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Evoked potential decrements in auditory cortex. I. Discrete-trial and continual stimulation

1976; Elsevier BV; Volume: 40; Issue: 4 Linguagem: Francês

10.1016/0013-4694(76)90186-3

1872-6380

Irwin S. Westenberg, Gary D. Paige, Bonnie Rae Golub, Norman M. Weinberger,

EEG and Brain-Computer Interfaces

In Experiment 1 cats were exposed to sets of clicks (trials) with 1 min inter-trial-intervals to determine if the effects of repetitive stimulation on potentials evoked in the auditory cortex would be cumulative despite discretetrial stimulation. Evoked potentials were averaged to give one average evoked potential (AEP) for each trial for each electrode; there were four cortical electrodes per subject. To test for dishabituation pawshocks were given between trials 40 and 41, and to test for spontaneous recovery there was a break between trials 60 and 61. Subjects were paralyzed to insure stimulus constancy. The latency and peak-to-peak amplitude of each component of each AEP was measured; significant amplitude decrements were observed in all subjects and at 23 of the recording loci. About 13 of the components measured decremented, and decrements were more frequent in components with latencies > 15 msec. A few amplitude increments and latency changes were also observed. The systematic amplitude changes were specific to certain AEP components; a change could occur in one component of an AEP independent of any changes in the other components in the same AEP. The changes were also specific to certain loci; changes could occur at one cortical locus independent of any changes at other cortical loci in the same subject. However, systematic changes in amplitude were no more likely in one cortical region than another. For a significant number of the components that decreased systematically, the shocks produced further decreases; the results appeared to be the opposite of dishabituation. The break failed to have any consistent effect. Thus the decrements were similar to those observed by others under similar circumstances, but they did not demonstrate two of the most common characteristics of habituation. Apparently some aspect of the stimulus parameters or the constancy of the stimuli in Experiment 1 resulted in the opposite of dishabituation and no consistent spontaneous recovery. In Experiment 2 the cats were again paralyzed to maintain stimulus constancy, but more typical stimulus parameters were chosen: 65 dB clicks continual at 1/sec. There was a single shock as a dishabituating stimulus and a 15 min break to test for spontaneous recovery. Decrements were observed as in Experiment 1, and shock again paradoxically produced the opposite of dishabituation. In contrast to Experiment 1, spontaneous recovery was observed. Also amplitude and latency increases were observed with greater frequency than in Experiment 1. Since dishabituation and other characteristics of habituation were not observed, alternative explanations of the amplitude decreases were considered. The amplitude decrements were not artifacts of stimulus variability or deterioration of the paralyzed preparation. However, we were unable to rule out the hypothesis that the decrements were the consequence of a change in the subject's state during the experiment. This “state hypothesis” can only be tested by experiments more complex than the present ones. Dans la première expérimentation, des chats sont exposés à des séries de clicks (séquences) avec intervalles inter-séquence d'une minute afin de déterminer si les effets de la stimulation répétitive sur le potentiel évoqué dans le cortex auditif sont cumulatifs malgré la stimulation par séquence discrète. Les potentiels évoqués sont movennés pour donner un potentiel évoqué moyen (AEP) pour chaque séquence et pour chaque électrode; il y avait 4 électrodes corticales par sujet. Pour tester la déshabituation, des chocs ont été donnés à la patte entre les séquences 40 et 41, et pour tester la récupération spontanée, un arrêt a été introduit entre les séquences 60 et 61. Les sujets sont paralysés pour assurer la constance de stimulation. La latence et l'amplitude pic-à-pic de chaque composante AEP ont été mesurées: des diminutions significatives d'amplitude ont été observées chez tous les sujets et sur 23 des points enregistrés. Environ 13 des composantes mesurées diminuent et ces diminutions sont plus fréquentes pour les composantes dont les latences sont supérieures à 15 msec. Quelques augmentations d'amplitude et variations de latence sont également observées. Les modifications systématiques d'amplitude sont spécifiques de certaines composantes d'AEP; une modification peut survenir sur une composante d'un AEP indépendamment de tout changement dans les autres composantes d'AEP. Ces modifications sont également spécifiques des certains points d'enregistrement: des modifications peuvent survenir à un point cortical indépendamment de toutes modifications à d'autres points corticaux du même sujet. Cependant des modifications systématiques d'amplitude ne sont pas plus probables dans l'une des régions corticales que dans une autre. Pour un nombre significatif des composantes qui diminuent systématiquement, les chocs produisent des diminutions supplémentaires: ces résultats paraissent être à l'opposé de la déshabituation. L'interruption n'entraîne aucun effet constant. Ainsi, les diminutions d'amplitude sont similaires à celles observées par d'autres auteurs dans des circonstances identiques, mais elles n'apportent pas la démonstration de deux des caractéristiques les plus habituelles de l'habituation. Apparemment certains aspects des paramètres de stimulation ou la constance des stimulations dans l'expérience 1 provoquent le résultat contraire à la déshabituation et n'entrainent aucune récupération spontanée constante. Dans l'expérience 2, les chats sont à nouveau paralysés pour maintenir la constance de stimulus mais des paramètres de stimulation plus typique sont choisis: des clicks de 65 dB continus à 1/sec. Un choc isolé sert de stimulus de déshabituation et un arrêt de 15 min sert à tester la récupération spontanée. Les diminutions d'amplitude sont observées de la même manière que dans l'expérience 1, et le choc produit à nouveau de façon paradoxale l'effet opposé à celui de la déshabituation. A l'opposé de l'expérience 1, la récupération spontanée s'observe. Des augmentations d'amplitude et de latence sont également observées avec une plus grande fréquence que dans l'expérience 1. Puisque la déshabituation et d'autres caractéristiques d'habituation ne sont pas observées, des explications alternatives des diminutions d'amplitude doivent être considérées. Les diminutions d'amplitude ne sont pas des artéfacts dûs à la variabilité de stimulations ou à la détérioration d'une préparation paralysée. Cependant nous ne sommes pas capables d'éliminer l'hypothèse suivant laquelle ces diminutions sont la conséquence d'une modification de l'état du sujet au cours de l'expérience. Cette “hypothèse d'état” ne peut être testée que par des expériences plus complexes que les expériences actuelles.