婴儿期P50感觉门控

您好，我是 Ally Newton。我是 Sharon Hunter 博士。我是 Randy Ross 博士。

我们隶属于科罗拉多大学丹佛医学院的杰罗姆·科尔恩实验室及发育研究项目。我们将演示婴儿P50门控，这是一种听觉感觉门控形式。注意缺陷在多种精神疾病中较为常见，包括精神分裂症、双相情感障碍、自闭症以及注意缺陷多动障碍（ADHD）。

人们对这些注意力缺陷的神经发育因素日益关注。所谓神经发育因素，是指尽管这些缺陷在儿童期或成年期才在临床上显著表现出来，但其根源在于生命早期（如婴儿期甚至产前阶段）即已开始的脑发育问题。尽管这种关注与日俱增，但目前可用于测量新生儿意图或婴儿期认知能力的方法仍然较少，尤其是适用于出生后最初几天或几周内的测量方法更为稀缺。

P50 感觉门控是可用于婴幼儿的一种方法。注意包含多个组分，本文将重点讨论其中最早出现的一个组分。

大脑能够过滤或减弱重复且无信息量的感官刺激。这种感觉门控效应可通过听觉诱发电位进行测量。新的听觉刺激会引发典型的脑电图（ELECTROENCEPHALOGRAPHIC，EEG）波形，这些波形根据其在刺激后出现的潜伏期被标记为正波（P）或负波（N），代表典型成人的脑电反应。

早期反应成分包括 N 40、P 50 和 N 100 波。儿童的潜伏期较长，但这些波仍被称为 N 40、P 50 和 N 100，以保持与成人相关文献的一致性。从刺激第二次呈现开始，大脑抑制系统即被激活，诱发电位随之减弱。

我们重点关注P50波，因其在感觉处理的早期阶段出现，且不涉及意识思维。稍后我们将演示如何对其进行量化，但通常而言，第二个声音相对于第一个声音的反应减弱，表明良好的感觉门控，这是注意力的重要第一步。若无法抑制对第二个声音的反应，则代表感觉门控功能不良，与注意力障碍相关。

由于不要求参与者执行任何操作，该任务非常适用于年幼的婴儿。还有一个重要的问题需要注意：这种自动的前注意抑制过程在觉醒水平升高的时期效果较差。

在婴儿身上放置电极足以使其觉醒，从而影响感觉门控的准确评估。为避免这一问题，需要让婴儿在记录P50之前进入活动睡眠状态，即婴儿期的快速眼动（REM）睡眠。感觉门控检测中，使用充满导电膏的银-氯化银电极，并通过医用胶带将其固定在儿童身上。

脑电图（EEG）和听觉诱发电位在头皮顶点 zz 部位记录。为辅助睡眠分期，分别在左眼或右眼上方及外侧记录双极眼电图（EOG）。同时记录颏下肌电图（EMG）。

信号被放大5,000倍，并在0.05至100赫兹之间进行滤波。EOG信号被放大1,000倍，并在1至200赫兹之间进行滤波；EMG信号被放大10,000倍，并在1至2,200赫兹之间进行滤波。采样率设定为1,000赫兹。

数据被转换为ACI格式。一旦确定儿童已入睡且电极阻抗低于10千欧，即通过位于头部两侧的两个扬声器呈现成对的点击声，每对点击声持续50毫秒，间隔500毫秒。成对点击之间的刺激间间隔恒定为10秒。后续分析使用美国马萨诸塞州纳提克MathWorks公司提供的MATLAB软件进行。

调整音量，使每次点击产生85分贝的声音。在婴儿保持睡眠期间，持续记录该声压水平，通常可获得30至90分钟的连续数据。一般需要超过60分钟的睡眠时段，才能识别出足够的活跃睡眠期。

进行分析时，最好在婴儿睡眠状态下采集数据。目标是获得至少15分钟的连续活跃睡眠数据。为了达到这一时长，我们通常会记录一至一个半小时。

有许多措施可以采取，以最大程度地提高婴儿参与者保持睡眠状态的可能性。包括在婴儿平时小睡的时间安排访问，使用远离其他活动的安静房间，调暗房间光线，准备婴儿床、婴儿摇椅和摇椅，以便根据婴儿的偏好选择使用。在摇椅或婴儿床的头部位置铺上一张床单，供婴儿头部使用。

在婴儿到来之前，务必准备好所有物品，包括清洁的电极、导电膏、脑电图（EEG）记录设备，例如由美国北卡罗来纳州夏洛特市 Com-Tek Medical 公司生产的 NeuroScan 设备。最后，也是最重要的一点，你需要预留比预想更长的时间。婴儿对压力极为敏感，如果实验人员感到时间紧迫，婴儿也会感受到压力，从而影响其睡眠质量。

当婴儿到达后，在开始包裹之前，务必确保其已喂食、打嗝，并且尿布清洁。如果需要，可用电极准备垫擦拭婴儿头部，以尽量减少阻抗；使用导电性脑电膏和布胶带固定电极。参考电极置于前额或耳后，起到减少环境噪声干扰的作用。

将电极置于右侧或左侧乳突，作为参考电极。参考电极也可置于鼻部，只要其与乳突位于面部同一条直线上即可。有时使用卷尺测量头部中点，以确定CZ电极的位置。

将一个电极置于Cz位置。用于脑电图（EEG）的两个电极用于记录眼电图（EOG）或眼球运动，分别置于眉毛上方的骨性部位和右眼外侧的骨性部位；另有一个电极置于下巴处，用于肌电图（EMG）以测量肌张力。我们使用Neuroscan系统检测阻抗水平，理想情况下读数应为深蓝色或黑色，表示阻抗较低。

有时等待婴儿头部的电极温度升高会更有利，因为这将产生较低的阻抗读数。也可能需要下压电极以尝试获得理想的阻抗水平。通常情况下，此时房间会保持昏暗，但出于拍摄需要，我们将保持照明。

在操作过程中需同步记录相关注意事项，例如眼睛是睁着还是闭着、是否有身体活动、电极是否因婴儿活动而移动或移位、是否为了获得更好的读数而调整位置、是否存在外界噪音以及可能的活跃睡眠时间段。如果描记中显示有心率信号，应将肌电图（EMG）电极移至下颌的骨性部位。如果读数杂乱或不清晰，可能是由于室内某些设备（如手机）产生的电子干扰所致。

电极未牢固固定，此时可将电极向下轻压以确保稳固；或电线接触到其他电源，可通过用胶带固定电线避免此问题。婴儿醒来后，使用粘合剂去除剂有助于去除胶带和导电膏。用婴儿湿巾清洁婴儿头部残留的多余导电膏。

随后向家属表示感谢，并将记录转入离线分析。以下是一段典型婴儿的描记图片段。第一步是识别出活动睡眠期和安静睡眠期。

特别是，我们需要寻找持续时间超过15分钟的活跃睡眠期。活跃睡眠表现为明显的眼球运动和活跃的脑电波，其特征为高频、低电压，外观上与儿童清醒时相似。同时还会出现肌张力降低，表现为平坦的肌电图（EMG），记录过程中采集的备注信息将表明婴儿眼睛闭合且呼吸不规则。

在记录过程中，会对描记图应用滤波器，包括去除频率约为60赫兹的波形。60赫兹的波形由大多数美国电子设备产生。我们还使用一种滤波器，用于去除低于1赫兹的频率，这些频率是由能量场中无关的漂移所引起的。

这有助于我们将脑电波与环境中产生的其他信号区分开来。放大到三秒的时间片段，您可以看到点击事件发生的位置。

然而，仅从一次两秒的诱发电位记录中识别特定的诱发电位波形是困难的。因此，我们将多次记录叠加在一起，叠加的记录次数越多，各个成分就越清晰。在此，通过将75次记录进行平均，您可以看到我们感兴趣的待测波形。

刺激呈现后出现的第一个大的正向波称为P1或P50。随后是一个称为N100的负向波。在婴儿中，这些波的出现时间比成人晚。

该婴儿的P 50实际上出现在刺激后约75毫秒，而成人通常为50毫秒。我们在测量对第一和第二个声音的反应后，从先前的波谷到波峰测量了P 50的振幅。将第二个振幅除以第一个振幅。

为了确定门控比率，需在峰顶最高点处测量潜伏期。以下是一个示例：一名婴儿的比值接近1，表示未通过门控；而另一名婴儿的比值接近0，反映出抑制过程功能良好，能够实现正常的感觉门控。目前尚未建立明确的标准来界定正常门控的百分比阈值。

我们采用0.5作为截断值，同时需注意任何比例的门控都优于无门控。P50感觉门控是一种用于测量注意早期前注意成分的有效方法。该方法甚至可用于出生仅数小时的极小婴儿。

该方法可能有助于了解早期发育过程，也可作为评估新型干预措施的机制，在注意力障碍尚未达到临床显著程度之前，尽早进行预防。我们杰罗姆·科尔恩实验室希望本次介绍能为评估婴幼儿P50感觉门控提供基础指导。