Évaluation quantitative de traitement cortical auditif-tactile dans les enfants handicapés

Résumé

Mesure objective et facile de traitement sensoriel est extrêmement difficile chez les patients pédiatriques non verbaux ou vulnérables. Nous avons développé une nouvelle méthodologie pour évaluer quantitativement les nourrissons et traitement cortical de toucher léger des enfants, phonèmes, et le traitement multisensoriel des deux stimuli, sans nécessiter la participation active de l'objet ou causer de l'inconfort chez les patients vulnérables.

Résumé

Mesure objective et facile de traitement sensoriel est extrêmement difficile chez les patients pédiatriques non verbaux ou vulnérables. Nous avons développé une nouvelle méthodologie pour évaluer quantitativement traitement cortical de touche de lumière, les sons de la parole et le traitement multisensoriel des deux stimuli des enfants, sans nécessiter la participation active de l'objet ou de causer une gêne enfants. Pour ce faire, nous avons développé un double canal, le temps et la force calibrée bouffée d'air stimulateur qui permet à la fois une stimulation tactile et le contrôle de la frime. Nous avons combiné cela avec l'utilisation de la méthodologie potentiel lié à l'événement afin de permettre une haute résolution temporelle des signaux de cortex somatosensoriel primaire et secondaire ainsi que le traitement d'ordre supérieur. Cette méthode nous a également permis de mesurer une réponse multisensorielle de stimulation auditive-tactile.

Introduction

L'étude de l'élaboration de processus sensoriels corticaux est essentielle pour comprendre la base de la plupart des fonctions d'ordre supérieur. Expériences sensorielles sont en grande partie responsables de l'organisation du cerveau pendant la petite enfance et l'enfance, de jeter les bases pour des processus complexes tels que la cognition, la communication et le développement moteur ^1-3. La plupart des études pédiatriques sur les processus sensoriels se concentrent sur les domaines auditifs et visuels, principalement parce que ces stimuli sont plus faciles à développer, standardiser et essai. Toutefois, le traitement tactile est d'un intérêt particulier chez les nourrissons et les enfants car il est le premier sens à se développer chez le fœtus ^4,5 et informations somatosensoriel fait partie intégrante de la fonction d'autres systèmes corticaux (par exemple moteur, la mémoire, l'apprentissage associatif, limbique) ^6. Les méthodes actuelles de traitement évaluant somatosensoriel sont limitées par le choix des stimulus tactile. Un choix commun est médian stimulation électrique du nerf ^7,8 directe , Avec la possibilité d'inconfort. D'autres utilisent des méthodes efficaces tâches actives telles que la discrimination, la reconnaissance et la localisation de stimuli, nécessitant à la fois l'attention et des niveaux élevés de compréhension ^9. Tous ces procédés sont donc limités dans leur utilisation chez les jeunes enfants et les nourrissons.

Par conséquent, notre objectif était de développer un modèle tactile qui répond à ces limites en étant non invasive et en réduisant la nécessité d'une participation active d'un sujet. En outre, il devait avoir un niveau normalisé de stimulation et un simulacre de contrôle. Pour ce, nous avons développé le système «pompe», un double canal, chronométré, et calibré système de distribution d'air souffle, ce qui nous permet de mesurer les effets de légèreté chez les nourrissons et les autres populations vulnérables.

Études d'IRM fonctionnelle ont montré que la stimulation par des bouffées d'air active cortex sensoriels, bien que la longueur et les défis de ces études, telles que l'immobilisation, lengtes sessions, et les paramètres de anxiogènes les rendent difficiles à effectuer chez les jeunes enfants. Par conséquent, nous avons combiné notre nouveau système de livraison avec un potentiel (ERP) méthodologie de l'événement-connexes afin de fournir une résolution temporelle de traitement sensoriel du toucher de la lumière dans une brève, séance d'essais enfants.

Ce nouveau paradigme offre la flexibilité nécessaire pour étudier le traitement sensoriel dans diverses populations, les âges et les milieux cliniques. Il a également l'avantage d'être compatible avec des stimuli auditifs, permettant des évaluations multisensorielles. Jusqu'à présent, l'évaluation précise et fiable tactile n'a pas été possible chez les nourrissons ou les enfants qui sont incapables de répondre de façon fiable en raison de troubles intellectuelle / langue. Cette méthodologie vise à combler cette lacune afin d'aider à l'identification précoce des déficits de traitement sensoriel et intervention pendant une période maximale de la plasticité du cerveau. Améliorations dans le traitement sensoriel dans l'enfance peuvent influencer la cascadede développement neurologique

Les procédures suivantes sont tous inclus dans l'Institutional Review Board Vanderbilt protocoles approuvés.

Protocole

Une. L'évaluation de la réponse à Light Touch

1. Placer le filet de l'électrode (par exemple, 128 canaux géodésique capteur net) sur l'enfant ou de la tête de bébé. Régler les capteurs de contact total avec une solution saline chaude. Si un enfant, assurer enfant est assis confortablement dans parent ou tour. Si sur un enfant, veiller à ce que bébé est légèrement emmailloté et soit tenu dans les bras de soignant ou en position couchée dans un lit ouvert.
2. Placer une buse de 1 mm à 0,5 cm en dessous de la pointe de l'index de la main testé. Placez le doigt pour un jeune enfant ou de palme pour un nourrisson dans un porte-moule et le fixer avec une bande Velcro proximale et distale à joint pour garantir une distance cohérente de la buse au doigt ou la main. Il est absolument essentiel que l'enfant maintient la position du doigt bonne tout au long de la séance de test. Assurer en évaluer périodiquement doigt et le placement de la main d'avoir un enfant avec soignant si jeune. Si vous testez un enfant, arrêter protocolesi le bébé pleure et offrent un confort avant de redémarrer. Si vous testez jeune enfant, demandez soignant pour offrir confort et réconfort tout au long de la période d'essai court.
3. Démarrer le compresseur d'air à 40 psi à travers le régulateur de fournir des intrants de soupape pour des stimuli tactiles.
4. Exécutez le programme de livraison de relance.
   1. Pour la main testé, présents stimuli 60 bouffantes entrecoupées de manière aléatoire avec 60 des simulacres de procès (une bouffée d'air délivré par une buse séparée pointée loin de doigt).
   2. Ne pas présenter plus de deux répétitions d'une bouffée ou fictive dans une rangée. Variez les intervalles entre les essais au hasard entre 2000-2500 ms. Le but de ceci est de réduire l'accoutumance, où un stimulus n'est plus perçu. Le temps total pour une séquence de 120 essais doit être de 4,5-5 min.
   3. Exécutez le protocole identique à nouveau pour l'autre part, si l'étude de troubles somato-sensorielles asymétriques.
5. Pour les protocoles ne nécessitant pas attention à un stimulus pas encore mis en place est nécessaire. Tsa vaut également pour les essais nourrisson. Pour l'amélioration de l'attention chez les jeunes enfants (qui se traduit par de plus grands pics ERP spécifiques dans l'enregistrement), fournir une tâche.
   1. Exemple de tâche pour 5 ans: Décrire les bouffées d'air comme "bulles" soufflé par "poisson" dans un "aquarium" (une boîte décorée dissimuler l'appareil de pompe). Demandez aux enfants de deviner si chaque «bulle» est délivré par un bleu ou un "poisson" rouge. Dites à l'enfant qu'ils n'ont pas besoin et ne devrait pas dire quoi que ce soit pendant qu'ils effectuent cette tâche (voir mis en place avec aquarium maquette à la figure 1).

2. L'évaluation de la réponse au protocole multisensoriel (vs simultanée auditive-tactile Résume réponses individuelles)

1. Parcourir les étapes 1.1-1.3 comme décrit ci-dessus. Les stimuli sont décrits dans le tableau 1.
2. Exécutez le programme de livraison de relance (par exemple dans le logiciel E-Prime). Pour la main testé, un auditif-tactile paradigme peut présenter les quatre stimuli suivants au hasard, avec 60 essais / relance: souffle, puff-/ga /, / ga /-faux, faux. Encore une fois, de limiter la possibilité d'accoutumance, ne présentent pas plus de deux répétitions d'une bouffée ou fictive dans une rangée dans n'importe quelle condition, et varier les intervalles entre les essais au hasard entre 2000-2500 ms. Chaque séquence de 240 essais devrait prendre entre 9-10 min.
3. Exécutez protocole identique sur l'autre main.
4. Fournir une bande dessinée adaptée à l'âge silencieuse au début du protocole et continuer tout au long de la procédure pour éviter l'augmentation des artefacts de moteur de l'agitation, et à diminuer le fond de grandes ondes delta du patient généré quand ils s'ennuient. Par exemple, chez les enfants de 5 ans, nous avons utilisé une boucle de 20 min d'une vidéo achetée, joué en sourdine et renouvelées avant chaque sujet a été testée. Aucune attention à un stimulus est nécessaire, par conséquent, la bande dessinée en boucle fournit un fond visuel déconnectée des stimuli.

e_title "> 3. Logiciel et Matériel Set Up

1. Pour programmer le logiciel, mis en place deux commandes série envoyées par l'application de contrôle du stimulus. On identifie le souffle, l'autre le trompe-l'œil. Vous avez l'application de contrôle de relance envoyer les commandes à un microcontrôleur.
2. Vous avez le microcontrôleur génère une impulsion de durée de vie (par exemple, la durée de 20 ms) au canal de sortie numérique correspondant. Cette sortie doit être divisée en deux lignes, l'une pour l'entrée numérique pour le système d'enregistrement EEG et une pour les soupapes d'air électrovannes-dépendants. Marquer l'ouverture de deux vannes dans le flux de données EEG.
3. Mesurer l'impulsion de bouffée de latence pour les conditions réelles et fictives avec un oscilloscope et un microphone. Ceux-ci doivent être les mêmes, et de l'ordre de 10 à 15 msec. Réglez pour le poste d'enregistrement de latence.
4. Calculer la force exercée au niveau de la buse en utilisant un manomètre PSI et en mesurant le diamètre de la buse. Utilisez la formule F (N) = Pression * Région. Par exemple, la force exercée from une buse de 1 mm de rayon à 6 psi donne F (N) = £ 0,03.
5. Pour modifier l'application de contrôle pour le protocole multisensorielle, envoyer deux commandes série identifiant un réel souffle ou fictive au microcontrôleur ainsi qu'un son discours enregistré ou silence. Remarque: Dans notre paradigme, nous avons utilisé l'ordinateur généré, accent neutre / ga / son, parmi d'autres comme / da /, / du /, / bu /, etc.
6. Stimuli auditifs présents à travers un haut-parleur placé à la ligne médiane, 2 m en face de l'objet.
7. Aligner la synchronisation de son apparition à être simultanée avec le début de la pâte ou avec le retard mesuré à l'étape 3.3, en fonction de l'état qui est souhaitable pour le testeur.

4. Acquisition de données et préparation

1. Choisissez des filtres et des références paramètres pour échantillonner les données selon des méthodes d'ERP standard. Ici, utiliser un 1000 Hz avec filtres fixés à 0,1 à 400 Hz. Lors de la collecte de données, reportez-vous à toutes les électrodes Cz et les rereferenced déconnecté à une moyenneâge de référence.
2. Pour segmenter les données, filtrer les données enregistrées avec les filtres souhaités et segmentation. Pour cette étude, utiliser un filtre passe-bande 0,3-40 Hz et le segment de l'EEG continu basé sur le début du stimulus d'inclure une référence ms 200 ms prestimulus et un intervalle post-stimulus 500.
3. Effectuer un contrôle de qualité des données. Screen chaque segment pour moteur et oculaires artefacts tels que l'activité musculaire à haute fréquence, en utilisant des algorithmes informatiques inclus dans le logiciel ERP. Suivez cet écran par un examen manuel.
4. Les critères de sélection automatisés sont définies comme suit dans ce protocole, mais peuvent être modifiées: pour les canaux d'oeil, tension> 140 mV = clin d'œil et tension> 55 mV = mouvements oculaires.
5. Corriger les données provenant d'essais contaminés à l'aide d'un outil de correction d'artefact oculaire. Remarque: Tous les canaux avec une tension> 200 mV est considéré comme de mauvaise qualité. Si> 15 canaux sont de mauvaise qualité, nous avons choisi de jeter l'ensemble du procès pour des raisons de reproductibilité.
6. ERP moyenne. Rereference les à une référence moyenne et ensuite effectuer de référence de correction en fonction de critères choisis à l'étape 4.2. Extrait amplitude moyenne et les latences de pointe pour différents pics, extrapolées à partir des grandes formes d'ondes moyennes de populations prédéfinies. Remarque: Dans notre cas, nous avons fondé le suivant sur ​​la littérature établie de la réponse des enfants plus âgés à la stimulation du nerf médian ^10-14. Nous avons utilisé P50 (30-80 ms), N70 (50-100 ms), P100 (80-150 ms), N140 (130-230 ms), et P2 (250-350 ms) pics.
7. Comprennent uniquement des données provenant des électrodes se chevauchent emplacements prédéfinis (Figure 2). Obtenir des données pour les électrodes individuelles et moyenne dans chaque grappe.

Résultats

Évaluation de la touche de lumière (figure 3):

Caractéristiques de la réponse à une stimulation tactile cortical en utilisant le système de décolleur: Les schémas de pics en réponse à la pâte sont très similaires aux réponses obtenues en utilisant une stimulation corticale du nerf médian chez les adultes normaux ^10,11. La réponse précoce (P50, N70, pics P100) reflète principalement l'activité dans le cortex sensoriel primaire ¹² e...

Discussion

Cette nouvelle combinaison de bouffée d'air et ERP (dénommé "système Puffer") pour mesurer traitement cortical de légèreté et réponses tactiles-auditif est bien toléré par les jeunes enfants handicapés et par les nourrissons. Cela est vrai pour les versions unisensory et multisensorielles, et si la composante attentionnelle est ajouté ou non dans le cas des jeunes enfants. Les raisons du succès de cette méthodologie dans l'évaluation d'une population jeune et vulnérable sont dues à la fois à l'...

Matériaux

Liste des matériaux utilisés dans cet article

Nom	Entreprise	Numéro de catalogue	Commentaires
Réseau de capteur géodésique	EGI, Inc., Eugene, OR	dépend de la taille
du logiciel Net Station EEG v. 4.2	EGI, Inc., Eugene, OR	NA
E-Prime application de contrôle du stimulus	pst, inc. Pittsburgh, PA	NA
Manomètre (modèle 6 po, 0-60 psi)	H. O. Trerice Co, Oak Park, MI
Configuration du puffer personnalisé	Nathalie Maitre