ΣΚΟΠΟΣ: Τα Οπτικά Προκλητά Δυναμικά (VEPs) αποτελούν μια ηλεκτροφυσιολογική δοκιμασία που παρέχει σημαντικές διαγνωστικές πληροφορίες σχετικά με τη λειτουργική όραση, μελετώντας το πλάτος και το χρόνο εμφάνισης συγκεκριμένων κορυφών απόκρισης που αντιστοιχούν σε αποκρίσεις ομάδων νευρώνων. Είναι σήμερα γνωστό από νευροφυσιολογικές και ψυχοφυσικές μελέτες ότι η επεξεργασία του οπτικού σήματος, τουλάχιστον στα πρώιμα στάδια της οπτικής οδού γίνεται με βάση την αντίθεση φωτεινότητας. Η παρούσα εργασία αποτελείται από 2 μέρη. Στο πρώτο μέρος μελετήθηκε η επίδραση της αντίθεσης φωτεινότητας (contrast) στα Οπτικά Προκλητά Δυναμικά. Το δεύτερο μέρος της εργασίας αφορά τη μελέτη των Οπτικών Προκλητών Δυναμικών σε συνθήκες απειλής και βασίζεται στα αποτελέσματα πρόσφατων ερευνών που έδειξαν ότι σε κατάσταση απειλής, λόγω της ενεργοποίησης του αμυγαδαλοειδή πυρήνα, μειώνεται η απόκριση της κόρης στο φως με την μείωση να γίνεται περισσότερο εμφανής όσο η ένταση του ερεθίσματος αυξάνεται. Σκοπός της εργασίας ήταν να μελετηθεί η επίδραση της απειλής στους χρόνους απόκρισης των Οπτικών Προκλητών Δυναμικών, με σκοπό να διερευνηθεί αν πιο προχωρημένες λειτουργίες της όρασης (π.χ. η επεξεργασία του contrast) επηρεάζονται από την ενεργοποίηση του αμυγδαλοειδούς πυρήνα σε κατάσταση απειλής. ΜΕΘΟΔΟΛΟΓΙΑ: Στο πρώτο μέρος του πειράματος έλαβαν μέρος 14 εξεταζόμενοι ηλικίας 24- 30 ετών (μέσος όρος 27.2 ± 2 έτη) με διορθωμένα τα διαθλαστικά σφάλματα (μυωπία, αστιγματισμό) και χωρίς παθολογικά προβλήματα. Τα οπτικά ερεθίσματα είχαν τόσο τη μορφή grating όσο και checkerboard. Το ερέθισμα grating είχε σταθερή χωρική συχνότητα (4c/deg) και χρονική συχνότητα (2 Hz), μεγέθους 10 arcmin, ενώ επιλέχθηκαν 14 διαφορετικές τιμές contrast από 100% - 2%. Για το ερέθισμα checkerboard επιλέχθηκαν 2 τιμές contrast (100% και 10%) και δύο γωνιακά μεγέθη τετραγώνων (60 arcmin και 15 arcmin, σε απόσταση προβολής 150 cm), σύμφωνα με τις δοκιμασίες που χρησιμοποιούνται στην κλινική πράξη. Οι καταγραφές αφορούσαν μονόφθαλμη παρατήρηση (του κυρίαρχου οφθαλμού). Για το δεύτερο μέρος επιλέχθηκε η τεχνική Pattern Onset/Offset διατηρώντας τις παραμέτρους του ερεθίσματος ίδιες με αυτές του πρώτου μέρους ενώ εξετάστηκαν δύο τιμές contrast, 8% και 12%. Συμμετείχαν 10 από τους εξεταζόμενους του πρώτου μέρους, δύο εβδομάδες μετά τις πρώτες μετρήσεις, και για τη δημιουργία συνθηκών απειλής χρησιμοποιήθηκε προφορική απειλή σε συνδυασμό με ειδική συσκευή παραγωγής συνεχούς ακουστικού βόμβου, χαμηλής έντασης. Επιπρόσθετα, οι εξεταζόμενοι συμπλήρωσαν ειδικά ερωτηματολόγια τύπου STAI Trait και STAI State για την περαιτέρω αξιολόγηση του χαρακτηρολογικού άγχους τους. Τέλος, ο χρόνος και το πλάτος απόκρισης συγκρίθηκαν με τις αντίστοιχες τιμές των μετρήσεων, δύο εβδομάδες πριν το συγκεκριμένο πείραμα στο 8% και 12% contrast (baseline). Για την ανάλυση του χρόνου απόκρισης του Ρ100 χρησιμοποιήθηκε ανάλυση της διακύμανσης πολλαπλών μετρήσεων (repeated measures ANOVA) με το ερέθισμα (8% και 12%) και την ψυχολογική κατάσταση (απειλή, ασφάλεια) ως ενδο-ϋποκειμενικούς παράγοντες. Ως καταστάσεις ασφαλείας ελήφθησαν είτε η baseline της 1ης συνεδρίας, είτε η baseline της 2ης συνεδρίας, είτε η κατάσταση ασφαλείας που παρεμβάλλεται των καταστάσεων απειλής στο κύριο μέρος της 2ης συνεδρίας. Ανάλογες διαδικασίες εφαρμόσθηκαν και για την ανάλυση του εύρους του Ρ100. Για την διερεύνηση του ρόλου του χαρακτηρολογικού και καταστασιακού άγχους έγιναν διερευνητικές συσχετίσεις (Pearsons correlations) μεταξύ των σκορ στα ερωτηματολόγια STAI-Trait και STAI-State από την μία και των τιμών του Ρ100 (χρόνοι απόκρισης και εύρος) στις διάφορες συνθήκες (baseline της 1ης συνεδρίας, baseline της 2ης (κυρίως) συνεδρίας, παρεμβαλλόμενη κατάσταση ασφαλείας, κατάσταση απειλής) από την άλλη. Τις διερευνητικές αυτές συσχετίσεις ακολούθησε γραμμική ανάλυση παλινδρόμησης. ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ: Η ανάλυση των αποτελεσμάτων έδειξε ισχυρή επίδραση του contrast στο χρόνο απόκρισης όλων των εξεταζομένων. Αύξηση του contrast έχει ως αποτέλεσμα μείωση του χρόνου απόκρισης. Αντίθετα, δεν βρέθηκε ομαλή διαφοροποίηση του πλάτους απόκρισης σε διαφορετικά επίπεδα contrast, γεγονός που επιβεβαιώνει τη μικρή ευαισθησία των VEPs σε αλλαγές πλάτους απόκρισης. Τέλος, χρησιμοποιώντας τους μέσους όρους των πραγματικών τιμών όλων των εξεταζομένων, παρατηρήθηκε ότι η συσχέτιση χρόνου απόκρισης με contrast γίνεται με διαφορετικό τρόπο για contrast > 10% από ότι για < 10%. Οι καταγραφές των Pattern Reversal VEPs έδειξαν ισχυρή εξάρτηση του χρόνου απόκρισης της Ρ100 από το contrast του ερεθίσματος και στις δύο τιμές γωνιακού μεγέθους τετραγώνων, και το ίδιο βρέθηκε και για το πλάτος της απόκρισης. Ενώ αποδείχθηκε στατιστικά σημαντικό το μέγεθος του ερεθίσματος στη μεταβολή του χρόνου απόκρισης, δεν συνέβη το ίδιο και με το πλάτος της απόκρισης. Το γεγονός αυτό επιτρέπει τη χρήση των Pattern Reversal στην κλινική πράξη, καθώς το πλάτος απόκρισης δεν εμφανίζει διακυμάνσεις ανάμεσα στους εξεταζομένους. Όσον αφορά το δεύτερο μέρος πειραμάτων, βρέθηκε ότι ο χρόνος απόκρισης του Ρ100 ήταν μειωμένος στην κατάσταση απειλής σε σχέση με την baseline και για τα δύο contrasts, αλλά αυτό το φαινόμενο ήταν πολύ πιο εμφανές για το εντονότερο contrast και μάλιστα για τα λιγότερο αγχώδη άτομα. Επίσης, τα πιο αγχώδη άτομα παρουσίασαν σημαντικά βραδύτερους χρόνους αντίδρασης από τα λιγότερο αγχώδη. ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ: Η αλλαγή στην κλίση της καμπύλης συσχέτισης του χρόνου απόκρισης Ρ100 με το contrast (για τιμές < 10% και >10%) πιθανόν οφείλεται στην αυξημένη ευαισθησία των Magno νευρώνων της οπτικής οδού, σε σχέση με τους Parvo νευρώνες για τις συγκεκριμένες τιμές χωρικής συχνότητας του ερεθίσματος και του χρόνου προβολής του, όπως έχει αποδειχθεί από νευροφυσιολογικές έρευνες. Τα ευρήματα σχετικά με την συμπεριφορά των VEPs σε συνθήκες απειλής είναι σημαντικά διότι δείχνουν ότι η γρήγορη επεξεργασία της αισθητικής πληροφορίας είναι ένας βιολογικά χρήσιμος μηχανισμός που βοηθά άτομα με λίγο ή κανονικό άγχος, να αντιλαμβάνονται και να προσέχουν καλύτερα τα εξωτερικά ερεθίσματα, όταν τα άτομα χρειάζεται να ανταπεξέρχονται έναν κίνδυνο. Βρέθηκε ότι αυτός ο μηχανισμός δεν λειτουργεί με την ίδια αποτελεσματικότητα σε πολύ αγχώδη άτομα. Αυτό μπορεί να σημαίνει δύο πράγματα: Είτε η αναποτελεσματικότητα αυτού του μηχανισμού είναι πρωτογενής και βρίσκεται στην ρίζα του άγχους που βιώνουν τα πολύ αγχώδη άτομα, είτε πρόκειται για προσαρμοστική αντίδραση του αγχώδους οργανισμού. Τα παραπάνω συμβάλλουν στην κατανόηση της φυσιολογικής διακύμανσης στον χρόνο απόκρισης του Ρ100 στα φυσιολογικά άτομα, ένα εύρημα που μπορεί να έχει σημαντικές μεθοδολογικές συνέπειες στην μέλλουσα κλινική και πειραματική καταγραφή των Οπτικών Προκλητών Δυναμικών.
(EL)
PURPOSE: Visual Evoked Potentials (VEPs) provide important diagnostic information about functional vision by studying the latency and amplitude of specific peaks of the signal which correspond to neural responses. Previous neurological and psychophysical research has demonstrated that the processing of the contrast occurs at the early stages of the visual pathways. Moreover, recent studies have shown that under threat conditions subcortical processes, such as the pupillary light reflex are inhibited, due to the activation of the amygdaloid nucleus. This effect is more pronounced at higher light intensities. The present study consists of two parts. The purpose of the first part was to study the effect of contrast on Visual Evoked Potentials (VEPs) and in particular on the latency and amplitude of the response P100. In the second part the latency characteristics of the VEPs were studies under threat conditions, while the amygdaloid nucleus was active. METHODOLOGY: For the first part of the experiment 14 healthy volunteers participated, aged 2430 yrs (mean 27.2 ± 2 yrs), with refractive errors corrected. VEPs were elicited either using on/off vertically oriented gratings [at a rate of 2 Hz with square wave modulation, having a spatial frequency of 4 c/deg] or using checkerboards (angular substance was 60 and 15 arcmin at 150 cm distance) reversing at 2Hz. A range of contrasts was studied, 14 levels between 100% - 2% for the gratings and 100% and 10% for checkerboards. Stimuli were displayed on a SONY F-520 GDM monitor by means of a VSG 2/5 card (CRS) subtending a circular field of 7 degrees with a constant mane luminance of 30 cd/m2. Subjects viewed the stimulus monocularly (dominant eye open) with natural pupils. VEP recordings represent the average of 128 repetitions. For the second part VEP were elicited using the onset/offset gratings with the stimulus parameters being the same to the first part of the experiment. Only two contrast levels, 8% and 12% were used. Ten out of the 14 volunteers from the first group participated, two weeks following the first examination. Three conditions were studied, baseline, safe and threat. In order to employ a threat condition a devise which could produce electric shock through electrodes attached to the wrist of the volunteers was used (Philip Harris). The purpose of this device was only to threaten the volunteers and not to electrocute them actually. Before the recordings the volunteers were asked to fill a STAIT Trait and STAI State Questionnaires, in order to evaluate their anxiety. For the statistical analysis we used repeated measures ANOVA with psychological condition (Threat and Safe) and contrast (8% and 12%) being the within-subject factors. Similar analysis was applied for the P100 amplitude. Finally, we used Pearson correlation coefficient to relate the anxiety score of each volunteer with the change of P100 latency under safe and threat conditions. RESULTS: Analyzing the measurements we found a strong effect of contrast in latencies: increasing contrast generates shorter P100 latencies. On the contrary, the contrast did not show any consistent effect on the P100 amplitude. Using the average of the absolute values from all the volunteers we observed that P100 latency was differentially affected either side of 10% contrast, with the effect being more pronounced for contrasts > 10%. The recordings of Pattern Reversal VEPs showed strong correlation between latency and target contrast for target size 15 arcmin and 60 arcmin and the same correlation existed for amplitude and contrast. Although the target size affected latency of P100 we found no correlation with response amplitude. As for the second part of the study we were able to confirm our assumptions concerning the decrease of latency in threat conditions and higher stimulus contrast, but we found no change of amplitude with these factors. We also demonstrated a strong correlation between anxiety and P100 latency. We observed that low anxiety accelerated visual processing of contrast, while high anxiety decelerated it. We were not able to demonstrate a statistical correlation between amplitude and target contrast but this was expected since VEP amplitude shows huge between-subject variability. CONCLUSIONS: The change in slope in latency contrast plot is likely due to higher sensitivity of Magno neurons in comparison to the Parvo neurons as has already been demonstrated by neurophysiological and psychophysical studies. Using average values from the latency-contrast responses from all the volunteers, we were able to reveal that for the specific stimulus conditions Magno neurons show ~ 2.5 times higher contrast gain than Parvo neurons. Regarding the behavior of VEPs under threat conditions our results are important because they hint that fast visual processing is a mechanism that enables a person with low or normal anxiety to perceive faster an external stimulus in conditions where he/she needs high demands of attention or alertness. This mechanism does not seem to operate so effectively in persons with high anxiety. This implies two things: that this ineffectiveness is primal or that it forms an adaptive reaction of the organism. Moreover, the correlation of VEP latency with anxiety may contribute to the understanding of the variability of the VEP latency in normal persons, an important finding that has not been demonstrated in the past.
(EN)
