Artículo de método

P50 Activación sensorial en lactantes

DOI:

10.3791/50065

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26 de diciembre de 2013

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1Department of Psychiatry, University of Colorado School of Medicine, 2Colorado State University

En este artículo

Resumen

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Se describen métodos para registrar la activación sensorial auditiva P50, un marcador fisiológico de inhibición cerebral que refleja las primeras etapas de la atención.

Resumen

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Los déficits atencionales son comunes en una variedad de trastornos neuropsiquiátricos, incluyendo el trastorno por déficit de atención con hiperactividad, el autismo, el trastorno bipolar del estado de ánimo y la esquizofrenia. Ha habido un creciente interés en los componentes del neurodesarrollo de estos déficits atencionales; neurodesarrollo, lo que significa que, si bien los déficits se vuelven clínicamente prominentes en la infancia o la edad adulta, los déficits son el resultado de problemas en el desarrollo del cerebro que comienzan en la infancia o incluso prenatalmente. A pesar de este interés, existen pocos métodos para evaluar la atención muy temprano en la infancia. Este informe se centra en un método, la activación sensorial auditiva P50 infantil.

La atención tiene varios componentes. Uno de los primeros componentes de la atención, denominado activación sensorial, permite que el cerebro se desconecte de la información sensorial repetitiva y no informativa. La activación sensorial auditiva P50 se refiere a una tarea diseñada para medir la activación sensorial mediante cambios en el EEG. Cuando se presentan estímulos auditivos idénticos con 500 ms de diferencia, la respuesta evocada (cambio en el EEG asociado con el procesamiento del clic) al segundo estímulo generalmente se reduce en relación con la respuesta al primer estímulo (es decir, la respuesta está "cerrada"). Cuando la respuesta al segundo estímulo no se reduce, esto se considera una mala activación sensorial, refleja una inhibición cerebral deteriorada y se correlaciona con déficits atencionales.

Debido a que la tarea de activación sensorial auditiva P50 es pasiva, es de utilidad potencial en el estudio de bebés pequeños y puede proporcionar una ventana al curso del tiempo de desarrollo de los déficits atencionales en una variedad de trastornos neuropsiquiátricos. El objetivo de esta presentación es describir la metodología para evaluar la activación sensorial auditiva P50 infantil, una metodología adaptada de las utilizadas en estudios de poblaciones adultas.

Introducción

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Muchas enfermedades neuropsiquiátricas, incluido el trastorno por déficit de atención e hiperactividad (TDAH), el trastorno bipolar del estado de ánimo y la esquizofrenia, se consideran trastornos del neurodesarrollo, lo que significa que la aparición de los síntomas se debe, al menos en parte, a aberraciones muy tempranas en el desarrollo del cerebro. Las aberraciones tempranas del desarrollo cerebral pueden ser silenciosas o solo estar asociadas con síntomas inespecíficos durante años o incluso décadas antes del inicio del trastorno completo. Este modelo sugiere que una comprensión completa del trastorno puede requerir métodos para medir cambios muy sutiles en la función cerebral muy temprano en el desarrollo del cerebro.

P50 La activación sensorial refleja un paso temprano en el proceso atencional1,2. La activación sensorial P50 se refiere a una tarea específica, una tarea potencial evocada auditivamente, que se correlaciona con las pruebas conductuales y neurocognitivas de la atención y refleja los mecanismos inhibidores cerebrales3,4. En esta tarea, a los sujetos se les presentan dos estímulos auditivos idénticos de amplio espectro ("clics") mientras se registra una respuesta EEG. Un estímulo auditivo provoca una respuesta cerebral consistente medida por EEG; La respuesta incluye una onda que, en los adultos, se produce aproximadamente 50 mseg después del estímulo. Dado que la onda está en la dirección positiva, esta onda se describe como la onda P50. La mayoría de los individuos demuestran una respuesta significativamente reducida al segundo estímulo de un par en relación con el primero, lo que refleja la capacidad del cerebro para inhibir automáticamente la respuesta a la información repetitiva irrelevante (para "bloquear" la información sensorial). Muchas enfermedades psiquiátricas con síntomas de atención, como el trastorno por déficit de atención con hiperactividad (TDAH), el trastorno bipolar del estado de ánimo y la esquizofrenia, se asocian con un deterioro de la activación sensorial5-7.

Los resultados de la activación sensorial auditiva P50 pueden confundirse con el tono adrenérgico de un sujeto8. Durante el sueño REM, el tono adrenérgico disminuye, lo que hace que el sueño REM sea un momento óptimo para la administración de tareas9,10. Debido a que la activación sensorial P50 es una tarea pasiva y debido a que los bebés pasan gran parte de su día en sueño activo (la versión infantil del sueño REM), la activación sensorial P50 se puede medir incluso en bebés muy pequeños.

Protocolo

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1. Revisión y Supervisión Institucional

  1. Todo el trabajo con sujetos humanos requiere la aprobación y supervisión de la Junta de Revisión Institucional. Los métodos reportados aquí, cuando se utilizan en la investigación, han sido revisados y aprobados por la Junta de Revisión Institucional Múltiple de Colorado (COMIRB).

2. Preparación y grabación

  1. Programe al bebé durante 90 minutos a la hora habitual de la siesta del bebé. Tenga electrodos limpios, pasta de EEG conductora y una habitación oscura y tranquila disponible. Alimente, haga eructar y cambie el pañal al bebé antes de comenzar.
  2. Limpie el cabezal para minimizar la impedancia. CZ tiene la mayor amplitud P5011. Coloque un electrodo en CZ, en la frente, por encima y por debajo de un ojo, en el mentón y en la mastoides derecha.
  3. Presentan estímulos de amplio espectro de 50 mseg (clics) como pares con un intervalo interestímulo de 500 mseg. Los pares de clics deben presentarse con 10 segundos de diferencia.
  4. Registre hasta que haya 15 minutos de sueño activo continuo (el equivalente infantil del sueño REM). Permita que el bebé complete su período de sueño natural. Esto puede tardar >90 minutos en lograrse. Registre el estado del bebé (por ejemplo, ojos abiertos o cerrados, movimiento, etc.) durante todo el período de sueño.

3. Análisis de datos

  1. Identifique 15 minutos de sueño continuo y activo. Este período tendrá alta frecuencia, ondas cerebrales de bajo voltaje, bajo tono muscular, grandes movimientos oculares y se destacará por tener los ojos cerrados.
  2. Filtre los datos para eliminar las interferencias de 60 Hz y la deriva de baja frecuencia (<1 Hz)12.
  3. Identificar las épocas por la presentación del primer sonido de cada par. Promedio de al menos 60 épocas. Cuanto mayor sea el número de épocas utilizadas, mayor será la relación señal/ruido posible.
  4. Filtre el trazado promediado mediante un filtro de paso de banda entre 10 y 50 Hz. Esto permite identificar el componente más fácilmente. Usando el trazado promedio filtrado, mida la amplitud de P50 en respuesta al primer y segundo estímulo de forma independiente. Las ondas P50 se identifican como la primera onda entre 40 y 100 mseg después de la presentación del estímulo; La amplitud se mide desde el valle anterior hasta el pico.
  5. Divida la amplitud de la onda P50 en respuesta al segundo sonido por la amplitud de la onda P50 en respuesta al primer sonido para obtener una relación de compuerta sensorial P50.

Resultados

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Las razones de inhibición sensorial P50 generalmente deben oscilar entre 0 y un valor ligeramente superior a 1,0. Los valores superiores a 2 generalmente solo ocurren cuando las amplitudes P50 están por debajo de 1,0 μV, pueden indicar una baja relación señal-ruido y deben descartarse o truncarse a un valor de 2,0 11. Los valores promedio en lactantes procedentes de la población general deben ser aproximadamente 0,4 13. Figura 1 muestra dos trazados de ejemplo: uno de un lactante con inhibición sensorial típica y otro de un lactante con inhibición sensorial deficiente.

La inhibición sensorial P50 se puede calcular mediante sustracción: amplitud de la respuesta al primer sonido menos la amplitud de la respuesta al segundo sonido. Sin embargo, existe una gran variabilidad en la atenuación de la señal desde su origen a través del cuero cabelludo hasta el electrodo de medición. Factores que pueden afectar la atenuación incluyen el grosor del cráneo, residuos (por ejemplo, suciedad) en el cuero cabelludo y el contenido de humedad en la superficie del cuero cabelludo. Esta variación en la atenuación de la señal entre individuos y en el mismo individuo a lo largo del tiempo disminuye la fiabilidad de los resultados obtenidos mediante el método de sustracción. Por lo tanto, la inhibición sensorial P50 generalmente se reporta como una razón: amplitud de la respuesta al segundo sonido dividida por la amplitud de la respuesta al primer sonido.

Las proporciones de filtrado sensorial P50 pueden utilizarse como una medida continua. Sin embargo, la creación de una proporción introduce una variabilidad adicional. Una alternativa consiste en dividir los resultados en filtrado sensorial P50 «normal» frente a «deficiente». En adultos, las proporciones < 0,40 se consideran normales y las > 0,50 se consideran deficientes14. Las proporciones entre 0,40 y 0,50 se consideran indeterminadas y pueden asignarse a cualquiera de los dos grupos o excluirse del análisis posterior. Aún no se han establecido firmemente puntos de corte adecuados para lactantes; sin embargo, trabajos preliminares sugieren que son apropiados puntos de corte similares a los utilizados en adultos15.

Gráficos de EEG de inhibición sensorial P50 que muestran respuesta típica y deficiente; mediciones en microvoltios; impacto del estímulo.
Figura 1. Rastreos de ejemplo.  Haga clic aquí para ver la imagen ampliada.

Discusión

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Se cree que la activación sensorial de P50 refleja una interacción compleja de neurocircuitos inhibidores ubicados principalmente en el hipocampo, la corteza prefrontal dorsolateral y el tálamo16. Por lo tanto, las alteraciones en la activación sensorial de P50 en los bebés pueden sugerir un desarrollo alterado en estas regiones del cerebro.

En estas regiones del cerebro, la inhibición de las interneuronas GABAérgicas de las células piramidales glutaminérgicas probablemente explica el proceso de activación, con la inhibición proporcionada por las células GABAérgicas. Las interneuronas GABAérgicas están moduladas por la entrada adrenérgica y colinérgica. La entrada adrenérgica es intermitente e inhibe las interneuronas, lo que disminuye su capacidad para inhibir las células piramidales y, por lo tanto, bloquea la activación sensorial. Una de las dificultades para registrar a los bebés despiertos es que incluso los factores estresantes muy leves, como la aplicación de electrodos, pueden aumentar el tono adrenérgico e interferir con la capacidad de medir las capacidades funcionales de activación.

En contraste con el impacto de la entrada adrenérgica intermitente, la estimulación colinérgica de las interneuronas es tónica y da como resultado una mayor activación de interneuronas, mejorando así la activación sensorial17. Los factores que disminuyen la entrada colinérgica, como los fenotipos genéticos relacionados con la disminución de la expresión del receptor colinérgico, conducen a problemas crónicos en la activación sensorial18. Del mismo modo, la disminución de la liberación neuronal de colina, como ocurre durante el sueño no REM, también disminuye la actividad de las interneuronas y la activación sensorial. La nicotina es un compuesto interesante ya que el uso agudo estimula los receptores colinérgicos nicotínicos y mejora la activación sensorial19,20, mientras que el uso repetido o crónico de nicotina no tiene ningún efecto cuando se usa solo, pero bloquea los efectos de otros agonistas21, presumiblemente porque la estimulación crónica conduce a la desensibilización del receptor22. Los bebés que están expuestos prenatalmente a la nicotina a través del uso materno de cigarrillos tienen una compuerta sensorial P50 deteriorada12.

Esta conciencia de la biología fundamental de la activación sensorial fue la justificación de un ensayo aleatorizado de suplementación durante el embarazo con el componente dietético colina, un agonista del receptor colinérgico en las interneuronas. La suplementación se produjo desde principios del segundo trimestre hasta aproximadamente 3 meses después del nacimiento. Los bebés que habían recibido suplementos de colina habían acelerado el desarrollo de la activación sensorial15.

La evaluación de la relación de activación sensorial P50 del bebé es factible23, confiable24 y estable entre la infancia y los cuatro años de edad25. Las deficiencias en la compuerta sensorial P50 infantil se asocian con factores de riesgo prenatales para enfermedades psiquiátricas posteriores12,26 y con un mayor riesgo de desarrollar síntomas psiquiátricos a los 4 años de edad27. Sin embargo, los bebés con alteración de la compuerta sensorial P50 nunca han sido seguidos más allá de los 4 años de edad; por lo tanto, no está claro si la activación sensorial de P50 infantil es predictiva de psicopatología posterior o si los esfuerzos para alterar la activación sensorial de P50 infantil serán útiles como estrategias de prevención primaria.

La adaptación del paradigma de activación sensorial auditiva P50 para el estudio infantil permite la exploración de preguntas relacionadas con cuándo durante el desarrollo se desarrolla la inhibición cerebral y cuándo ese desarrollo sale mal para las personas vulnerables a enfermedades neuropsiquiátricas asociadas a la atención posterior. Esfuerzos similares con otras tareas fisiológicas, como la negatividad de desajuste, el seguimiento ocular y la inhibición previa al pulso pueden ofrecer otras ventanas al desarrollo temprano. Se espera que la adaptación de las tareas para su uso en la primera infancia pueda aumentar la comprensión del curso temporal del desarrollo de estos trastornos, así como sugerir nuevas estrategias de prevención primaria17.

Divulgaciones

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Los Dres. Ross y Hunter reciben apoyo salarial de subvenciones financiadas por los NIH. Todos los demás autores no tienen conflictos que revelar.

Agradecimientos

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Este trabajo fue financiado, al menos en parte, por los Institutos Nacionales de Salud (NIH números de subvención MH086383, MH056539 y MH015442) y por el Instituto de Trastornos Mentales Infantiles.

Materiales

Lista de materiales utilizados en este artículo
NombreEmpresaNúmero de catálogoComentarios
E-Prime versión 2.0Herramientas de software de psicologíaEPR-225142Software de presentación
estímulos Almohadillas de preparación de alcohol con 95000016de PupumedicsLimpia la piel en preparación para la colocación de electrodos
Ten20 PasteCompumedics92100032Pasta conductora de EEG que tiene cualidades adhesivas para mantener los electrodos en su lugar
Superficie de Grass Ag/AgCl Electrodos (10 mm)Grass TechnologiesFS E5SHC-48electrodos de 10 mm se utilizan para registrar las señales de EEG de la superficie del cuero cabelludo y sirven como electrodos de referencia y de tierra
Grass Ag/AgCl Electrodos de superficie (6 mm)Grass TechnologiesF E6SHC-48electrodos de 6 mm se utilizan para registrar los movimientos oculares (EOG) y la tensión muscular (EMG) de la superficie de la piel
Cinta quirúrgica de papelMicropore1530-0cinta adhesiva baja utilizada para mantener los electrodos en su lugar
Amplificador NuAmpsNeuroscan N/AAmplificador digital monopolar de 40 canales para grabación de EEG
Altavoces de ordenador Harmon/Kardon Harman/Kardon Harman/KardonHK206Se utiliza para presentar "clics" auditivos
profesional de de piedra pómez Los Los

Referencias

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