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ESTUDIO NEUROFISIOLÓGICO

DE LA PERCEPCIÓN VISUAL

TEMPRANA

VII Jornadas Neurofisiológicas

Hospital Ramón y Cajal

Fundación Promiva

Elena Caro Martínez ([email protected])

Jorge Muñoz Ruata ([email protected])

24/11/2011 1 Estudio Neurofisiológico de la Percepción Visual Temprana Elena Caro Martínez / Jorge Muñoz Ruata

• La visión, es decir la trasformación de la imagen

retiniana en percepción, comienza en la retina

para acabar en la corteza con una extraordinaria

rapidez y aparente facilidad

• Esta rapidez y aparente facilidad ocultan la gran

complejidad del sistema neurofisiológico

Neurofisiología de la Percepción Visual

24/11/2011 Estudio Neurofisiológico de la Percepción Visual Temprana Elena Caro Martínez / Jorge Muñoz Ruata 2

• Primer nivel cortical: Estructuras Occipitales

• Sistemas complementarios

• Frontal

• Temporal

• Parietal

• Medidas neurofisiológicas

• Potencial evocado visual (PEV)

• Potenciales relacionados con eventos (ERPs)

• Relaciones con procesos cognitivos

Percepción Visual


Vía Visual I


Retina

Nervio Óptico

Quiasma Óptico

Cintillas Ópticas

Tálamo (N. Geniculado Lateral)

Radiaciones Ópticas

Corteza Visual (Lóbulo Occipital)

Vía Visual II (Núcleo geniculado lateral)


Magnocelular - Parvocelular


Tipo Fuente Tipo de

Información Respuesta

Magnocelulares Bastón

Movimiento

Profundidad

Brillo

Información rápida

y transitoria

Parvocelulares Conos Color

Forma

Información lenta

y sostenida

Vía Visual III


Lóbulo PARIETAL

posterior Lóbulo FRONTAL

Lóbulo

PREFRONTAL

Lóbulo TEMPORAL

Inferior (IT)

VÍA

Núcleos

óculo-motores

Lóbulo OCCIPITAL

(V1)

Vía Ventral

(parvocelular)

Temporal inferior

Vía del ¿Qué?

Vía Dorsal

(magnocelular)

Parietal posterior

Vía del ¿Dónde?


Lóbulo Frontal

La percepción es un conjunto de funciones

superpuestas que son conducidas principalmente

por dos vías neuronales

• Su funcionalidad está en estudio:

• Vía del Dónde: reconocimiento de la estructura espacial

• Vía del Qué: reconocimiento del objeto

• Descritas por Ungerleider & Mishkin, M. (1982)

• Goodale y Miller 1992, Miller y Goodale 2008: Visión para

la acción(vía dorsal)

• Anatómicamente (macaco) comunicación corteza

prefrontal con las vías dorsal y ventral: Cavada y Goldman

Rakic (1989), Cavada (2000)

• Electrofisiología en humanos. Foxe y Simpson 2002: La

vía dorsal llega al lóbulo frontal antes que la ventral

Vías Dorsal y Ventral


Potenciales Evocados


Potencial Evocado Visual (PEV)

Estímulo Físico

Estímulo Cognitivo

Potenciales Relacionados con eventos (PRE, ERPs)

Nos permiten explorar las vías nerviosas que

llevan la información desde el nervio óptico

hasta corteza

Potenciales Exógenos Vs Endógenos


Electroencephalography 5th ed - E. Niedermeyer, F. da Silva (Lippincott, 2005)

Potencial Evocado Visual (PEV): Obtención


Estímulo Físico

ms

µV

N75 N145

P100 103.50 ms

+25.0 +21.9 +18.8 +15.6 +12.5 +9.4 +6.3 +3.1 0 -3.1 -6.3 -9.4 -12.5 -15.6 -18.8 -21.9 -25.0

• Exploran la integridad de la vía visual desde

mácula a corteza occipital

• N75-P100-N135 ó 145

• Se puede explorar con damero o con flash

• Cualquier alteración de la vía visual se puede

traducir en un PEV anómalo

Potenciales Evocados Visuales


ms -10.0 40.0 90.0 140.0 190.0 240.0 290.0

µV 0.0

-5.0

-10.0

-15.0

-20.0

-25.0

5.0

10.0

15.0

20.0

25.0

N75 N145

P100

103.50 ms

+25.0

+21.9

+18.8

+15.6

+12.5

+9.4

+6.3

+3.1

0

-3.1

-6.3

-9.4

-12.5

-15.6

-18.8

-21.9

-25.0

Potencial Evocado Visual I


Potencial Evocado Visual II


ms

-10.0 40.0 90.0 140.0 190.0 240.0 290.0

µV 0.0

2.5

5.0

7.5

10.0

12.5

-2.5

-5.0

-7.5

-10.0

-12.5

P100 +6.3

+5.5

+4.7

+3.9

+3.1

+2.3

+1.6

+0.8

0

-0.8

-1.6

-2.3

-3.1

-3.9

-4.7

-5.5

-6.3

Potenciales endógenos (N1 visual)


Electrodo Fz Electrodo Oz

• Visualización pasiva de escenas:

Schulman y Galambos (1978)

• Reconocimiento de letras:

Warren y Wideman (1983)

• Orientación y selección:

Harter, Anllo-Vento y Wood (1989)

• Reconocimiento pasivo de caras:

Csibra, Kushnerenko y Grossmann (2008)

• Imágenes de Kanisza:

(Brodeur et al. 2008)

• Oddball visual:

(Vogel y Luck 2000, Smith et al. 2007, Muñoz-Ruata et al 2010)

Onda N1 Visual (Paradigmas de exploración)


• Onda N1a:

• Mayor negatividad tras la onda P100 con latencia entre

88 msg y 168 msg en electrodos frontocentrales

• Onda N1b:

• Mayor negatividad; entre 132 msg y 220 msg en occipito-

temporales

Criterios N1a y N1b


Smit D. J., Posthuma D., Boomsma D. I. & De Geus E. J. (2007) Heritability of anterior and posterior visual N1. International Journal of Psychophysiology 66, 196–204.

Onda N1 Paradigma oddball figuras geométricas


Electrodo Fz Electrodo Oz


Onda única


Event-related brain potentials in the study of visual selective attention. Steven A. Hillyard* and Lourdes Anllo-Vento

La aparición frontal de la onda N1 fue inicialmente

considerada como la primera parte de la que aparecía

después en los electrodos occipito–temporales

• Makeig et al. (1999): análisis de componentes independientes (ICA)

Dos factores N1a, izquierdo y Derecho

Un factor N1b

• Saron et al (2001): N1a vías visuales dorsal y ventral

• Gonzalez-Rosa et al. (2006):

Esclerosis múltiple: “N1a” positiva extensión de la P100

Controles: N1a y N1b independientes

• Smit et al. (2007): componentes principales (PCA)

Dos factores: N1a y N1b

• Proverbio, Del Zotto and Zani (2007):

N1b-animales. N1a.Objetos artificiales

• Muñoz-Ruata y Caro-Martínez (2011): componentes principales (PCA)

Dos factores: N1a y N1b

Diferenciación N1a - N1b visuales


• Paradigma de atención espacial

• Análisis de componentes independientes (ICA)

• 3 Ondas:

• N1a frontal derecha

• N1a frontal izquierda

• N1b occipito-temporal

Makeig et al (1999)


Makeig S., Westerfield M., Townsend J., Jung T. P.,Courchesne E. & Sejnowski T. J. (1999) Functionally independent components of early event-related

potentials in a visual spatial attention task. Philosophical Transactions of the Royal Society of London. Series B, Biological Sciences 354, 1135–44.

• Estímulos visuales simples

• N1a

• N1b

• El estímulo hemiretiniano activaba el córtex

frontal independientemente de la activación

occipital y la respuesta motora

• Atribución: Vía dorsal y Vía ventral

Saron et al (2001)


Saron C. D., Schroeder C. E., Foxe J. J. & Vaughan H. G.(2001) Visual activation of frontal cortex: segregation from occipital activity. Brain Research. Cognitive

Brain Research 12, 75–88.

• Imágenes naturales frente a artificiales

• Objetos artificiales: mayor activación N1a

• Animales: mayor activación de la onda N1b

Proverbio, Del Zotto y Zanni (2007)


Proverbio A. M., Del Zotto M. & Zani A. (2007). The emergence of semantic categorization in early visual processing: ERP indices of animal vs. artifact

recognition.BMC Neuroscience 5, 8–24.

• Paradigma odd-ball: (651 gemelos)

• Componentes principales:

• N1a frontal

• N1b occipito-temporal

• Heredabilidad:

• Frontal 22%

• Occipital 43-50%

Smit et al (2007)


Smit D. J., Posthuma D., Boomsma D. I. & De Geus E. J. (2007) Heritability of anterior and posterior visual N1. International Journal of Psychophysiology 66, 196–

204

• Paradigma espacial (Posner)

• Enfermas de Esclerosis Múltiple (Benigna y

Remitente-recurrente) y controles

• La onda N1a se positivizaba en EM:

¿falta de mielinización?

• La no formación de la N1a implica pérdida de

conexión fronto-occipital

González-Rosa et al (2006)


Gonzalez-Rosa J. J., Vazquez-Marrufo M., Vaquero E., Duque P., Borges M., Gamero M. A. et al. (2006) Differential cognitive impairment for diverse forms of

multiple sclerosis. BMC Neuroscience 19, 7–39.

• Paradigma odd-ball

• Adolescentes con DI

• Análisis Factorial de Componentes Principales

• Dos componentes: N1a y N1b.4 Factores

Muñoz-Ruata y Caro-Martínez (2011)


0.9

0.7

0.6

0.2

0.0

0.1

Muñoz-Ruata y Caro-Martínez. Factores de la Onda N1 Visual. Rev Neurol 2011; 52 (10): 589-596

• En el lóbulo occipital se produce la llegada del estímulo

visual físico y esto se ve ya a 75 ms…N75-P100-N145

• Con estímulos visuales que impliquen una operación

cognitiva se producen además dos ondas negativas

independientes y de diferente significado funcional

• N1a-Frontal

• N1b-Occipital

• La formación de la onda N1a se atribuye a la actividad

inducida por redes neuronales que conectan áreas

visuales sensoriales con zonas prefrontales

Conclusiones


GRACIAS

ESTUDIO NEUROFISIOLÓGICO DE LA PERCEPCIÓN VISUAL TEMPRANA

Elena Caro Martínez / Jorge Muñoz Ruata


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