N100 (neurověda)

V neurovědě je N100 nebo N1 velký, negativně probíhající evokovaný potenciál měřený elektroencefalografií (jeho ekvivalent v magnetoencefalografii je M100); vrcholí u dospělých mezi 80 a 120 milisekundami po nástupu podnětu a je distribuován většinou přes fronto-centrální oblast pokožky hlavy. Je vyvolán jakýmkoliv nepředvídatelným podnětem při absenci nároků na úkoly. Často je s následujícím P200 evokovaným potenciálem označován jako „N100-P200“ nebo „N1-P2“ komplex. Zatímco většina výzkumu se zaměřuje na sluchové podněty, N100 se vyskytuje také u zrakových (viz vizuální N1 včetně ilustrace), čichových, tepelných, bolestivých, bilančních, respiračních blokátorů a somatosenzorických podnětů.

Sluchové N100 je generováno sítí nervových populací v primární a asociační sluchové kůře v nadřazeném temporálním gyru v Heschlově gyru a planum temporale. Mohlo by být také generováno ve frontální a motorické oblasti. Plocha, která ho generuje, je v pravé hemisféře větší než v levé.

N100 je předzesilovací a podílí se na vnímání, protože jeho amplituda je silně závislá na takových věcech, jako je čas vzestupu nástupu zvuku, jeho hlasitost, mezistimulační interval s jinými zvuky a komparativní frekvence zvuku, protože jeho amplituda se zvyšuje úměrně tomu, jak moc se zvuk liší ve frekvenci od předchozího. Neuromagnetický výzkum ji dále spojil s vnímáním zjištěním, že sluchová kůra má tonotopickou organizaci k N100. Ukazuje však také vazbu na vzrušení a selektivní pozornost člověka. N100 zmizí, když člověk kontroluje tvorbu sluchových podnětů, jako je vlastní hlas.

Existují tři podtypy dospělého sluchu N100.

N100 je často znám jako „sluchový N100“, protože je vyvolán vnímáním sluchových podnětů. Konkrétně bylo zjištěno, že je citlivý na věci, jako je předvídatelnost sluchového podnětu, a zvláštní rysy řečových zvuků, jako je čas nástupu hlasu.

Dochází k němu během REM i NREM fáze spánku, i když jeho čas je mírně opožděn. Během 2. fáze NREM se zdá být zodpovědný za produkci K-komplexů. N100 je redukován po celkové spánkové deprivaci a to se spojuje s narušenou schopností konsolidovat vzpomínky

N100 závisí na nepředvídatelnosti podnětu: je slabší, když se podněty opakují, a silnější, když jsou náhodné. Když je subjektům umožněno ovládat podněty pomocí přepínače, může N100 dokonce zmizet. Tento efekt byl spojen s inteligencí, protože N100 se u sebeřízených podnětů vyskytuje nejsilněji (tj. N100 se zmenšuje nejvíce) u jedinců, kteří jsou také hodnoceni jako jedinci s vysokou inteligencí. Výzkumníci skutečně zjistili, že u osob s Downovým syndromem „amplituda sebevyvolané reakce ve skutečnosti přesáhla amplitudu potenciálu vyvolaného strojem“. Být varován před nadcházejícím podnětem také snižuje jeho N100.

Amplituda N100 vykazuje refraktericitu při opakování podnětu; jinými slovy, nejprve se snižuje při opakovaných představeních podnětu, ale po krátké době ticha se vrací na předchozí úroveň. Paradoxně při krátkém opakování je druhý N100 posílen jak pro zvukové, tak pro somatosenzorické podněty.

S párovanými cvaknutími je druhý N100 redukován kvůli senzorickému gatingu.

Rozdíl mezi mnoha souhláskami je doba nástupu hlasu (VOT), interval mezi uvolněním souhlásky (nástupem) a začátkem rytmických vibrací hlasivek v samohlásce. Znělé stop souhlásky /b/, /d/ a /g/ mají krátký VOT a neznělé stop souhlásky /p/, /t/ a /k/ dlouhé VOT. N100 hraje roli při rozpoznávání rozdílu a kategorizaci těchto zvuků: řečové podněty s krátkou dobou nástupu hlasu 0 až +30 ms evokují jedinou odpověď N100, ale ty s delší (+30 ms a delší) evokovaly dva N100 vrcholy a ty jsou spojeny s uvolněním souhlásky a nástupem vibrací hlasivek.

Tradičně byly 50 až 150 ms evokované potenciály považovány za příliš krátké na to, aby mohly být ovlivněny vlivy shora dolů z prefrontální kůry. Nyní je však známo, že smyslový vstup je zpracován okcipitální kůrou o 56 ms a to je sděleno dorsolaterální frontální kůře, kam dorazí o 80 ms. Výzkum také zjistil, že modulační účinky na N100 jsou ovlivněny prefrontálními lézemi kůry. Tyto oblasti vyšší úrovně vytvářejí pozorné, opakující se a vzrušující modulace na zpracování smyslové oblasti odrážející se v N100.

Jiný vliv shora dolů na N100 byl navržen jako efektové kopie z zamýšlených pohybů osoby tak, aby stimulace, která z nich vyplývá, nebyla zpracována. Vlastní hlas osoby produkuje redukovanou N100 stejně jako efekt samoiniciace ve srovnání s externě vytvořenou perturbací po rovnováze.

N100 je pomalu se rozvíjející evokovaný potenciál. Od jednoho do čtyř let věku převažuje pozitivní evokovaný potenciál, P100. U starších dětí se začíná vyvíjet negativní evokovaný potenciál při 200 ms, který dominuje evokovaným potenciálům až do dospívání; tento potenciál je identický s dospělým N100 v topografii a elicitaci skalpu, ale s mnohem pozdějším nástupem. Magnetický M100 (měřený MEG spíše než EEG je podobně méně robustní u dětí než u dospělých. Komplex N100-P200 podobný dospělým se vyvíjí až po 10 letech věku.

Různé typy N100 dozrávají v různou dobu. Jejich dozrávání se také liší podle strany mozku: N100a v levé hemisféře dozrává před dosažením tří let věku, ale v pravé hemisféře k tomu dochází až ve věku sedmi nebo osmi let.

N100 lze použít k testování abnormalit sluchového ústrojí, kde nelze použít verbální nebo behaviorální odezvy, například u jedinců v kómatu; v takových případech může pomoci předpovědět pravděpodobnost uzdravení. Další aplikace je při hodnocení optimální úrovně sedace v intenzivní kritické péči.

Mapování polohy generátorů M100 s vysokou hustotou je zkoumáno jako prostředek presurgického neuromapování potřebného pro neurochirurgii.

Se změnami odpovědi N100 je spojeno mnoho kognitivních nebo jiných duševních poruch, včetně následujících:

N100 je o 10 až 20% větší než normálně, když je sluchový podnět synchronizován s diastolickou fází srdečního tepu krevního tlaku.

Vztah k nesouladu negativity

Neshodová negativita (MMN) je evokovaný potenciál, který se vyskytuje zhruba ve stejnou dobu jako N100 v reakci na vzácné sluchové příhody. Od N100 se liší v tom, že:

Ačkoli to naznačuje, že se jedná o oddělené procesy, byly vzneseny argumenty, že tomu tak nutně není a že jsou vytvořeny „relativní aktivací více kortikálních oblastí přispívajících k oběma těmto „složkám“.

Pauline A. Davisová z Harvardovy univerzity poprvé zaznamenala vrchol vlny, který je nyní identifikován jako N100. Současné použití N1 k popisu tohoto vrcholu má původ v roce 1966 a N100 později v polovině 70. let. Původ vlny po dlouhou dobu byl neznámý a byl spojen pouze se sluchovou kůrou v roce 1970.