הערכה כמותית של עיבוד בקליפת המוח שמיעתי-מישוש בילדים עם מוגבלויות
29 בינואר 2014
מדידה אובייקטיבית וקלה של עיבוד חושי קשה מאוד במטופלי ילדים לא מילוליים או פגיעים. פיתחנו מתודולוגיה חדשה להעריך כמותית תינוקות ועיבוד בקליפת המוח של ילדים של מגע קל, קולות דיבור, והעיבוד החושי של 2 גירויים, ללא צורך בהשתתפות בכפוף פעיל או גרימת אי נוחות בחולים פגיעים.
המטרה הכוללת של הליך זה היא למדוד עיבוד סומטוסנסורי של מגע קל אצל ילדים צעירים. זה מושג על ידי הגדרת מתודולוגיה פוטנציאלית הקשורה לאירועים ומערכת אספקה מישוש. השלב השני הוא להניח רשת EEG על הילד כדי למדוד את ההפעלה העצבית במוח.
לאחר מכן, אפליקציית בקרת הגירוי שתוכנתה עם פרדיגמת UFF לעומת דמה מופעלת. השלב האחרון הוא לעבד את הנתונים שהתקבלו מהניסויים הפוטנציאליים הקשורים לאירוע. בסופו של דבר, על ידי השוואת התגובה לגירוי מישוש אמיתי ולזיוף, ניתן להראות הפעלה קליפת המוח בתגובה למגע קל.
אז היתרון העיקרי של שיטה זו בהשוואה לשיטות אחרות כמו MRI או גירוי עצבי חשמלי, הוא שהיא מאוד ידידותית לילדים. זה מהיר, זה לא כואב, וזה לא דורש השתתפות פעילה, מה שמאפשר לנו לעשות את זה גם בתינוקות וגם בילדים צעירים. כדי לתכנת את אפליקציית בקרת הגירוי עבור פרוטוקול זה, הגדר תחילה שתי פקודות טוריות.
פקודה אחת צריכה לזהות את הנשיפה, השנייה, את הזיוף, יש את יישום בקרת הגירוי, לשלוח את הפקודות למיקרו-בקר, לגרום למיקרו-בקר לייצר משך של 20 אלפיות השנייה, דופק TTL לערוץ הפלט הדיגיטלי המתאים. יש לפצל פלט זה לשתי שורות. אחד לכניסה הדיגיטלית למערכת ההקלטה EEG ואחד לשסתומי האוויר המגודרים בסולנואיד.
סמן את פתיחת שני השסתומים בזרם הנתונים EEG. מדוד את ההשהיה מהדופק לנשיפה עבור תנאים אמיתיים ומזויפים כאחד עם אוסצילוסקופ ומיקרופון. אלה יכולים להיות אחידים.
ובסדר גודל של 10 עד 15 אלפיות השנייה, התאם בעיבוד לאחר ההקלטה. כדי לשנות את יישום הבקרה עבור הפרוטוקול הרב-חושי, שלח שתי פקודות טוריות המזהות נשיפה או זיוף אמיתי למיקרו-בקר, כמו גם צליל דיבור מוקלט או דממה. הציגו את הגירויים השמיעתיים באמצעות רמקול הממוקם בקו האמצע מעל או לפני הנבדק.
יישר את תזמון תחילת הצליל כך שיהיה בו-זמני עם תחילת הנשיפה או עם חביון הנשיפה שנמדד. כדי להתחיל, הנח את רשת האלקטרודות על ראשו של הנבדק. כוונן חיישנים למגע מלא באמצעות תמיסת מלח חמה.
אם מדובר בילד, ודא שהילד יושב בנוחות בחיקו של הורה או מטפל. אם מדובר בתינוק, ודא שהתינוק עטוף קלות ומוחזק בזרועות המטפל או במצב שכיבה בעריסה פתוחה. המיקום הבא, זרבובית מילימטר אחד, 0.5 סנטימטרים מתחת לקצה האצבע המורה של היד לבדיקה.
הנח את אצבעו של ילד צעיר במחזיק תבנית ואבטח בעזרת סרט סקוטש קרוב ודיסטלי למפרק כדי להבטיח מרחק עקבי מהזרבובית. אם אתה עובד עם תינוק, הנח את כל כף היד במחזיק ואבטח אותו במקומו לשיפור הקשב אצל ילדים צעירים, מה שמביא לשיאי ERP ספציפיים גדולים יותר בהקלטה. ספק משימה במהלך הניסוי.
לדוגמה, עבור ילדים בני חמש, תאר את נשיפות האוויר כבועות שנפוצו על ידי דג באקווריום דגים, ניתן להשתמש בקופסה מעוטרת המסתירה את מנגנון הנשיפה. בקשו מהילד לנחש אם כל בועה מועברת על ידי דג כחול או אדום. אמרו לילד שעליו לשתוק ולא לומר דבר בזמן שהוא מבצע את המשימה הזו.
הפעל את מדחס האוויר ב-40 PSI דרך ווסת כדי לספק כניסות שסתומים לגירויים המישוש. לאחר מכן הפעל את תוכנית אספקת הגירוי עבור היד הנבדקת הנוכחית, 60 גירויים נשיפה שזורים באופן אקראי עם 60 ניסויים מזויפים. ניסויי הדמה צריכים להיות נשיפה אווירית המועברת דרך זרבובית נפרדת המכוונת הרחק מהאצבע.
אל תציג יותר משתי חזרות של נשיפה או זיוף ברציפות. שנה את מרווחי הניסוי באופן אקראי בין 2000 ל-2,500 אלפיות השנייה. אם חוקרים הפרעה סומטוסנסורית אסימטרית, הפעל גם את הפרוטוקול הזהה מצד שני.
בעת הפעלת פרוטוקול זה עבור נבדק תינוק, שים לב שתשומת לב לגירוי אינה נדרשת. הפעל את אספקת הגירוי כמתואר ללא כל משימה תוך הפעלת גירויי נשיפה וניסויי דמה על כף היד כדי להפעיל את ההערכה הרב-חושית. ניתן לשלב פרוטוקול זה גם עם גירויים שמיעתיים.
גירויים לדוגמה שניתן להשתמש בהם ניתן לראות כאן. שים לב ש-GA הוא דוגמה לצליל שנוצר על ידי מחשב בקול נשי ניטרלי במבטא. נדגים כאן עם הילד בן החמש את תוכנית מתן התמריצים.
בהתאם לפרוטוקול כפי שתואר קודם לכן. עבור היד הנבדקת, פרדיגמת מישוש שמיעתית צריכה להציג את ארבעת הגירויים הנראים כאן באופן אקראי עם 60 ניסויים לכל גירוי. לאחר מכן, הריצו את הפרוטוקול הזהה מצד שני, שוב, ספקו לילד קריקטורה חסרת קול המתאימה לגיל בתחילת הפרוטוקול והשמיעו אותה לאורך כל ההליך.
במהלך רכישת נתונים, בחר מסננים והגדרות הפניה כדי לדגום נתונים על סמך מתודולוגיות פוטנציאליות הקשורות לאירועים סטנדרטיים. כדי לפלח את הנתונים, סנן את הנתונים המוקלטים עם מסננים ופילוח רצויים. כמו כן, הקפד לבצע בקרת איכות של הנתונים.
סנן כל מקטע לאיתור חפצים מוטוריים ועיניים כגון פעילות שרירים בתדר גבוה באמצעות אלגוריתמים ממוחשבים הכלולים בתוכנת ERP. עקוב אחר מסך זה לסקירה ידנית, גם נתונים נכונים עבור ניסויים מזוהמים באמצעות כלי לתיקון חפצים בעיניים. לאחר מכן, ממוצע את הפוטנציאלים הקשורים לאירוע.
לאחר מכן, הפנה אותם מחדש להפניה ממוצעת ולאחר מכן בצע תיקון בסיסי. לאחר מכן חלץ את המשרעת הממוצעת ואת חביון השיא עבור פסגות שונות. אקסטרפולציה מצורות גל ממוצעות גדולות של אוכלוסיות מוגדרות מראש.
לבסוף, כלול רק נתונים מאלקטרודות החופפות את המיקומים שנקבעו מראש לניתוח, גוזר נתונים עבור אלקטרודות בודדות וממוצע בתוך כל אשכול. כאן אנו יכולים לראות השוואה של תגובות לבקרת נשיפה ודמה. בצד קליפת המוח הנגדית לגירוי של יד מושפעת, מעקב מייצג ממוצעים של ילדים במיקומים קודקודיים מרכזיים בלבד.
הקו השחור מייצג את הנשיפה. בעוד שהקו האפור מייצג תגובה מזויפת. גרף זה מציג תגובות שנרשמו באזור הסומטוסנסורי של חצי הכדור, נגד גירויים שמיעתיים מישוש ובינאורליים.
המעקב מייצג ממוצע של 10 ילדים במיקומים קודקודיים מרכזיים בלבד. הקו האפור מייצג את התגובה המסוכמת המחושבת של ga sham plus puff. הקו השחור מייצג תגובה רב-חושית אמיתית של גא-פאף בו זמנית.
כך ששיטה זו יכולה לעזור לנו לענות על כמה שאלות מפתח בתחומי המוגבלויות, כגון כיצד תינוקות וילדים עם לקויות התפתחותיות שונות מעבדים, שמיעה מגע והשניים משתלבים תוך כדי ניסיון הליך זה. חיוני לשמור על מרחק עקבי מקצה האצבע או היד לקצה הזרבובית, וזו הסיבה שאנו משתמשים במחזיקי תבנית או במצבים שונים.
צפו בתמליל המלא וקבלו גישה לאלפי סרטונים מדעיים
סקירה כללית
מחקר זה מציג מתודולוגיה חדשנית למדידת עיבוד סומטוסנסורי בילדים צעירים, תוך התמקדות במגע קל ובצלילי דיבור. גישה זו מאפשרת הערכה כמותית ללא צורך בהשתתפות פעילה של הנבדקים, מה שהופך אותה למתאימה עבור מטופלים פדיאטריים רגישים.
מרכיבי מפתח של המחקר
תחום מדעי
- מדעי המוח
- אלקטרופיזיולוגיה
- מחקר פדיאטרי
רקע
- מדידת עיבוד חושי אצל מטופלים שאינם ורבליים או מטופלים פגיעים היא מאתגרת.
- שיטות קיימות דורשות לעיתים קרובות השתתפות פעילה, דבר שעלול להיות קשה עבור ילדים צעירים.
- קיים צורך בטכניקות לא פולשניות להערכת עיבוד קורטיקלי באוכלוסיות פדיאטריות.
- מחקר זה שואף להתמודד עם אתגרים אלו באמצעות פיתוח מתודולוגיה חדשה.
מטרת המחקר
- להערכה כמותית של עיבוד קורטיקלי של מגע קל וצלילי דיבור בתינוקות ובילדים.
- לספק שיטה שאינה גורמת לאי-נוחות עבור מטופלים פגיעים.
- להעמיק את ההבנה של עיבוד רב-חושי בילדים צעירים.
שיטות שנעשה בהן שימוש
- נקבעה מתודולוגיה של פוטנציאלים קשורי אירוע (Event-related potential).
- הוקמה מערכת הובלה תחושתית להצגת גירויים.
- רשת EEG הונחה על הילד למדידת אקטיבציה עצבית.
- נעשה שימוש באפליקציה לבקרת גירויים להרצת פרדיגמות של UFF מול sham.
תוצאות עיקריות
- נתונים מניסויי פוטנציאלים קשורי אירוע (ERP) עובדו כדי להעריך תגובות עצביות.
- בוצעו השוואות בין תגובות לגירויים מגעים אמיתיים לבין גירויי דמה (sham).
- הוכח בהצלחה כי קיימת הפעלה קורטיקלית בתגובה למגע קל.
- המתודולוגיה הוכחה כיעילה להערכת עיבוד חושי בילדים צעירים.
מסקנות
- המתודולוגיה שפותחה מאפשרת מדידה אובייקטיבית של עיבוד חושי במטופלים פדיאטריים.
- גישה זו עשויה להקל על מחקר בנושא אינטגרציה רב-חושית בילדים צעירים.
- מחקרים עתידיים עשויים להרחיב שיטה זו כדי לבחון מודליות חושיות אחרות.
שאלות נפוצות
רלוונטיות תעשייתית למנהלים
הערכה כמותית ולא פולשנית של עיבוד חושי קורטיקלי באוכלוסיות פדיאטריות שאינן ורבליות או פגיעות נותנת מענה לפער קריטי בגילוי מוקדם ובמדעי העצבים התרגומיים. מתודולוגיה זו מאפשרת מדידה אובייקטיבית של אינטגרציה תחושתית, שמיעתית ורב-חושית ללא צורך בהשתתפות פעילה של הנבדק, ובכך תומכת בביטחון ניבוי באישור יעדים נוירו-התפתחותיים. הרזולוציה הזמנית הגבוהה והעיצוב המותאם לילדים מקלים על קידום סממנים ביולוגיים חושיים, תוך התחשבנות בסיכונים, בתיקי מחקר פדיאטריים.
יישומים אסטרטגיים במו"פ של ביו-פארמה
גילוי מוקדם ותיקוף מטרה
- מאפשר בחינה של תפקוד נתיבי החושים בהפרעות נוירו-התפתחותיות בילדים.
- תומך בהפחתת סיכונים ביולוגיים על ידי הבחנה בין הפעלה קורטיקלית אמיתית לבין ביקורות דמה.
- מספק תיקוף של יעדים תפקודיים עבור היפותזות על עיבוד חושי באוכלוסיות פגיעות.
- מסייע לביטחון ניבוי בזיהוי סמנים ביולוגיים בשלבים מוקדמים.
סריקה ופיתוח בדיקה
- מכין פראדיגמות של פוטנציאלים קשורי אירוע (ERP) שעברו תיקוף עבור תהליכי עבודה של בדיקות המשך.
- מנstandardize פלטים כמותיים של ERP להבטחת הדירות בין קבוצות ואתרים שונים.
- מאפשר סריקה לא פולשנית וניתנת להרחבה של עיבוד חושי במודלים פדיאטריים.
- תומך בהערכה מהימנה של השפעות של תרכובות או התערבויות על תגובות קליפות המוח.
מחקר תרגומי ופרה-קליני
- מסנכרן קריאות המבוססות על ERP עם סמנים ביולוגיים חושיים הרלוונטיים למחלה באוכלוסיות ילדים.
- מבטיח המשכיות משלב הגילוי ועד לתיקוף פרה-קליני של נקודות קצה של אינטגרציה רב-חושית.
- תומך בקבלת החלטות מותאמות סיכון לקידום התערבויות מועמדות המכוונות למסלולים תחושתיים.
- מספק הפחתת סיכונים מכניסטית לתוכניות של מדעי העצבים תרגומיים.
אינטגרציה של תהליכי עבודה וצנרת עיבוד (Pipeline)
מתודולוגיה זו, המבוססת על ERP, משלבת שלבים החל מגילוי מוקדם ועד למחקר פרה-קליני, ומאפשרת בדיקת השערות, הבהרת מסלולים ופיתוח של ביומרקרים כמותיים במדעי המוח של ילדים.
- ביולוגיה של הגילוי: מודד באופן אובייקטיבי הפעלה קורטיקלית לגירויים תחושתיים ושמיעתיים, ובכך מבהיר את תפקוד המסלולים החושיים.
- סריקה: מספק פלטי ERP כמותיים וניתנים לשחזור לצורך השוואה בין תנאים שונים ובין קבוצות נבדקים.
- אנליטיקה: מחלץ מדדי אמפליטודה ממוצעת וזמן השהיה של שיא (peak latency) לצורך ניתוח סטטיסטי חסון של תגובות חושיות.
- מחקר טרנסלציונלי: מתאים את נקודות הסיום של ה-ERP לסממנים ביולוגיים רלוונטיים למחלה, לצורך רציפות פרה-קלינית וקלינית.
- שימוש חוזר ארגוני: מבסס פלטפורמה סטנדרטית וניתנת לשימוש חוזר להערכת עיבוד חושי פדיאטרי בתוכניות שונות.
השפעה תפעולית וארגונית
- ערך מדעי: מגביר את הביטחון החזוי ומפחית עמימות מכניסטית בתיקוף של מטרות תחושתיות.
- ערך תפעולי: מספק פרוטוקולי ERP סטנדרטיים, ניתנים להרחבה ולשחזור, המתאימים לאוכלוסיות פדיאטריות.
- ערך אסטרטגי: מאפשר קבלת החלטות מושכלת של go/no-go וקידום יעיל של נכסים בנושא התפתחות נוירולוגית תוך ניצול אופטימלי של ההון.
- השפעה על הפורטפוליו: תומך בתעדוף מותאם סיכונים של תוכניות התערבות וסממנים ביולוגיים תחושתיים.
שיקולי יישום
- דורש מומחיות במתודולוגיית ERP ובנוירופיזיולוגיה של ילדים.
- נדרש ציוד EEG, מעוררי נשיפת אוויר (air puff stimulators) ותוכנה לניתוח ERP.
- דורש סטנדרטיזציה קפדנית בין הצוותים באספקת הגירויים ובעיבוד הנתונים.
- ניתן להתאמה לקבוצות גיל שונות של ילדים ולמצבים נוירו-התפתחותיים שונים.
- הקפדה על מיקום עקבי של הגירוי ובקרה על ארטיפקטים היא חיונית לאיכות הנתונים.
שאלות נפוצות בביופארמה
Chapters in this video
0:05
Title
1:24
Software and Equipment Set Up
2:59
Assessment of Response to Light Touch
5:35
Assessment of Response to Multisensory Protocol (Auditory-tactile Simultaneous vs. Summed Individual Responses)
6:36
Data Acquisition and Preparation
7:58
Results: Multisensory Testing
8:55
Conclusion
