残疾儿童皮层听觉-触觉加工的定量评估

本实验的总体目标是测量幼儿对轻触觉的躯体感觉信息处理能力。首先需建立事件相关电位（ERP）技术及触觉刺激传递系统。第二步是将脑电图（EEG）电极帽佩戴于儿童头部，以记录大脑的神经活动。

接下来，运行采用 UFF 与假刺激范式编程的刺激控制程序。最后一步是处理事件相关电位试验中获取的数据。通过比较真实触觉刺激与假刺激所引发的反应，最终可证明轻触刺激可引起皮层激活。

因此，与MRI或电神经刺激等其他方法相比，该方法的主要优势在于对儿童非常友好。它操作快速、无痛，且不需要受试者主动配合，这使得我们能够在婴儿和年幼儿童中实施该检测。为了为此方案编写刺激控制程序，首先设置两个串行命令。

一个命令应识别气流刺激，另一个命令识别假刺激，由刺激控制应用程序向微控制器发送指令，使微控制器在相应的数字输出通道上产生持续时间为20毫秒的TTL脉冲。该输出应分为两条线路：一条连接至脑电图记录系统的数字输入端，另一条连接至电磁阀控制的空气阀门。

在脑电数据流中标记两个阀门的开启时刻。使用示波器和麦克风测量真实刺激和假刺激条件下从脉冲到气流的潜伏期。这两个潜伏期可能一致。

在10到15毫秒的时间范围内，通过录音后处理进行调整。为了修改多感官协议的控制程序，向微控制器发送两条串行命令，以标识真实气流刺激或假刺激，同时发送已录制的语音声音或静音信号。通过放置在受试者正上方或前方中线位置的扬声器呈现听觉刺激。

将声音起始时间与喷气刺激的起始时间或已测得的喷气潜伏期对齐。首先，将电极帽放置于受试者头部，使用温热的生理盐水溶液调节传感器，以确保其与头皮充分接触。

若受试对象为儿童，应确保儿童舒适地坐在父母或护理人员的腿上。若受试对象为婴儿，应确保婴儿被轻轻包裹，并由护理人员抱在怀中，或平躺在打开的婴儿床内。接下来，将一个1毫米的喷嘴置于待测手的食指尖端下方0.5厘米处。

将幼儿的手指放入模具固定器中，并使用魔术贴在关节近端和远端固定，以确保与喷嘴的距离保持一致。若操作对象为婴儿，应将其整个手掌放入固定器中并妥善固定，以增强幼儿的注意力，从而在记录中获得更大的特异性事件相关电位（ERP）峰值。实验过程中应提供一项任务。

例如，对于五岁的儿童，可以将气流描述为鱼缸中鱼儿吹出的气泡，并使用一个带有装饰的盒子遮盖住气流装置。要求儿童猜测每个气泡是由蓝色的鱼还是红色的鱼吹出的。告诉儿童在完成此任务时应保持安静，不要说出任何内容。

通过调压器将气动压缩机启动压力设为 40 PSI，以为空气触觉刺激的阀门输入提供气源。然后运行刺激呈现程序，针对受试手进行测试，共包含 60 次随机交替的喷气刺激和 60 次假刺激试验。假刺激应通过一个单独的喷嘴释放气流，喷嘴方向需偏离手指。

切勿连续呈现两次以上的气流刺激或假刺激。试次间间隔应在 2000 至 2,500 毫秒之间随机变化。若研究非对称性躯体感觉障碍，还需对另一只手执行相同的实验方案。

对婴儿受试者执行该方案时，需注意无需要求其注意刺激。按照所述方法运行刺激呈现，对掌部施加喷气刺激和假刺激以进行多感官评估，无需执行任何任务。该方案也可与听觉刺激结合使用。

此处展示了一些可使用的示例刺激材料。请注意，GA 是以无口音的女性声音生成的计算机语音“ga”的示例。接下来我们将演示如何让一名五岁儿童运行刺激呈现程序。

按照先前所述的方案进行操作。对于受试手，应采用听觉-触觉范式，随机呈现此处所示的四种刺激，每种刺激重复60次试验。接着，对另一只手重复执行完全相同的方案，在方案开始时再次为儿童播放一部无声的、适合其年龄的动画片，并在整个过程中持续播放。

数据采集期间，选择滤波器和参考设置，依据标准的事件相关电位方法对数据进行采样。为分割数据，需使用所需的滤波器对记录的数据进行滤波和分段。同时务必对数据执行质量控制。

使用ERP软件中包含的计算机算法，对每个片段进行运动和眼动伪迹（如高频肌电活动）的筛查。随后进行人工审查，并使用眼动伪迹校正工具对受污染的试验数据进行校正。接下来，对事件相关电位进行平均。

接下来，将信号重新参考至平均参考，然后进行基线校正。随后提取各个峰的平均振幅和峰值潜伏期。数据源自预定义人群的总平均波形的外推结果。

最后仅纳入电极位置与预设区域重叠的数据用于分析，提取各个电极的数据，并对每个簇内的数据进行平均。此处可看到对喷气刺激与假刺激对照反应的比较。在对侧皮质侧（即受刺激手的对侧），曲线仅表示位于中央顶区的儿童数据的平均值。

黑线代表喷气刺激的反应。而灰线代表假刺激反应。该图显示了记录于对侧半球体感区域的反应，该区域对应于触觉和双耳听觉刺激。

图示为仅在中央顶叶区域10名儿童的平均反应。灰色线条代表假刺激加气流刺激的计算叠加反应。黑色线条代表同时施加前庭刺激与气流刺激的真实多感官反应。

因此，该方法可帮助我们回答残疾研究领域中的一些关键问题，例如患有各种发育障碍的婴儿和儿童在执行此操作时如何处理听觉、触觉以及两者的结合。保持指尖或手部与喷嘴尖端之间距离的一致性至关重要，因此我们使用模具支架或各种定位装置。