se han discutido principios similares para pantallas públicas y entornos en los que el parpadeo puede ser inevitable (por ejemplo, el parpadeo de la sombra de las turbinas eólicas). [ 20 ]

Véase también

Referencias

  1. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Norcia, Anthony M.; Appelbaum, L. Gregory; Ales, Justin M.; Cottereau, Benoit R.; Rossion, Bruno (2015-05-05). " El potencial evocado visual de estado estable en la investigación de la visión: una revisión" . Journal of Vision . 15 (6): 4. doi : 10.1167/15.6.4 . PMC 4581566. PMID 26024451 .  
  2. D. Regan, Electrofisiología del cerebro humano: potenciales evocados y campos magnéticos evocados en ciencia y medicina , Elsevier, 1989.
  3. KE Misulis, Spehlmann's Evoked Potential Primer , Butterworth-Heinemann, 1994.
  4. Herrmann, CS (2001). "Respuestas EEG humanas al parpadeo de 1–100 Hz: fenómenos de resonancia en la corteza visual y su posible correlación con fenómenos cognitivos" (PDF) . Experimental Brain Research . 137 ( 3–4 ): 346–353 . doi : 10.1007/s002210100682 . PMID 11355381 . 
  5. Herrmann, CS (2001). "Respuestas EEG humanas al parpadeo de 1–100 Hz". Experimental Brain Research . 137 ( 3–4 ): 346–353 . doi : 10.1007/s002210100682 . PMID 11355381 . 
  6. Vergeer, M. (2018). "El etiquetado de frecuencias EEG revela un procesamiento visual de orden superior en la integración de contornos". Vision Research . 149 : 12–23 . doi : 10.1016/j.visres.2018.01.012 (inactivo el 14 de noviembre de 2025).{{cite journal}}: CS1 maint: DOI inactivo desde noviembre de 2025 ( enlace )
  7. Figueira, JSB (2022). "The FreqTag toolbox: A principled approach to analyse frequency-tagging data". NeuroImage . 254 (2) 119134. doi : 10.1016/j.neuroimage.2022.119134 . PMID 35092800 . 
  8. 1 2 Minarik, T. (2023). "Parámetros óptimos para el etiquetado de frecuencia rápido (invisible)" . NeuroImage . 274 (11): 1403– 1411. doi : 10.1016/j.neuroimage.2023.120136 . PMC 10577447. PMID 37589161 .  
  9. Dreyer, AM (2015). "Potenciales visuales evocados en estado estacionario modulados en frecuencia". Journal of Neuroscience Methods . 245 : 116–129 . doi : 10.1016/j.jneumeth.2015.02.019 . PMID 25724320 . 
  10. 1 2 Davidson, MJ (2020). " El SSVEP rastrea la atención, no la conciencia, durante el enmascaramiento visual" . eLife . 9 (1) e60031. doi : 10.7554/eLife.60031 . PMC 7487709. PMID 32894207 .  
  11. Vialatte, François-Benoît (2010). "Potenciales visuales evocados en estado estacionario: Enfoque en paradigmas esenciales y perspectivas futuras". Progress in Neurobiology . 90 (4): 418– 438. doi : 10.1016/j.pneurobio.2009.11.005 . PMID 19963032 . 
  12. Norton, James JS; Umunna, Stephen; Bretl, Timothy (2017). "La obtención de potenciales evocados visuales en estado estacionario durante el sueño" . Psicofisiología . 54 (4): 496– 507. doi : 10.1111/psyp.12807 . PMID 28098351 . 
  13. Sharon, Omer; Nir, Yuval (2017). "Potenciales visuales evocados de estado estacionario rápido atenuados durante el sueño humano" . Cerebral Cortex . 27 (2): 1297– 1311. doi : 10.1093/cercor/bhx043 . PMID 28334175 . 
  14. Wang, Yijun; Gao, Xiaorong; Hong, Bo; Jia, Chuan; Gao, Shangkai (2008). "Interfaces cerebro-computadora basadas en potenciales evocados visuales". IEEE Engineering in Medicine and Biology Magazine . 27 (5): 64– 71. doi : 10.1109/MEMB.2008.923958 . PMID 18799392 . 
  15. Pan, Y. (2023). "Una revisión de los métodos de clasificación basados ​​en aprendizaje profundo para SSVEP-BCI". Machine Learning with Applications . 13 : 100502. doi : 10.1080/27706710.2023.2181102 .
  16. Xu, D. (2023). " Análisis de modelos de aprendizaje profundo en BCI basados ​​en SSVEP" . Sensors . 23 (6): 3159. doi : 10.3390/s23063159 . PMC 10046535. PMID 36985297 .  
  17. Sun, Y. (2024). "Dual-Alpha: Un estudio EEG amplio para BCI SSVEP de doble frecuencia". GigaScience . 13 giae041. doi : 10.1093/gigascience/giae041 .
  18. Harding, GFA (2010). "Epilepsia fotosensible y seguridad de la imagen". Óptica Oftálmica y Fisiológica . 30 (5): 403– 410. doi : 10.1111/j.1475-1313.2010.00754.x . PMID 20883319 . 
  19. Harding, GFA; Fylan, F. (2002). "Crisis epilépticas inducidas por luz y patrones: consenso de expertos del grupo de trabajo sobre fotosensibilidad" (PDF) . Epilepsia . 43 (s9): 134–146 . doi : 10.1046/j.1528-1157.43.s9.15.x (inactivo el 14 de noviembre de 2025).{{cite journal}}: CS1 maint: DOI inactivo desde noviembre de 2025 ( enlace )
  20. Harding, G. (2008). "Aerogeneradores, parpadeo y epilepsia fotosensible". Epilepsia . 49 (6): 1095– 1098. doi : 10.1111/j.1528-1167.2008.01536.x . PMID 18397297 . 

Lecturas adicionales

  • Regan, D. (1989). Electrofisiología del cerebro humano: potenciales evocados y campos magnéticos evocados en ciencia y medicina . Elsevier.
  • Vialatte, François-Benoît (2010). "Potenciales visuales evocados en estado estacionario: Enfoque en paradigmas esenciales y perspectivas futuras". Progress in Neurobiology . 90 (4): 418– 438. doi : 10.1016/j.pneurobio.2009.11.005 . PMID 19963032 .