Déclenchement sensoriel P50 chez les nourrissons

Résumé

Les méthodes d’enregistrement du déclenchement sensoriel auditif P50, un marqueur physiologique de l’inhibition cérébrale qui reflète les premiers stades de l’attention, sont décrites.

Résumé

Les déficits attentionnels sont fréquents dans une variété de troubles neuropsychiatriques, y compris le trouble déficitaire de l’attention-hyperactivité, l’autisme, le trouble bipolaire de l’humeur et la schizophrénie. On s’intéresse de plus en plus aux composantes neurodéveloppementales de ces déficits attentionnels ; neurodéveloppemental, ce qui signifie que si les déficits deviennent cliniquement proéminents dans l’enfance ou à l’âge adulte, les déficits sont le résultat de problèmes de développement du cerveau qui commencent dès la petite enfance ou même avant la naissance. Malgré cet intérêt, il existe peu de méthodes pour évaluer l’attention très tôt dans la petite enfance. Ce rapport se concentre sur une méthode, le déclenchement sensoriel auditif P50 pour nourrissons.

Attention a plusieurs composantes. L’une des premières composantes de l’attention, appelée porte sensorielle, permet au cerveau de se déconnecter des informations sensorielles répétitives et non informatives. Le gate sensoriel auditif P50 fait référence à une tâche conçue pour mesurer le gate sensoriel à l’aide de changements dans l’EEG. Lorsque des stimuli auditifs identiques sont présentés à 500 ms d’intervalle, la réponse évoquée (modification de l’EEG associée au traitement du clic) au second stimulus est généralement réduite par rapport à la réponse au premier stimulus (c’est-à-dire que la réponse est « gate »). Lorsque la réponse au deuxième stimulus n’est pas réduite, cela est considéré comme un mauvais déclenchement sensoriel, reflète une inhibition cérébrale altérée et est corrélé à des déficits attentionnels.

Parce que la tâche de contrôle sensoriel auditif P50 est passive, elle est potentiellement utile dans l’étude des jeunes nourrissons et peut fournir une fenêtre sur l’évolution du temps de développement des déficits attentionnels dans une variété de troubles neuropsychiatriques. L’objectif de cette présentation est de décrire la méthodologie d’évaluation du gating sensoriel auditif P50 du nourrisson, une méthodologie adaptée de celles utilisées dans les études sur les populations adultes.

Introduction

De nombreuses maladies neuropsychiatriques, y compris le trouble déficitaire de l’attention avec hyperactivité (TDAH), le trouble bipolaire de l’humeur et la schizophrénie, sont considérées comme des troubles neurodéveloppementaux, ce qui signifie que l’apparition des symptômes est au moins partiellement due à des aberrations très précoces du développement du cerveau. Les aberrations précoces du développement cérébral peuvent être silencieuses ou seulement associées à des symptômes non spécifiques pendant des années, voire des décennies, avant l’apparition du trouble complet. Ce modèle suggère qu’une compréhension complète du trouble peut nécessiter des méthodes pour mesurer des changements très subtils dans la fonction cérébrale très tôt dans le développement du cerveau.

P50 le déclenchement sensoriel reflète une étape précoce du processus attentionnel^1,2. Le gating sensoriel P50 fait référence à une tâche spécifique, une tâche potentielle évoquée auditive, qui est en corrélation avec les tests comportementaux et neurocognitifs de l’attention et reflète les mécanismes inhibiteurs cérébraux^3,4. Dans cette tâche, les sujets sont présentés avec deux stimuli auditifs identiques à large spectre (« clics ») pendant qu’une réponse EEG est enregistrée. Un stimulus auditif suscite une réponse cérébrale cohérente mesurée par EEG ; La réponse comprend une onde qui, chez l’adulte, se produit environ 50 ms après le stimulus. Puisque l’onde est dans le sens positif, cette onde est décrite comme l’onde P50. La plupart des individus présentent une réponse significativement réduite au deuxième stimulus d'une paire par rapport au premier, ce qui reflète la capacité du cerveau à inhiber automatiquement la réponse à des informations répétitives non pertinentes (pour « bloquer » les informations sensorielles). De nombreuses maladies psychiatriques avec des symptômes attentionnels, notamment le trouble déficitaire de l’attention avec hyperactivité (TDAH), le trouble bipolaire de l’humeur et la schizophrénie, sont associées à une altération du contrôle sensoriel^5-7.

Les résultats du contrôle sensoriel auditif P50 peuvent être confondus par le ton adrénergique d'un sujet⁸. Pendant le sommeil paradoxal, le tonus adrénergique est diminué, ce qui fait du sommeil paradoxal un moment optimal pour l’administration des tâches^9,10. Parce que le déclenchement sensoriel P50 est une tâche passive et que les nourrissons passent une grande partie de leur journée en sommeil actif (la version infantile du sommeil paradoxal), le déclenchement sensoriel P50 peut être mesuré même chez les très jeunes nourrissons.

Protocole

1. Examen et surveillance institutionnels

1. Tout travail avec des sujets humains nécessite l’approbation et la surveillance du Conseil d’examen institutionnel. Les méthodes rapportées ici, lorsqu’elles sont utilisées dans la recherche, ont été examinées et approuvées par le Colorado Multiple Institutional Review Board (COMIRB).

2. Préparation et enregistrement

1. Planifiez le bébé pendant 90 minutes à l'heure habituelle de la sieste du nourrisson. Ayez des électrodes propres, de la pâte EEG conductrice et une pièce sombre et calme disponible. Nourrissez, rotez et changez le nourrisson avant de commencer.
2. Essuyez la tête pour minimiser l’impédance. CZ a la plus grande amplitude P50¹¹. Placez une électrode au niveau CZ, sur le front, au-dessus et au-dessous d’un œil, sur le menton et sur la mastoïde droite.
3. Présentez des stimuli à large spectre de 50 ms (clics) par paires avec un intervalle interstimulus de 500 ms. Les paires de clics doivent être présentées à 10 secondes d’intervalle.
4. Enregistrez jusqu’à ce qu’il y ait 15 minutes de sommeil actif continu (l’équivalent du sommeil paradoxal pour les nourrissons). Laissez le nourrisson terminer sa période de sommeil naturelle. Cela peut prendre >90 min. Notez l'état du bébé (par exemple, les yeux ouverts ou fermés, les mouvements, etc.) pendant toute la période de sommeil.

3. Analyse des données

1. Identifiez 15 minutes de sommeil actif continu. Cette période aura des ondes cérébrales à haute fréquence et à basse tension, un faible tonus musculaire, de grands mouvements oculaires et sera caractérisée par le fait d’avoir les yeux fermés.
2. Filtrez les données pour supprimer les interférences 60 Hz et les basses fréquences (dérive <1 Hz)¹².
3. Identifiez les époques par la présentation du premier son de chaque paire. Faites la moyenne d’au moins 60 époques. Plus le nombre d’époques utilisées est élevé, plus le rapport signal/bruit possible est élevé.
4. Filtrez le traçage moyenné à l’aide d’un filtre passe-bande entre 10 et 50 Hz. Cela permet d’identifier plus facilement le composant. À l’aide du tracé moyenné filtré, mesurez l’amplitude de P50 en réponse au premier et au deuxième stimulus indépendamment. Les ondes P50 sont identifiées comme la première onde entre 40 et 100 ms après la présentation du stimulus ; L’amplitude est mesurée à partir du creux précédent jusqu’au pic.
5. Divisez l’amplitude de l’onde P50 en réponse au deuxième son par l’amplitude de l’onde P50 en réponse au premier son pour obtenir un rapport de déclenchement sensoriel P50.

Résultats

Les rapports de filtrage sensoriel P50 devraient généralement varier de 0 à légèrement supérieur à 1,0. Les valeurs supérieures à 2 ne se produisent généralement que lorsque les amplitudes P50 sont inférieures à 1,0 μV, peuvent indiquer un faible rapport signal sur bruit et doivent être soit rejetées, soit tronquées à une valeur de 2,0 ¹¹. Les valeurs moyennes obtenues chez des nourrissons issus de la population générale devraient être d’environ 0,4 ¹³. Figure 1 présente deux enregistrements types : l’un provenant d’un nourrisson présentant un filtrage sensoriel typique, l’autre d’un nourrisson présentant un mauvais filtrage sensoriel.

La latence P50 de la filtration sensorielle peut être calculée par soustraction : amplitude de la réponse au premier son moins amplitude de la réponse au second son. Toutefois, l'atténuation du signal entre sa source et l'électrode de mesure, en passant par le cuir chevelu, présente une grande variabilité. Parmi les facteurs pouvant influencer l'atténuation figurent l'épaisseur du crâne, les débris (par exemple saleté) présents sur le cuir chevelu et la teneur en humidité à la surface du cuir chevelu. Cette variation de l'atténuation du signal entre individus, ainsi que chez un même individu au fil du temps, réduit la fiabilité des résultats obtenus par la méthode de soustraction. Par conséquent, la filtration sensorielle P50 est généralement exprimée sous forme de rapport : amplitude de la réponse au second son divisée par l'amplitude de la réponse au premier son.

Les rapports de filtrage sensoriel P50 peuvent être utilisés comme une mesure continue. Toutefois, le calcul d'un rapport introduit une variabilité supplémentaire. Une alternative consiste à dichotomiser les résultats en « normal » ou « altéré » pour le filtrage sensoriel P50. Chez les adultes, les rapports < 0,40 sont considérés comme normaux et les rapports > 0,50 comme altérés¹⁴. Les rapports compris entre 0,40 et 0,50 sont considérés comme indéterminés et peuvent être regroupés avec l'une ou l'autre catégorie ou exclus des analyses ultérieures. Les seuils appropriés pour les nourrissons n'ont pas encore été clairement établis ; toutefois, des travaux préliminaires suggèrent que des seuils similaires à ceux utilisés chez les adultes seraient adaptés¹⁵.

Figure 1. Tracés types.  Cliquez ici pour voir l'image en taille réelle.

Discussion

On pense que le déclenchement sensoriel P50 reflète une interaction complexe de neurocircuits inhibiteurs situés principalement dans l’hippocampe, le cortex préfrontal dorsolatéral et le thalamus¹⁶. Ainsi, les altérations de la porte sensorielle P50 chez les nourrissons peuvent suggérer une altération du développement dans ces régions du cerveau.

Dans ces régions du cerveau, l’inhibition des interneurones GABAergiques des cellules pyramidales glutaminergiques explique probablement le processus de déclenchement, l’inhibition étant fournie par les cellules GABAergiques. Les interneurones GABAergiques sont eux-mêmes modulés par des entrées adrénergiques et cholinergiques. L’entrée adrénergique est intermittente et inhibe les interneurones, ce qui diminue leur capacité à inhiber les cellules pyramidales et bloque ainsi le déclenchement sensoriel. L’une des difficultés de l’enregistrement des nourrissons éveillés est que même des facteurs de stress très légers, tels que l’application d’électrodes, peuvent augmenter le tonus adrénergique et interférer avec la capacité de mesurer les capacités fonctionnelles de contrôle.

Contrairement à l’impact de l’entrée adrénergique intermittente, la stimulation cholinergique des interneurones est tonique et entraîne une augmentation de l’activation des interneurones, améliorant ainsi le déclenchement sensoriel¹⁷. Les facteurs qui diminuent l’apport cholinergique, tels que les phénotypes génétiques liés à la diminution de l’expression des récepteurs cholinergiques, entraînent des problèmes chroniques de déclenchement sensoriel¹⁸. De même, la diminution de la libération neuronale de choline, comme cela se produit pendant le sommeil non paradoxal, diminue également l’activité interneuronale et le déclenchement sensoriel. La nicotine est un composé intéressant car l’utilisation aiguë stimule les récepteurs cholinergiques nicotiniques et améliore le déclenchement sensoriel^19,20, tandis que l’utilisation répétée ou chronique de la nicotine n’a aucun effet lorsqu’elle est utilisée seule mais bloque les effets d’autres agonistes²¹, probablement parce que la stimulation chronique conduit à la désensibilisation des récepteurs²². Les nourrissons qui sont exposés à la nicotine avant la naissance par l’utilisation de la cigarette maternelle ont une altération du contrôle sensoriel P50¹².

Cette prise de conscience de la biologie fondamentale du déclenchement sensoriel a été la raison d’être d’un essai randomisé de supplémentation pendant la grossesse avec la choline, un composant alimentaire, un agoniste du récepteur cholinergique sur les interneurones. La supplémentation a eu lieu au début du deuxième trimestre jusqu’à environ 3 mois après la naissance. Les nourrissons qui avaient reçu une supplémentation en choline avaient un développement accéléré du gating sensoriel¹⁵.

L’évaluation du rapport sensoriel P50 chez le nourrisson est réalisable²³, fiable²⁴ et stable entre la petite enfance et quatre ans²⁵. Les déficiences du déclenchement sensoriel P50 du nourrisson sont associées à des facteurs de risque prénataux de maladie psychiatrique ultérieure^12,26 et à un risque accru de développer des symptômes psychiatriques à l’âge de 4 ans²⁷. Cependant, les nourrissons dont le contrôle sensoriel P50 est altéré n’ont jamais été suivis au-delà de l’âge de 4 ans ; il n’est donc pas clair si le déclenchement sensoriel du P50 chez le nourrisson est prédictif d’une psychopathologie ultérieure ou si les efforts visant à modifier le seuil sensoriel du nourrisson P50 seront utiles comme stratégies de prévention primaire.

L’adaptation du paradigme de déclenchement sensoriel auditif P50 pour l’étude du nourrisson permet d’explorer des questions liées au moment du développement où l’inhibition cérébrale se développe et au moment où ce développement tourne mal chez les individus vulnérables aux maladies neuropsychiatriques associées à l’attention ultérieure. Des efforts similaires avec d’autres tâches physiologiques, telles que la négativité de l’inadéquation, le suivi oculaire et l’inhibition pré-impulsionnelle peuvent offrir d’autres fenêtres sur le développement précoce. On espère que l’adaptation des tâches à l’utilisation dans la petite enfance pourra améliorer la compréhension de l’évolution du développement de ces troubles et suggérer de nouvelles stratégies de prévention primaire¹⁷.

Matériaux

Liste des matériaux utilisés dans cet article

Nom	Entreprise	Numéro de catalogue	Commentaires
E-Prime Version 2.0	Outils logiciels de psychologie	EPR-225142	Logiciel de présentation de stimulus
Coussinets de préparation à l’alcool avec pierre ponce	Compumedics	95000016	Nettoie la peau en vue du placement des électrodes
Ten20 Paste	Compumedics	92100032	Pâte conductrice EEG qui a des qualités adhésives pour maintenir les électrodes en place
Herbe Ag/AgCl Surface Électrodes (10 mm)	Grass Technologies	FS E5SHC-48	électrodes de 10 mm sont utilisées pour enregistrer les signaux EEG de la surface du cuir chevelu et servent d’électrodes de référence et de masse
Électrodes de surface Grass Ag/AgCl Électrodes de surface (6 mm)	Grass Technologies	F E6SHC-48	électrodes de 6 mm sont utilisées pour enregistrer les mouvements oculaires (EOG) et les tensions musculaires (EMG) à la surface de la peau
Ruban chirurgical en papier	Micropore	1530-0	ruban adhésif faible utilisé pour maintenir les électrodes en place
Amplificateur NuAmps	Neuroscan	N/A	Amplificateur numérique monopolaire 40 canaux pour l’enregistrement de l’EEG
Ordinateur Harmon/Kardon Haut-parleurs	Harman/Kardon	HK206	Utilisé pour présenter des « clics » auditifs