Ereignis-korrelierte Potenziale Während Ziel-Response Aufgaben zur kognitiven Prozesse der oberen Extremität die Anwendung bei Kindern mit einseitigem Cerebralparese Studieren

Zusammenfassung

Mehrere Kinder mit einseitiger Zerebralparese scheinen die erhaltene Leistungsfähigkeit ihrer betroffenen oberen Gliedmaßen zu missachten. Diese Entwicklungsmissachtung wird in der Literatur ausführlich beschrieben, aber die daran beteiligten kognitiven Prozesse wurden nicht untersucht. Um die zugrundeliegenden kognitiven Faktoren der Kontrolle der oberen Extremitäten zu untersuchen, wurde ein ereigniskorreliertes Potenzialprotokoll entwickelt.

Zusammenfassung

Einseitige Cerebralparese (CP) ist eine Erkrankung des Nervensystems, die eine sehr häufige Ursache von Behinderung in der Kindheit ist. Es wird von einseitigen motorischen Behinderungen, die häufig in der oberen Extremität dominiert werden gekennzeichnet. Neben einem reduzierten Bewegungskapazität der betroffenen oberen Extremität, mehrere Kinder mit einseitiger CP zeigen einen reduzierten Bewusstsein für die verbleibenden Bewegungskapazität dieser Extremität. Dieses Phänomen der ohne Berücksichtigung der erhaltenen Kapazität der betroffenen oberen Extremität wird regelmäßig als Entwicklungsmissachtung (DD) bezeichnet. Verschiedene Theorien wurden postuliert, DD, was darauf hindeutet, jeweils leicht unterschiedliche Richtlinien für die Therapie zu erklären. Dennoch haben kognitive Prozesse, die zusätzlich beitragen könnten, um bei Kindern mit einseitigen CP DD nie direkt untersucht. Das aktuelle Protokoll wurde entwickelt, um kognitive Aspekte in der oberen Gliedmaßen Kontrolle bei Kindern mit einseitigen CP mit und ohne DD beteiligt studieren. Dies wurde durch die Aufzeichnung ereignisbezogene p getanotentials (ERPs) aus dem laufenden EEG während Ziel-Antwortaufgaben fragen, für eine Handbewegung als Reaktion extrahiert. ERPs bestehen aus mehreren Komponenten, von denen jede mit einem gut definierten kognitiven Prozess verbunden sind (z. B. die N1 mit frühen Aufmerksamkeitsprozesse, die N2 mit kognitiver Kontrolle und der P3 mit kognitiven Belastung und geistige Anstrengung). Aufgrund seiner exzellenten zeitlichen Auflösung ermöglicht das ERP-Technik, mehrere verdeckte kognitive Prozesse vorangehenden offenen motorische Reaktionen zu studieren und ermöglicht somit Einblicke in die kognitiven Prozesse, die auf das Phänomen der DD beitragen könnten. Unter Verwendung dieses Protokolls fügt eine neue Ebene der Erklärung zu bestehenden Verhaltensstudien und eröffnet neue Wege, um die breitere Umsetzung von Forschungs auf kognitive Aspekte der Entwicklungsbewegungseinschränkungen bei Kindern.

Einleitung

Cerebralparese (CP) wird als eine Gruppe von neurologische Entwicklungsstörungen, um Bewegung und Haltung Minderungen im Zusammenhang, die durch Störungen der Entwicklung von Föten oder kindlichen Gehirns ¹ hervorgerufen werden, definiert. Auch wenn diese Wertminderungen nicht-progressive, werden sie mit lebenslangen Behinderungen ^1,2 verbunden. Einer der häufigsten Subtypen des CP CP ist einseitig, die mehr als ein Drittel aller Fälle ^3. Es wird durch ausgeprägte motorische Defizite auf einer Seite des Körpers, die häufig noch ausgeprägter in der oberen Extremität ^1,3 sind gekennzeichnet. Neben der reduzierten Bewegungskapazität der betroffenen oberen Extremität, mehrere Kinder mit einseitiger CP scheinen auch nicht zu spontan nutzen die verbleibende Kapazität der betroffenen Hand im Alltag ^4-8. Diese Missachtung der Restkapazität der betroffenen oberen Extremität in einseitigen CP hat häufig als Entwicklungsmissachtung (DD) ^4-11 bezeichnet.

Inhalt "> Neben den traditionellen Erklärungen DD basierend auf Verhaltensverstärkung Theorien ^4, neuere Studien haben die Bedeutung der kognitiven Faktoren für das Verständnis DD ^5,9-11 betont. Diese Theorien basieren auf der Idee, dass bestimmte motorische Defizite bei Kindern mit einseitigen CP tatsächlich von dysfunktionalen kognitiven Prozesse, die für eine erfolgreiche zielgerichtete Verhalten des Motors notwendig sind, und nicht durch die Einschränkungen der Bewegungsfreiheit selbst verursacht. In dieser Hinsicht hat DD auf das Phänomen der post-Takt-Motor Vernachlässigung verglichen worden, was darauf hindeutet, visuell-räumliche Aufmerksamkeit Defizite ^{9, 11,12.} Alternativ ist vorgeschlagen worden, dass das Fehlen der Verwendung der betroffenen Hand während entscheidende Entwicklungsperioden nicht nur Motor Entwicklung beeinflussen, sondern ist auch mit einer Verzögerung von kognitiven Prozessen auf das motorische Verhalten ⁵ bezogen ^{verbundenen 10.}

Obwohl DD wurde ausgiebig in der Literatur beschrieben undverschiedene Theorien haben den möglichen Beitrag der veränderte kognitive Prozesse ^5,9-11, diese kognitiven Prozesse, um zielgerichtete Verhalten des Motors bezogen wurden nie direkt in einseitigen CP studierte betont. Das aktuelle Protokoll wurde entwickelt, um kognitive Aspekte zur oberen Extremität Kontrolle bei Kindern mit einseitigen CP Zusammenhang zu beurteilen. Das Protokoll beschreibt die Verwendung von ereigniskorrelierten Potentiale des Gehirns (EKP) aus dem laufenden EEG bei manueller Zielantwortaufgaben extrahiert.

ERPs bieten die einzigartige Möglichkeit, neuronale Reaktionen, die Zeit, um verschiedene Verarbeitungsstufen, um eine offene Antwort bezogenen gesperrt sind zu messen. Das heißt, sie ermöglichen es, unterschiedliche kognitive Prozesse, um zielgerichtete motorische Reaktionen, wie beispielsweise Antwortauswahl, Antwort Vorbereitung und Reaktion die Hemmung Prozesse im Zusammenhang zu untersuchen. Weiterhin EKPs bestehen aus mehreren Komponenten, von denen jede mit verschiedenen kognitiven Prozessen einhergehen (z. B. das N1 mit frühen Attention Prozesse, die N2 mit kognitiver Kontrolle und der P3 mit kognitiven Belastung und geistige Anstrengung). Ebenso mit ERPs während einer einfachen manuellen Ziel-Response Task ermöglicht es uns, verschiedene kognitive Prozesse auf verschiedene Verarbeitungsstufen der oberen Extremität Kontrolle bei Kindern mit einseitigen CP mit und ohne DD bezogen direkt studieren.

Protokoll

Zulassung für verschiedene Experimente mit dieser Versuchsanordnung wurde von der lokalen Ethikkommission der Fakultät für Sozialwissenschaften (ECSW) von der Radboud Universität Nijmegen sowie durch die regionale medizinische Forschung Ethik-Kommission, die GMO Arnheim-Nimwegen (Registernummer erhalten: 2012 / 049; NL Nr .: 39607.091.12).

1. Die Teilnehmer

1. Nur sind die Kinder, die mit einseitigen CP diagnostiziert werden, wie von einem Facharzt (dh, Neurologen, Kinderarzt) diagnostiziert.
   HINWEIS: Die ERP Protokoll zur kognitiven Aspekte beurteilen darunterliegenden oberen Extremität Motorsteuerung für Kinder mit einseitiger CP entwickelt worden, ist jedoch nicht nur auf diese Gruppe beschränkt.
2. Nur sind Kinder, die älter als 5 Jahre ^10,11.
   HINWEIS: Jüngere Kinder könnten nicht in der Lage, die Aufmerksamkeit während des gesamten Verfahrens der Aufgabe zu zahlen.
3. Ausschließen Kinder mit schweren visuellen und auditiven Beeinträchtigungen.
   NOTIZ: Es wird empfohlen, Kinder, die nur geringfügige visuellen und auditiven Beeinträchtigungen, wenn sie in der Lage sind, um die Aufgabe zu erfüllen und zeigen keine Unterschiede in Bezug auf Reaktionsgeschwindigkeit und Genauigkeit im Vergleich zu Kindern teilnehmen, ohne Sehbehinderungen sind. Allerdings müssen mögliche Beeinträchtigungen in einem späteren Bericht angegeben werden und möglicherweise für die in den letzten Analysen kontrolliert.
4. Schließlich verstehen sich inklusive Kinder, die nicht in der Lage, um die Aufgabe zu erfüllen sind wegen der möglichen kognitiven Beeinträchtigungen und / oder Verhaltensstörungen.
5. Vor der EEG-Messung, eine ausgebildete Ergotherapeutin und / oder Physiotherapeuten zu bewerten, die Kinder in Bezug auf die manuellen Fähigkeiten (MACS) der betroffenen Hand ^{13 sowie} die mögliche Anwesenheit von DD.
   1. Um zu beurteilen, DD, berechnet einen Index Vergleich der typischen Umfang der Nutzung der betroffenen Hand und Arm während der spontanen täglichen Aktivitäten (Performance) mit der Qualität der Hand / Arm-Fähigkeit unter idealen Bedingungen (Kapazität) ^14,15 . Verwenden Sie dazu gültige und zuverlässige Tests zur Beurteilung der Hand Kapazität und Leistung Hand ^16. Empfehlung: Verwenden Sie Indizes, die zuvor verwendet und vorzugsweise wurden validiert ^14,15. Die Verwendung des VOAA-DDD-R zur ​​Bestimmung DD ist sehr empfehlenswert, da die psychometrische dieser Aufgabe wurden veröffentlicht ^14.
   2. Da manuelle Fähigkeit sowie DD können über die Zeit (aufgrund der Therapieergebnisse z. B.) zu ändern, planen Sie diese Einschätzung kurz vor oder nach der EEG-Messung (vorzugsweise innerhalb der gleichen Woche).
6. Darüber hinaus sammeln demographischen Daten der Kinder (z. B. Alter, Geschlecht, Medikamente und Beschlagnahme der Geschichte), um in der Lage, diese Variablen berücksichtigen zu können (z. B. bei der passenden Gruppen oder der Interpretation der Ergebnisse).

2. Entwicklung des visuellen Ziel-Response-Task-

1. Schreiben Sie ein Skript für den computergestützten visuellen Ziel-Response-Aufgabe. Siehe Ergänzenden CodeDateien für ein Beispiel-Skript.
   1. Um die visuellen Stimuli auf einem Computerbildschirm zu präsentieren, mit einem Stimulus Lieferung und experimentelle Steuerprogramm, das der Zeit genau genug, um zeit verriegelt Marker um EEG-Signal zu senden, wenn ein Stimulus präsentiert wird. Zur Registrierung Reaktionen, verwenden Sie ein Gerät, das genaue Zeit (1 ms) Tastendrücke registriert und liefert damit verbundene Reizmarker auf die EEG-Computer (siehe Tabelle der Materialien).
   2. Für visuelle Reize verwenden, klare Formen auf weißem Hintergrund präsentiert, die leicht zu erkennen (Beispiele sind Formen oder einfache Objekte) und leicht zu unterscheiden sind (z. B. auf Basis von Farbe, Form, Größe). Empfehlenswert sind einfache Grafiken statt komplexer Reize wie Fotografien.
   3. Die folgenden Empfehlungen, um ERP-Experimente für Kinder zu entwerfen. Hinweis: Entwerfen ERP Experimenten für Kinder ist oft eine Herausforderung, weil Kinder eine begrenzte Kapazitäten, um auf lange sich wiederholende Versuche entsprechen müssen.
      1. Vorhanden Reize, die groß genug sind, um leicht durch das Kind (: 7 x 7 cm empfohlene Größe) erkannt werden.
      2. Weiterhin bevorzugt verwenden Reize, die attraktiv sind für die Kinder, die Aufmerksamkeit der Kinder auf die Aufgabe (zB Smileys). Halten Abbildung 1 zeigt ein experimentelles Protokoll, das bei kleinen Kindern verwendet werden können, um unterschiedliche kognitive Prozesse bei einfachen Handbewegungen zu studieren.
   4. Achten Sie darauf, deutlich unterschiedliche Stimuli für Recht vs. linken Bewegung Einleitung enthalten. Dies ermöglicht den Vergleich der verschiedenen Verarbeitungsstufen in Bewegungen sowohl der betroffenen und der weniger betroffenen Hand bei Kindern mit einseitigen CP beteiligt. Diese intraindividuelle Gestaltung ermöglicht teilnehmenden Kinder als ihre eigenen Steuer Teilnehmer dienen (betroffen vs. weniger betroffenen Hand).
      1. Empfehlung: Jetzt Reize auf der linken Seite oder der rechten Seite des Bildschirms, um jeweils zu induzieren linken oder rechten Handbewegungen. Zur Zusammenarbeitntrol für Stimulus Lateralisation, umfassen eine Hintergrund-Impulse auf die andere Seite des Bildschirms.
   5. Präsentieren die gleiche Menge von Reizen an die betroffene hinsichtlich der weniger betroffenen Seite. Verwenden Sie mindestens 20 Wiederholungen pro Reiz-Kategorie, um Mittelung der Ereignis-korrelierte Potenziale ¹¹ zu ermöglichen. Jedoch sicherzustellen, dass die Länge des Experiments nicht 10 min nicht überschreiten, da Kinder möglicherweise nicht zu einer längeren Aufgabe Verfahren teilzunehmen. Frühere ERP-Studien bei Kindern mit CP Bericht Protokolle zwischen 4,5 und 10 min ^10,11,17,18. Wenn eine längere Protokoll verwendet wird, damit das Kind eine Pause nach 10 Minuten zu nehmen und weiter danach.
2. Zur Aufzeichnung der Antworten auf die dargebotenen Stimuli bieten zwei große Antworttasten (empfohlen: Durchmesser: 9,5 cm, Höhe: 5,5 cm) mit sehr niedrigen Reaktionskraftanforderungen, um sicherzustellen, dass auch Kinder mit erheblichen Bewegungseinschränkungen sind leicht in der Lage zu reagieren.
3. Adapt die Studie Paradigma um kognitive Prozesse von Interesse zu messen und aus, um mögliche alternative Erklärungen der Daten.
4. Beispiel für experimentelles Design: Cued Go / NoGo-Aufgabe (Abbildung 1)
   1. Für eine cued Go / NoGo-Aufgabe, Reaktionsauswahl, Antwortvorbereitung sowie Reaktionsinhibition, Gegenwart vier verschiedene Arten von visuellen Reizen zu studieren: Hintergrund-Reize (als Grundlinie Maß für visuelle Reizverarbeitung implementiert), Cue-Stimuli für das linke und die rechte Seite (implementiert, um Reizselektion Prozesse zu untersuchen), go / Zielreize für die linke und die rechte Seite (implementiert, um als Reaktion Herstellungsverfahren zu studieren) und Nogo-Stimuli für die linke und die rechte Seite (implementiert, um die Response Inhibition Prozesse zu untersuchen ).
   2. Empfehlung: Jetzt Hintergrund- und Cue-Impulse für 1.000 ms. Vorhandenen Ziel-Stimuli, bis eine Reaktion erfolgt. Vorhanden Nogo-Impulse für 1.500 ms. Halten Sie das Inter-Stimulus-Intervall (ISI) zwischen Cue und Ziel / Nogo-stimuli fixiert (empfohlen: 1000 ms). Halten Sie den ISI nach jeder richtigen Antwort nach Ziel oder gehen Reize Zufalls (empfohlen: zwischen 1000-1500 ms).
   3. Um verwirrende oddball Aktivität, Gegenwart ziel- und Nogo-Reize in einer gleichwahrscheinlich Weise vermeiden.
      HINWEIS: Dieses Paradigma vermindert Wirkungen der Hemmung auf dem Nogo-Impulse ^19, erlaubt es einen direkteren Vergleich der ERPs sowohl von der Soll- und Nogo-Reize ausgelöst.
   4. Nach jeder richtigen Antwort auf einen Zielreiz oder eine korrekte gehemmten Reaktion auf ein Nogo-Stimulus, präsentieren eine Form von motivierendes Feedback (z. B. eine kurze lachen Ton).

3. Die Datenerfassungssystem

HINWEIS: Bei Messungen mit Kindern eine mobile EEG-Labor ist sehr zu empfehlen. Ein mobiles Labor ermöglicht die Durchführung der Studie in einer Umgebung, die dem Kind vertraut (z. B. Schule, Rehabilitationszentrum, zu Hause) ist.Wenn ein Mobil EEG-Einrichtung nicht verfügbar ist, sicherzustellen, dass das Kind bequem mit der Testumgebung. Während EEG Vorbereitung empfiehlt es sich, etwas Ablenkung / Unterhaltung für das Kind haben (z. B. einen Film anschauen).

1. Verwenden Sie zwei Computer: eine Präsentation der Stimuli und einem zweiten Computer zu erfassen und zu digitalisieren das EEG. Verbinden der Computer so, dass Ereigniscodes werden auf die EEG Digitalisierung Computer gesendet werden, wenn ein Ereignis von einer Art auftritt (z. B. Stimulus-Antwort).
2. Bei der Wahl des Elektrodenverstärkersystem verwenden eine aktive Elektrodensystem (empfohlen), um das Signal-Rausch-Verhältnis zu verringern.
   Hinweis: Ein aktiver Elektroden Verbesserung des Signal-Rausch-Verhältnis, da der erste Schritt der Amplifikation wird an der Stelle der Elektrode durchgeführt, wodurch die Wirkung der dazwischen Störsignalen minimiert. Ein großer Vorteil dieses aktiven Elektrodensystems besteht darin, dass eine elektrisch isolierte Kammer während der EEG-Aufzeichnung ermöglicht, ist nicht erforderlich,Messen in fast jeder Umgebung.
   1. Selbst mit einem aktiven Elektrodensystem, darauf achten, nicht zu messen, in der Nähe von elektrischen oder mechanischen Vorrichtungen.
3. Wählen Sie die Anzahl der Elektroden auf der Basis der Forschungsfrage und Studienpopulation. Ein 32-Kanal-Elektrodensystem (zusammen mit einem 32-Kanal EEG-Verstärker) ist ausreichend für das Studium meisten kognitiven Prozessen auf verschiedenen Verarbeitungsstufen der oberen Extremität Steuer in Kindern.

4. elektrophysiologischen Ableitungen

1. Beginnen Sie mit der Reinigung der Haut an der Stelle, wo der Referenzelektrode platziert ist, um die Impedanz zu reduzieren (Empfehlung: Ort, die Referenzelektrode auf der linken Mastoidknochen und eine andere aktive Elektrode auf der rechten Mastoidknochen für die Offline-Wieder Referenzierung auf verlinkten Mastoide).
   1. Reinigen Sie die Haut an der Referenzelektrode Platzierung durch leichtes Anlegen Peeling-Creme, um abgestorbene Hautzellen zu entfernen und reinigen Sie es mit Alkohol, um ölige Unter entfernenHaltungen.
   2. Darüber hinaus reinigen Sie die Stirn und die Haut um die Augen für die EOG (elektro oculogram) Elektroden (Mehr Informationen zu EOG-Aufnahmen in Schritt 4.6). Seien Sie vorsichtig beim Waschen des Gesichts, kann die Haut hier sehr empfindlich sein.
2. Bevor Sie die Kappe auf dem Kopf Teilnehmer, messen Sie den Kopfumfang um die Kappengröße zu bestimmen. Um den Umfang zu bestimmen, setzen Sie ein Maßband um die breiteste Stelle des Kopfes, gerade über den Ohren.
3. Übernehmen Sie die Kappe mit der entsprechenden Größe und prüfen, ob er in der richtigen Position ist.
   1. Um dies zu tun, den Abstand zwischen Inion (gewölbten Teil des Hinterhauptbein an der Rückseite des Schädels) und Nasion (Punkt, an dem die Spitze der Nase trifft den Kamm der Stirn) und zwischen dem linken und rechten interaurale Vertiefungen . Legen Sie die Cz-Elektrode auf genau 50% dieser Entfernungen. Mit einer Kappe gewährleistet, dass, wenn Cz korrekt über dem zentralen Scheitelpunkt befindet, sind alle anderen electrodes werden automatisch auf die Standard-Standorte nach dem internationalen 10-20 ^System 20 ^{positioniert.}
4. Platzieren Sie die Elektroden nach dem internationalen 10-20-System ²⁰ mit den Zahlen auf der Kappe und Elektroden.
   1. Finde Elektroden an fünf Mittellinienstellen (Fz, FCZ, Cz, Pz und Oz) und 24 Seiten Websites (FP1 / 2, F7 / 8, F3 / 4, FC 5/6, FC1 / 2, C 3/4, CP5 / 6, CP1 / 2, P7 / 8, P3 / 4, T7 / 8, O1 / 2) Schätzungen der Kopfhaut-Distributionen für die Suche nach Raum Maxima der ERP-Komponenten von Interesse während der Offline-Datenverarbeitung (siehe Abbildung 2) ermöglichen.
   2. Wenn die Referenzelektrode auf der linken Mastoid plaziert, legen eine weitere Elektrode, die auf der rechten Mastoidknochen für Linked-Referenzaufnahme. Legen Sie die Masseelektrode auf AFZ (siehe Abbildung 2 für die schematische Darstellung der Elektrodenplatzierung).
5. Füllen Sie die Elektroden mit leitendem Gel durch Einsetzen einer stumpfen Nadel durch die Elektroden. Ter Gel maximiert Hautkontakt und wirkt als Knet- Verlängerung der Elektroden. Um die Impedanz zu verringern, sanft abzuschleifen die Haut unter der Elektrode. Achten Sie darauf, nicht zu viel leitfähiges Gel gelten als Gel könnte in Kontakt mit Gel einer benachbarten Elektrode zu erhalten, damit das Signal zu verzerren.
6. Co-Register ein EOG, das EEG-Signal für die Augenbewegungen während der Offline-Datenverarbeitung zu korrigieren.
   HINWEIS: Vor allem mit Kindern ist es schwierig, Augenbewegungsartefakte nur durch Anweisung zu vermeiden. Co-Registrierung dieses EOG-Signal, um anschließend für die elektrische Aktivität von den Augen produziert richtig, daher wird dringend für diese Teilnehmer empfohlen.
   1. Zu diesem Zweck setzen EOG-Elektroden um die Augen der Kinder.
   2. Da die Haut von Kindern ist sehr sensibel, versuchen Sie, um die Platzierung von vier EOG-Elektroden zu vermeiden. Statt dessen Stelle nur zwei EOG-Elektroden, indem Sie eine der aktiven Elektroden unter dem rechten Auge und eine auf der Außenhüllesomit des rechten Auges. Bei der Anwendung eines Augenkorrektur während der Offline-Datenverarbeitung, verwenden Sie F7 und FP2 Elektroden als Referenzelektroden für EOG Aufnahme.
7. Halten Sie den Elektrodenimpedanz unter 20 kOhm mit Hilfe eines Impedanzmesser beim Anbringen der Elektroden.
   HINWEIS: Es wird empfohlen, ein Verstärkungssystem, das als integrierte Funktion verfügt.
8. Verwenden Digitalisierungssoftware zur Digitalisierung und Aufzeichnung der EEG-Signals gemäß den Anweisungen des Herstellers. Verwenden Sie die folgenden empfohlenen Einstellungen für die Aufnahme: Digitalisierung bei 1000 Abtastungen / Sek und Online-Filter zwischen 0,016 und 250 Hz.

5. Ausführen Ziel-Response-Aufgabe während EEG-Aufnahme

1. Setzen Sie den Laptop oder Computer-Bildschirm etwa 40 cm vor dem Kind. Suchen Sie die beiden roten Tasten neben dem Laptop-Tastatur, eine auf der rechten Seite und eine auf der linken Seite. Halten Sie den Abstand zwischen den Tasten 30 cm um das Altern zu vermeidenlität, die die falsche Hand wird verwendet, um den Knopf zu drücken. Finde Kinderhände leicht über die beiden roten Tasten mit Ellbogen auf den Tisch gestützt.
2. Weisen Sie das Kind so schnell wie möglich zu reagieren, um die Zielreize durch Drücken der roten Taste auf der Seite des Zielreiz (rechte Taste für die rechte Reizdarbietung, linke Taste für die linke Stimuluspräsentation). Wenn Nogo-Stimuli enthalten sind, weisen Sie dem Kind, um ihre Reaktion zu hemmen, wenn ein Nogo-dargeboten wird.
3. Führen Sie eine kurze Probetraining. Stellen Sie sicher, dass alle Reize, die in dem Experiment verwendet werden während dieser Probestunde mindestens einmal vorkommen. Jedoch so kurz wie möglich (ca. 1 min ohne unnötige Wiederholungen) später induzieren Müdigkeit im Protokoll, um zu verhindern, halten diese Studie Sitzung.

6. Offline-Datenverarbeitung

1. Behavioral Datenverarbeitung
   1. Definieren Verhaltensvariablen (zB Fehler, reaction mal) vor der Verarbeitung der EEG-Daten. Wichtig ist, dass ERP-Daten entsprechen den Verhaltensdaten (zum Beispiel, dass nur Versuche mit korrekten Antworten für gemittelt EKPs verwendet).
   2. Empfehlungen: (. ZB Antwort folgenden Cue und Nogo-Reize in 2.000 ms) Fehler wie falsche Treffer, Auslassungen folgende Zielreize definieren (empfohlen: keine Antwort innerhalb von 2.000 ms) als auch fehlerhafte Antworten (falsche Taste, oder die beiden Tasten gedrückt gleichzeitig). Je nach Fragestellung kann Forscher wollen diese Fehler in den RT und ERP-Daten auszuschließen.
2. Elektrophysiologische Datenverarbeitung für die ERP-Analysen (empfohlenen Schritte)
   HINWEIS: Wählen Sie eine Datenanalysesystem, das für die Analyse der Daten mit dem Ziel der Beantwortung der spezifischen Fragestellung ist. Verschiedene Systeme sind besser für verschiedene Zwecke geeigneten Analysen (z. B. als Funktion der Frequenz analysiert ERP-Analysen). Es ist möglich, unabhängigely-Programm diese Software als auch mit einem handelsüblichen EEG-Analysesystem. Die nachstehenden Anweisungen gelten speziell für Brainvision Analyzer. Verwendung Brainvision Analyzer ist nur eine von vielen verfügbaren Optionen zu ERP-Daten zu analysieren.
   1. Wenn ein Linked-Referenzaufnahme gewählt wurde (Referenzelektrode auf einer der Warzenfortsatzes Knochen und anderen aktiven Elektrode auf der anderen Mastoidknochen platziert), Re-Referenz das Signal jeder EEG-Elektrode, verbunden Mastoide. Wählen Sie den Kanal auf der rechten Mastoidknochen als neues Referenzkanal gesetzt und enthalten die implizite Bezugnahme in die Berechnung des neuen Referenz (Transformations -> Kanal Vorverarbeitung -> Neue Referenz).
   2. Anwenden eines Augenkorrektur durch Verwendung der von dem vertikalen und horizontalen EOG Kanäle (z. B. Gratton & Coles ²¹⁾ aufgezeichneten Signal. Wenn nur zwei EOG-Kanäle verwendet wurden, verwenden Sie F7 und Fp2 Elektroden als Referenzelektroden für die EOG-Kanäle (Transformations -> Ocular Correction).
   3. Anwenden eines geeigneten Filters (Transformations -> Datenfilterung -> IIR-Filter). Für ERP bei Kindern aufgezeichnet ist es empfehlenswert, ein Hochpassfilter mit einer Grenz von 0,5 Hz und einem Tiefpaßfilter, die mit 40 Hz nicht überschreitet, verwendet werden.
   4. Segment wird das Signal auf die verschiedenen Reize bezogen in gleiche Segment Epochen auf der Grundlage der verschiedenen Markerpositionen (Transformations -> Segmentanalysefunktionen -> Segmentierung -> Neue Segmente auf der Grundlage einer Marker-Position). Für ERPs nach der Präsentation von visuellen Reizen verwenden Segmente von 250 msec vor dem Stimulus bis mindestens 750 ms nach dem Stimulus (empfohlen). Darüber hinaus schließen die Epochen von Fehlversuchen (falsche Treffer und Unterlassungen) mittels Boolean Auswahl.
   5. Detrend das Signal für Drifts in dem Signal zu korrigieren (Transformation -> Segmentanalysefunktionen -> DC Detrend).
   6. Tragen Sie eine Artefaktunterdrückung, um jedes Segment für Kraft Bildschirmund Augenartefakten wie Hochfrequenz-Muskel-Aktivität, und entfernen Sie Segmente, die Artefakte von mehr als ± 150 & mgr; V. Empfehlung: Verwenden Sie den halbautomatischen Modus, um mehr Einblick in welche Daten entfernt haben (Transformations -> Artifact Rejection -> Halbautomatische Segmentauswahl).
   7. Tragen Sie eine geeignete Basislinienkorrektur (Transformations -> Segmentanalysefunktionen -> Baseline Correction). Empfehlung: Für ERPs nach der Vorlage von visuellen Reizen verwenden eine Basislinienkorrektur von -250 ms, bis die Präsentation des Stimulus.
   8. Der Mittelwert der Segmente pro Stimulustyp und Hand (vs. weniger betroffen betroffen) (Transformations -> Segmentanalysefunktionen -> Durchschnitts).
   9. Schließlich Export mittleren Amplituden für verschiedene Spitzen von Interesse (Export -> Die Umgebung). Empfehlung: Um blinden Scoring zu ermöglichen, definieren den Mittelwert innerhalb einer festen Latenz Fenster. Um die entsprechende Latenzfenster für die Bestimmungsuchten Gruppe, finden Sie das Maximum des Peaks von Interesse in der grand-gemittelten ERPs aller Kinder und definieren ein Fenster Erreichen von 50% dieses Wertes vor und nach dem Gipfel. Verwenden Sie dieses Fenster, um den gemittelten Wert dieser Komponente Fenster für alle einzelnen Teilnehmer ²² zu exportieren.
   10. Empfehlung: Wie der aktuelle Forschungsprotokoll an das Studium Unterschiede in der Informationsverarbeitung und der kognitiven Fähigkeiten gerichtet ist, sind Daten aus Mittellinienelektroden. Endogene Komponenten auf Unterschiede in der Informationsverarbeitung und der kognitiven Fähigkeiten sind aufgrund der weit verbreiteten Aktivität und verschmiert Kopfhaut Topographie der Signale deutlich sichtbar und erkennbar über den Scheitel.
       HINWEIS: In früheren Studien unter Verwendung dieses Protokolls wurden Daten von Fz, FCZ und Cz Elektroden zur Datenanalysen verwendet ^10,11.

Ergebnisse

Das beschriebene Protokoll wurde in früher veröffentlichten Forschung verwendet worden, dass die zugrundeliegenden kognitiven Faktoren, die zu dem Phänomen der Entwicklungsmissachtung (DD) bei Kindern mit einseitigen Cerebralparese (CP) ^10,11 sucht. Zwei leicht unterschiedliche Protokolle in diesen Publikationen verwendet worden, um verschiedene kognitive Prozesse in einem zielgerichteten Hand Reaktion auf ein Ziel beteiligt zu entwirren. In beiden Artikel wurden in Reaktion signifikanten Unterschiede in der kognitiven Prozesse zwischen den Gruppen (DD und NODD) gefunden zu Ziel-Stimulus-Präsentation auf der Mittellinie Elektroden (Fz, FCZ, Cz). Die repräsentativen Ergebnisse zeigen somit ereignisbezogener Hirnpotentiale (ERP) durch die Zielreize ausgelöst bei Kindern mit einseitigen CP mit und ohne DD (in einem Go / NoGo-Aufgabe löste, wie in Abbildung 1 gezeigt). Die vorgelegten Zahlen beruhen auf Aufnahmen von 24 Kindern mit einseitigen CP zwischen 5 und 11 Jahre alt basiert.

Mittelung über Studien und Teilnehmer erzeugt eine ERP-Wellenform, die aus einer Reihe von positiven und negativen Auslenkungen aus:. Das ERP-Komponenten Abbildung 3 zeigt die grand-gemittelten ERPs von 24 Kindern mit einseitigen CP als Reaktion auf visuelle Zielreize (wie in Abbildung dargestellt 1). 3A zeigt die großen gemittelten ERPs auf FCZ Elektrodenposition für eine Detailansicht der unterschiedlichen Potentialen. Es zeigt getrennte Potenziale für Stimuluspräsentation auf der betroffenen Seite (AS) und auf die weniger betroffenen Seite (LAS). 3B zeigt die Darstellung des potentialsacross die Kopfhaut. Diese Groß gemittelt ERPs zeigen die mittlere Reaktion auf den beiden Seiten dargebotenen Stimuli, die betroffene (AS) und der weniger betroffenen Seite (LAS). Die Grand-Durchschnittswerte in den 3A und 3B gezeigt ist, einen klaren N1 und P2-Komponente. Statt einer klassischen P3, ein late Latenz negative Komponente (Nc) in fronto-zentralen Kopfposition folgende Zielreize beobachtet. Diese fronto-zentralen negativen Welle bei Kindern war früher, vergleichbar mit der klassischen P3 Welle bei Erwachsenen ²⁰ zu sein und hat sich wiederholt in zielAntwortAufgaben bei Kindern mit einseitigen CP ^10,11 beobachtet.

4 zeigt Gruppenunterschiede in ERPs zwischen Kindern mit einseitigen CP mit und ohne DD. 4A zeigt die grand-gemittelten ERPs für beide Gruppen (DD und NODD) und jeder Seite (betroffen und weniger betroffenen Seite) getrennt. Für beide Gruppen die Bauelemente N1 und P2 sowie die negative Komponente spät Latenz kann beobachtet werden. Allerdings ist die negative Welle in der P3-Domäne in der DD-Gruppe (p <0,05) deutlich größer. Weiterhin kann signifikante Unterschiede zwischen der Amplitude des N1-Komponente zwischen den Gruppen beobachtet werden. Für die statistischeanalysiert die gemittelten Werte innerhalb fester Latenz Fenster wurden analysiert. Um signifikante Unterschiede zeigen, sind Säulendiagramme, häufig verwendet werden, wie in 4B gezeigt. Um die Unterschiede zwischen den beiden Gruppen zu interpretieren, ist umfangreiche Literatur vorhanden, die jede ERP-Komponente zu einem spezifischen kognitiven Betrieb bezieht. Werden erhebliche Unterschiede zwischen den Gruppen gefunden werden vorhandene Literatur sollte für eine angemessene Interpretation der Bedeutung dieser Unterschiede genutzt werden. Wie die Ergebnisse dieser repräsentativen Ergebnisse wurden im Zusammenhang mit den Forschungsfragen interpretiert wird in den entsprechenden Publikationen ^10,11 dokumentiert.

Zusätzlich zu den aus der ERP- Aufzeichnungen abgeleiteten Daten, die unterschiedlichen Zielantwortaufgaben Verhaltensdaten, die für weitere Analysen verwendet werden können, erzeugen ebenfalls. Die Reaktionszeiten (Zeit von Ziel Präsentation-Taste drücken) und Fehler (z. B. Unterlassungen folgenden ziel stimuli) können als separate zusätzliche abhängigen Variablen verwendet werden. Beim Studium Kindern mit einseitigen CP Unterschiede in Reaktionszeiten zwischen beiden Händen (vs. weniger betroffen betroffen) erwartet werden ^10,11, wie in Figur 5 gezeigt ist. Doch selbst wenn Unterschiede auf EKPs beobachtet werden, ist es möglich, dass Verhaltensmessungen zeigen keine Unterschiede zwischen den Gruppen ^10.

Eine weitere Möglichkeit zur Verwendung von Reaktionszeiten und Fehler Partituren als separate Dimensionen, um eine kombinierte Punktzahl basierend auf der Berechnung des inversen Effizienzwerte (IES) zu verwenden. Das IES werden durch die mittlere Reaktionszeit dividiert durch den Anteil der korrekten Antworten in Millisekunden ²³ ausgedrückt bestimmt. Dieses Verfahren wird als besonders nützlich bei Aufgaben mit geringen (<10%) Fehlerquote ^{2 3} sein. Da das aktuelle Protokoll legt nahe, sehr leichtes Ziel-Response-Verfahren wird eine geringe Fehlerquote zu erwarten und wurde Dokumentsed in früheren Veröffentlichungen ^10,11.

Abbildung 1. Beispiel einer Ziel-Response Aufgabe experimentieren geeignet für eine breite Altersspanne. Das Beispiel besteht aus visuellen Reizen von Paaren von smiley Zahlen vor einem weißen Hintergrund präsentiert. Zwei verschiedene Arten von Studien gezeigt werden: Ziel-Studien für die rechte Hand (links) und Nogo-Studien für die rechte Hand (rechts). Beide Studien sind Hintergrund- und Cue Reize. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Figur zu sehen.

Abbildung 2. Schematische Darstellung der Elektrodenplatzierung basierend auf dem internationalen 10-20-System. Die weißen Elektroden stellen die angewendet placement der 32 aktiven Elektroden mit verknüpften mastoid Referenzplatzierung und zwei aktive Elektroden für EOG Messung verwendet. Die orangeElektrode stellt die Bezugselektrode. Der graue Elektrode stellt die Masseelektrode. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Figur zu sehen.

Abbildung 3. Repräsentative grand-gemittelten ERPs folgende Zielreize. Grand-Durchschnitt ERP-Wellenformen von 24 Kindern mit einseitigen CP Zeit gesperrt, um Reize Ziel. (A) Grand-gemittelten ERPs auf FCZ Elektrodenposition. Die durchgezogene Linie stellt den ERPs folgenden zielStimulusPräsentation zu den weniger betroffenen Seite (LAS). Die gestrichelte Linie stellt die ERPs folgenden Zielreizdarbietung auf der betroffenen Seite (AS). Die Zeitfenster around die Maxima der verschiedenen Komponenten von Interesse (N1, P2 und P3 / Nc) werden hervorgehoben. (B) Die Darstellung der grand-ERPs gemittelt über die Kopfhaut. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Figur zu sehen.

Figur 4. Repräsentative grand gemittelten EKPs folgenden Zielreize Anzeige der Unterschied zwischen beiden Gruppen. (A) Grand-ERP gemittelten Wellenformen der gleichen 24 Kindern mit einseitigen CP, wie in 3 dargestellt, gleichzeitig gesperrt zu-Stimuli zu zielen. Zwölf Kinder wurden als mit DD eingestuft. Die blauen Linien stellen die ERPs von Kindern mit einseitigen CP ohne DD (NODD; N = 12). Die orangefarbenen Linien stellen den ERPs für Kinder mit DD (DD; N = 12). Die durchgezogenen Linien repräsentierendie ERPs folgenden zielStimulusPräsentation zu den weniger betroffenen Seite (LAS). Die gestrichelten Linien stellen die ERPs folgenden Zielreizdarbietung auf der betroffenen Seite (AS). Die Zeitfenster rund um die Maxima der verschiedenen Komponenten von Interesse (N1, P2 und P3 / Nc) werden hervorgehoben. (B)   P3 / Nc Amplituden (Mittelwert ± SEM & mgr; V) zu Ziel-Reize, wie in 3A dargestellt. Die blauen Balken repräsentieren die Mittelwerte der P3 / Nc Amplitude für Kinder ohne DD. Die orangefarbenen Balken stellen die Mittelwerte von P3 / Nc Amplitude für Kinder mit DD. Die klaren Balken stellen die Ergebnisse der weniger betroffenen Seite (LAS). Die gestreifte Balken stellen die Ergebnisse der betroffenen Seite (AS). Der Stern zeigt eine signifikant (p <0,05) Unterschied zwischen beiden Gruppen bezüglich der P3 / Nc Amplitude. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieses f ansehenild.

Abbildung 5. Vertreter Reaktionszeitdaten Anzeigen Unterschiede zwischen den betroffenen und weniger betroffenen Hand. Dargestellt sind Mittelwerte ± SEM. Der graue Balken zeigt die mittlere Reaktionszeit auf der 24 Kinder mit einseitiger CP mit ihren weniger betroffenen Hand-Stimuli zu zielen. Der schwarze Balken zeigt die mittlere Reaktionszeit auf der gleichen Kinder mit ihren betroffenen Hand-Stimuli Ziel. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Figur zu sehen.

Diskussion

Dieser Artikel stellt eine entwickelt, um direkt zu bewerten kognitiven Prozessen auf Bewegungssteuerung bei einfachen Bewegungen der oberen Gliedmaßen bei Kindern mit einseitigen Cerebralparese (CP) und Entwicklungsmissachtung (DD) bezogen Protokoll. Einseitige CP ist ein nicht-progressive Erkrankung des Nervensystems, die durch Bewegungsdefizite auf einer Seite des Körpers gekennzeichnet ist, in erster Linie Auswirkungen auf die oberen Gliedmaßen ^1,3. Kinder mit DD zeigen eine Missachtung der erhaltenen Kapazität ihrer betroffenen Hand während der spontanen täglichen Aktivitäten ^5. Das aktuelle Protokoll wurde entwickelt, um die damit verbundenen kognitiven Mechanismen, die zu dem Phänomen der DD mit dem Ziel der Verbesserung der bestehenden Rehabilitationsmaßnahmen für diese Kinder beitragen könnten entwirren. Durch die Verwendung dieses Protokoll wurden wertvolle neue Erkenntnisse über die zugrunde liegenden kognitiven Prozesse zu einfachen Bewegungen der oberen Gliedmaßen bei Kindern mit DD ^10,11 Zusammenhang erhalten.

Entscheidend für diese protocol ist die Verwendung der ereigniskorrelierten Potentiale des Gehirns (EKP) während einer sehr einfach ausführbare Zielantwort Aufgabe. Die Einfachheit der Durchführung der Aufgabe ermöglicht die Einbeziehung von Kindern mit Bewegungseinschränkungen. Aufzeichnung ERPs während der Aufgabe als leistungsfähiges nicht-invasive bildgebende Technik, die neuronale Aktivität misst mit einem hohen zeitlichen Auflösung verwendet. Unter Verwendung dieses Protokolls ermöglicht die Untersuchung der kognitiven Aspekte auf unterschiedlichen Verarbeitungsstufen der oberen Extremität Steuer bei Kindern mit einseitigen CP stehen. Als solche, erweitert sie Verhaltensuntersuchungen an den neurophysiologischen Ebene. Darüber hinaus kann das Protokoll einfach indem verschiedene Reize angepasst werden (z. B. Cue-Stimuli, Nogo-Stimuli) oder Anpassen Reizdarbietung Zeit als auch Inter-Stimulus-Intervalle. Daher ist es möglich, direkt zu bewerten verschiedene kognitive Prozesse in der oberen Gliedmaßen Kontrolle beteiligt (z. B. als Reaktion Vorbereitungen vs. Antworthemmung).

Neben der Idee, dass bestimmte motorische Defizite bei Kindern mit einseitigen CP tatsächlich von dysfunktionalen kognitiven Prozesse verursacht werden, ein weiterer wichtiger Aspekt, der zu den beobachteten motorische Defizite bei Kindern mit DD beitragen könnten eine mögliche sensorische Defizit ^18. Wegen der Verletzung des spezifischen thalamokortikalen und corticocortical Wege einige Kinder mit einseitigen CP erhalten keine genaue sensorische Rückmeldung von ihren Bewegungen ^24. Dies wiederum ist vorgeschlagen worden, zu einer Unterversorgung der betroffenen Hand, dh., DD zu führen. Das aktuelle Protokoll nicht direkt beurteilen diese mögliche sensorische Defizit. Für die detaillierte Bewertung der verschiedenen sensorischen Verarbeitung bei Kindern mit Bewegungsbehinderungen, verweisen wir auf die Arbeit der Maitre und Key (2014) ^25.

Um genaue und valide Ergebnisse zu gewährleisten, gibt es ein paar kritische Punkte im Auge zu behalten. Vor dem Start eines EEG-Experiment ist es zunächst wichtig, die assoziierten lim verstehenitations dieser Technik. Die relativ schlechte räumliche Auflösung als auch die Schwierigkeit, folgern subkortikalen Aktivität sind wichtige Aspekte zu berücksichtigen. Wenn die Forschungsfrage wird bei neuro-anatomische Lokalisierung von spezifischen Prozessen während der oberen Gliedmaßen Kontrolle zum Ziel, sollten alternative bildgebende Verfahren in Betracht gezogen werden (zB., (F) MRT). Es sollte jedoch klargestellt werden, dass die Nicht-Invasivität der EEG sowie die Möglichkeit, mit einem mobilen Labor, um an Orten, die mir vertraut sind, um das Kind zu messen, bietet einen enormen Vorteil gegenüber anderen Techniken.

Neben der schlechten räumlichen Auflösung von EEG-Messungen, ist auch der durch blinkt und Muskelaktivität eingeführte Rauschen nachteilig. Insbesondere bei Kindern ist es sehr schwierig, geeignete Anweisungen, um diese Artefakte zu reduzieren ergeben. Es ist daher sehr wichtig, um ein Protokoll, das die Aufmerksamkeit der Kinder hält und nicht zu lange dauern zu verwenden.

Die aktuelle protocol bietet neue empirische Erkenntnisse über die kognitive Prozesse, die zu dem Phänomen der DD mit einseitiger CP ^10,11 tragen bei Kindern. Diese Erkenntnisse können von hohem Wert nicht nur für weitere Verständnis DD, aber auch zur Individualisierung der gegenwärtigen Therapien werden. Ferner die Fähigkeit, dieses Protokoll, um direkt zu bewerten zugrundeliegende kognitive Faktoren der oberen Extremität Kontrolle könnte zu einer möglichen breiteren Anwendung für die Forschung über kognitive Aspekte, um die Bewegung Entwicklung bei Kindern im Zusammenhang zu geben.

Materialien

Liste der in diesem Artikel verwendeten Materialien

Name	Unternehmen	Katalognummer	Kommentare
"Präsentation" eines Stimulusabgabe- und experimentellen Kontrollprogramms für die Neurowissenschaften	NeuoBehavioralSystems		Webadresse des Unternehmens: http://www.neurobs.com/index_html Alternative Stimulus-Präsentationssoftware kann verwendet werden
Box, für zeitgenaue (1ms) Tastendruckregistrierung	TSG, Radboud Universität Nijmegen		Firmenwebadresse: http://tsgdoc.socsci.ru.nl/ index.php?title=ButtonBoxes Alternatives Tastendruck-Registrierungsgerät kann verwendet werden BrainAmp
DC 32 Kanäle EEG/EP-System, mit BUA 128 USB-Schnittstelle S/N: AMP13061963DC, BUA128-1302289, EIB13010349	MedCaT B.V.	BP-01100	Webadresse des Unternehmens: http://www.medcat.nl/Research/acticap.htm Für Messungen mit Kindern wird ein mobiles EEG-Labor dringend empfohlen
Acticap 32-Kanal-Standardkappenset S/N: aCAP11101664, aEB13032942	MedCaT B.V.	BP-04200	Webadresse des Unternehmens: http://www.medcat.nl/Research/acticap.htm Es wird dringend empfohlen, ein aktives Elektrodensystem
zu verwenden BrainVision Recorder Softwarelizenz USB-Dongel: UR11471 & BrainVision Analyzer Softwarelizenz USB Dongel: U12512	Brain-Produkte	BP00020 & BP00120	Webadresse des Unternehmens: http://www.brainproducts.com/ Alternativ kann die Aufzeichnungs- und Analysesoftware
NuPrep	MedCatSupplies	10-30	verwendet werden Webadresse des Unternehmens: http://www.medcat.nl/supplies/ Alternative Hautpräparationspeelings können verwendet werden
Hautleitfähigkeits-Elektrodenpaste	MedCatSupplies	TD-246	Firmenwebadresse: http://www.medcat.nl/supplies/ Alternatives EEG-leitfähiges Elektrodengel kann verwendet werden
Blunt Nadel und Spritzenset	MedCatSupplies	JG161.5 & 30xxxx	Webadresse des Unternehmens: http://www.medcat.nl/supplies/ Das Nadel- und Spritzenset wird verwendet, um leitfähiges Gel auf die Elektrode aufzutragen, die in die EEG-Kappe eingebettet
Acticap Holder for Active Electrodes und	Aufkleber MedCatSupplies	BP-04244 & Z85-10x	Webadresse des Unternehmens: http://www.medcat.nl/supplies/ Acticap Halterungen und Aufkleber werden zur Fixierung von EOG-Elektroden verwendet