P300

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Trajetórias de latência e amplitude do P300 ao longo da vida útil, obtidas a partir do conjunto de dados transversal . Pontos representam pontuações de participantes individuais. Do desenvolvimento do P300 ao longo da vida útil: uma revisão sistemática e uma meta-análise .[1] A latência e amplitude da resposta do P300 podem variar em função da idade.

O P300 é um componente de potencial relacionado a eventos suscitado no processo de tomada de decisão. É considerado um potencial endógeno, pois sua ocorrência está ligada não aos atributos físicos de um estímulo, mas à reação de uma pessoa a ele. Mais especificamente, acredita-se que o P300 reflita processos envolvidos na avaliação ou categorização de estímulos. Geralmente é desencadeado usando o paradigma oddball, no qual itens-alvo de baixa probabilidade são misturados com itens não-alvo de alta probabilidade (ou "padrão").

Quando registrado por eletroencefalografia (EEG), surge como uma deflexão positiva da tensão com uma latência (atraso entre estímulo e resposta) de aproximadamente 250 a 500 ms.[2] O sinal é tipicamente medido mais fortemente pelos eletrodos que cobrem o lobo parietal. A presença, magnitude, topografia e tempo desse sinal são frequentemente usados como métricas da função cognitiva nos processos de tomada de decisão. Enquanto os substratos neurais desse componente do potencial relacionado a eventos ainda permanecem nebulosos, a reprodutibilidade e a onipresença desse sinal o tornam uma escolha comum para testes psicológicos na clínica e no laboratório.

História[editar | editar código-fonte]

Observações iniciais do P300 (mais especificamente, o componente que mais tarde seria chamado de P3b) foram relatadas em meados da década de 1960. Em 1964, os pesquisadores Chapman e Bragdon[3] descobriram que as respostas do potencial relacionado a eventos aos estímulos visuais diferiam dependendo se os estímulos tinham significado ou não. Eles mostraram aos sujeitos dois tipos de estímulos visuais: números e flashes de luz. Os sujeitos viram esses estímulos um de cada vez em uma sequência. Para cada dois números, os sujeitos eram obrigados a tomar decisões simples, como dizer qual dos dois números era numericamente menor ou maior, que era o primeiro ou o segundo na sequência ou se eram iguais. Ao examinar os potenciais evocados para esses estímulos, Chapman e Bragdon descobriram que os números e os flashes provocavam as respostas sensoriais esperadas (por exemplo, componentes visuais de N1 ), e que a amplitude dessas respostas variava da maneira esperada a intensidade dos estímulos. Eles também descobriram que as respostas do potencial relacionado a eventos aos números, mas não aos flashes da luz, continham uma grande positividade que atingiu cerca de 300 ms após o estímulo aparecer. Chapman e Bragdon especularam que essa resposta diferencial aos números, que passou a ser conhecida como resposta P300, resultou do fato de que os números eram significativos para os participantes, com base na tarefa que eles foram solicitados a executar.

Em 1965, Sutton e colegas publicaram resultados de dois experimentos que exploraram ainda mais essa positividade tardia. Eles apresentaram aos sujeitos uma sugestão que indicava se o estímulo a seguir seria um clique ou um flash, ou uma sugestão que exigia que os sujeitos adivinhassem se o estímulo a seguir seria um clique ou um flash. Eles descobriram que quando os sujeitos eram obrigados a adivinhar qual seria o estímulo a seguir, a amplitude do "complexo positivo tardio"[4] era maior do que quando eles sabiam qual seria o estímulo. Em um segundo experimento, eles apresentaram dois tipos de sugestões. Por uma sugestão, havia uma chance de 2 em 3 de que o estímulo a seguir seria um clique e uma chance de 1 em 3 de que o estímulo a seguir fosse um flash. O segundo tipo de sugestão tinha probabilidades que eram o inverso do primeiro. Eles descobriram que a amplitude do complexo positivo era maior em resposta aos estímulos menos prováveis, ou aquele que tinha apenas uma chance em 1 de aparecer. Outro achado importante desses estudos é que esse complexo positivo tardio foi observado para cliques e flashes, indicando que o tipo físico do estímulo (auditivo ou visual) não importava.

Em estudos posteriores publicados em 1967, Sutton e seus colegas avaliaram se ouviriam um ou dois cliques.[5] Eles novamente observaram uma positividade em torno de 300 ms após o segundo clique - ou teria ocorrido, no caso de um único clique. Eles também tinham assuntos que adivinhavam quanto tempo poderia ser o intervalo entre cliques e, nesse caso, a positividade tardia ocorreu 300 ms após o segundo clique. Isso demonstrou duas descobertas importantes: primeiro, que essa positividade tardia ocorreu quando a incerteza sobre o tipo de clique foi resolvida e, segundo, que mesmo a ausência de um estímulo provocaria o complexo positivo tardio, se o estímulo fosse relevante para a tarefa. Esses primeiros estudos incentivaram o uso do potencial relacionado a eventos para estudar a cognição e forneceram uma base para o extenso trabalho sobre o P300 nas décadas seguintes.

P3a e P3b[editar | editar código-fonte]

Desde a descoberta inicial do P300, a pesquisa mostrou que o P300 possui dois subcomponentes. Os subcomponentes são a novidade P3, ou P3a, e o clássico P300, que foi renomeado para P3b.[6]

O P3a, ou novidade P3,[7] possui uma amplitude positiva que exibe a amplitude máxima sobre os locais dos eletrodos frontal / central e tem um pico de latência na faixa de 250 a 280 ms. O P3a tem sido associado à atividade cerebral relacionada ao engajamento da atenção (principalmente as mudanças involuntárias e orientadoras às mudanças no ambiente) e ao processamento de novidades.[8]

O P3b tem uma amplitude de movimento positivo (geralmente em relação a uma referência atrás da orelha ou a média de duas dessas referências) que atinge um pico em torno de 300 ms, e o pico variará em latência de 250 a 500 ms ou mais, dependendo da tarefa.[2] As amplitudes são tipicamente mais altas no couro cabeludo sobre as áreas parietal do cérebro. O P3b tem sido uma ferramenta proeminente usada para estudar processos cognitivos, especialmente pesquisas em psicologia sobre processamento de informações. De um modo geral, eventos improváveis provocarão um P3b, e quanto menos provável o evento, maior a amplitude do P3b.[9] No entanto, para obter um P3b, o evento improvável deve estar relacionado à tarefa em questão de alguma forma (por exemplo, o evento improvável pode ser uma letra alvo pouco frequente em um fluxo de cartas, à qual um sujeito pode responder com uma pressionar o botão). O P3b também pode ser usado para medir a exigência de uma tarefa na carga de trabalho cognitiva.

Aplicações[editar | editar código-fonte]

Desde meados da década de 1980, um dos usos mais discutidos do potencial relacionado a eventos, como o P300, está relacionado à detecção de mentiras. Em um "teste de conhecimento culpado" proposto[10] um sujeito é interrogado através do paradigma excêntrico, da mesma forma que estaria em uma situação típica de detector de mentiras. Essa prática teve recentemente um aumento da permissibilidade legal enquanto a poligrafia convencional tem visto seu uso diminuir, em parte devido aos aspectos inconscientes e incontroláveis do P300. A técnica baseia-se na eliciação reproduzível da onda P300, fundamental para a ideia de uma resposta eletroencefalográfica multifacetada relacionada à memória e codificação, desenvolvida pelo Dr. Lawrence Farwell.

Aplicações na interface cérebro-computador (ICC) também foram propostas.[11][12][13] O P300 possui várias qualidades desejáveis que ajudam na implementação de tais sistemas. Primeiro, a forma de onda é consistentemente detectável e é provocada em resposta a estímulos precisos. A forma de onda P300 também pode ser evocada em quase todos os assuntos com pouca variação nas técnicas de medição, o que pode ajudar a simplificar o design da interface e permitir maior usabilidade. A velocidade na qual uma interface é capaz de operar depende de quão detectável o sinal é, apesar do "ruído". Uma característica negativa do P300 é que a amplitude da forma de onda requer a média de várias gravações para isolar o sinal. Esta e outras etapas de processamento pós-gravação determinam a velocidade geral de uma interface. O algoritmo proposto por Farwell e Donchin[14] fornece um exemplo de um BCI simples que se baseia nos processos de tomada de decisão inconsciente do P300 para acionar um computador. Uma grade 6 x 6 de caracteres é apresentada ao assunto e várias colunas ou linhas são realçadas. Quando uma coluna ou linha contém o caractere que um sujeito deseja comunicar, a resposta do P300 é desencadeada (uma vez que esse caractere é "especial", é o estímulo alvo descrito no paradigma típico do oddball). A combinação da linha e coluna que evocou a resposta localiza o caractere desejado. Vários desses ensaios devem ser calculados em média para eliminar o ruído do EEG. A velocidade do destaque determina o número de caracteres processados por minuto. Os resultados de estudos usando essa configuração mostram que indivíduos normais poderiam alcançar uma taxa de sucesso de 95% entre 3,4 e 4,3 caracteres/min. Tais taxas de sucesso não se limitam a usuários não deficientes; um estudo realizado em 2000 revelou que 4 participantes com paralisia (um com paraplegia completa, três com paraplegia incompleta) tiveram o mesmo desempenho que 10 participantes normais.

A pesquisa científica geralmente depende da medição do P300 para examinar os potenciais relacionados a eventos, especialmente no que diz respeito à tomada de decisão. Como o comprometimento cognitivo é frequentemente correlacionado com modificações no P300, a forma de onda pode ser usada como uma medida para a eficácia de vários tratamentos na função cognitiva. Alguns sugeriram seu uso como marcador clínico justamente por essas razões. Existe uma ampla gama de usos para o P300 em pesquisas clínicas.[15]

Ver também[editar | editar código-fonte]

  • Negatividade relacionada a erros
  • Potencial de prontidão lateralizada

Referências

  1. ↑ «P300 Development across the Lifespan: A Systematic Review and Meta-Analysis». PLOS ONE. 9: e87347. 2014. PMC 3923761Acessível livremente. PMID 24551055. doi:10.1371/journal.pone.0087347 
  2. ↑ a b Polich, J. (2007). «Updating P300: An integrative theory of P3a and P3b». Clinical Neurophysiology. 118: 2128–2148. PMC 2715154Acessível livremente. PMID 17573239. doi:10.1016/j.clinph.2007.04.019 
  3. ↑ «Evoked responses to numerical and non-numerical visual stimuli while problem solving». Nature. 203: 1155–1157. 1964. PMID 14213667. doi:10.1038/2031155a0 
  4. ↑ «Evoked-Potential Correlates of Stimulus Uncertainty». Science. 150: 1187–1188. 1965. PMID 5852977. doi:10.1126/science.150.3700.1187 
  5. ↑ «Information delivery and the sensory evoked potential». Science. 155: 1436–1439. 1967. PMID 6018511. doi:10.1126/science.155.3768.1436 
  6. ↑ Squires, Nancy K; et al. (1975). «Two varieties of long-latency positive waves evoked by unpredictable auditory stimuli in man». Electroencephalography and Clinical Neurophysiology. 38: 387–401. CiteSeerX 10.1.1.326.332Acessível livremente. PMID 46819. doi:10.1016/0013-4694(75)90263-1. Consultado em 20 de dezembro de 2019 
  7. ↑ «P3a and P3b from typical auditory and visual stimuli» (PDF). Clinical Neurophysiology. 110: 24–30. 1999. CiteSeerX 10.1.1.576.880Acessível livremente. PMID 10348317. doi:10.1016/S0168-5597(98)00033-1 
  8. ↑ Polich, J. (2003). «Overview of P3a and P3b». In: J. Polich. Detection of Change: Event-Related Potential and fMRI Findings. Kluwer Academic Press. Boston: [s.n.] pp. 83–98 
  9. ↑ «Presidential Address, 1980: Surprise!...Surprise?» (PDF). Psychophysiology. 18: 493–513. 1981. PMID 7280146. doi:10.1111/j.1469-8986.1981.tb01815.x 
  10. ↑ «Using brain MERMER testing to detect knowledge despite efforts to conceal» (PDF). J Forensic Sci. 46: 135–143. PMID 11210899. doi:10.1520/JFS14925J  Verifique o valor de |display-authors=Farwell LA, Smith SS (ajuda)
  11. ↑ «P300-based brain computer interface: Reliability and performance in healthy and paralysed participants». Clin Neurophysiol. 117: 531–537. PMID 16458069. doi:10.1016/j.clinph.2005.07.024 
  12. ↑ «The Mental Prosthesis: Assessing the Speed of a P300-Based Brain–Computer Interface». IEEE Transactions on Rehabilitation Engineering. 8: 174–179. CiteSeerX 10.1.1.133.8980Acessível livremente. PMID 10896179. doi:10.1109/86.847808  Verifique o valor de |display-authors=Donchin E, Spencer KM, Wijesinghe R (ajuda)
  13. ↑ «A P300-based brain–computer interface for people with amyotrophic lateral sclerosis». Clin Neurophysiol. 119: 1909–1916. 2008. PMC 2853977Acessível livremente. PMID 18571984. doi:10.1016/j.clinph.2008.03.034 
  14. ↑ «Talking off the top of your head: A mental prosthesis utilizing event-related brain potentials» (PDF). Electroencephalogr. Clin. Neurophysiol. 70: 510–523. 1988. PMID 2461285. doi:10.1016/0013-4694(88)90149-6 
  15. ↑ Hansenne M. «Le potentiel évoqué cognitif P300 (II) : variabilité interindividuelle et application clinique en psychopathologie». Clin Neurophysiol (em francês). 30: 211–231. PMID 11013895. doi:10.1016/S0987-7053(00)00224-0 

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