La variación negativa contingente ( CNV ) es un potencial superficial lento negativo, medido por electroencefalografía (EEG), que ocurre durante el período entre un estímulo o señal de advertencia y un estímulo imperativo ("ir"). [1] La CNV fue uno de los primeros componentes potenciales relacionados con eventos (ERP) que se describió. El componente CNV fue descrito por primera vez por W. Gray Walter y sus colegas en un artículo publicado en Nature en 1964. [2] La importancia de este hallazgo fue que fue uno de los primeros estudios que demostró que los patrones consistentes de la amplitud de las respuestas eléctricas podría obtenerse del gran ruido de fondo que se produce en las grabaciones de EEG y que esta actividad podría estar relacionada con un proceso cognitivo como la expectativa.
En su estudio, Gray Walter et al. (1964) [2] presentaron un "estímulo de advertencia" (por ejemplo, un solo clic o un destello de luz) a un sujeto humano. El estímulo de advertencia fue seguido aleatoriamente (o no seguido) por un "estímulo imperativo" (clics o destellos repetitivos) entre 0,5 y 1 segundo después. En algunas situaciones, el sujeto simplemente experimentó pasivamente estímulos de advertencia e imperativos; en otros, el sujeto podía prevenir el estímulo imperativo, si ocurría, mediante una respuesta conductual, por ejemplo, presionando un botón, pero el botón funcionaba sólo si se presionaba después de que se hubiera producido el estímulo imperativo (es decir, las pulsaciones prematuras de botones eran ineficaces). . El proceso de estímulo de advertencia seguido opcionalmente de un estímulo imperativo se repitió en intervalos variables entre 3 y 10 segundos.
Los experimentadores descubrieron que las respuestas del EEG al estímulo de advertencia parecían tener tres fases: un breve componente positivo, un breve componente negativo y un componente negativo sostenido. Los componentes breves variaron con la modalidad sensorial (por ejemplo, visual versus auditiva), mientras que el componente sostenido varió con el intervalo de tiempo entre la advertencia y los estímulos imperativos (y si el estímulo imperativo ocurrió) y la atención/vigilancia del sujeto. Walter et al etiquetaron el componente sostenido como "variación negativa contingente" porque la variación de la onda negativa dependía de la relación estadística entre la advertencia y los estímulos imperativos. Observaron que:
En 1990, Bozinovska et al idearon una interfaz cerebro-computadora basada en CNV para controlar el timbre de una computadora. [3] [4] En 2009, Bozinovski y Bozinovska diseñaron un experimento de interfaz cerebro-computadora basado en CNV, donde el CNV controlaba un objeto físico, un robot. [5]
Walter y cols. (1964) demostraron que un solo clic provoca un breve pico positivo y un breve pico negativo. Los destellos repetitivos provocan breves picos positivos y negativos. Si estos estímulos están separados por 1 segundo, se obtienen los mismos patrones individuales. Después de unas 50 presentaciones, estos picos son indistinguibles del ruido. Por otro lado, cuando a un solo clic le siguen destellos repetitivos que finalizan al presionar un botón, hay un gran pico negativo gradual que termina bruscamente al presionar el botón. Esta es la variación negativa contingente. Otro estudio clásico fue descrito por Joseph Tecce en el Psychoological Bulletin en 1972. [6] En esta revisión, Tecce resume el desarrollo, la morfología y el lugar de aparición de la CNV.
Los estudios han demostrado que la CNV aparece después de aproximadamente 30 ensayos de estímulos emparejados, aunque este número puede reducirse cuando el sujeto comprende la tarea de antemano. Se han utilizado destellos de luz, clics y tonos para provocar la CNV. Es necesaria una respuesta al estímulo imperativo para provocar una CNV clara. Esta respuesta podría ser una respuesta física o mental. [6] La CNV se provoca cuando se presentan dos estímulos vinculados. Cuando el estímulo imperativo se elimina inesperadamente, la CNV se atenúa hasta que se suprime por completo después de aproximadamente 20 a 50 intentos. La CNV se restablece inmediatamente si se combina nuevamente con el estímulo imperativo.
El pico negativo de CNV aumenta alrededor de 260 a 470 ms después del estímulo de advertencia. Aumentará rápidamente si el sujeto no está seguro de cuándo será el estímulo imperativo, y aumentará gradualmente si el sujeto tiene confianza en cuándo será el estímulo imperativo. La amplitud máxima suele rondar los 20 microvoltios. [6]
La CNV aparece de manera más prominente en el vértice y es bilateralmente simétrica. [6]
Hay muchas investigaciones que describen qué características del estímulo pueden afectar las características de la CNV. Por ejemplo, la intensidad, la modalidad, la duración, la tasa de estímulo, la probabilidad, la relevancia del estímulo y la discriminación del tono pueden afectar el componente CNV. [7]
La atención también afecta la amplitud de la CNV. Los siguientes ejemplos de diversas condiciones de tareas y estudios muestran que la CNV cambia cuando el protocolo experimental cambia la atención necesaria para realizar las tareas. [2] [6] Primero, cuando se les dijo a los sujetos que se eliminaría el estímulo imperativo, se redujo la CNV. En segundo lugar, en una condición a los sujetos se les permitió elegir si iban a presionar el botón o no. En los ensayos en los que el sujeto decidió no responder, no hubo CNV. En tercer lugar, cuando se le dijo específicamente al sujeto que no habría destellos repetitivos, no se provocó ninguna CNV. En cuarto lugar, otra condición mostró que se provocaba una CNV en sujetos a quienes se les pedía que estimaran cuándo aparecerían los destellos repetitivos incluso cuando no se presentaban destellos. En quinto lugar, cuando se pidió a los sujetos que prestaran atención y respondieran rápidamente, se incrementó la amplitud de la CNV. Los resultados de estas condiciones sugieren que la CNV está relacionada con la atención y la expectativa.
Cuando la probabilidad de destellos repetitivos es aleatoria y los destellos repetitivos se eliminan en aproximadamente el 50% de las pruebas, la amplitud de la CNV es aproximadamente la mitad de la normal.
Algunos investigadores han demostrado que la intensidad del estímulo puede afectar la amplitud de la CNV. Parece que el componente CNV tiene una mayor amplitud para estímulos que tienen baja intensidad, es decir, es difícil de ver u oír, a diferencia de estímulos que tienen alta intensidad. Esto podría deberse a que el sujeto debe prestar más atención para percibir el estímulo de baja intensidad. Si la detección de la tarea imperativa se vuelve demasiado difícil, entonces se reduce la amplitud de la CNV. En otras palabras, la atención al estímulo imperativo es importante para el desarrollo de la CNV y el aumento de las dificultades de la tarea distrae la atención.
En estudios relacionados, los investigadores también han demostrado que cuanto mayor es la respuesta motora necesaria, mayor es la CNV. Los estudios con sujetos que tienen falta de sueño tienden a mostrar una CNV reducida. Esto proporciona evidencia adicional de que la falta de atención podría disminuir la amplitud de la CNV. [6]
La amplitud de la CNV cambia cuando se cambia el período anterior o intervalo entre estímulos (ISI). El ISI utilizado con más frecuencia es entre 1,0 y 1,5 segundos. Los ensayos con un ISI entre 0,5 y 1,5 provocan una onda CNV robusta. Cuando el ISI se reduce a 0,125 o 0,25 segundos, la CNV se suprime. Por otro lado, las pruebas con un ISI de 4,8 segundos muestran una amplitud de la CNV reducida.
La mayoría de los investigadores coinciden en que el componente CNV se ha asociado con el procesamiento de información y la preparación de respuestas. La principal controversia es si la CNV está compuesta por más de un componente. Después del descubrimiento de la CNV, los investigadores pudieron distinguir entre dos componentes principales de la CNV. Loveless y Sanford (1975) y Weerts y Lang (1973) aumentaron el intervalo entre estímulos a más de 3 segundos y demostraron que se pueden distinguir visualmente dos componentes de la CNV. La primera onda siguió al estímulo de advertencia y se llamó onda O u onda de orientación . [8] [9] Esta onda mostró una mayor amplitud en las regiones frontales. La segunda onda precedió al estímulo imperativo y se llamó onda E u onda de expectativa. Un estudio realizado por Gaillard (1976) proporcionó más pruebas de que la onda O se distribuía frontalmente y se veía más afectada por estímulos auditivos que por estímulos visuales. [10]
Una cuestión importante relacionada ha sido la cuestión de si todo o parte de la CNV corresponde al potencial de preparación . El potencial de preparación es la preparación neuronal para las respuestas motoras. Ambos componentes tienen una distribución similar en el cuero cabelludo con una amplitud negativa y están asociados con una respuesta motora. De hecho, muchos investigadores afirmaron que la CNV terminal, u onda E, era en realidad el potencial de preparación, o Bereitschaftspotential . Este fue el consenso general hasta que otros trabajos proporcionaron evidencia de que la CNV puede distinguirse del RP. [7] [11] En primer lugar, el RP suele estar lateralizado al lado contralateral de la respuesta motora, mientras que la CNV suele ser bilateral. En segundo lugar, la CNV puede ocurrir incluso cuando no se requiere una respuesta motora. En tercer lugar, una PR ocurre sin ningún estímulo externo. Esto muestra que la RP ocurre para respuestas motoras, mientras que la CNV ocurre cuando dos estímulos son contingentes entre sí. [6]
Otro tema importante al estudiar el componente CNV es localizar la fuente general de la CNV. Por ejemplo, Hultin, Rossini, Romani, Högstedt, Tecchio y Pizzella (1996) utilizaron magnetoencefalografía (MEG) para determinar la ubicación de la fuente electromagnética de la onda CNV. Su experimento sugiere que la CNV terminal está ubicada dentro del área 6 de Brodmann y corresponde a la corteza premotora . [12]
El trabajo realizado por Zappoli y sus colegas es otro ejemplo de investigación realizada para determinar los generadores del componente CNV. Zappoli (2003) estudió los patrones ERP, incluido el CNV, de sujetos con trastornos cerebrales o daño cerebral. [13] Zappoli revisa la evidencia que muestra que en ciertos casos las descargas epilépticas afectan las ondas de expectativa y por lo tanto disminuyen la amplitud de la CNV. Zappoli también describió una investigación que investigó las características de la CNV en pacientes a los que se les realizó lobotomías de las regiones frontales. Las amplitudes de la NVC estaban disminuidas o ausentes en estos pacientes.
Se han propuesto muchas teorías para explicar los procesos cognitivos subyacentes al componente CNV. Walter y sus colegas sugirieron que la amplitud de la CNV varía directamente con la probabilidad subjetiva o la expectativa de los estímulos imperativos. Otros investigadores sugirieron que la amplitud de la CNV varía con la intención de realizar un acto. Otra teoría es que la CNV varía según la motivación del sujeto para completar la tarea. Tecce sugiere que la CNV está relacionada tanto con el nivel de atención como con el de excitación.