Evaluación cuantitativa de procesamiento cortical auditivo-táctil en Niños con Discapacidades

Resumen

Medición objetiva y fácil de procesamiento sensorial es extremadamente difícil en pacientes pediátricos no verbales o vulnerables. Hemos desarrollado una nueva metodología para evaluar cuantitativamente los bebés y procesamiento cortical de los niños de tacto ligero, los sonidos del habla y el procesamiento multisensorial de los estímulos 2, sin que se requiera la participación de sujeto activo o causar molestias en los pacientes vulnerables.

Resumen

Medición objetiva y fácil de procesamiento sensorial es extremadamente difícil en pacientes pediátricos no verbales o vulnerables. Hemos desarrollado una nueva metodología para evaluar cuantitativamente el procesamiento cortical de los niños de tacto ligero, los sonidos del habla y el procesamiento multisensorial de los estímulos 2, sin que se requiera la participación de sujeto activo o causar molestias niños. Para ello hemos desarrollado un doble canal, el tiempo y la fuerza calibrada estimulador soplo de aire que permite tanto la estimulación táctil y control simulado. Combinamos esto con el uso de la metodología de potenciales evocados para permitir una alta resolución temporal de las señales de las cortezas somatosensoriales primaria y secundaria, así como el procesamiento de orden superior. Esta metodología también nos permitió medir la respuesta a la estimulación multisensorial auditivo-táctil.

Introducción

El estudio del desarrollo de los procesos sensoriales corticales es esencial para entender la base para la mayoría de las funciones de orden superior. Experiencias sensoriales son responsables de gran parte de la organización del cerebro a través de la infancia y la niñez, sentando las bases para procesos complejos como la cognición, la comunicación, y el desarrollo motor ^3.1. La mayoría de los estudios pediátricos de los procesos sensoriales se centran en dominios auditivas y visuales, principalmente debido a que estos estímulos son más fáciles de desarrollar, estandarizar y prueba. Sin embargo, el procesamiento táctil es de particular interés en lactantes y niños, ya que es el primer sentido para desarrollar en el feto ^{de 4,5,} y la información somatosensorial es parte integral de la función de otros sistemas corticales (por ejemplo, del motor, de la memoria, aprendizaje asociativo, límbico) ^6. Los métodos actuales que evalúan el procesamiento somatosensorial están limitadas por la elección de estímulo táctil. Una opción común es la mediana de estimulación nerviosa eléctrica directa ^7,8 , Con el potencial de incomodidad. Otros métodos eficaces utilizan tareas activas, tales como la discriminación, el reconocimiento, y la localización de los estímulos, lo que requiere tanto la atención como los altos niveles de comprensión ^9. Todos estos métodos son, por tanto, limitados en su uso en niños pequeños y bebés.

Por lo tanto, nuestro objetivo fue desarrollar un paradigma táctil que se ocupa de estas limitaciones por ser no invasivo y reduce la necesidad de la participación activa de un sujeto. Además, es necesario tener un nivel estandarizado de estimulación y un simulacro de control. Para ello hemos desarrollado el sistema de "globo", un doble canal, por tiempo, y el sistema de suministro de aire-puff calibrado, lo que nos permite medir los efectos del toque de luz en los lactantes y otros grupos vulnerables.

Estudios de resonancia magnética funcional mostraron que la estimulación por bocanadas de aire activa cortezas sensoriales, aunque la duración y los retos de este tipo de estudios, como la inmovilización, lengtus sesiones, y los ajustes que provocan ansiedad hacen difícil de realizar en niños pequeños. Por lo tanto, hemos combinado nuestro nuevo sistema de introducción a la metodología (ERP) de eventos relacionados con Potencial para proporcionar resolución temporal del procesamiento sensorial del tacto ligero en una breve, sesión de pruebas para los niños.

Este nuevo paradigma ofrece la flexibilidad necesaria para estudiar el procesamiento sensorial en diversas poblaciones, edades y entornos clínicos. También tiene la ventaja de ser compatible con los estímulos auditivos, permitiendo evaluaciones multisensorial. Hasta ahora, la evaluación precisa y fiable táctil no ha sido posible en los bebés o en los niños que no son capaces de responder de manera fiable debido a trastornos mentales / lenguaje intelectual. Esta metodología pretende llenar este vacío con el fin de ayudar en la identificación temprana de los déficit de procesamiento sensorial y la intervención durante un período de plasticidad cerebral máxima. Las mejoras en el procesamiento sensorial en la infancia pueden influir en la cascadadel neurodesarrollo

En los procedimientos siguientes se han incluido en Vanderbilt Junta de Revisión Institucional aprobado protocolos.

Protocolo

1. Evaluación de la Respuesta a la luz del tacto

1. Coloque la red de electrodos (por ejemplo, 128 canales geodésica red de sensores) el niño o la cabeza del bebé. Ajustar los sensores de contacto pleno uso de solución salina caliente. Si a un niño, asegúrese de niño está sentado cómodamente en padre o cuidador regazo. Si en un bebé, asegúrese de que niño está ligeramente envuelto y, o bien en los brazos de los cuidadores o en posición supina en una cuna abierta.
2. Coloque una boquilla de 1 mm de 0,5 cm por debajo de la punta del dedo índice de la mano probado. Coloque el dedo para un niño pequeño o de la palma de un niño en un soporte de molde y asegurar con cinta Velcro proximal y distal a la articulación para asegurar distancia constante de la boquilla con el dedo o la mano. Es absolutamente esencial que el niño mantiene la posición del dedo adecuado durante la sesión de pruebas. Asegúrese de que esta evaluando periódicamente dedo y colocación de las manos y tener hijos con el médico si el joven. Si la prueba a un bebé, deje de protocolosi el bebé llora y proporcionar comodidad antes de reiniciar. Si la prueba del niño pequeño, Consulte con el médico para proporcionar comodidad y seguridad a lo largo del período de prueba corto.
3. Comience compresor de aire a 40 psi a través del regulador para suministrar insumos de válvulas para los estímulos táctiles.
4. Ejecute el programa de entrega de estímulos.
   1. Para la mano probado, presentes 60 de hojaldre estímulos intercalan aleatoriamente con 60 simulacros de proceso (un soplo de aire emitido a través de una boquilla separada apuntando en dirección opuesta a la del dedo).
   2. No presente más de dos repeticiones de un soplo o farsa en una fila. Varíe los intervalos entre ensayos al azar entre 2.000-2.500 ms. El propósito de esto es para reducir la habituación, donde un estímulo ya no se percibe. El tiempo total de una secuencia de 120 ensayos debería ser 4,5-5 min.
   3. Ejecutar el protocolo idéntico de nuevo por el otro lado, si el estudio de trastornos somatosensoriales asimétricas.
5. Para los protocolos que no requieren la atención a los estímulos no configurar más se necesita. Tsu aplica a pruebas de bebé. Para la mejora de la atención en los niños pequeños (que se traduce en grandes picos ERP específicos en la grabación), proporcionará una tarea.
   1. Ejemplo de tareas para 5 años de edad: Describa bocanadas de aire como "burbujas" soplado por "peces" en una "pecera" (una caja decorada ocultar el aparato soplador). Pida a los niños que adivinar si cada "burbuja" se entrega por un azul o un "pez" de color rojo. Dígale al niño que no es necesario y no debe decir nada, mientras que están realizando esta tarea (ver configurado con acuario simulacro en la Figura 1).

2. Evaluación de la Respuesta al Protocolo Multisensorial (auditivo-táctil vs simultánea Resumió las respuestas individuales)

1. Ejecutar a través de los pasos 1.1 a 1.3 como se describe anteriormente. Los estímulos se describen en la Tabla 1.
2. Ejecute el programa de suministro de estímulo (por ejemplo, en el software de E-Prime). Para la mano a prueba, un auditorio-táctil paradigma puede presentar los siguientes 4 estímulos al azar, con 60 ensayos / estímulo: puff, puff-/ga /, / ga /-farsa, farsa. Una vez más, al limitar la posibilidad de la habituación, no presentar más de dos repeticiones de un soplo o farsa en una fila en cualquier condición, y variar los intervalos entre ensayos al azar entre 2.000-2.500 ms. Cada secuencia de 240 ensayos debe tomar entre 9-10 min.
3. Ejecutar protocolo idéntico el control para la otra parte.
4. Proporcionar una caricatura apropiada para su edad sin sonido al inicio del protocolo y continuarlo durante todo el procedimiento para evitar aumento de artefactos de motor de inquietud, y para disminuir el fondo de las grandes ondas delta generado por el paciente cuando están aburridos. Por ejemplo, en los niños de 5 años, hemos utilizado un bucle de 20 min un vídeo comprado, jugado en el mudo y reiniciado antes de cada sujeto se puso a prueba. No se necesita ninguna atención a los estímulos, por lo tanto, la caricatura en bucle proporciona un entorno visual desconectado de los estímulos.

e_title "> 3. Software y Equipos Configurar

1. Para programar el software, la creación de dos comandos serie enviados por la aplicación de control de estímulos. Uno identifica el soplo, la otra la farsa. Haga que la aplicación de control de estímulos enviar los comandos a un microcontrolador.
2. Tienes el microcontrolador generar un pulso TTL (por ejemplo, 20 ms de duración) para el canal de salida digital correspondiente. Esta salida debe ser separado en dos líneas, una para la entrada digital al sistema de registro de EEG y una para las válvulas de aire solenoide cerrada. Marque la apertura de ambas válvulas en el flujo de datos de EEG.
3. Mida el pulso a la latencia de hojaldre para ambas condiciones reales y simuladas con un osciloscopio y un micrófono. Estos deben ser uniforme, y en el orden de 10-15 mseg. Ajuste de la latencia después de la grabación.
4. Calcular la fuerza ejercida en la boquilla en PSI utilizando un manómetro y midiendo el diámetro de la boquilla. Utilice la fórmula F (N) = Presión * Area. Por ejemplo, la fuerza ejercida FROM una boquilla radio de 1 mm a 6 psi produce F (N) = 0,03 libras.
5. Para modificar la aplicación de control para el protocolo multisensorial, enviar dos comandos serie que identifican un soplo real o simulada al microcontrolador, así como un sonido de voz grabada o silencio. Nota: En nuestro paradigma se ha utilizado la generada por ordenador, acento neutral / ga / sonido, entre otros, como / da /, / du /, / bu /, etc.
6. Estímulos auditivos presente a través de un altavoz colocado en la línea media, 2 pies delante del sujeto.
7. Alinear la sincronización de inicio de sonido a ser simultánea con el inicio de la bocanada o con el retraso medido en el paso 3.3, dependiendo de la condición es deseable para el probador.

4. Adquisición de Datos y Preparación

1. Elija filtros y referencias ajustes para muestrear los datos basados ​​en las metodologías de ERP estándar. En este caso, use un 1000 Hz con filtros establecidos a 0,1 a 400 Hz. Durante la recogida de datos, consulte todos los electrodos de Cz y les rereferenced offline a un promedioReferencia edad.
2. Para segmentar los datos, filtrar los datos registrados con filtros y segmentación deseados. Para este estudio se utiliza un filtro de paso de banda de 0,3 a 40 Hz y el segmento de la actual EEG basa en la aparición de estímulo para incluir una línea de base 200 ms prestimulus y un intervalo post-estímulo de 500 mseg.
3. Realizar el control de calidad de los datos. Screen cada segmento de artefactos a motor y oculares como la actividad muscular de alta frecuencia, usando algoritmos informáticos incluidos en el software ERP. Siga esta pantalla por una revisión manual.
4. Los criterios de selección automatizado se establecen de la siguiente manera en este protocolo, pero se pueden modificar: para los canales del ojo, tensión> 140 mV = parpadeo y tensión> 55 mV = movimientos oculares.
5. Corrija los datos de los ensayos contaminados utilizando una herramienta de corrección artefacto ocular. Nota: Cualquier canal con tensión> 200 mV se considera de mala calidad. Si> 15 canales son de mala calidad, se optó por descartar todo el juicio por razones de reproducibilidad.
6. ERPs media. Rereference a un medio de referencia y luego realizar la línea de base de corrección basado en criterios seleccionados en el paso 4.2. Extracto de media amplitud y latencias máximas para varios picos, extrapolados de grandes formas de onda medias de las poblaciones predefinidas. Nota: En nuestro caso, nos basamos en la siguiente literatura establecida de la respuesta de los niños de más edad a la estimulación del nervio mediano ^10-14. Utilizamos P50 (30-80 ms), N70 (50-100 ms), P100 (80-150 ms), N140 (130-230 ms) y P2 (250-350 ms) picos.
7. Incluya sólo los datos de electrodos superpuestos lugares preestablecidos (Figura 2). Obtener los datos de los electrodos individuales y promedio dentro de cada grupo.

Resultados

Evaluación de toque ligero (Figura 3):

Características de la respuesta cortical a la estimulación táctil usando el sistema del soplador: Los patrones de picos en respuesta a la bocanada son muy similares a las respuestas corticales obtenidos utilizando la estimulación del nervio mediano en adultos normales ^10,11. La respuesta temprana (P50, N70, P100 picos) refleja principalmente la actividad en la corteza sensorial primaria ¹² y ...

Discusión

Esta nueva combinación de soplo de aire y ERP (en adelante, el "sistema Puffer") para medir el procesamiento cortical de toque ligero y respuestas táctiles auditiva es bien tolerado por los niños pequeños con discapacidades y de los lactantes. Esto es válido para las versiones unisensory y multisensoriales, y si el componente de atención se agrega o no en el caso de los niños pequeños. Las razones para el éxito de esta metodología en la evaluación de una población joven y vulnerable se deben tanto a la utiliza...

Materiales

Lista de materiales utilizados en este artículo

Nombre	Empresa	Número de catálogo	Comentarios
Sensor geodésico neto	EGI, Inc., Eugene, OR	depende del tamaño
Estación neta Software de EEG v. 4.2	EGI, Inc., Eugene, OR	NA
APLICACIÓN DE CONTROL DE ESTÍMULO E-Prime	PST, Inc. Pittsburgh, PA	Manómetro NA
(modelo de 6 pulgadas, 0-60 psi)	H. O. Trerice Co, Oak Park, MI
Configuración personalizada de Puffer	Nathalie Maitre