8.17: Ejercicio: una estrategia en dos etapas para eliminar movimientos oculares pequeños pero consistentes

Si los movimientos oculares fueran grandes o ausentes, sería fácil rechazar los ensayos con movimientos oculares. Sin embargo, las personas pueden hacer movimientos oculares pequeños pero consistentes hacia el objetivo. Los pequeños movimientos oculares producen pequeñas deflexiones HEOG, y en la práctica es difícil detectar movimientos oculares menores de aproximadamente 1° (16 µV) en ensayos individuales en la mayoría de los participantes. En este ejercicio, veremos cómo usar un procedimiento de dos etapas (originalmente descrito por Woodman & Luck, 2003) para asegurar que los datos no estén contaminados por movimientos oculares pequeños pero consistentes hacia el objetivo. En la Etapa 1, tiramos ensayos individuales con movimientos oculares superiores a ~1°. En la Etapa 2, observamos las formas de onda bipolares HEOG promediadas para ensayos con objetivo izquierdo y derecho para evaluar los efectos de cualquier movimiento ocular pequeño que permanezca después de la Etapa 1.

Empecemos con la Etapa 1. Si no somos pensativos sobre los parámetros de rechazo de artefactos utilizados en esta etapa, terminaremos rechazando tantos ensayos que tendremos que excluir al participante. Una forma de minimizar el número de ensayos rechazados es buscar movimientos oculares solo hasta el final de la ventana de medición de N2pc. La ventana de medición de N2pC en el experimento ERP CORE N2pc fue de 200-275 ms, pero para mantener las cosas simples asumiremos una ventana de medición de 200-300 ms aquí. Si los ojos se mueven hacia el objetivo después de 300 ms, esto no impactará nuestras mediciones de amplitud N2pc, por lo que no rechazaremos ensayos con esos movimientos oculares tardíos. Esto nos dará más juicios en nuestros promedios.

Para comenzar en la Etapa 1, asegúrese de que 15_N2PC_ICA_Preprocessed_epoched esté cargado y activo. Seleccione EEGLAB > ERPLAB > Detección de artefactos en datos de época > Artefactos similares a pasos y establezca los parámetros como se muestra en la captura de pantalla 8.8. Estamos especificando una ventana móvil de 200 ms, y la función step nos da el valor absoluto de la diferencia de tensión media entre la primera y segunda mitades de esta ventana (la primera 100 ms y la última 100 ms). Estamos especificando un Paso de Ventana de 10, lo que significa que estamos cambiando esta ventana en incrementos de 10 ms. Estamos especificando un periodo de prueba de -200 400 en lugar de toda la época para que no tengamos que tirar ensayos con movimientos oculares después de la ventana de medición de N2pC (200—300 ms).

Detalles de sincronización

La última ventana móvil que se está probando será de 200 a 400 ms, por lo que se detectará un movimiento ocular que comienza a los 300 ms. Si terminamos el periodo de prueba a 300 ms, la última ventana móvil sería de 100 a 300 ms, lo que corresponde a la diferencia de voltaje medio entre los periodos de 100—200 y 200—300 ms. Un movimiento ocular que comenzó a, por ejemplo, 280 ms solo influiría en el voltaje durante la última parte de este periodo y probablemente se perdería. Pero este movimiento ocular sería captado por una ventana móvil de 180 a 380 ms. En general, si está utilizando una ventana móvil de 200 ms (que funciona bien para los movimientos oculares), la ventana debe terminar 100 ms después del período de tiempo de interés.

Captura 8.8

Hemos especificado un umbral de 16 µV, lo que significa que detectaremos movimientos oculares que son ~1° o mayores. Me gusta este umbral, porque 1° es un buen número redondo, y este umbral funciona razonablemente bien con la mayoría de los participantes adultos (se necesita un umbral más alto para los participantes con señales ruidosas Heog-bipolares para evitar rechazar demasiados ensayos que en realidad no tienen movimientos oculares).

Adelante y haz clic en ACEPTAR para ejecutar la rutina. Como es habitual, lo primero que hay que tener en cuenta es el porcentaje de juicios rechazados. Se rechazó un total de 12%, lo cual es muy razonable en términos de no reducir mucho la relación señal/ruido. Ahora deberías desplazarte por los datos. (Como antes, recomiendo mostrar solo los 6 canales inferiores, con una escala vertical de 100 o 150.) Verás que el primer movimiento ocular claro, en la Época 70, ha sido marcado por rechazo. El parpadeo que se filtró a través del canal Heog-bipolar en Epoch 73 estuvo fuera de nuestra ventana de -200 a 400 ms y por lo tanto no se marcó, lo cual es bueno. El movimiento de los ojos en la Época 78 también estaba fuera de nuestra ventana y no estaba abanderado. Eso también es bueno, porque el movimiento ocular es demasiado tarde para impactar nuestra medición de N2pC, por lo que queremos mantener este ensayo.

Si sigues desplazándote, verás que los movimientos oculares en las Épocas 81, 86 y 88 estaban marcados. Hay un movimiento del ojo hacia la izquierda (positivo) en la Época 84 que no fue marcado, pero fue después de nuestra ventana de rechazo, así que eso es bueno. Si pasas por toda la sesión, verás que la función step hizo un excelente trabajo al marcar movimientos oculares claros que ocurrieron durante o antes del período de tiempo de 200—300 ms que planeamos usar para medir la amplitud de N2pc o antes del mismo.

Ahora veamos qué le va a hacer el rechazo de estas épocas a la calidad de los datos. Obtenga la tabla de valores de calidad de datos para los datos antes de marcar los artefactos y después de marcar los artefactos. Si observa los valores de ASMe para el canal PO7 en el Bin 1 para el período de tiempo de 200-300 ms, verá que el ASMe aumentó solo ligeramente desde los datos originales (0.4504) hasta los datos excluyendo las épocas marcadas (0.4693). Entonces, hemos eliminado los movimientos oculares que superaron ~1° de rotación ocular sin mucha disminución en la calidad de los datos. ¡Eso es bueno!

Ahora necesitamos implementar la Etapa 2 de nuestro proceso de dos etapas. La etapa 2 está diseñada para lidiar con el hecho de que probablemente no pudimos rechazar un número sustancial de movimientos oculares más pequeños que fueron dirigidos hacia el lado objetivo. Estos pequeños movimientos oculares crearían un voltaje negativo sobre el hemisferio contralateral que podría impactar nuestras mediciones de N2pc. También podrían cambiar la lateralización del objetivo para ensayos en los que el objetivo estaba muy cerca del punto de fijación. Para evaluar la posibilidad de que queden movimientos oculares pequeños pero consistentes en los datos, debemos observar las formas de onda bipolares HEOG promediadas para los ensayos de objetivo izquierdo y objetivo derecho.

Para ello, ejecute la rutina de promediación, asegurándose de que esté lista para excluir épocas marcadas para el rechazo. Luego haga una onda de diferencia de objetivo izquierdo-menos-derecho-objetivo usando ERP Bin Operations. Ahora traza los ERPs en el Canal 32 (Heog-bipolar) para los tres bins. Debería verse algo así como Captura de pantalla 8.7C. Tenga en cuenta que la deflexión EOG es mucho menor ahora que antes rechazamos los ensayos con movimientos oculares (Capturas de pantalla 8.5.A y 8.5.B), especialmente durante la ventana de medición de N2pC (200-300 ms).

Pero todavía hay cierta actividad de movimiento ocular consistente en la dirección del objetivo durante esta ventana de tiempo (es decir, el voltaje es más negativo en ensayos con objetivo derecho que en ensayos con objetivo izquierdo). Podríamos tratar de eliminar esta actividad residual del movimiento ocular disminuyendo nuestro umbral de rechazo. Sin embargo, en mi experiencia, nunca se puede completar eliminar esta actividad en la mayoría de los participantes sin rechazar una gran proporción de pruebas. Por ejemplo, intenté reducir el umbral a 8 µV con el presente participante, pero la señal residual de HEOG fue bastante grande a pesar de que 55.4% de los ensayos fueron rechazados. No en vano, esto también aumentó bastante el valor de ASMe. Entonces, a menos que esté usando un rastreador ocular de alta resolución, siempre tendrá alguna actividad HEOG residual después del rechazo de artefactos en la mayoría de los participantes en experimentos con objetivos lateralizados.

La pregunta entonces es, ¿cuánta actividad residual de HEOG podemos tolerar? Si pensamos en esta pregunta en términos de los objetivos descritos al inicio del capítulo, podemos dividirla en dos subpreguntas: 1) ¿Es suficiente que la actividad residual de HEOG se propague a los electrodos de medición de N2pC para crear un confundio significativo? 2) ¿La cantidad de rotación ocular implicada por la actividad residual de HEOG es lo suficientemente grande como para crear un cambio significativo en la entrada sensorial?

Para los experimentos de ciencias básicas de mi laboratorio, podemos permitirnos ser extremadamente conservadores en nuestras respuestas a estas preguntas. Nuestro umbral para “lo suficientemente bueno” en estos experimentos es una diferencia entre los ensayos de diana izquierda y diana derecha de <3.2 µV durante la ventana de medición de N2pC. En términos de rotación ocular, esta es una diferencia promedio en la rotación del ojo de <0.2° entre los ensayos objetivo izquierdo y objetivo derecho (que me gusta pensar como aproximadamente una diferencia de ±0.1°). Esa es una desviación bastante pequeña (aunque hay que tener en cuenta que se trata de un promedio, y la desviación en ensayos individuales podría ser de hasta 1° con nuestro umbral de 16 µV). Entonces, esto parece “suficientemente bueno” en cuanto al cambio a la entrada sensorial.

Ordinariamente medimos el N2pc en todos los sitios de electrodos parietal y occipital, y el factor de propagación es de 3% o menos desde los sitios bipolares Heog-hasta cada uno de estos sitios (según Lins et al., 1993). Así, una diferencia de voltaje de <3.2 µV en heog-bipolar corresponde a una diferencia de voltaje de <0.1 µV en los sitios donde estamos midiendo el componente N2pc. Eso parece “suficientemente bueno” en términos de cualquier voltaje confuso en nuestras mediciones de N2pc.

¿Hemos logrado cumplir con este criterio de 3.2 µV en el presente participante? Es difícil estar seguro en la trama actual. Una manera conveniente de ver si hemos cumplido con el criterio es graficar la onda de diferencia usando un rango Y de -3.2 a +3.2 µV y un rango de tiempo de -200 a +300 ms. Adelante, haz esto. El resultado debería verse algo así como Captura de pantalla 8.7D. Si el voltaje alguna vez excediera 3.2 µV, la forma de onda sería “recortada” en la gráfica. Aunque la forma de onda se acercaba a la parte superior de este rango de voltaje cerca del final de la ventana de medición de 200-300 ms N2pc, nunca superó este umbral. En otras palabras, la pequeña cantidad de actividad residual del movimiento ocular para este participante cumple con nuestro criterio de “lo suficientemente bueno”.

¿Qué debes hacer si la actividad residual del movimiento ocular para un participante determinado es >3.2 µV? El primer paso es intentar cambiar los parámetros de rechazo. Lo más obvio es que puedes intentar reducir el umbral de rechazo. En ocasiones, cambiar la ventana de tiempo de rechazo también puede ayudar. Tu objetivo es ver si puedes reducir la actividad residual de HEOG a <3.2 µV en la ventana de medición de N2pc (o la ventana de medición para cualquier componente que estés estudiando) sin rechazar demasiados ensayos.

Como se mencionó anteriormente en este capítulo, mi laboratorio excluye automáticamente a los participantes en nuestros experimentos de ciencias básicas si más del 25% de los ensayos son rechazados (lo que incluye ensayos rechazados por otras razones, como parpadeos). Si no podemos obtener el HEOG residual por debajo de 3.2 µV sin rechazar más del 25% de los ensayos, excluimos al participante de los análisis finales. Hemos utilizado este enfoque desde hace unos 30 años, y ha funcionado muy bien. Terminamos excluyendo aproximadamente el 20% de los participantes, lo cual es tolerable. En nuestros estudios de esquizofrenia, encontramos que tanto el grupo de pacientes como los de control realizan más movimientos oculares que los participantes en edad universitaria en nuestros estudios de ciencias básicas, por lo que duplicamos nuestros umbrales. Es decir, requerimos que la actividad residual de HEOG sea <6.4 µV, y excluimos a los participantes para quienes más del 50% de los ensayos fueron rechazados.

¿Qué umbrales debes usar en tus propios análisis? No puedo responder a esa pregunta, porque depende de la naturaleza de su investigación. Como siempre, su elección debe hacerse sobre la base del objetivo fundamental de aumentar su capacidad para responder con precisión a la pregunta científica que sus estudios están diseñados para abordar. Y podrías usar valores de ASMe en lugar del porcentaje de ensayos rechazados para decidir si se han rechazado demasiados ensayos para un participante determinado. Cualquiera que sea el criterio que elija, sin embargo, es sumamente importante que esos criterios se establezcan antes de analizar los datos.

Espero que estos ejercicios de N2pC le hayan proporcionado un procedimiento claro para minimizar los artefactos del movimiento ocular en experimentos con objetivos o respuestas lateralizadas. Pero aún más, espero que estos ejercicios sirvan como un buen ejemplo de cómo conceptualizar los objetivos del rechazo de artefactos y cómo lograr esos objetivos.