Um potencial evocado ou resposta evocada é um potencial elétrico registrado do sistema nervoso de um humano ou outro animal seguido da apresentação de um estímulo, distinto dos potenciais espontâneos detectados por eletroencefalografia (EEG), eletromiografia (EMG) ou outro método de registro de eletrofisiologia. Tais potenciais são úteis para a medicina eletro-diagnóstica e monitoramento.
As amplitudes do potencial evocado tendem a ser pequenas, variando de menos de um microvolt, comparado a dezenas de microvolts para uma EEG, a, com frequência, próximo de um volt para a ECG. Para resolver esses potenciais de baixa amplitude contra o contexto das EEG, ECG, EMG e outros sinais biológicos e ruído ambiental em andamento, a média dos sinais é normalmente requerida. O sinal está temporalmente fechado ao estímulo e a maior parte do ruído ocorre aleatoriamente, permitindo que seja feita a média do ruído ao se tomar a média de respostas repetidas.
Sinais do córtex cerebral, tronco cerebral, medula espinhal e sistema nervoso periférico podem ser registrados. Normalmente o termo "potencial evocado" é reservado para respostas envolvendo ou um registro ou um estímulo das estruturas do sistemas nervoso. Logo, o potencial de ação muscular composto (CMAP) ou o potencial de ação sensitivo (SNAP) quando usados no estudo de condução nervosa (NCS) não são, geralmente, pensados como potenciais evocados, mesmo que se encaixem na definição de acima.
Potenciais evocados sensorialmente Os potenciais evocados sensorialmente são registros do sistema nervoso central seguido de estimulação dos órgãos sensoriais, por exemplo, potenciais visuais evocados a partir de luzes que piscam ou padrões que mudam em um monitorO'Shea, R. P., Roeber, U., & Bach, M. (2010). "Evoked potentials: Vision" (em inglês). Em: E. B. Goldstein (Ed.), Encyclopedia of Perception (Vol. 1, pp. 399-400, xli). Los Angeles: Sage. ISBN 978-1-4129-4081-8; potenciais auditivos evocados a partir de um click ou um estímulo sonoro (apresentado através de fones de ouvido); ou potenciais somato-sensitivos evocados a partir de estimulação tátil ou elétrica de um nervo sensorial ou misto da periferia. Potenciais evocados somato-sensitivos tem sido amplamente usados em diagnósticos clínicos desde os anos de 1970, assim como em monitoramento neurofisiológico intra-operatório (MNIO), também conhecido como neurofisiologia cirúrgica.
Há três tipos de potenciais evocados difundidos no uso clínico: potencial evocado auditivo (PEA), normalmente registrado a partir do couro cabeludo mas originariamente criado no nível do tronco cerebral; potencial evocado visual (PEV) e potencial evocado somato-sensitivo, que são obtidos a partir da estimulação elétrica do nervo periférico. Veja abaixo.
Long e Allen registraram um potencial evocado auditivo anormal no tronco cerebral de uma mulher alcoolizada que havia se recuperado de uma síndrome de Ondine adquirida. Esses investigadores criaram a hipótese de que o tronco cerebral de sua paciente estava envenenado, mas não destruído, por seu alcoolismo crônico.
Potencial evocado em regime estacionário Um potencial evocado é a resposta elétrica do cérebro para um estímulo sensorial. Regan construiu uma análise de Fourier análoga para registrar as harmônicas do potencial evocado pelo cintilar (modelado senoidalmente) da luz mas, ao invés de integrar o produto do seno e cosseno, os usou como alimento para um registrador gráfico de duas canetas via filtros passa-baixo. Isto o permitiu demonstrar que o cérebro alcançou um regime estacionário no qual a amplitude e a fase das harmônicas (componentes da frequência) da resposta estavam aproximadamente constantes no tempo. Por analogia com a resposta estacionária de um circuito ressonante que segue a resposta inicial transiente, ele definiu e idealizou um potencial evocado em regime estacionário como uma forma de resposta para uma estimulação sensorial repetitiva na qual os componentes da frequência constituintes da resposta permanecem constantes através do tempo tanto em relação à amplitude quanto à fase. Apesar de esta definição implicar uma série de sinais temporais idênticos, ela é mais útil para definir o potencial evocado em regime estacionário (SSEP) em termos dos componentes da frequência que estão em uma descrição alternativa da forma de onda no domínio do tempo, porque componente de frequência diferentes podem ter propriedades bem diferentes. Por exemplo, as propriedades da centelha de alta frequência do SSEP (cuja amplitude pico está próxima de 40–50 Hz) corresponde às propriedades dos neurônios magnocelulares subsequentemente descobertos na retina do macaco macaca, enquanto as propriedades da centelha de frequência média do SSEP (cuja amplitude pico está próxima de 15–20 Hz) corresponde às propriedades dos neurônios parvocelulares. Uma vez que o SSEP pode ser completamente descrito em termos de amplitude e fase de cada componente da frequência, ele pode ser mais inequivocadamente quantificado do que o potencial evocado transiente médio.
Às vezes se diz que os SSEPs são obtidos apenas através de estímulos de repetição de alta frequência, mas isso geralmente não está correto. Em princípio, um estímulo modulado senoidalmente pode obter um SSEP mesmo quando sua frequência de repetição é baixa. Por causa da atenuação de alta frequência do SSEP, estimulação de alta frequência pode produzir uma forma de onda quase senoidal, mas isto não é pertinente à definição de um SSEP. Ao usar zoom-FFT para registrar SSEPs no limite teórico da resolução espectral ΔF (onde ΔF é a recíproca da duração da gravação em segundos) Regan e Regan descobriram que a variabilidade da amplitude e fase do SSEP pode ser suficientemente pequena para que a largura de banda dos componentes constituintes da freqüência do SSEP possam estar no limite da resolução espectral até ao menos uma gravação de 500 segundos de duração (0.002 Hz neste caso). A estimulação sensorial repetitiva obtém uma resposta magnética estacionária do cérebro que pode ser analisada da mesma forma que o SSEP.
A técnica da "simulação simultânea" Esta técnica permite que muitos (ex. quatro) SSEPs sejam gravados simultaneamente desde qualquer local no couro cabeludo. Locais diferentes de estimulação ou diferentes estímulos podem ser etiquetados com frequências levemente diferentes que são virtualmente as mesmas para o cérebro, mas podem ser facilmente separadas por análises de séries de Fourier. Por exemplo, quando duas luzes não padronizadas são moduladas em frequências levemente diferentes (F1 e F2) e sobrepostas, múltiplos componentes de modulação cruzada de freqüência não linear (mF1 ± nF2) são criados no SSEP, onde m e n são integrais. Estes componentes permitem a investigação de processamento não linear no cérebro. Ao etiquetar a freqüência de duas grades sobrepostas, as propriedades de freqüência espacial e orientação de afinação dos mecanismos do cérebro que processam a forma espacial podem ser isolados e estudados. Estímulos de diferentes modalidades sensoriais também podem ser etiquetados. Por exemplo, um estímulo visual foi cintilado à Fv Hz e um tom auditivo foi apresentado simultaneamente numa amplitude modulada para Fa Hz. A existência de um componente (2Fv + 2Fa) na resposta magnética evocada no cérebro demonstra uma área de convergência audio-visual no cérebro humano, e a distribuição desta resposta sob a cabeça permitiu que esta área do cérebro fosse localizada. Mais recentemente, a etiquetação de frequências tem sido estendida de estudos de processamento sensorial para estudos de atenção seletiva e consciência.
A técnica de "varredura" A técnica de varredura é uma técnica de domínio de freqüência/domínio de tempo híbrida. Um gráfico de, por exemplo, amplitude de respostas versus o tamanho verificado de um gráfico de estímulos de padrões de xadrez pode ser obtido em 10 segundos, muito mais rápido do que quando se toma a média de um domínio de tempo para registrar um potencial evocado para cada um dos vários tamanhos verificados. Na demonstração original da técnica, os produtos do seno e cosseno foram alimentados através de um filtro passa-baixo (como quando se registra um SSEP) enquanto se via um padrão de verificações finas cujos quadrados preto e branco trocavam de lugares seis vezes por segundo. Então o tamanho dos quadrados foi progressivamente aumentado de forma a dar um gráfico de amplitude de potencial evocado versus tamanho verificado (por isso "varredura"). Autores subsequentes têm implementado a técnica de varredura ao usar softwares para incrementar a freqüência espacial de uma grade de séries de pequenos passos e computar uma média do domínio de tempo para cada freqüência espacial discreta. Uma única varredura pode ser adequada ou tal vez seja necessário fazer uma média dos gráficos obtidos em várias varreduras com a média provocada pelo ciclo de varredura. Fazer a média de 16 varreduras pode melhorar a relação sinal-ruído do gráfico por um fator de quatro. A técnica de varredura se provou útil na medição de processos de adaptação visual rápida e também nos registros a partir de bebês, onde a duração do registro é necessariamente curta. Norcia e Tyler têm usado a técnica para documentar o desenvolvimento da acuidade visual e sensitividade ao contraste durante os primeiros anos de vida. Eles têm enfatizado que, ao diagnosticar desenvolvimento visual anormal, a maior precisão das normas de desenvolvimento, a maior precisão para distinguir anormal de normal, e ao fim a documentação do desenvolvimento visual normal de um grande grupo de crianças. Por muitos anos a técnica de varredura tem sido usada em clinicas de oftalmologia pediatra (eletrodiagnóstico) no mundo todo.
Feedback do potencial evocado Esta técnica permite que o SSEP controle diretamente o estimulo que extrai o SSEP sem a intervenção consciente do sujeito do experimento. Por exemplo, a média do tempo de funcionamento do SSEP pode ser arranjada para aumentar a luminância de um estimulo xadrez se a amplitude do SSEP cai abaixo de algum valor predeterminado, e para decrescer a luminância se ela sobe acima deste valor. A amplitude do SSEP então paira sobre este valor predeterminado. Agora a onda (cor) do estímulo é mudada progressivamente. O gráfico resultante da luminância do estímulo versus a onda é um gráfico da sensibilidade espectral do sistema visual.
Potencial evocado visual Em 1934, Adrian e Matthew perceberam que mudanças de potencial no EEG occipital podem ser observadas sob estimulação da luz. Ciganek desenvolveu a primeira nomenclatura para os componentes do EEG occipital em 1961. Durante o mesmo ano, Hirsch e seus colegas registraram um potencial evocado visual (PEV) no lobo occipital (externa e internamente) e descobriram que as amplitudes registradas ao longo do sulco calcarino eram as maiores. Em 1965, Spehlmann usou uma simulação de xadrez para descrever PEVs humanas. Uma tentativa para localizar estruturas na trilha visual primária foi completada por Szikla e seus colegas. Halliday e colegas completaram a primeira investigação clinica usando PEV ao registrar PEVs atrasadas em pacientes com neurite retrobulbar em 1972. Uma grande variedade de extensas pesquisas para melhorar os procedimentos e teorias têm sido conduzidas desde 1970 até o dia de hoje e o método têm sido descrito em animais.
Estímulos PEV O estimulo de luz difusa é raramente usado hoje em dia devida à alta variabilidade dentro e através dos sujeitos a serem estudados. No entanto, é beneficial usar este tipo de estímulo quando se está testando crianças, animais ou indivíduos com acuidade visual pobre. Os padrões de xadrez e gradeados usam quadrados e listras claras e escuras, respectivamente. Estes quadrados e listras são iguais em tamanho e são apresentados, uma imagem a cada vez, via a tela de um computador.
Disposição de eletrodo PEV