体性感覚における刺激強度と検出の解離可能な神経相関

体性感覚刺激強度と行動検出は正の関連があり、どちらも神経反応と相関しています。ただし、刺激強度と初期の体性感覚誘発電位（SEP）が検出を予測する程度、およびこれらのパラメーターが感覚処理に影響する刺事前の脳振動状態とどのように相互作用するかについては、依然として議論の余地があります。ここでは、SEPコンポーネントが早期に刺激強度をコードする方法、刺激前のアルファおよびベータバンド振幅がSEPとどのように相互作用するか、どの神経マーカーが刺激検出を予測するかを調査しました。この目的のために、EEGの記録中に個々の心理測定応答関数（漁獲試験を含む）に沿って分布したさまざまな強度で、電気指の神経刺激をランダムに提示しました。参加者は、試行ごとに刺激の存在を報告しました（1つの代替強化選択）。最も低い（知覚できない）強度については、P50成分によって反映される測定可能な早期皮質処理にもかかわらず、参加者はゼロ（行動）感度を示しました。P50振幅は、刺激強度の増加で拡大されましたが、刺激の検出を予測しませんでした。代わりに、検出は、後の負のN150成分に関連していただけでなく、前腹部の体性感覚αおよび前頭ベータバンド振幅の増加と関連していました。私たちの結果は、それぞれP50およびN150振幅に反映されるように、刺激強度と検出の連続表現の証拠を提供します。さらに、刺激の検出は現在の脳の状態に依存しているようで、今後の刺激は報告可能かどうかになります。

Somatosensory stimulation intensity and behavioral detection are positively related, and both correlate with neural responses. However, it is still controversial as to what extent stimulus intensity and early somatosensory evoked potentials (SEP) predict detection and how these parameters interact with pre-stimulus brain oscillatory states, which also influence sensory processing. Here we investigated how early SEP components encode stimulation intensity, how pre-stimulus alpha- and beta-band amplitudes interact with SEPs, and which neural markers predict stimulus detection. To this end, we randomly presented electrical finger nerve stimulation with various intensities distributed along the individual psychometric response function (including catch trials) while recording the EEG. Participants reported stimulus presence on a trial-by-trial basis (one-alternative-forced-choice). For the lowest (imperceptible) intensities, participants showed zero (behavioral) sensitivity despite measurable early cortical processing reflected by the P50 component. The P50 amplitude scaled with increasing stimulation intensities but was not predictive of stimulus detection. Instead, detection was associated with the later negative N150 component, as well as with pre-stimulus lowered somatosensory alpha- and increased frontal beta-band amplitudes. Our results give evidence for a serial representation of stimulus intensity and detection, as reflected by the P50 and N150 amplitude, respectively. Furthermore, stimulus detection seems to depend on the current brain state, rendering upcoming stimulation being reportable or not.