Analýza potkaních zrakových evokovaných potenciálů v prostředí Python-MNE

Abstract

Cílem práce bylo analyzovat zrakové evokované potenciály (VEP) u potkanů a navrhnout postup pro jejich detekci a zpracování. V rámci experimentu byly měřeny VEP odpovědi na tři typy vizuálních podnětů: světelné záblesky (flash), reverzní šachovnicový vzor (pattern-reversal) a nástup pohybu (motion-onset). Pro zpracování získaných EEG dat byla vyvinuta procedura zahrnující filtraci, automatické odstranění artefaktů, rereferencování k průměru, segmentaci, korekci baseline, následované zprůměrováním segmentů a detekcí evokovaných vrcholů. Výsledky ukazují, že flash stimulace vyvolává VEP o nejvyšší amplitudě s typickým průběhem složek (N40, P90 atd.), zatímco pattern-reversal generuje menší, ale časově konzistentní vlny (okolo 50-60 ms) a motion-onset podnět vyvolává nejslabší odpovědi s hlavní negativní složkou ~120 ms (N120). Navrženým postupem se podařilo zachovat kolem 90 % segmentů a získané průměrné křivky obsahují dobře rozeznatelné komponenty. Tyto komponenty jsou porovnatelné s lidskými evokovanými potenciály, avšak vykazují určitá specifika potkaního modelu. Navržená metodika tak poskytuje validní nástroj pro analýzu vizuálních evokovaných potenciálů a srovnání jejich parametrů mezi různými druhy či experimentálními podmínkami.

The aim of this thesis was to analyze visual evoked potentials (VEPs) in rats and to propose a procedure for their detection and processing. In the experiment, VEP responses were recorded for three types of visual stimuli: light flashes (flash), pattern-reversal checkerboard, and motion-onset. A data processing pipeline was developed, incorporating filtering, automatic artifact removal, average rereferencing, epoch segmentation, baseline correction, followed by averaging of segments and detection of evoked peaks. The results show that flash stimulation elicited VEPs with the highest amplitudes and a typical waveform sequence (N40, P90, etc.), while pattern-reversal produced smaller but temporally consistent waves (around 50-60 ms), and motion-onset evoked the weakest responses with a main negative component at ~120 ms (N120). The proposed approach preserved approximately 90% of the segments, and the resulting averaged waveforms contain clearly distinguishable components. These components are comparable to human evoked potentials but also exhibit certain characteristics specific to the rat model. The proposed methodology thus provides a valid tool for the analysis of visual evoked potentials and comparison of their parameters across species or experimental conditions.