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5.5: Ejercicio- Volver a hacer referencia a los datos N400 ERP CORE

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    Ahora veamos cómo se logra la re-referenciación en ERPLAB con los datos del experimento N400 ERP CORE. Para que las cosas sean simples para este ejercicio, solo trabajaremos con los ERP de gran promedio.

    Inicie EEGLAB y establezca el directorio actual para que sea la carpeta Chapter_5. Cargue el archivo llamado Grand_n400_diff.erp usando EEGLAB > ERPLAB > Cargar ERPSet existente. Trazar los datos de Bins 3, 4 y 5 (EEGLAB > ERPLAB > Plot ERP > Plot ERP formas de onda). Las formas de onda deberían parecer familiares a partir de los capítulos anteriores. Como antes, los Bins 3 y 4 son las palabras objetivo relacionadas y no relacionadas, respectivamente. Bin 5 es la onda de diferencia no relacionada con menos. Se puede ver un N400 grande y hermoso (especialmente en la onda de diferencia), con el N400 más grande en el canal CpZ.

    Pero recuerde, la forma de onda en un canal dado está determinada tanto por el electrodo de referencia como por el electrodo activo, a pesar de que el electrodo activo se usa típicamente para nombrar al canal. A menos que sepamos lo que se utilizó como referencia, realmente no sabemos lo que estamos viendo en esta trama. Cuando estoy leyendo un artículo de revista, voy a la sección Método y averiguaré qué se utilizó como referencia antes de mirar alguna de las formas de onda. Si miras la sección Método para el trabajo sobre el ERP CORE (Kappenman et al., 2021), verás que usamos el promedio de los sitios de electrodos P9 y P10 como referencia para el experimento N400 (y la mayoría de los otros experimentos). P9 y P10 están bastante cerca de las mastoides izquierda y derecha, por lo que las formas de onda se ven casi idénticas a lo que hubiéramos conseguido usando el promedio de Lm y Rm como referencia. Sin embargo, es más fácil obtener una buena conexión eléctrica con P9 y P10, por lo que estamos empezando a usar estos electrodos como nuestros sitios de referencia estándar.

    Una vez que entiendas que la referenciación es solo una cuestión de resta, puedes usar un álgebra muy simple para averiguar cómo volver a hacer referencia a los datos que ya han sido referenciados. Para demostrarlo, vamos a volver a referir los datos N400 al sitio del electrodo Cz. Casi todos los estudios N400 utilizan las mastoides (o algo cercano) como referencia, por lo que Cz sería una opción inusual para un experimento N400. Sin embargo, Cz se usa como referencia predeterminada en algunos sistemas de grabación EEG (por ejemplo, el sistema EGI), por lo que es fácil imaginar que alguien miraría los datos N400 con una referencia de Cz (especialmente alguien que no entendió la importancia de la ubicación de referencia). Como verás, los datos se ven bastante diferentes con una referencia de Cz.

    Empecemos con el álgebra. No soy una persona muy matemática, así que prometo que será sencillo. Para el canal CpZ, las formas de onda que acaba de mirar, con el promedio de P9 y P10 como referencia, se pueden expresar conceptualmente como:

    CpZ Referenciado = CpZ Absoluto — [(P9 Absoluto + P10 Absoluto) /2]

    En otras palabras, el voltaje referenciado en CpZ es solo el voltaje absoluto en CpZ menos el promedio de los voltajes absolutos de P9 y P10. No es así como se creó realmente el canal CpZ referenciado, sino que es conceptualmente equivalente. Aquí está la expresión correspondiente para el canal Cz:

    Cz Referenciado = Cz Absoluto — [(P9 Absoluto + P10 Absoluto) /2]

    Nuestro objetivo es volver a hacer referencia al canal CpZ para que Cz sea ahora la referencia. En otras palabras, queremos crear un nuevo canal definido como:

    CpZ Referenciado = CpZ Absoluto - Cz

    Resulta que podemos conseguir esto simplemente tomando los datos que han sido referenciados al promedio de P9 y P10 y restando Cz de cada canal. Para CpZ, esto nos da:

    CpZ referenciado - Cz referenciado

    = (CpZ Absoluto — [(P9 Absoluto + P10 Absoluto) /2]) — (Cz Absoluto — [(P9 Absoluto + P10 Absoluto) /2])

    = Absoluto CpZ - Absoluto Cz - [(P9 Absoluto + P10 Absoluto) /2] - [- (P9 Absoluto + P10 Absoluto) /2]

    = Absoluto CpZ - Absoluto Cz

    La referencia original está en ambas señales, por lo que se cae cuando hacemos la resta. Bastante genial, ¿eh? Yo creo que sí. Pero tal vez por eso he pasado gran parte de mi vida adulta haciendo investigación ERP.

    Bien, vamos a probarlo. Con Grand_N400_Diff.ERP como ERPSet activo, seleccione EEGLAB > ERPLAB > Operaciones ERP > Operaciones de canal ERP. Despeja cualquier ecuación que quede en el cuadro de texto desde la última vez que utilizó esta rutina. Luego cambie el Modo de Modificar ERPSet existente a Crear nuevo ERPSet. Anteriormente se utilizó el modo Modificar ERPSet existente cuando añadimos un nuevo canal que era el promedio de varios canales existentes. Pero ahora no queremos agregar nuevos canales a nuestro conjunto existente de canales, queremos crear un ERPset completamente nuevo en el que todos los canales tengan a Cz como referencia. De lo contrario tendríamos una gran cantidad de canales en nuestro ERPSet.

    Cuando creamos un nuevo ERPset, usamos nch (abreviatura de “nuevo canal”) para indicar los nuevos canales que estamos creando y ch para indicar los canales originales. Para nuestro primer canal, FP1, restaríamos el canal Cz original (ch21) del canal FP1 original (ch1) para crear el nuevo canal (nch1). Por lo tanto, la fórmula que entraríamos en la GUI de Operaciones de Canal sería:

    nch1 = ch1 - ch12 Etiqueta FP1

    Entonces repetiríamos esto para los canales 2-28. Los canales 29 y 30 son los canales de electrooculograma horizontal y vertical (EOG), que utilizan una referencia diferente, por lo que solo crearíamos nuevos canales que sean copias exactas de los canales originales para estos sitios.

    Para evitar escribir todas estas ecuaciones, haga clic en el botón Asistente de referencia. Verás una nueva ventana que se parece a la Captura de Pantalla 5.1. Si escribe ch21 en el cuadro de texto etiquetado CH_ref cerca de la parte superior de la ventana, el asistente de referencia creará ecuaciones apropiadas usando ch21 como referencia para cada canal. Asegúrese de que las casillas de verificación estén establecidas como se muestra en la captura de pantalla. También, seleccione Excluir estos canales y ponga 29 30 en el cuadro de texto, lo que provocará que no cree ecuaciones de re-referenciación para los canales EOG horizontales y verticales. Luego haga clic en Aceptar.

    Captura de pantalla 5.1

    Ahora la ventana principal de Operaciones de Canal debería estar llena de ecuaciones, como se muestra en la Captura de Pantalla 5.2 (pero tenga en cuenta que es posible que deba desplazarse por la ventana de ecuaciones para ver todas las ecuaciones). La ecuación para cada canal simplemente crea un nuevo canal que es el canal original menos el canal 21 (Cz). Sin embargo, los canales 29 y 30 simplemente copian los canales EOG horizontales y verticales originales sin cambiar la referencia.

    Captura de pantalla 5.2

    Ahora puede hacer clic en EJECUTAR para ejecutar este conjunto de ecuaciones. Debido a que ha seleccionado la opción Crear nuevo ERPset, verá la ventana habitual para guardar un nuevo ERPSet. Sugerirá un nombre compuesto por el nombre original de ERPSet con _chop (para “operaciones de canal”) agregado al final. Sin embargo, esto es solo una sugerencia, y a menudo es bueno usar un nombre más informativo. Usemos _CZRef en lugar de _chop. Deberías guardarlo como archivo si no vas a dar el siguiente paso de inmediato.

    Operaciones de canal y filosofía de diseño ERPLAB

    Crear una ecuación separada para cada canal puede parecer demasiado complicado. Después de todo, estamos aplicando la misma operación a casi todos los canales, por lo que hay una redundancia considerable en la lista de ecuaciones. Otros sistemas de análisis EEG/ERP tienen formas mucho más concisas de especificar cómo volver a hacer referencia a los datos. Sin embargo, al especificar una ecuación literal para cada canal, sabes exactamente lo que le está haciendo la operación a tus datos. En otros sistemas, no es obvio exactamente qué está haciendo el software cuando se vuelve a hacer referencia a los datos. De hecho, cuando he usado otros sistemas, he recurrido al paso de datos artificiales a través del procedimiento de re-referenciación para poder averiguar exactamente qué estaba haciendo. En ERPLAB, se escriben las ecuaciones para volver a hacer referencia, por lo que no hay incertidumbre sobre cómo funciona la re-referenciación. Esto refleja una de nuestras filosofías centrales de diseño cuando creamos ERPLAB: ¡Sin magia! Queremos que los investigadores sepan exactamente qué le está haciendo nuestro software a sus preciados datos.

    Como ejemplo de esta filosofía, consulta nuestra página de documentación sobre Detalles de Timing. Cuando dices que quieres medir la amplitud media entre 300 y 500 ms, ¿qué pasa si tu frecuencia de muestreo es de 256 Hz y no tienes puntos de tiempo exactamente a 300 y 500 ms? Describimos el algoritmo exacto que usamos para redondear hacia arriba o hacia abajo.

    El enfoque de ecuaciones que utilizamos en Operaciones de Canal tiene otro beneficio: Es increíblemente flexible. Se puede realizar todo tipo de transformaciones interesantes de los datos, yendo mucho más allá de la re-referenciación. Por ejemplo, puedes tomar el valor absoluto de un canal para rectificarlo (lo cual es útil si tienes un canal que contenga datos EMG). Se puede crear un nuevo canal con el poder de campo global (Skrandies, 1989), como se describirá a continuación. Se puede calcular la diferencia entre dos canales. Y, como viste en el Capítulo 3, puedes crear un nuevo canal “cluster” que sea el promedio de un subconjunto de tus canales. Para ver las posibilidades, haga clic en el botón Ejemplos de ecuaciones en ERP Channel Operations.

    Ahora traza los datos de Bins 3—5. Verás que el canal Cz es ahora plano, porque un canal menos en sí mismo es cero. También verá que la mayoría de los canales ahora tienen un voltaje más positivo para los objetivos no relacionados que para los objetivos relacionados, y la diferencia relacionada con menos no relacionados ahora es positiva en lugar de negativa. En otras palabras, con Cz como referencia, ¡tenemos un P400 en lugar de un N400! Además, en lugar de ser más grande en el canal CpZ, la diferencia relacionada con menos no relacionados es ahora más grande en el canal F7.

    A continuación, volvamos a hacer referencia a los datos usando Oz como referencia. Es decir, siga los mismos pasos que utilizó para volver a hacer referencia a los datos a Cz, pero use ch12 en lugar de ch21 como sitio de referencia y nombre el ERPset Grand_N400_Diff_Ozref. Al trazar los datos, verá un pequeño N400 en el canal CpZ y un “P400” de polaridad inversa en el canal F7. Entonces, puede ver que la elección de la referencia determina si un componente ERP dado es positivo, negativo o positivo en algunos sitios y negativo en otros. El electrodo de referencia también impacta qué canal tiene los mayores efectos. ¡Realmente importa!


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