An ERP study of the temporal course of the Stroop color-word interference effect
M Liotti, MG Woldorff, R Perez, HS Mayberg - Neuropsychologia,
2000
stroop 색-단어 간섭효과의 전기생리학적 상관관계는 고밀도 ERPs를 이용하여 8명의 건강한 대상자에게서 연구되었다. 불일치 조건에서 색-단어 반응 시간이 더 길게 나타났다. stroop 색-단어 간섭효과는 단어 의미의 추가적 처리과정의 필요와 관계되어 불일치 단어 의미를 억제하는 ACC 활성이 먼저 일어나고 그런 다음 Lt.temporo-parietal cortex 활성이 일어난다. 주의적 요구를 조절하는 뇌영역 ACC이다.
64채널 ERPs로 전통적 혼합 stroop 색-단어 과제를 검사.
stroop조건 절반은 무작위 일치조건(단어), 절반은 무작위 불일치 조건
noncolor 조건(8조건),
stroop-verbal overt 조건; 나타나는 단어의 색을 크게 말하기
stroop-verbal covert 조건; 마음속으로 색을 읽기
불일치조건에서 억제 또는 우선시되는 단어의미 처리와 관계있는 dorsal ACC가 초기 음전위로 해석.
본연구(고밀도 ERP)는 에러 검출과 타겟 모니터링과 관계된 ACC에서 독립적인 소스를 제시했다.
overt 과제에서 stroop 반응이 아래 안와 영역에 걸친 음극성과 양쪽 아래후두 두피부위에서 걸친 양극성을 만들어내는 speech artifact에서 공간적 시간적으로 분리될 수 있다는 결론.
자극 후 600-700ms에서 극이 역전되는 LPC(Late positive complex) 식별.
많은 ERP연구는 왼쪽 편재화된 LPC영향이 단어 의미의 의미처리과정을 반영할 수 있다는 생각을 지지한다.
쌍극자 모델에서 LPC가 베르니케 영역에서의 소스로 해석한다.
BESA Source Coherence: A New Method to Study Cortical Oscillatory Coupling
Karsten Hoechstetter*, Harald Bornfleth*, Dieter Weckesser*, Nicole Ille*+, Patrick Berg*^, and Michael Scherg*+
2004.
소스 coherence는 전극 수준에서 coherence 분석을 내재하는 해석과 국소화의 문제를 극복한다. 소스 coherence의 원칙은 예를 들자면 오류-관련 음전위의 EEG기록으로 설명될 수 있다.
소스 coherence분석은 200-300ms의 자극 후 반응 주기에서 대략적으로 버튼 누르기 시점의 감마 파가 posterior and central areas 사이에서 역동적인 연결을 드러냈다.
두피에서 관측된 위상동기화가 다른 뇌영역에서의 동기화라는 결론을 내리기 어렵다. brain source montage 적용이 이 문제를 해결해준다.
버튼누르기 근처 시간대에서 중앙 후두엽과 central source 간의 coherence는 visio-motor 과제에서 뇌영역들간의 역동적인 coupling을 제시한다.
후두부의 수직적 활성은 검출한 모델에서 단지 후두엽 중앙 쌍극자의 존재는 소뇌에서 기인하는 후두 감마 활성일 가능성이 높다(시각 피질의 수평영역이 아님).
각 분리된 소스에 기반을 둔 소스 coherence는 다양한 뇌영역에서 활성에 높은 상관관계를 가질 수 있다.
Brain structures involved in interoception awareness and cardiac afferent signal processing; A dipole source localization study Olga Pollatos, Wladimir Kirsch, and Rainer Schandry
HEP의 소스 위치추정이 목적이다. ; R-wave 200ms 이후 시간에서 frontal and frontocentral 전극위치에서 가장 높은 HEP전위가 나타났다. HEP 네 개의 소스는 anterior cingulate, the right insula, the prefrontal cortex, the left secondary somatosensory cortex
높은 내수용감각 지각자는 네 개의 소스에서 더 높은 활성을 보였다. 결론; anterior cingulate and right insula가 심장수용 감각에서 내수용 처리센터로 보인다. ○ 몸의 말초로부터 오는 신호와 소위 고차원적 정신 기능간의 상호작용 기전에 대한 지식은 거의 없다. 내장 정보의 처리과정은 행동에 있어서 정서적 동기 유발적 측면에 높은 관련이 있을 거라 추측된다. Cardiac awareness와 관련된 피질과 피질하 처리과정은 고립핵(nucleus of the solitary tract; NTS)- 부완핵(parabrachial N.)- 시상(thalamus)- 뇌섬엽(insula) ○ cardiac mechanoreceptors (baroreceptors)- Vagus nerve- NTS- parabrachial- hypothalamus, thalamus, cerebral cortex ○ 심박동에 주의를 기울일 때 insula, somatomotor, cingulate cortex에서 활성
○ 내수용감각 정보를 처리하는 해부학적 영역과 이론적 임상적으로 관련이 있다. 이들 영역은 정서와 느낌에 포함되어질 것이고 임상에서 공황장애와 불안장애의 기전을 이해하는 것에서 중요하다. ○ 목적; EEG를 사용한 HEP의 소스를 위치 추정하는 것이 목적이다. HEP가 Cardiac awareness 지표로 사용가능하기 때문에 HEP활성과 심박동을 정확하게 지각하는 사람의 소스사이의 상호작용에 관하여 알아 볼 것이다. 대상 44명의 학생(Munich 대학)- 100명의 학생중 IA 상위 22명과 하위 22명(8남, 14여)
실험 heartbeat perception tasks(11 heartbeat-counting phases); 150, 120, 130, 100, 150, 100, 140, 110 ECG Recording Paradigms ; ECG전극은 외쪽 가슴과 오른쪽 쇄골 부위에 위치 비분극 전극 사용
Source Analysis 시공간적 쌍극자 모델은 쌍극자 위치의 주기를 선택하는 것이다. 전체 곡선에 대한 PCA는 관심있는 시간 주기와 주요 파형을 식별하기 위해 그리고 총 변수에서 기여도를 확립하기 위해서 수행하였다. 그런 다음 HEP의 발생원을 위치하기 위한 3-step 전략은 각 대상의 파형에서 독립적으로 적용되었다. 1) 첫 번째, 데이터를 피팅할 때 얼마나 많은 소스가 사용될지 결정하기 위하여 두 번째 PCA는 모든 대상자의 총 평균화를 사용하는 선택된 시간 주기에서 수행하였다. 2) 소스 분석은 PCA(각 주 구성요소에 대한 2개 쌍극자)결과에 의해 제시된 많은 쌍극자를 가지고 총 평균화를 시작하는 것으로 수행하였다. 쌍극자의 위치와 방향은 최소-제곱법을 반복하여 계산되어졌다. 피팅 적합도는(GOF) 총 변수의 퍼센티지로 나타내어졌다. 3) 모든 대상자의 총 평균화에서 만들어진 모델은 개별 데이터에 적용되엇다. 심장에 영향을 받은 artifact가 반영되어진 것으로 추정할 수 있는 쌍극자는 개별적으로 모델링되었다. 즉, 그것은 위치와 방향에서 다양해질 수 있다. 남은 쌍극자는(뇌활성으로 추정되는) 위치와 방향에서 고정되었다. GOF 뿐만 아니라 활동과정 피크 주기, 쌍극자 파워는 각 대상에 대해 측정되었다.
PCA 결과 87.8%, 7.3%, 3.0%, 1.4% - 87.8%는 ECG로 추정 - 7.3%, 3.0%, 1.4%가 심장정보 처리과정을 반영 시간주기는 나머지 3개 구성요소의 피크를 고려했다. 7.3% 두 번째 PCA 성분은 350ms에서 피크가, 두 번째는 260ms에서 피크가 나타났고 네 번째에서는 피크가 나타나지 않았다. 그래서 두 번째 세 번째 PCA 구성요소의 주 활성이 일어나는 250-450ms의 주기를 선택했다. 250-450ms의 주기에서 PCA는 세 개의 구성요소를 나타내었다. 또 다시 첫 번째 구성요소는 ECG artifact를 반영했고 나머지 두 개 구성요소는 5.3%와 1.2%를 설명했다. 6개 쌍극자 모델은 BESA에서 적용한 최소-제곱법을 반복 사용하여 250-450ms주기에서 피팅 했다. “cardiac model”은 전체 HEP주기에서 총 변수 96%를 설명하였고, 250-450ms에서 97%를 설명했다. 소스 1과 2는 거의 동일하게 피크가 이루어진다. 그래서 심장 artifact로 추정
Dipole source analysis of auditory P300 response in depressive
and anxiety disorders
Yuezhi Li •. Yong Hu •. Tiebang Liu •.
Dongling Wu
2011.
우울증 환자가 오른쪽 측두엽 활성의 감소가 우세하게 보일 때 불안증환자는 전두엽 처리과정의 결손에 대한 보상으로 측두엽 쌍극자 활성을 증가시키는 것인지도 모른다.
우울증과 불안환자에서 편측 비대칭의 관찰된 결과의 대립적인 성질은 정신의학적 연구에서 중요한 정보를 제공할 수 있다.
불안장애와 우울증 환자의 청각 P300전위의 쌍극자 모델을 개발하는 것이 목적
1) 비정상적 오른쪽-왼쪽 반구 비대칭성을 확인하고 손상된 신경처리과정의 해성의 증거를 찾기.
2) 전두엽과 측두-두정엽의 P300쌍극자 활성 비교과 우울증과 불안증 간의 감별이 가능한지 결정
3) 우울증과 불안장애 간의 쌍극자 활성의 비교는 이런 장애와 관련된 비정상적 신경 처리 과정을 찾을 수 있을 것이다.
대상자
30 건강한 대조군
32 우울증환자
35 불안장애
Experimental procedure
500Hz tone standard
1KHz tone target 32채널 EEG
Dipole source analysis
각 그룹에 걸친 grand average 쌍극자는 target P300 grand average 데이터에서 계산되었다.
1) 두 쌍의 쌍극자는 ‘대칭제한’symmetry constraint을 이용하여 피팅; 쌍극자 위치는 P300주기에서 피팅
2) 앞선 두 쌍의 쌍극자가 (4개) 93%를 설명하기 때문에 남은 1쌍의 쌍극자는 제외했다.
쌍극자 소스분석은 이 쌍극자 배치를 개별적 피팅하지 않고, grand average 쌍극자 배치를 사용한 개별 데이터에서 수행되었다.
청각 oddball 패러다임 연구에서 양측 temporoparietal과 insula에서 전류원 활성이 항상 보였다.
전두엽 부위에서 찾은 쌍극자를 불안장애와 우울증의 감별에 사용될 수 있을 것이다.
우울증 기능의 가중된 간섭은 Rt. 우반구 측두엽에서 부터 일어난다.
Dipole source analysis suggests selective modulation of the supplementary motor area contribution to the readiness potential
P. Praamstra, D.F. Stegeman, M. W. I. M. Horstink, A. R. Cools
1996
시공간적 쌍극자 소스분석을 이용해서 두피에서 기록된 준비전위에 기여하는 SMA를 식별했다. 지정된 손가락의 단순 반복적 운동에 앞선 전위에서 SMA 활성이 오히려 작다. 그것은 M1과 SMA활성을 분리하기위한 쌍극자 소스 분석을 어렵게 하는 이유를 부분적으로 나마 설명해 준다. 자유롭게 선택된 손가락 운동에 앞선 전위에서는 SMA활성이 전 시간에 걸쳐서 증가되었다. EEG에서 기록된 전위에서 변환된 시공간적 쌍극자 소스분석은 신경 영상 연구를 보완해주는 신경생리학적 측정으로 유용하다.
준비전위에서 SMA와 M1을 분리하는 방법
1) 준비전위의 Lateralization(편재화)에서 확실한 메인 소스를 결정했다. 준비 전위는 그런 움직임을 가지는 사지의 동측에서 보다 대측에 큰 강도를 가진 편측화된 전위 분포가 있다.
준비 전위의 편측화된 부분에 기여를 하는 신경 발생원의 식별은(아마 M1을 포함하는) 준비전위의 대칭된 부분의 임시석 제거로써 간소화 될 수 있다.
2) 식별된 공간적 파라메터는 원래 준비전위의 순차적 분석에 반영된다.
Neural correlates of advance movement preparation: a dipole source analysis approach
Hartmut Leuthold*, Ines Jentzsch
2001.
본 연구의 목적은 운동의 전프로그래밍과 집행을 포함하는 대뇌피질 운동 구조물을 찾는 것이다.
내측 운동 영역은 추상적 운동 프로그램을 동조시키고 선택하는데 포함되고, 반면에 외측 운동영역은 effector-specific 운동 준비과정에 포함된다.
precuing 효과; 대상자 반응의 준비를 위한 향상된 정보를 사용할 때 반응 시간은 미리 단서를 준 운동 차원의 숫자와 유형에 따라 감소한다.
CNV(Contingent negative Variation); 불확정 음전위 편차는 어떤 얘기 일을 하거나 무엇을 하고자 하는 의도에 관련된 대뇌 음성 변동.
근접한 쌍극자를 예방하기 위해서 20%E 제한이 사용되었다.
운동영역에서 준비활성 쌍극자는 반응신호에 대해 -200에서 100ms기간에서 분석했다.
두쌍의 쌍극자가 근접했을 때 첫 번째 쌍은 전 중앙 위치로 이동하고 두 번째 쌍은 중심선 가까이로 이동했다.
Precentral gyrus에서 앞쪽, 내측 뇌영역과 외측에 위치한 쌍극자는 준비관련 운동 활성에 기여하는 것으로 보였다. 내측 쌍극자를 SMA나 CMA에서 나오는 활성으로 가정했다.
시공간적 소스 국소화를 연동한 RT와 MRPs 같은 행동반응과 전기생리학적 측정을 함께 사용하는 것은 피질 운동 시스템에서 운동 준비의 기능적 조직화에 대한 깊은 이해를 준다. SMA와 CMA 같은 높은 차원의 운동방향 영역이 운동 프로그램의 집합과 선택에 포함되는 반면 운동 준비는 외측 PMA와 M1에서 점점 더 근육-특이적이다.
The Electrophysiological Dynamics of Interference during the Stroop Task
Simon Hanslmayr1, Bernhard Pasto¨tter1, Karl-Heinz Ba¨uml1,
Sieglinde Gruber2, Maria Wimber1, and Wolfgang Klimesch2
2008.
Abstract
파란색 잉크로 “빨간색”이라는 단어(글자)의 색을 말해라는 요구가 있을 경우 반응 시간이 느려진다. 이것이 stroop 효과로 잘 알려져 있다. (Stroop, 1935)
ERP는 일치조건과 중립조건에 비해 불일치 조건에서 400ms부근의 fronto-central 음전위가 증가했다. 소스 분석은 ACC에서 나타났다.
시간-주파수 분석은 세타파가(4-7Hz) ACC에서 증가된 간섭과 선형적으로 증가했고 ACC와 왼쪽 frontal cortex 사이의 위상 동기화는 일치조건과 중립조건을 비교했을 때 불일치 조건에서 지속적으로 길어진 것을 보여주었다.
stroop과제에서 색이름과 단어 의미사이의 간섭은 400ms 주변에서 분명하게 드러났고 ACC가 주로 활성되었다.
stroop 과제의 두가지 질문
1) 언제 간섭이 발생하는가? 2) 뇌에 의해서 어떻게 간섭효과가 조절되는가?
간섭이 자극처리 단계인 이른 시기에 발생하는 가 아니면 반응단계인 비교적 느린 시기에 반응하는가?
위상 고정 또는 위상 동기화는 기억과 주의를 포함한 많은 인지적기능과 상관관계가 높다. 세타파(4-7Hz)의 진동은 중앙 집행 그리고 작업 기억처리와 밀접한 관계가 있는 것으로 보인다.
BESA Source Localization
모든 4가지 조건의 grand average에서 소스 모델을 만들었다.
소스는 자극후 0-600ms 기간에서 피팅되었다. 그리고 소스모델의 기준은 적어도 ERP 95% 변수를 설명할 수 있어야 했다.
충분한 쌍극자 모델을 만들기 위해여 우리는 먼저 오른쪽 왼쪽 후두엽(LOC & ROC)에서 양측 대칭적 소스를 위치시켰다. 이것은 대부분 초기 유발된 시각 구성요소(P1/N1)에서 반응이다.
다음, 두 개의 양측 대칭적 소스는 대상자들이 손으로 반응하기를 요구받았기 때문에 오른쪽 왼쪽 운동피질(LMC & RMC)에 위치시켰다. 이들 소스는 400-600ms 시간과정에서 서서히 증가한 것으로 보였다. 이것은 대부분 운동 반응의 준비를 반영하는 것으로 보인다. 그런 후 하나의 소스는 ACC에 위치했다. 이 소스는 이전 fMRI연구(van Veen & Carter, 2005; Kerns et al., 2004; MacDonald et al., 2000)가 stroop과제에 지속적으로 이 영역이 포함되어 보였기 때문에 활성된다고 가정했다. 같은 이론적 근거에 따라, 두 개의 양측 대칭성 소스는 왼쪽 오른쪽 DLPFC(LPFC & RPFC)에 위치시켰다.
여덟번째 쌍극자는 모델에서 추가되었다. 이것은 left middle temporal cortex (LMTC)로 위치시켰다. 이것은 몇몇 연구에서 이 영역이 영장류(Buckley, Gaffan, & Mussay, 1997; Horel, 1994)와 인간(Miceli et al., 2001; Chao & Martin, 1999)에서 색을 처리하는 것에 중요하게 포함된다고 보였기 때문에 위치시켰다.
우리는 BESA 5.1.6에 적용된 것 같은 multiple source probe scan (MSPS)절차를 가진 솔루션을 확인했다.
베이스 라인은 자극개시이전 750-250ms범위가 사용되었다.
우리는 이런 N400과 같은 효과가 고전적 의미 불일치 효과보다는 간섭 검출과 중앙 집행과정의 도출을 반영한다고 결론을 내렸다.
ERP결과는 ACC가 약 400ms 시간 창에서 활성되었고 이것은 대부분 간섭의 검출을 반영한다. 이런 활성은 약 800ms까지 이어지고, 이것은 중앙 집행 과정이 관계함을 반영할 것이다.
이전의 ERP연구를 확인하는 것에서 우리는 간섭이 약 400ms ERP음전위를 유발한다는 것을 보여주었다. 쌍극자 국소화는 이 효과가 대부분 ACC에서 발생되었다는 것이 드러났고 이것은 낮은 수준의 간섭과 대조적으로 높은 수준의 간섭에서 더 활성화 되었다. 200ms이후, ACC는 세타 파워가 증가하고 LPFC와 지속적으로 위상 동기화를 보여주었다. 이것은 아마도 반응 충돌을 해결하기 위한 높은 수준의 명령 조절 과정과 관련있는 것을 말한다.
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