A variação negativa contingente (CNV) é um potencial de superfície lento negativo, medido por eletroencefalografia (EEG), que ocorre durante o período entre um estímulo ou sinal de alerta e um estímulo imperativo. Hilmar Gudziol, Orlando Guntinas-Lichius. Chapter 16 - Electrophysiologic assessment of olfactory and gustatory function. In: Handbook of Clinical Neurology, Volume 164, 2019, Pages 247-262. Elsevier. A CNV foi um dos primeiros componentes do potencial relacionado a eventos (ERP) a ser descrito. O componente CNV foi descrito pela primeira vez por W. Grey Walter e colegas em um artigo publicado na Nature em 1964. A importância dessa descoberta foi que foi um dos primeiros estudos que mostrou que padrões consistentes da amplitude das respostas elétricas poderiam ser obtidos a partir do grande ruído de fundo que ocorre em gravações de EEG e que essa atividade poderia estar relacionada a um processo cognitivo como a expectativa.

Principais paradigmas

Em seu estudo, Grey Walter et al. (1964) apresentaram um "estímulo de alerta" (por exemplo, um único clique ou flash de luz) a um sujeito humano. O estímulo de alerta foi seguido aleatoriamente (ou não seguido) por um "estímulo imperativo" (cliques ou flashes repetitivos) 0,5-1 segundo depois. Em algumas situações, o sujeito simplesmente experimentou estímulos de alerta e imperativos passivamente; em outras, o sujeito poderia evitar o estímulo imperativo, se ocorresse, por uma resposta comportamental, por exemplo, pressionando um botão, mas o botão funcionava apenas se fosse pressionado após o estímulo imperativo ter ocorrido (ou seja, pressionamentos prematuros de botão eram ineficazes). O processo de estímulo de alerta opcionalmente seguido por estímulo imperativo ocorria em intervalos variáveis ​​entre 3-10 segundos.

Os pesquisadores descobriram que as respostas do EEG ao estímulo de alerta pareciam ter três fases: um breve componente positivo, um breve componente negativo e um componente negativo sustentado. Os componentes breves variavam com a modalidade sensorial (por exemplo, visual vs. auditivo), enquanto o componente sustentado variava com o intervalo de tempo entre o estímulo de alerta e o estímulo imperativo (e se o estímulo imperativo ocorria) e com a atenção/vigilância do sujeito. Walter et al. rotularam o componente sustentado de "variação negativa contingente" porque a variação da onda negativa era contingente à relação estatística entre os estímulos de alerta e imperativo. Eles observaram que:

a amplitude da resposta do EEG tornou-se atenuada ou habituada quando o estímulo de alerta foi repetido sem um estímulo imperativo subsequente; a amplitude retornada quando o estímulo imperativo seguiu o estímulo de advertência; a amplitude foi mais proeminente em situações em que o sujeito podia exercer controle impedindo o estímulo imperativo. Em 1990, Bozinovska et al. desenvolveram uma interface cérebro-computador baseada em CNV para controlar uma campainha de computador.L. Bozinovska, G. Stojanov, M. Sestakov, S. Bozinovski. CNV pattern recognition – a step toward cognitive wave observation. In: L. Torres, E. Masgrau, M. Lagunas, editors. Signal processing: theories and applications. Proceedings of the Fifth European Signal Processing Conference (EUSIPCO 90); 1990, Barcelona. 1990, Elsevier Science Publishers; 1990. p. 1659–1662L Bozinovska, S. Bozinovski, G. Stojanov. Electroexpectogram: experimental design and algorithms. Proceedings of the IEEE International. Biomedical. Engineering Days; 1992. Istanbul. p. 58–60 Em 2009, Bozinovski e Bozinovska projetaram um experimento de interface cérebro-computador baseado em CNV, onde o CNV controlava um objeto físico, um robô. A. Bozinovski, L. Bozinovska. Anticipatory Brain Potentials in a Brain-Robot Interface Paradigm. Proceedings of the 4th International IEEE EMBS Conference on Neural Engineering, Antalya, Turkey, p. 451-454, 2009

Características dos componentes

Walter et al. (1964) mostraram que um único clique provoca um breve pico positivo e um breve pico negativo. Flashes repetitivos provocam breves picos positivos e negativos. Se esses estímulos forem separados por 1 segundo, os mesmos padrões individuais resultam. Após cerca de 50 apresentações, esses picos são indistinguíveis do ruído. Por outro lado, quando um único clique é seguido por flashes repetitivos que são encerrados por um pressionamento de botão, há um grande pico negativo gradual que termina bruscamente com o pressionamento do botão. Esta é a variação negativa contingente. Outro estudo clássico foi descrito por Joseph Tecce no Psychological Bulletin em 1972. Nesta revisão, Tecce resume o desenvolvimento, a morfologia e o locus de aparecimento da CNV.

Desenvolvimento

Estudos têm mostrado que a CNV aparece após cerca de 30 tentativas de estímulos pareados, embora esse número possa ser reduzido quando o sujeito entende a tarefa com antecedência. Flashes de luz, cliques e tons foram usados ​​para provocar a CNV. Uma resposta ao estímulo imperativo é necessária para provocar uma CNV clara. Essa resposta pode ser uma resposta física ou mental. A CNV é provocada quando dois estímulos vinculados são apresentados. Quando o estímulo imperativo é removido inesperadamente, a CNV atenua até ser completamente suprimida após cerca de 20–50 tentativas. A CNV é imediatamente restaurada se pareada com o estímulo imperativo novamente.

Morfologia

O pico negativo da CNV aumenta em torno de 260–470 ms após o estímulo de alerta. Ele aumentará rapidamente se o sujeito não tiver certeza sobre quando o estímulo imperativo ocorrerá e aumentará gradualmente se o sujeito estiver confiante sobre quando o estímulo imperativo ocorrerá. A amplitude máxima é geralmente em torno de 20 microvolts. A distribuição do CNV no couro cabeludo é ainda mais influenciada pelas demandas específicas do movimento preparado, como a mudança de um dedo para outro da mesma mão ou da mão esquerda para a direita, refletindo o recrutamento de diferentes áreas corticais de acordo com as mudanças nas demandas da tarefa.

Topografia

A CNV aparece mais proeminentemente no vértice e é bilateralmente simétrica.

Sensibilidade funcional

Há muitas pesquisas que descrevem quais características do estímulo podem afetar as características do CNV. Por exemplo, intensidade, modalidade, duração, taxa de estímulo, probabilidade, relevância do estímulo e discriminação de tom podem afetar o componente CNV.

Atenção e expectativa

A atenção também afeta a amplitude da CNV. Os exemplos a seguir de várias condições de tarefas e estudos mostram que a CNV é alterada quando o protocolo experimental altera a atenção necessária para executar as tarefas. Primeiro, quando os sujeitos foram informados de que o estímulo imperativo seria removido, a CNV foi reduzida. Segundo, em uma condição, os sujeitos foram autorizados a escolher se iriam pressionar o botão ou não. Em testes em que o sujeito optou por não responder, não houve CNV. Terceiro, quando o sujeito foi especificamente informado de que não haveria flashes repetitivos, nenhuma CNV foi eliciada. Quarto, outra condição mostrou que uma CNV foi eliciada em sujeitos que foram instruídos a estimar quando os flashes repetitivos viriam mesmo quando nenhum flash foi apresentado. Quinto, quando os sujeitos foram solicitados a prestar atenção e responder rapidamente, a amplitude da CNV foi aumentada. Os resultados dessas condições sugerem que a CNV está relacionada à atenção e à expectativa.

Probabilidade

Quando a probabilidade de flashes repetitivos é aleatória e os flashes repetitivos são removidos em cerca de 50% dos testes, a amplitude da CNV é cerca de metade da normal.

Intensidade

Alguns pesquisadores demonstraram que a intensidade do estímulo pode afetar a amplitude da VNC. Parece que o componente VNC apresenta maior amplitude para estímulos de baixa intensidade, ou seja, difíceis de ver ou ouvir, em comparação com estímulos de alta intensidade. Isso pode ocorrer porque o sujeito precisa prestar mais atenção para perceber o estímulo de baixa intensidade. Se a detecção da tarefa imperativa se tornar muito difícil, a amplitude da VNC será reduzida. Em outras palavras, a atenção ao estímulo imperativo é importante para o desenvolvimento da VNC, e o aumento da dificuldade da tarefa distrai a atenção.

Em estudos relacionados, pesquisadores também demonstraram que quanto maior a resposta motora necessária, maior a amplitude da VNC. Estudos com indivíduos com privação de sono tendem a apresentar uma VNC reduzida. Isso fornece evidências adicionais de que a falta de atenção pode diminuir a amplitude da VNC.

Intervalo interestímulo

A amplitude da VNC muda quando se altera o pré-período, ou intervalo interestímulo (ISI). O ISI mais frequentemente utilizado é entre 1,0 e 1,5 segundos. Ensaios com ISI entre 0,5 e 1,5 produzem uma onda de VNC robusta. Quando o ISI é reduzido para 0,125 ou 0,25 segundos, a VNC é suprimida. Por outro lado, ensaios com ISI de 4,8 segundos apresentam amplitude de VNC reduzida.

Onda O e onda E

A maioria dos pesquisadores concorda que o componente CNV tem sido associado ao processamento de informações e à preparação de respostas. A principal controvérsia é se a CNV é composta por mais de um componente. Após a descoberta da CNV, os pesquisadores conseguiram distinguir entre dois componentes principais da CNV. Loveless e Sanford (1975) e Weerts e Lang (1973) aumentaram o intervalo interestímulo para mais de 3 segundos e mostraram que dois componentes podem ser visualmente distinguidos da CNV. A primeira onda seguiu o estímulo de alerta e foi chamada de onda O, ou onda de orientação. Essa onda mostrou amplitude aumentada nas regiões frontais. A segunda onda precedeu o estímulo imperativo e foi chamada de onda E, ou onda de expectativa. Um estudo conduzido por Gaillard (1976) forneceu evidências adicionais de que a onda O era distribuída frontalmente e era mais fortemente afetada por estímulos auditivos do que por estímulos visuais.

Uma questão importante relacionada tem sido a questão de saber se toda ou parte da CNV corresponde ao potencial de prontidão. O potencial de prontidão é a preparação neural para respostas motoras. Ambos os componentes têm uma distribuição de couro cabeludo semelhante com uma amplitude negativa e estão associados a uma resposta motora. De fato, muitos pesquisadores alegaram que a CNV terminal, ou onda E, era na verdade o potencial de prontidão, ou Bereitschaftspotential. Este foi o consenso geral até que outros trabalhos forneceram evidências de que a CNV pode ser distinguida do RP. Primeiro, o RP é geralmente lateralizado para o lado contralateral da resposta motora, enquanto a CNV é geralmente bilateral. Segundo, a CNV pode ocorrer mesmo quando uma resposta motora não é necessária. Terceiro, um RP ocorre sem nenhum estímulo externo. Isso mostra que o RP ocorre para respostas motoras enquanto a CNV ocorre quando dois estímulos são contingentes um ao outro.

Localização

Outro tópico importante no estudo do componente CNV é a localização da fonte geral da CNV. Por exemplo, Hultin, Rossini, Romani, Högstedt, Tecchio e Pizzella (1996) utilizaram magnetoencefalografia (MEG) para determinar a localização da fonte eletromagnética da onda CNV. Seu experimento sugere que a CNV terminal está localizada dentro da área 6 de Brodmann e corresponde ao córtex pré-motor.