(2014-04-10) P300 (PPT)
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La onda P300 (EP300, P3) es un potencial evocado que puede ser registrado mediante electroencefalografía como una deflexión positiva de voltaje con una latencia de unos 300ms en el EEG. La presencia, magnitud, topografía y duración de esta señal se utiliza a veces en la medición de la función cognitiva de los procesos de toma de decisiones. Mientras los correlatos neuronales de este potencial aún están poco claros, la reproductibilidad de esta señal hace que sea una opción común para los test psicológicos tanto clínicos como de laboratorio.

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  • 1. MARÍA ANTONIA RUIZ PÉREZ R2 MFYC MÉDICO ESPECIALISTA EN NEUROFISIOLOGÍA CLÍNICA P300
  • 2. Interés de la P300 en MFyC Utilidad clínica. Cultura general. La “onda de moda”
  • 3. Potenciales evocados cognitivos  Potenciales evocados  Respuesta del sistema nervioso central a un estímulo externo  Visuales  Auditivos  Somatosensoriales  Motores  Cognitivos  Premotores  Electrorretinograma  Los potenciales evocados cognitivos constituyen respuestas psicofisiológicas que cuentan con diversas ondas de diferente amplitud, polaridad (P ó N) y latencia.
  • 4. Potenciales evocados cognitivos  Sutton propuso el término “endógeno” en 1965, para referirse a las respuestas que aparecían unos 300 mseg después de la estimulación visual y de la auditiva  Latencias más largas  Menor relación con el estímulo externo  Dependientes del estado del sujeto  También se les ha llamado  Potenciales tardíos  Potenciales endógenos  Potenciales cognitivos
  • 5. Potenciales evocados cognitivos Varían en función de fenómenos tales como percepción, atención, memoria o lenguaje. Se designan habitualmente por las letras N ó P en función de la polaridad, seguido de un número que indica la latencia media en milisegundos. Por ejemplo, la P300 se denomina así en función de su latencia , o P3 en referencia a la tercera positividad observada, en una secuencia obtenida tras un paradigma clásico de estímulos. Se diferencian de los potenciales exógenos (PEATC, PEV, PESS) por su latencia (por debajo de los 200 mseg) y en que estos últimos son fenómenos electrofisiológicos cuyas características dependen de forma directa de los parámetros de estimulación, independientemente de la actividad mental del paciente.
  • 6. Potenciales evocados cognitivos Tipos:  P 300  N 100, P 200, SW  Variación contingente negativa (VCN)  Potencial de disparidad (MMN)  Premotores, relacionados con el movimiento (bereitschafs potential)  Negatividad de reorientación  N 400  P 600
  • 7. Potenciales evocados cognitivos
  • 8. Potenciales evocados cognitivos Localización
  • 9. Potencial evocado endógeno P300 Aparece con una latencia media de 300 mseg (rango 280-350) y va a depender del tiempo que se necesita para distinguir el estímulo raro/infrecuente, por lo tanto en relación con la atención; una amplitud de polaridad positiva y suele tener una distribución topográfica máxima en zonas de la línea media (Pz-Cz), parieto- centrales, con un máximo en Pz. En la génesis de este potencial están implicadas varias estructuras cerebrales, entre ellas el lóbulo temporal, con especial relevancia el hipocampo y la amígdala. Involucra procesos de atención, memoria y cognición.
  • 10. Potencial evocado endógeno P300 La P300 se halla utilizando una tarea simple de discriminación, llamada paradigma oddball, en esta tarea se presentan dos estímulos, uno frecuente y otro infrecuente (oddball); el paciente tiene que reconocer el estímulo infrecuente, que aparece de forma aleatoria entre el frecuente. El estímulo suele ser auditivo o visual; cuando es auditivo se usan dos tonos distintos separados por un intervalo de segundos, el estímulo estandar o non-tatget y el oddball target.
  • 11. Potencial evocado endógeno P300 En el registro de la P300 se pueden obtener distintos componentes. Como respuesta al estímulo frecuente se identifica el complejo N1-P2, con máxima amplitud en el vértex, reflejo de un proceso de orientación, atención temprana y procesamiento precoz del estímulo. En respuesta al estímulo infrecuente se configura el complejo N1-P2-N2-P3, donde ya interviene el tiempo de reacción y de evaluación del estímulo, así como la actualización de la memoria.
  • 12. Potencial evocado endógeno P300
  • 13. Potencial evocado endógeno P300 Se ha descrito una P300 de menos latencia (unos 60 mseg menos), es la P3a (oddball pasivo): El paciente NO ha sido informado de que debe atender al estímulo infrecuente. Refleja procesos de atención relacionados con la evaluación de la señal originada en el lóbulo frontal. Indica respuesta primaria cortical al nuevo estímulo. Cuando se informa previamente al paciente que debe atender a estímulos infrecuentes, la onda P300 se denomina P3b: Está relacionada con la memoria de trabajo por la actividad del circuito córtico-límbico (regiones centrales –auditivos- y regiones parietales – visuales-). Tiene una amplitud entre 5-15 µV.
  • 14. Potencial evocado endógeno P300
  • 15. Potencial evocado endógeno P300 La latencia de la P300 es considerada como índice del tiempo o velocidad de procesamiento: identificar, discriminar, clasificar, categorizar y extraer las características relevantes requeridas antes de obtener una respuesta. Una respuesta menor indica una alta capacidad de procesamiento y su incremento va unido a una disminución de las funciones cognitivas. La amplitud de la P300 es un índice de la actividad cerebral requerida para el mantenimiento de la memoria de trabajo. Es proporcional a la cantidad y calidad de recursos de atención utilizados para una determinada tarea. La amplitud disminuye conforme decrece la relevancia de la tarea y la motivación y se incrementa con la atención.
  • 16. Potencial evocado endógeno P300  Los estímulos infrecuentes originan una P300 de mayor amplitud debido a que la memoria inmediata del estímulo infrecuente precedente ha disminuído y se renueva por la activación neuronal producida cuando se presenta un nuevo estímulo infrecuente. Los estímulos frecuentes originan una P300 de menor amplitud, ya que se mantienen en la memoria inmediata y no precisan de dicha actualización.  La maduración de la onda P300 está en relación con:  El grado de maduración de la memoria, paralelo a la maduración en el árbol dendrítico cortical, que continúa hasta los 10 años de edad.  La mielinización de los axones de los sistemas reticular, comisuras y fibras de asociación intracortical.  La latencia depende de la edad, comenzando con una larga latencia que va decreciendo progresivamente. Entre los 7 y los 20 años disminuye 30,4 mseg/año ante estímulos auditivos y 13,8 mseg/año ante estímulos visuales.
  • 17. Potencial evocado endógeno P300 Latencia Amplitud Alcohol Anéstesicos L-Dopa (Parkinson) Metilfenidato en TDA Anticolinérgicos Metilfenidato en TDA Clonidina BZD
  • 18. Parámetros para la P300 (visual y auditiva) 1. Características del estímulo:  Auditivo: Se utilizan tonos de 1.000-2.000 Hz basándose en la sensibilidad del sistema auditivo a estas frecuencias, que ocurren habitualmente durante una conversación. La intensidad es de 70 dB.  Visual: Se deben utilizar estímulos fácilmente discriminantes; por ejemplo, X-O. 1. Características de la tarea:  Se pide al sujeto que cuente de modo silencioso cada estímulo infrecuente y que una vez terminada la prueba diga el número correcto. Esto plantea dificultades, sobre todo a las personas con problemas cognitivos, por lo que se plantea la posibilidad de que presionen un botón al reconocer dicho estímulo. 3. Variables entre individuos:  La persona debe estar sentada, en una posición que minimice artefactos, que promueva el estado de alerta y facilite la tarea. No se han registrado diferencias para el estímulo auditivo entre ojos abiertos y cerrados.
  • 19. Parámetros para la P300 (visual y auditiva) 4. Registro:  Como la P300 tiene una relativa baja frecuencia (3 Hz), se deben utilizar filtros de 0,01 a 30 Hz.  Se deben usar electrodos en Fz, Cz y Pz. Los electrodos activos deben situarse en los lóbulos de las orejas (A1-A2) o en mastoides. La tierra se sitúa en la frente (Fpz). Monitorizar EOG para eliminar artefactos de movimientos oculares. El estímulo tiene que representarse 50-100 mseg después de que comience el registro; se puede registrar una línea de base preestímulo para luego calcular mejor la amplitud.  El mínimo número de estímulos infrecuentes para producir una amplitud estable de la P300 debe ser de 20. Se debe reproducir la prueba al menos 2 veces.
  • 20. Aplicaciones clínicas de la P300  Útil para investigar cambios cognitivos. Su latencia puede ser un índice sensible de estos cambios, ya que aumenta sistemáticamente conforme la función cognitiva es degradada.  Se ha utilizado en:  Autismo.  Demencias.  Esquizofrenia.  TDAH  Alcoholismo y toxicomanías.  Enfermedades del SNC (ACV, encefalopatías, hidrocefalia, lesiones del sistema límbico…).  Otras: SAOS e IRC.
  • 21. Detección de mentiras con el Potencial P300 En el verano de 2008, las autoridades indias acusaron a la joven Aditi Sharma de envenenar con arsénico a su entonces prometido Udit Bharati. Durante el transcurso de la investigación, la acusada se sometió a la prueba del potenvial evocado P300 para determinar si ocultaba información relacionada con el crimen. Su aplicación se basaba en una idea sencilla y que parecía fundamentada en datos empíricos sólidos: existe evidencia científica que muestra una relación entre el potencial eléctrico P300 y el reconocimiento explícito de información. Por tanto, que el cerebro de Aditi respondiese con una onda P300 al mostrarle detalles del caso conocidos únicamente por ella (presunta autora del crimen), podía interpretarse como una prueba de su culpabilidad.
  • 22. Detección de mentiras con el Potencial P300  Aditi debía escuchar pasivamente afirmaciones en primera persona del tipo «Ofrecí a Udit golosinas con arsénico» o «Compré arsénico para ponérselo a las golosinas». Aunque insistía en su inocencia, el análisis de su actividad cerebral indicaba que se habían producido ondas P300 al escuchar las frases relacionadas con el caso. Los forenses interpretaron el resultado como prueba de que poseía «conocimiento experiencial» (o de primera mano) sobre el crimen. Su informe se aceptó como evidencia en el juicio y como consecuencia fue condenada a cadena perpetua.  Era la primera vez que un tribunal dictaba una sentencia condenatoria basándose en resultados de un procedimiento de estas características. Durante los seis meses siguientes, otros dos acusados fueron encontrados culpables de asesinato utilizando el mismo método. La prueba en cuestión comenzó a aplicarse en la India en el año 2003 y su uso continúa siendo legal, siempre y cuando el acusado consienta someterse a ella.
  • 23. Detección de mentiras con el Potencial P300 En las últimas semanas hemos sabido que la policía española está utilizando la (mal llamada) «prueba de la P300» o «test de la verdad» en varias de sus investigaciones. Los medios de comunicación se han hecho eco de la noticia con un notable entusiasmo. Se han recogido afirmaciones equívocas sobre la validez y estatus científico de la prueba. Se ha señalado, por ejemplo, que este tipo de respuesta cerebral no puede manipularse, que la prueba ya se utiliza con éxito en otros países, que su fiabilidad alcanza el 99% o que el consenso en la comunidad científica sobre su validez es cada vez mayor.
  • 24. Detección de mentiras con el Potencial P300 Aunque el interés de la policía española por la prueba parece limitarse a su utilidad como herramienta para recabar información, se han generado grandes expectativas sobre las posibles aplicaciones del procedimiento. Se sugiere, incluso, la posibilidad de utilizar sus resultados como evidencia en procesos judiciales. Pero,  ¿están justificadas estas expectativas?  ¿es tan elevada la validez de la prueba?  ¿puede considerarse fiable la aplicación del procedimiento fuera de los controlados límites del laboratorio? La respuesta a estas preguntas es NO. Al menos, no de momento. Veamos los motivos.
  • 25. Detección de mentiras con el Potencial P300  Brain Fingerprinting: La pretendida huella digital cerebral  La capacidad del potencial P300 para revelar si una persona reconoce determinada información, aun cuando no lo manifieste explícitamente, se estudia desde hace décadas. Los laboratorios de Psicología y Neurociencia Cognitiva recurren a tareas en las que los participantes deben mentir, o a la recreación de crímenes simulados para establecer, a posteriori, las diferencias en la P300 de sujetos culpables e inocentes.  Sin embargo, cuando hablamos de la aplicación de la «prueba de la P300» en el contexto de investigaciones reales, en realidad nos estamos refiriendo a distintos procedimientos de análisis de la actividad eléctrica cerebral que, en su conjunto, se conocen como «Brain fingerprinting» o «huella digital cerebral».  Aunque todos se basan en el análisis del potencial P300, son métodos patentados que incluyen, además, otros componentes y parámetros que la comunidad científica ignora. Este dato es muy importante porque cualquiera puede consultar la literatura para revisar cómo se han analizado los datos de un estudio científico sobre P300 y memoria de reconocimiento, pero es imposible hacer lo mismo con procedimientos registrados para su uso comercial.
  • 26. Detección de mentiras con el Potencial P300  Por ejemplo, el considerado inventor del brain fingerprinting, Lawrence A. Farwell, afirma que su método Memory and Encoding Related Multifaceted Electroencephalographic Response (MERMER) va más allá del mero análisis de la P300, pero la definición exacta de MERMER aún resulta vaga e imprecisa. Aunque ha recibido críticas durísimas que denuncian mala praxis y piden explícitamente la retractación de sus artículos. Farwell continúa defendiendo que el método para detectar información comercializado por su empresa alcanza el 100% de precisión. Considera que las críticas del resto de investigadores son ataques ad hominem.  Por su parte, Champadi R. Mukundan, inventor de Brain Electrical Signature Oscillations (BEOS) y forense responsable del caso de Aditi Sharma, rechazó la posibilidad de que científicos independientes revisasen su protocolo de registro y análisis de datos. Mukundan ha participado como ponente en más de 40 Congresos durante los últimos 10 años, pero, lamentablemente, aún no ha publicado ningún artículo científico sobre BEOS, de modo que cualquier evaluación objetiva de su procedimiento se ve necesariamente limitado a revisar la información proporcionada en su patente.  El propio Farwell reconoce que no hay evidencia de que la validez de respuestas teóricamente más complejas, como MERMER o BEOS, sea mayor que la del potencial P300. Pero, paradójicamente, es este potencial el único que podemos utilizar para estimar la validez de los métodos patentados.
  • 27. Detección de mentiras con el Potencial P300  ¿Qué es la P300? El potencial de moda  El potencial P300 es una deflexión positiva del voltaje en la actividad eléctrica cerebral que se inicia aproximadamente 300 milisegundos después de que una persona detecte un estímulo informativo o relevante. De forma bastante simplista, podríamos decir que la P300 aparece cuando el cerebro reconoce o procesa información que le resulta significativa.  Se han publicado cientos de artículos científicos sobre las variables que afectan a su magnitud (amplitud) y momento de aparición (latencia), pero no hay un claro consenso sobre qué procesos cognitivos refleja exactamente. No obstante, sabemos que se relaciona con procesos atencionales y de memoria, que es sensible a la probabilidad de ocurrencia de un estímulo y a la dificultad de la tarea, y que se ve afectada por variables como la edad o la presencia de patologías.
  • 28. Detección de mentiras con el Potencial P300  También conocemos tres aspectos de la P300 que conviene tener presentes cuando hablamos de reconocimiento de información o detección de mentiras: 1. Para registrar una P300 es absolutamente necesario prestar atención a la información que se presente, ya sea por sus propias características o porque lo exija la tarea. 2. Para registrar una P300, la información de interés debe ser significativa para el sujeto y aparecer de forma esporádica entre un flujo de información no relevante. 3. La amplitud de la P300 es usualmente mayor cuando se recuerda o reconoce información, pero NO existe una relación unívoca entre la P300 y la memoria.
  • 29. Detección de mentiras con el Potencial P300  Las limitaciones del procedimiento: Fiabilidad y validez en entredicho  Si consideramos el grado de consistencia y estabilidad de los resultados obtenidos por los grupos de investigación que han utilizado este método, parece que la fiabilidad es reducida. Las tasas de detección de culpables en situaciones de laboratorio son variables y dependen mucho del tipo de análisis utilizados. Los porcentajes más bajos corresponden a diseños más próximos a situaciones reales.
  • 30. Detección de mentiras con el Potencial P300 o En cuanto a la validez, es decir, la capacidad de la prueba para cuantificar la presencia de información oculta, la evidencia es también negativa. Las limitaciones del procedimiento podrían producir falsos positivos (es decir, señalar como culpable a un inocente). Por ejemplo, se asume que la P300 será mayor en quienes ocultan información, pero se ha encontrado que la magnitud de la P300 puede ser mayor en quienes dicen la verdad que en los que mienten. Además, el parámetro de la P300 utilizado para discriminar entre culpables e inocentes en este tipo de tareas, no parece diferenciar entre falsas memorias y recuerdos reales. Es decir, se puede producir un ‘sospechoso’ potencial P300 porque la persona imagina o cree que recuerda algo que, en realidad, no ha vivido. o Esta es una limitación realmente importante porque las preguntas y la información manejada durante un interrogatorio pueden distorsionar la memoria e inducir falsos recuerdos en los interrogados. La validez de la prueba se ve comprometida por las mismas limitaciones que el testimonio de testigos
  • 31. Detección de mentiras con el Potencial P300  De la aplicación del procedimiento también pueden resultar falsos negativos (es decir, que alguien culpable supere la prueba). Cuando la prueba se realiza 1 ó 2 semanas después de que los participantes perpetren un crimen simulado, algunos ítems relevantes en el contexto del caso no se reconocen, y, por tanto, no provocan respuestas psicofisiológicas. Un resultado esperable puesto que el tiempo entre eventos influye en la amplitud de la P300.  Pero, además, alguien culpable puede utilizar contramedidas para dificultar la detección de la P300. Este tipo de acciones, realmente efectivas, pueden ser de naturaleza física (morderse la lengua, apretar los puños o la mandíbula, etc.) o cognitiva (por ejemplo, contar mentalmente hacia atrás, imaginar situaciones que generen estrés o que se asocien a algún componente emocional). Aunque se están investigando métodos para tratar de contrarrestarlas y minimizar sus efectos, aún estamos lejos de resolver este problema.
  • 32. Detección de mentiras con el Potencial P300  Así, podemos valorar las declaraciones de los medios de comunicación según la evidencia disponible en la literatura científica:  El potencial P300 no se puede manipular. FALSO. Es posible reducir la precisión de la prueba adoptando contramedidas, algunas de ellas bastante sencillas.  La fiabilidad de la prueba es del 99%. FALSO. El porcentaje de detecciones correctas en estudios de laboratorio es variable y depende del tipo de análisis utilizado. Su validez fuera del laboratorio no alcanza el 50% y se ve comprometida por importantes limitaciones.  La técnica se utiliza con éxito en otros países, como EE.UU. y Japón. FALSO. Se utiliza la prueba del polígrafo, no el análisis de la onda P300.  El consenso en la comunidad científica es cada vez mayor. FALSO. La mayoría de los investigadores del campo consideran que la técnica aún no debería aplicarse en situaciones reales.
  • 33. Detección de mentiras con el Potencial P300 Por cierto, ¿recuerdas a Aditi Sharma? Su caso tuvo gran repercusión internacional y el Directorio de Servicios Científico-Forenses, dependiente del Ministerio del Interior, solicitó una revisión del procedimiento al Instituto Nacional Indio de Salud Mental y Neurociencias. Como resultado del informe emitido, el Tribunal Superior de Bombay concluyó en abril de 2009 que la prueba BEOS carecía de rigor científico y que su aplicación debía interrumpirse. Aditi Sharma quedó en libertad bajo fianza.
  • 34. Validez de la P300 como prueba de información almacenada en el cerebro  En vista del creciente número de informaciones imprecisas y de las expectativas creadas alrededor del uso judicial de la P300, la Sociedad Española de Neurofisiología Clínica (SENFC) en Marzo de 2.014 hizo público un comunicado realizando algunas puntualizaciones.  Los potenciales cognitivos se han estudiado en diversas enfermedades cerebrales con resultados prometedores, pero en el momento actual no figuran el las Guías de práctica Clínica.  La P300 es un tipo de potencial cognitivo que aparece cuando un sujeto reconoce que un estímulo es diferente al resto. En la práctica médica se buscan modificaciones de este potencial en relación con alteraciones cerebrales.  En el ámbito judicial, el posible uso de la P300 implica un enfoque diferente. Se postula que el reconocimiento que implica la aparición de la P300 supone que dicha información era conocida previamente por el sujeto. Algunos investigadores defienden que a partir del registro de la actividad del cerebro se puede decodificar información que almacena aunque el individuo la quiera ocultar.
  • 35. Validez de la P300 como prueba de información almacenada en el cerebro  La correlación entre actividad cerebral y contenidos mentales como la memoria no es aceptada por la comunidad científica. Por otra parte, se asume que la memoria almacena los hechos como un registro fiel de la realidad, lo cual no es cierto. Existe evidencia de que la memoria se construye y reorganiza e incluso se ha demostrado la posibilidad de falsos recuerdos. La P300 no accede directamente a la memoria del sujeto y no puede distinguir entre estos tipos de memoria. Varios estudios han demostrado errores de la prueba y la posibilidad de falsear voluntariamente los resultados.  En conclusión, la SENFC considera que en el momento actual no hay evidencia científica que demuestre la validez y fiabilidad de la P300 para obtener información que un sujeto tiene sobre determinados hechos. Por lo tanto, esta Sociedad no apoya su utilización con este fin hasta que se disponga de resultados concluyentes y mayor consenso científico.
  • 36. Bibliografía Potenciales evocados cognitivos. Seminarios de Neurofisiología 2011. Moncada M. Potenciales evocados cognitivos. Curso de Potenciales Evocados 3ª ed. 2008. Moliner J. http://robertocolom.blogspot.com.es/2014/02/detec http://www.diariomedico.com/2014/03/17/area- profesional/normativa/falta-evidencia-cientifica- usar-p300-juicios