La onda P300 ( P3 ) es un componente del potencial relacionado con eventos (ERP) que se genera en el proceso de toma de decisiones. Se considera un potencial endógeno , ya que su aparición no está vinculada a los atributos físicos de un estímulo, sino a la reacción de una persona ante él. Más específicamente, se cree que la onda P300 refleja procesos involucrados en la evaluación o categorización de estímulos.
Generalmente se obtiene mediante el paradigma del oddball , en el que se mezclan elementos objetivo de baja probabilidad con elementos no objetivo (o "estándar") de alta probabilidad. Cuando se registra mediante electroencefalografía (EEG), surge como una desviación positiva en el voltaje con una latencia (retraso entre el estímulo y la respuesta) de aproximadamente 250 a 500 ms. [3] En la literatura científica se suele hacer una diferenciación en el P3, que se divide según el tiempo: ventana P3 temprana (300-400 ms) y ventana P3 tardía (380-440 ms). [4]
La señal se mide normalmente con mayor intensidad mediante los electrodos que cubren el lóbulo parietal . La presencia, magnitud, topografía y tiempo de esta señal se utilizan a menudo como métricas de la función cognitiva en los procesos de toma de decisiones. Si bien los sustratos neuronales de este componente del ERP aún siguen siendo confusos, la reproducibilidad y ubicuidad de esta señal la convierten en una opción común para las pruebas psicológicas tanto en la clínica como en el laboratorio.
Las primeras observaciones del P300 (más específicamente, el componente que luego se llamaría P3b) se informaron a mediados de la década de 1960. En 1964, los investigadores Chapman y Bragdon [5] descubrieron que las respuestas de los ERP a los estímulos visuales diferían dependiendo de si los estímulos tenían significado o no. Mostraron a los sujetos dos tipos de estímulos visuales: números y destellos de luz. Los sujetos vieron estos estímulos uno a la vez en una secuencia. Por cada dos números, los sujetos debían tomar decisiones simples, como decir cuál de los dos números era numéricamente menor o mayor, cuál venía primero o segundo en la secuencia, o si eran iguales. Al examinar los potenciales evocados a estos estímulos (es decir, los ERP), Chapman y Bragdon descubrieron que tanto los números como los destellos provocaban las respuestas sensoriales esperadas (por ejemplo, los componentes visuales N1 ), y que la amplitud de estas respuestas variaba de manera esperada con la intensidad de los estímulos. También descubrieron que las respuestas del ERP a los números, pero no a los destellos de luz, contenían una gran positividad que alcanzaba su punto máximo alrededor de 300 ms después de que apareciera el estímulo. Chapman y Bragdon especularon que esta respuesta diferencial a los números, que llegó a conocerse como la respuesta P300, era resultado del hecho de que los números eran significativos para los participantes, en función de la tarea que se les pidió que realizaran.
En 1965, Sutton y sus colegas publicaron los resultados de dos experimentos que exploraron más a fondo esta positividad tardía. Presentaron a los sujetos una señal que indicaba si el estímulo siguiente sería un clic o un destello, o una señal que requería que los sujetos adivinaran si el estímulo siguiente sería un clic o un destello. Descubrieron que cuando se les pedía a los sujetos que adivinaran cuál sería el estímulo siguiente, la amplitud del "complejo positivo tardío" [6] era mayor que cuando sabían cuál sería el estímulo. En un segundo experimento, presentaron dos tipos de señales. Para una señal había una probabilidad de 2 en 3 de que el estímulo siguiente fuera un clic y una probabilidad de 1 en 3 de que el estímulo siguiente fuera un destello. El segundo tipo de señal tenía probabilidades que eran inversas a las del primero. Descubrieron que la amplitud del complejo positivo era mayor en respuesta a los estímulos menos probables, o el que solo tenía una probabilidad de 1 en 3 de aparecer. Otro hallazgo importante de estos estudios es que este complejo positivo tardío se observó tanto para los clics como para los destellos, lo que indica que el tipo físico del estímulo (auditivo o visual) no importaba.
En estudios posteriores publicados en 1967, Sutton y sus colegas pidieron a los sujetos que adivinaran si oirían un clic o dos. [7] Volvieron a observar una positividad alrededor de 300 ms después de que se produjera el segundo clic (o habría ocurrido, en el caso del clic único). También pidieron a los sujetos que adivinaran cuánto podría durar el intervalo entre los clics y, en este caso, la positividad tardía se produjo 300 ms después del segundo clic. Esto muestra dos hallazgos importantes: primero, que esta positividad tardía se produjo cuando se resolvió la incertidumbre sobre el tipo de clic y, segundo, que incluso la ausencia de un estímulo provocaría el complejo positivo tardío, si dicho estímulo era relevante para la tarea. Estos primeros estudios alentaron el uso de métodos ERP para estudiar la cognición y proporcionaron una base para el amplio trabajo sobre el P300 en las décadas siguientes.
La P3a, o P3 de novedad, [8] tiene una amplitud positiva que muestra una amplitud máxima en los sitios de electrodos frontales/centrales y tiene una latencia máxima en el rango de 250 a 280 ms. La P3a se ha asociado con la actividad cerebral relacionada con la activación de la atención (especialmente la orientación , los cambios involuntarios ante los cambios en el entorno) y el procesamiento de la novedad. [9]
El P3b tiene una amplitud positiva (normalmente relativa a una referencia detrás de la oreja o al promedio de dos de esas referencias) que alcanza un máximo en torno a los 300 ms, y el pico variará en latencia de 250 a 500 ms o más, dependiendo de la tarea y la respuesta individual del sujeto. [3] Las amplitudes son típicamente más altas en el cuero cabelludo sobre las áreas parietales del cerebro. [3] El P3b ha sido una herramienta destacada utilizada para estudiar los procesos cognitivos, especialmente la investigación psicológica sobre el procesamiento de la información. En términos generales, los eventos improbables provocarán un P3b, y cuanto menos probable sea el evento, mayor será la amplitud del P3b. [10] Se ha demostrado que esto es cierto tanto para la probabilidad general como para la probabilidad local. [2] Sin embargo, para provocar un P3b, el evento improbable debe estar relacionado con la tarea en cuestión de alguna manera (por ejemplo, el evento improbable podría ser una letra objetivo poco frecuente en una secuencia de letras, a la que un sujeto podría responder presionando un botón). El P3b también se puede utilizar para medir qué tan exigente es una tarea en la carga de trabajo cognitiva . [10]
Desde el descubrimiento inicial del P300, las investigaciones han demostrado que el P300 tiene dos subcomponentes: el nuevo P3, o P3a , y el clásico P300, que desde entonces ha pasado a llamarse P3b . [11]
Desde mediados de los años 1980, uno de los usos más discutidos de los ERP como el P300 está relacionado con la detección de mentiras . En una "prueba de conocimiento de culpabilidad" propuesta [12], se interroga a un sujeto a través del paradigma de la bola extraña, de manera muy similar a como se lo haría en una situación típica de detector de mentiras. Esta práctica ha disfrutado recientemente de una mayor permisibilidad legal, mientras que la poligrafía convencional ha visto disminuir su uso, en parte debido a los aspectos inconscientes e incontrolables del P300. La técnica se basa en la elicitación reproducible de la onda P300, fundamental para la idea de una Respuesta Electroencefalográfica Multifacética Relacionada con la Memoria y la Codificación (MERMER) desarrollada por el Dr. Lawrence Farwell .
También se han propuesto aplicaciones en la interfaz cerebro-ordenador (BCI). [13] [14] [15] El P300 tiene una serie de cualidades deseables que ayudan en la implementación de tales sistemas. En primer lugar, la forma de onda es constantemente detectable y se obtiene en respuesta a estímulos precisos. La forma de onda del P300 también se puede evocar en casi todos los sujetos con poca variación en las técnicas de medición, lo que puede ayudar a simplificar los diseños de interfaz y permitir una mayor facilidad de uso. La velocidad a la que una interfaz puede funcionar depende de lo detectable que sea la señal a pesar del "ruido". Una característica negativa del P300 es que la amplitud de la forma de onda requiere promediar múltiples registros para aislar la señal. Este y otros pasos de procesamiento posteriores a la grabación determinan la velocidad general de una interfaz. [14] El algoritmo propuesto por Farwell y Donchin [16] proporciona un ejemplo de una BCI simple que se basa en los procesos de toma de decisiones inconscientes del P300 para controlar un ordenador. Se presenta al sujeto una cuadrícula de 6x6 caracteres y se resaltan varias columnas o filas. Cuando una columna o fila contiene el carácter que el sujeto desea comunicar, se obtiene la respuesta P300 (dado que este carácter es "especial", es el estímulo objetivo descrito en el paradigma típico de los bichos raros). La combinación de la fila y la columna que evoca la respuesta localiza el carácter deseado. Se debe promediar una cantidad de estos ensayos para eliminar el ruido del EEG. La velocidad del resaltado determina la cantidad de caracteres procesados por minuto. Los resultados de los estudios que utilizan esta configuración muestran que los sujetos normales podrían lograr una tasa de éxito del 95% con 3,4–4,3 caracteres/min. Estas tasas de éxito no se limitan a los usuarios sin discapacidades; un estudio realizado en 2000 reveló que 4 participantes paralizados (uno con paraplejia completa, tres con paraplejia incompleta) se desempeñaron tan bien como 10 participantes normales. [14]
La investigación científica suele basarse en la medición del P300 para examinar los potenciales relacionados con eventos, especialmente en relación con la toma de decisiones. Dado que el deterioro cognitivo suele estar correlacionado con modificaciones en el P300, la forma de onda se puede utilizar como medida de la eficacia de diversos tratamientos sobre la función cognitiva. Algunos han sugerido su uso como marcador clínico precisamente por estas razones. Existe una amplia gama de usos para el P300 en la investigación clínica. [17]
Algunos grupos de investigación han realizado fMRI combinado con EEG para lograr el dictado del habla interna y el enfoque del reconocimiento del habla interna. [18] [19] [20]
La onda P300 obtenida por estimulación visual se utiliza para evaluar los procesos cognitivos en humanos, y el valor de la latencia y la amplitud de la onda P300 puede ser una medida de la gravedad de los procesos de demencia. [21] El análisis de la latencia de la onda P300 parece ser particularmente útil en el diagnóstico del deterioro cognitivo leve (DCL). [22]
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