Cuando se colocan dos electrodos en la superficie del cráneo humano y se amplifican las señales registradas, se revela un patrón de variaciones del voltaje en el tiempo que es conocido como electroencefalograma (EEG), cuya amplitud normal varía entre aproximadamente -100 a +100 µV, con una frecuencia de unos 40 Hz o menos. Si entonces presentamos al sujeto un estímulo y definimos un segmento del EEG, que podría empezar unos 100 mseg antes y terminar unos 1000 mseg después del estímulo, dentro de ese segmento habrá cambios en el potencial eléctrico cerebral relacionados específicamente con el estímulo y que constituyen los llamados "potenciales relacionados con eventos" (ERPs; Figura 1).
En las investigaciones iniciales esos cambios fueron llamados "potenciales evocados (EPs)", porque se creyó que reflejaban una actividad cerebral que era evocada por la presentación del estímulo y estaba relacionada con un procesamiento sensorial básico. Sin embargo, actualmente se ha encontrado que al menos algunos de esos potenciales están relacionados con una "variedad de procesos que son invocados por las demandas psicológicas de la situación" (Donchin et al., 1979), por lo que reflejan algo mas que sólo una actividad evocada; esto ha llevado a describirlos con un término mas neutral, como "potenciales relacionados con eventos'' (ERPs). Así, podemos decir que los potenciales evocados reflejan una actividad cerebral mas relacionada con las características del estímulo, mientras la actividad en los potenciales relacionados con eventos está mas relacionada con las condiciones internas del cerebro.
Figura 1. Potencial relacionado con eventos (ERP) típico. Después del estímulo en el tiempo 0, se registran varias oscilaciones nombradas de acuerdo a si el potencial se desplaza en dirección negativa (hacia arriba, N1, N2) o en dirección positiva (hacia abajo, P1, P2, P3). Estos desplazamientos ocurren cuando se activan neuronas orientadas en formas diferentes unas de otras.
En forma general aceptamos que los ERPs reflejan la actividad que se origina dentro del cerebro; sin embargo, las relaciones entre lo que sucede en el cerebro y lo que observamos en el cráneo no se entienden completamente. Aún así, debe quedar claro que, primero, los ERPs registrados sobre el cráneo representan campos eléctricos asociados con la actividad de poblaciones de neuronas; segundo, que si van a producir campos que se puedan registrar en el cráneo, las neuronas individuales que comprenden esas poblaciones deben activarse en forma sincrónica y tener cierta configuración geométrica tal que sus campos dipolares se sumen, y; tercero, consideraciones biofísicas y neurofisiológicas indican que las formas de onda registradas en el cráneo y formando los ERPs, son principalmente una reflexión de los potenciales dendríticos post-sinápticos, mas que potenciales de acción axonales.
En algunas estructuras, como la corteza cerebral, el arreglo geométrico de las neuronas es perpendicular a la superficie cortical y tiene la misma orientación, por lo que es favorable para que sumen su actividad eléctrica. En cambio, en otras estructuras como el tálamo, las neuronas están arregladas en forma tal que los campos eléctricos producidos se cancelan unos a otros, por lo que no son detectables fuera de la estructura y tampoco en el EEG.
Esa selectividad de los ERPs es tanto una ventaja como una desventaja, ya que si observamos la totalidad de la actividad cerebral en el cráneo, los registros son tan complejos que es casi imposible analizarlos. Sin embargo, al registrar la diferencia de voltaje entre dos sitios en relación a un punto 'neutro', podemos detectar las diferencias regionales en el cráneo y si además filtramos las señales, podemos atenuar la actividad arriba y abajo de la frecuencia seleccionada. Por ejemplo, generalmente la actividad de alta frecuencia es atribuible a músculos (i.e., en el caso del EEG los m. extraoculares y m. maseteros) y la de 60 Hz al 'ruido eléctrico' producido por la electricidad que es llevada en los alambres. Así, filtrando nos podemos quedar con aquellas frecuencias abajo de 60 Hz y dentro de las cuales estará la actividad neuronal que queremos registrar.
Como hemos dicho, los ERPs son cambios de voltaje contenidos en un segmento del EEG en el que también se encuentra el momento de la estimulación. Estos ERPs tienen una amplitud en el órden de µV, en relación a las ondas del EEG que son de decenas de µV. Por esta razón, para extraer la que corresponde al 'ruido eléctrico', es necesario utilizar técnicas de procesamiento de las señales y la mas común es la promediación de numerosos repeticiones. Esto involucra registrar varios segmentos del EEG, cada uno con la señal del estímulo y el evento que induce, y promediar todos los registros. Dada la suposición de que los eventos que no están fijos en el tiempo con el estímulo aparecerán al azar y por lo tanto se eliminarán en el promedio, las ondas residuales, que si están fijas en el tiempo, serán el promedio de las señales 'evocadas' por el estímulo.
Una desventaja del procedimiento de promediación es que no puede darnos un registro directo del ERP producido por eventos individuales, por lo que no podriamos compararlo directamente con otras mediciones. Sin embargo, para esto se han desarrollado varios mecanismos que permiten obtener una estimación del ERP para cada evento de interés y el mas simple de ellos involucra el uso de filtros (analógicos o digitales) que eliminan las señales mayores y menores a la de interés. También hay otros métodos complejos que involucran procedimientos de correlación cruzada.
Los potenciales que discutiremos a continuación pertenecen a estos llamados ERPs y han sido obtenidos en condiciones que describiremos con ellos.
Donchin, E. 1979. Event-related bain potentials: a tool in the study of human information processing. In: Evoked potentials and behavior. (Ed. H. Begleiter), pp. 13-75. Plenum, New York.