Name: P50 乳児の感覚ゲーティング (動画) | JoVE Journal
Uploaded: 2013-12-26T13:00:00.000+00:00
Duration: 12 min 55 s
Description: 学ぼう、乳児のP50感覚ゲーティング測定法。睡眠中の脳波記録により注意機能の早期発達を評価し、精神疾患関連の注意欠陥を研究するための信頼性の高い神経生理学的手法を習得できます。

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この研究は、少なくとも部分的には、国立衛生研究所(NIHの助成金番号MH086383、MH056539、MH015442)と小児精神障害研究所によって資金提供されました。

1. 施設内審査・監督
<ol>
	<li>人間を対象とするすべての作業には、治験審査委員会の承認と監督が必要です。ここで報告された方法は、研究で使用される場合、コロラド州多臓器審査委員会(COMIRB)によってレビューされ、承認されています。</li>
</ol>
2. 準備と録音
<ol>
	<li>赤ちゃんの通常のお昼寝の時間に90分をスケジュールします。きれいな電極、導電性EEGペースト、および暗い部屋を用意してください。始める前に、乳児に食事を与え、げっぷをし、おむつをしてください。</li>
	<li>インピーダンスを最小限に抑えるためにヘッドを拭きます。CZは最大の振幅P5011を持っています。CZ、額、片方の目の上下、あご、および右乳様突起に電極を配置します。</li>
	<li>50ミリ秒の広域スペクトル刺激(クリック)を、500ミリ秒のインタースティミュラス間隔でペアとして提示します。クリックのペアは、10秒間隔で表示する必要があります。</li>
	<li>15分間の継続的な活動睡眠(乳児のレム睡眠に相当するもの)があるまで記録します。乳児が自然な睡眠時間を完了するのを待ちます。これを達成するには>90分かかる場合があります。睡眠期間中の赤ちゃんの状態(目が開いているか閉じているか、動いているかなど)を記録します。</li>
</ol>
3. データ分析
<ol>
	<li>15分間の連続したアクティブな睡眠を特定します。この期間は、高周波、低電圧の脳波、低い筋肉の緊張、大きな眼球運動があり、目を閉じていることで注目されます。</li>
	<li>データをフィルタリングして、60 Hz の干渉と低周波 (<1 Hz ドリフト) 12 を削除します。</li>
	<li>各ペアの最初のサウンドのプレゼンテーションによってエポックを識別します。平均して少なくとも60エポック。使用するエポックの数が多いほど、S/N比が大きくなる可能性があります。</li>
	<li>10 Hz から 50 Hz のバンドパス フィルターを使用して、平均化されたトレースをフィルター処理します。これにより、コンポーネントをより簡単に識別できます。フィルタリングされた平均トレースを使用して、1番目と2番目の刺激に応答してP50振幅を独立して測定します。P50波は、刺激呈示後40〜100ミリ秒の間の最初の波として識別されます。振幅は、前の谷からピークまで測定されます。</li>
	<li>第2の音に対するP50波の振幅を第1の音に対するP50波の振幅で割ると、P50の感覚ゲーティング比が得られる。</li>
</ol>

<ol><li>Braff, D. L., Light, G. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Preattentional+and+attentional+cognitive+deficits+as+targets+for+treating+schizophrenia%5BTitle%5D)+AND+%22Psychopharmacology%22%5BJournal%5D)">Preattentional and attentional cognitive deficits as targets for treating schizophrenia.</a> Psychopharmacology. 174 (1), 75-85 (2004).</li>
<li>Boutros, N. N., Belger, A., Campbell, D., DGÇÖSouza, C., Krystal, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Comparison+of+four+components+of+sensory+gating+in+schizophrenia+and+normal+subjects%3A+a+preliminary+report%5BTitle%5D)+AND+%22Psychiat.+Res%22%5BJournal%5D)">Comparison of four components of sensory gating in schizophrenia and normal subjects: a preliminary report.</a> Psychiat. Res. 88 (2), 119-130 (1999).</li>
<li>Cullum, C. M., Harris, J. G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Neurophysiological+and+neuropsychological+evidence+for+attentional+dysfunction+in+schizophrenia%5BTitle%5D)+AND+%22Schizo.+Res%22%5BJournal%5D)">Neurophysiological and neuropsychological evidence for attentional dysfunction in schizophrenia.</a> Schizo. Res. 10 (2), 131-141 (1993).</li>
<li>Kisley, M. A., Noecker, T. L., Guinther, P. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Comparison+of+sensory+gating+to+mismatch+negativity+and+self-reported+perceptual+phenomena+in+healthy+adults%5BTitle%5D)+AND+%22Psychophysiology%22%5BJournal%5D)">Comparison of sensory gating to mismatch negativity and self-reported perceptual phenomena in healthy adults.</a> Psychophysiology. 41 (4), 604-612 (2004).</li>
<li>Olincy, A., Ross, R. G., Harris, J. G., Freedman, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Neurophysiological+studies+of+the+P50+auditory+evoked+potential+in+adult+attention+deficit+disorder%3A+comparison+with+schizophrenia%5BTitle%5D)+AND+%22Schizo.+Res%22%5BJournal%5D)">Neurophysiological studies of the P50 auditory evoked potential in adult attention deficit disorder: comparison with schizophrenia.</a> Schizo. Res. 36, 257-25 (1999).</li>
<li>Adler, L. E., Pachtman, E., Franks, R., Freedman, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Neurophysiological+evidence+for+a+defect+in+neuronal+mechanisms+involved+in+sensory+gating+in+schizophrenia%5BTitle%5D)+AND+%22Biol.+Psychiat%22%5BJournal%5D)">Neurophysiological evidence for a defect in neuronal mechanisms involved in sensory gating in schizophrenia.</a> Biol. Psychiat. 17, 639-654 (1982).</li>
<li>Martin, L. F., Mei-Hua, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Physiology+of+schizophrenia%2C+bipolar+disorder+and+schizoaffective+disorder%5BTitle%5D)+AND+%22Am.+J.+Psychiatr%22%5BJournal%5D)">Physiology of schizophrenia, bipolar disorder and schizoaffective disorder.</a> Am. J. Psychiatr. 164 (12), 1900-1906 (2007).</li>
<li>Adler, L. E., Gerhardt, G. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Sensory+physiology+and+catecholamines+in+schizophrenia+and+mania%5BTitle%5D)+AND+%22Psychiatr.+Res.%22%5BJournal%5D)">Sensory physiology and catecholamines in schizophrenia and mania.</a> Psychiatr. Res.. 31 (3), 297-309 (1990).</li>
<li>Kisley, M. A., Olincy, A., Freedman, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+effect+of+state+on+sensory+gating%3A+comparison+of+waking%5BTitle%5D)+AND+%22REM+and+non-REM+sleep.+Clin.+Neurophysiol%22%5BJournal%5D)">The effect of state on sensory gating: comparison of waking.</a> REM and non-REM sleep. Clin. Neurophysiol. 112, 1154-1165 (2001).</li>
<li>Kisley, M. A., Olincy, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Sensory+gating+impairment+associated+with+schizophrenia+persists+into+REM+sleep%5BTitle%5D)+AND+%22Psychophysiology%22%5BJournal%5D)">Sensory gating impairment associated with schizophrenia persists into REM sleep.</a> Psychophysiology. 40 (1), 29-38 (2003).</li>
<li>Nagamoto, H. T., Adler, L. E., Waldo, M. C., Griffith, J., Freedman, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Gating+of+auditory+response+in+schizophrenics+and+normal+controls%3A+Effects+of+recording+site+and+stimulation+interval+on+the+P50+wave%5BTitle%5D)+AND+%22Schizo.+Res%22%5BJournal%5D)">Gating of auditory response in schizophrenics and normal controls: Effects of recording site and stimulation interval on the P50 wave.</a> Schizo. Res. 4 (1), 31-40 (1991).</li>
<li>Hunter, S. K., Kisley, M. A., McCarthy, L., Freedman, R., Ross, R. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Diminished+cerebral+inhibition+in+neonates+associated+with+risk+factors+for+schizophrenia%3A+Parental+psychosis%2C+maternal+depression%2C+and+nicotine%5BTitle%5D)+AND+%22%22%5BJournal%5D)">Diminished cerebral inhibition in neonates associated with risk factors for schizophrenia: Parental psychosis, maternal depression, and nicotine.</a> 37 (6), 1200-1208 (2011).</li>
<li>Siegel, C., Waldo, M., Mizner, G., Adler, L. E., Freedman, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Deficits+in+sensory+gating+in+schizophrenic+patients+and+their+relatives%3A+Evidence+obtained+with+auditory+evoked+responses%5BTitle%5D)+AND+%22Arch.+Gen.+Psychiat%22%5BJournal%5D)">Deficits in sensory gating in schizophrenic patients and their relatives: Evidence obtained with auditory evoked responses.</a> Arch. Gen. Psychiat. 41, 607-612 (1984).</li>
<li>Ross, R. G., Hunter, S. K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Perinatal+choline+effects+on+neonatal+pathophysiology+related+to+later+schizophrenia+risk%5BTitle%5D)+AND+%22Am.+J.+Psychiat%22%5BJournal%5D)">Perinatal choline effects on neonatal pathophysiology related to later schizophrenia risk.</a> Am. J. Psychiat. 170 (3), 290-298 (2013).</li>
<li>Tregellas, J. R., Davalos, D. B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Increased+hemodynamic+response+in+the+hippocampus%2C+thalamus%2C+and+prefrontal+cortex+during+abnormal+sensory+gating+in+schizophrenia%5BTitle%5D)+AND+%22Schizo.+Res%22%5BJournal%5D)">Increased hemodynamic response in the hippocampus, thalamus, and prefrontal cortex during abnormal sensory gating in schizophrenia.</a> Schizo. Res. 92 (1-3), 262-272 (2007).</li>
<li>Ross, R. G., Stevens, K. E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cholinergic+mechanisms%2C+early+brain+development%2C+and+risk+for+schizophrenia%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Child+Psychol.+Psychiat%22%5BJournal%5D)">Cholinergic mechanisms, early brain development, and risk for schizophrenia.</a> J. Child Psychol. Psychiat. 51 (5), 535-549 (2010).</li>
<li>Leonard, S., Gault, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Association+of+promoter+variants+in+the+alpha7+nicotinic+acetylcholine+receptor+subunit+gene+with+an+inhibitory+deficit+found+in+schizophrenia%5BTitle%5D)+AND+%22Arch.+Gen.+Psychiat%22%5BJournal%5D)">Association of promoter variants in the alpha7 nicotinic acetylcholine receptor subunit gene with an inhibitory deficit found in schizophrenia.</a> Arch. Gen. Psychiat. 59 (12), 1085-1096 (2002).</li>
<li>Stevens, K. E., Kem, W. R., Freedman, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Selective+alphay+7+nicotinic+receptor+stimulation+normalizes+chronic+cocaine-induced+loss+of+hippocampal+sensory+inhibition+in+C3H+mice%5BTitle%5D)+AND+%22Biol.+Psychiat%22%5BJournal%5D)">Selective alphay 7 nicotinic receptor stimulation normalizes chronic cocaine-induced loss of hippocampal sensory inhibition in C3H mice.</a> Biol. Psychiat. 46 (10), 1443-1450 (1999).</li>
<li>Adler, L. E., Hoffer, L. J., Griffith, J., Waldo, M. C., Freedman, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Normalization+by+nicotine+of+deficient+auditory+sensory+gating+in+the+relatives+of+schizophrenics%5BTitle%5D)+AND+%22Biol.+Psychiatr%22%5BJournal%5D)">Normalization by nicotine of deficient auditory sensory gating in the relatives of schizophrenics.</a> Biol. Psychiatr. 32 (7), 607-616 (1992).</li>
<li>Griffith, J. M., O'Neill, J. E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Nicotinic+receptor+desensitization+and+sensory+gating+deficits+in+schizophrenia%5BTitle%5D)+AND+%22Biol.+Psychiat%22%5BJournal%5D)">Nicotinic receptor desensitization and sensory gating deficits in schizophrenia.</a> Biol. Psychiat. 44, 98-106 (1998).</li>
<li>Giniatullin, R., Nistri, A., Yakel, J. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Desensitization+of+nicotinic+ACh+receptors%3A+shaping+cholinergic+signaling%5BTitle%5D)+AND+%22Trends+Neurosci%22%5BJournal%5D)">Desensitization of nicotinic ACh receptors: shaping cholinergic signaling.</a> Trends Neurosci. 28 (7), 371-378 (2005).</li>
<li>Kisley, M. A., Polk, S. D., Ross, R. G., Levisohn, P. M., Freedman, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Early+postnatal+development+of+sensory+gating%5BTitle%5D)+AND+%22Neurophysiol.+Basic+Clin%22%5BJournal%5D)">Early postnatal development of sensory gating.</a> Neurophysiol. Basic Clin. 14, 693-697 (2003).</li>
<li>Hunter, S. K., Corral, N., Ponicsan, H., Ross, R. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Reliability+of+P50+auditory+sensory+gating+measures+in+infants+during+active+sleep%5BTitle%5D)+AND+%22Neuroreport%22%5BJournal%5D)">Reliability of P50 auditory sensory gating measures in infants during active sleep.</a> Neuroreport. 19 (1), 79-82 (2008).</li>
<li>Gillow, S., Hunter, S., Ross, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Stability+of+P50+sensory+gating+in+preschoolers%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Invest.+Med%22%5BJournal%5D)">Stability of P50 sensory gating in preschoolers.</a> J. Invest. Med. 58 (1), 154-155 (2010).</li>
<li>Hunter, S. K., Mendoza, J. H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Antidepressants+may+mitigate+the+effects+of+prenatal+maternal+anxiety+on+infant+auditory+sensory+gating%5BTitle%5D)+AND+%22Am.+J.+Psychiatr%22%5BJournal%5D)">Antidepressants may mitigate the effects of prenatal maternal anxiety on infant auditory sensory gating.</a> Am. J. Psychiatr. 169 (6), 616-624 (2012).</li>
<li>Hutchison, A. K., Hunter, S. K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Diminished+infant+P50+sensory+gting+predicts+increased+40-month-old+attention%2C+anxiety%2Fdepression+and+externalizing%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Atten.+Disord.%22%5BJournal%5D)">Diminished infant P50 sensory gting predicts increased 40-month-old attention, anxiety/depression and externalizing.</a> J. Atten. Disord.. , (2013).</li>
</ol>

ロス博士とハンター博士は、NIH が資金提供する助成金から給与支援を受けています。他のすべての著者には、開示すべき矛盾はありません。

P50 感覚ゲーティングは、主に海馬、背外側前頭前野、および視床に位置する抑制性神経回路の複雑な相互作用を反映していると考えられています16。したがって、乳児の P50 感覚ゲーティングの変化は、脳のこれらの領域の発達の変化を示唆している可能性があります。
これらの脳領域では、グルタミン作動性錐体細胞のGABA作動性介在ニューロン阻害がゲーティングプロセスを説明している可能性が高く、GABA作動性細胞によって阻害が提供されます。GABA作動性介在ニューロン自体は、アドレナリン作動性およびコリン作動性入力によって調節されます。アドレナリン作動性入力は断続的であり、介在ニューロンを阻害し、錐体細胞を阻害する能力を低下させ、感覚ゲーティングをブロックします。目覚めている乳児を記録する際の難しさの1つは、電極を適用するなどの非常に軽度のストレッサーでさえ、アドレナリン作動性緊張を高め、機能的ゲーティング能力を測定する能力を妨げる可能性があることです。
断続的なアドレナリン作動性入力の影響とは対照的に、介在ニューロンのコリン作動性刺激は強直性であり、介在ニューロンの発火を促進し、感覚ゲーティングを改善します17。コリン作動性受容体発現の減少に関連する遺伝的表現型など、コリン作動性入力を減少させる要因は、感覚ゲーティングの慢性的な問題を引き起こします18。同様に、ノンレム睡眠中に起こるコリンのニューロン放出の減少も、介在ニューロンの活動と感覚ゲーティングを低下させます。ニコチンは、急性使用がニコチン性コリン作動性受容体を刺激し、感覚ゲーティング19,20を改善するため、興味深い化合物であるが、ニコチンの反復使用または慢性使用は、単独で使用しても効果はないが、他のアゴニストの効果をブロックします21、おそらく慢性的な刺激が受容体の脱感作につながるため22。母親のタバコの使用を通じて出生前にニコチンにさらされた乳児は、P50 感覚ゲーティングが損なわれています12.
感覚ゲーティングの基本的な生物学に対するこの認識は、介在ニューロンのコリン作動性受容体のアゴニストである食事成分コリンを妊娠中に補給するランダム化試験の理論的根拠でした。サプリメントは、妊娠中期の初期から生後約 3 か月まで行われました。コリン補給を受けた乳児は、感覚ゲーティングの発達を加速しました15.
乳児の P50 感覚ゲーティング比の評価は実行可能であり23、信頼性が高く24、乳児期から 4 歳まで25 歳の間で安定しています。乳児の P50 感覚ゲーティングの障害は、その後の精神疾患12,26 の出生前危険因子と関連しており、4 歳で精神症状を発症するリスクの増加と関連しています27。しかし、P50 感覚ゲーティング障害のある乳児は、4 歳を超えて追跡されたことはありません。したがって、乳児の P50 感覚ゲーティングが後の精神病理学を予測するのか、それとも乳児の P50 感覚ゲーティングを変更する取り組みが一次予防戦略として役立つのかは不明のままです。
乳児研究のための聴覚 P50 感覚ゲーティング パラダイムの適応により、発達中に脳抑制がいつ発症し、その後の注意関連神経精神疾患にかかりやすい個人にとって、その発達がいつうまくいかないかに関する疑問を探ることができます。ミスマッチネガティブ、アイトラッキング、プレパルス抑制など、他の生理学的タスクとの同様の取り組みは、初期発達への他の窓を提供する可能性があります。乳児期初期に使用するためのタスクの適応により、これらの障害の発達経時変化の理解が深まり、新しい一次予防戦略が提案されることが期待されています17。

注意欠陥多動性障害(ADHD)、双極性気分障害、統合失調症など、多くの神経精神疾患は神経発達障害と見なされ、症状の発症は少なくとも部分的には脳の発達の非常に初期の異常によるものだと考えられています。初期の脳の発達異常は、完全な障害が始まる何年もまたは数十年前から、沈黙しているか、非特異的な症状とのみ関連している可能性があります。このモデルは、この障害を完全に理解するためには、脳の発達の非常に早い段階で脳機能の非常に微妙な変化を測定する方法が必要になる可能性があることを示唆しています。
P50感覚ゲーティングは、注意プロセス1,2の初期ステップを反映しています。P50感覚ゲーティングは、特定のタスク、聴覚誘発電位タスクを指し、これは注意の行動的および神経認知的テストと相関し、脳抑制メカニズムを反映しています3,4。このタスクでは、被験者には 2 つの同一の広域スペクトル聴覚刺激 (「クリック」) が提示され、EEG 応答が記録されます。聴覚刺激は、一貫したEEG測定された脳反応を誘発します。応答には、成人では刺激の約50ミリ秒後に発生する波が含まれます。波が正の方向にあるため、この波はP50波と呼ばれます。ほとんどの人は、ペアの2番目の刺激に対する反応が最初の刺激に比べて大幅に減少していることを示し、これは、無関係な反復情報に対する反応を自動的に抑制する(感覚情報を「ゲートする」)脳の能力を反映しています。注意欠陥多動性障害(ADHD)、双極性気分障害、統合失調症など、注意症状を伴う多くの精神疾患は、感覚ゲーティングの障害と関連しています5-7。
聴覚P50の感覚ゲーティングの結果は、被験者のアドレナリン作動性トーン8によって混乱する可能性があります。レム睡眠中は、アドレナリン作動性緊張が減少するため、レム睡眠はタスク管理に最適な時間になります9,10。P50感覚ゲーティングは受動的なタスクであり、乳児は一日の多くを能動的睡眠(レム睡眠の乳児バージョン)で過ごすため、P50感覚ゲーティングは非常に幼い乳児でも測定できます。

<table><tbody><tr><td>E-Primeバージョン2.0プロフェッショナル</td><td>心理学ソフトウェアツール</td><td>EPR-225142</td><td>刺激プレゼンテーションソフトウェア</td></tr><tr>軽石<td>Compumedics</td><td></td><td>95000016付きアルコール調製パッド</td><td>電極配置に備えて皮膚を洗浄します</td></tr><tr><td>Ten20ペースト</td><td>Compumedics</td><td>92100032</td><td>電極を所定の位置に保持する接着性を持つEEG導電性ペースト</td></tr><tr><td>グラスAg/AgCl表面電極 (10mm)</td><td>グラステクノロジー</td><td>ズ FS E5SHC-48</td><td>10 mm 電極は、頭皮の表面からの脳波信号を記録し、基準電極および接地電極として機能するために使用されます</td></tr><tr><td>グラス Ag/AgCl 表面電極 (6 mm)</td><td>グラステクノロジー</td><td>ズ F E6SHC-48</td><td>6mm 電極は、皮膚の表面からの眼球運動 (EOG) と筋肉の緊張 (EMG) を記録するために使用されます</td></tr><tr><td>ペーパー サージカル テープ</td><td>マイクロポア</td><td>1530-0</td><td>電極を所定の位置に保持するために使用される低粘着テープ</td></tr><tr><td>NuAmps Amplifier</td><td>Neuroscan</td><td>N/A</td><td>EEG記録用40チャンネルモノポーラデジタルアンプ</td></tr><tr><td>Harmon/Kardonコンピュータ スピーカー</td><td>Harman/Kardon</td><td>HK206</td><td>聴覚的な「クリック」を提示するために使用されます</td></tr></tbody></table>

p50 乳児の感覚ゲーティング

P50 Sensory Gating in Infants

注意欠陥は、注意欠陥多動性障害、自閉症、双極性気分障害、統合失調症など、さまざまな神経精神障害によく見られます。これらの注意欠陥の神経発達要素への関心が高まっています。神経発達とは、赤字が小児期または成人期に臨床的に顕著になる一方で、赤字は乳児期または出生前に始まる脳の発達の問題の結果であることを意味します。このような関心にもかかわらず、乳児期の非常に早い段階で注意を評価する方法はほとんどありません。このレポートは、乳児の聴覚P50感覚ゲーティングという1つの方法に焦点を当てています。
Attentionにはいくつかの要素があります。注意の最も初期の要素の1つである感覚ゲーティングは、脳が反復的で情報のない感覚情報を調整することを可能にします。聴覚P50感覚ゲーティングは、EEGの変化を使用して感覚ゲーティングを測定するために設計された1つのタスクを指します。同一の聴覚刺激が500ミリ秒間隔で提示されると、第2の刺激に対する誘発反応(クリックの処理に関連する脳波の変化)は、一般に、第1の刺激に対する反応に比べて減少する(すなわち、応答は「ゲート」される)。2番目の刺激に対する反応が減少しない場合、これは感覚ゲーティングが不十分であると考えられ、脳抑制の障害を反映しており、注意障害と相関しています。
聴覚P50感覚ゲーティング課題は受動的であるため、幼児の研究に有用である可能性があり、さまざまな神経精神障害における注意障害の発達時間経過への窓を提供する可能性があります。このプレゼンテーションの目的は、成人集団の研究で使用された方法論から適応された方法論である、乳児の聴覚P50感覚ゲーティングを評価するための方法論を説明することです。

P50感覚ゲーティング比は、通常0から1.0をわずかに上回る範囲に収まります。2を超える値は、一般的にP50振幅が1.0 μV未満の場合にのみ発生し、S/N比が低いことを示している可能性があるため、破棄するか2.0に切り詰める必要があります11。一般集団から抽出された乳児の平均値は、約0.4となるはずです13。図1に2つのサンプル波形を示します。一つは典型的な感覚ゲーティングを示す乳児のもので、もう一つは感覚ゲーティングが不十分な乳児のものです。
P50感覚ゲーティングは、1つ目の音に対する応答振幅から2つ目の音に対する応答振幅を引くという減算によって算出できます。しかし、信号が音源から頭皮を経て測定電極に到達するまでの減衰には大きなばらつきがあります。減衰に影響を与える要因としては、頭蓋骨の厚さ、頭皮上の異物（例：汚れ）、および頭皮表面の水分量などが挙げられます。個人間、あるいは同一個人における経時的な信号減衰の変動は、減算法の結果の信頼性を低下させます。そのため、P50感覚ゲーティングは一般に、1つ目の音に対する応答振幅に対する2つ目の音に対する応答振幅の比率として報告されます。
P50感覚ゲーティング比は、連続的な尺度として利用できます。しかし、比率を算出することで変動性が増大します。代替案として、結果を「正常」なP50感覚ゲーティングと「障害あり」のP50感覚ゲーティングに二分する方法があります。成人では、比率が &lt; 0.40 の場合は正常、&gt; 0.50 の場合は障害ありとみなされます14。0.40～0.50 の間の比率は判定不能とされ、どちらかのグループに含めるか、あるいは以降の解析から除外することができます。乳幼児における適切なカットオフ値はまだ確定していませんが、予備的な研究では、成人で用いられているものと同様のカットオフ値が適切であることが示唆されています15。
<img alt="典型的および不十分な反応を示すP50感覚ゲーティングEEGグラフ。μvolt測定値。刺激の影響。" fo:content-width="6in" fo:src="/files/ftp_upload/50065/50065fig1highres.jpg" src="/files/ftp_upload/50065/50065fig1.jpg" width="500px" data-altupdatedat="1787630408000" data-alt="図1"> 
図1. 代表的な波形。  <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/50065/50065fig1highres.jpg" target="_blank">ここをクリックして拡大画像を表示</a>。

注意の初期段階を反映する脳抑制の生理学的マーカーである聴覚P50感覚ゲーティングを記録する方法が説明されています。

P50 乳児の感覚ゲーティング

Attentional deficits are common in a variety of neuropsychiatric disorders including attention deficit-hyperactivity disorder, autism, bipolar mood ...

こんにちは、アリー・ニュートンです。シャロン・ハンター博士です。ランディ・ロス博士です。私たちはコロラド大学デンバー校医学部のJerome Kern Labsおよび発達研究プログラムに所属しています。ここでは、聴覚感覚 gatingの一種である乳児のP 50 gatingについて実演します。注意欠陥は、統合失調症、双極性気分障害、自閉症、および注意欠陥多動性障害（ADHD）を含む多くの精神疾患に共通して見られます。これらの注意欠陥の神経発達的構成要素に対する関心が高まっています。「神経発達的」とは、欠陥が臨床的に顕著になるのは児童期や成人期である一方、その欠陥が乳幼児期、あるいは出生前という人生の非常に早い段階から始まる脳の発達上の問題の結果であることを意味します。このような関心が高まっているにもかかわらず、注意力を乳幼児期に測定する手法、特に生後数日または数週間の間に使用できる手法はほとんどありません。P 50 センソリーゲーティングは、非常に月齢の低い乳児に適用可能な手法の一つです。注意にはいくつかの構成要素がありますが、ここではその中で最も初期の構成要素の一つに焦点を当てます。脳は、反復的で情報価値のない感覚情報をフィルタリングして排除する（ゲイティング）ように設計されています。この感覚ゲイティングは、聴覚誘発電位を用いて測定することが可能です。新しい聴覚刺激は、典型的な成人の反応において、正の波（P）または負の波（N）として指定される典型的な脳波（EEG）記録を誘発し、それらは刺激後の潜時によって定義されます。早期反応成分には、N 40、P 50、およびN 100波が含まれます。小児における潜時（レイテンシ）はより長いですが、成人を対象とした文献との整合性を保つため、これらの波は依然としてN 40、P 50、およびN 100と呼ばれます。刺激が2回目に提示されるとすぐに、脳の抑制系が活性化し、誘発電位反応は減少します。意識的な思考を伴わず、感覚処理の非常に早い段階で発生するP 50波に焦点を当てます。この定量化方法は後ほど説明しますが、一般的に、1回目の音に比べて2回目の音への反応が減少していることは、感覚ゲーティングが良好であること、および注意における重要な第一段階であることを示しています。2回目の音への反応を抑制できないことは、感覚ゲーティングの不全を表し、注意力の困難に関連しています。被験者に何も求める必要がないため、このタスクは乳幼児への使用に最適です。さらに、もうひとつ重要な点があります。この自動的な前注意的抑制プロセスは、覚醒レベルが高まっている間は機能しません。乳児に電極を装着することは、覚醒を誘発し、感覚ゲーティングの正確な評価を妨げるのに十分な刺激となります。これを防ぐため、P 50の記録前に、乳児がレム睡眠（REM sleep）に相当する乳児期の活動性睡眠に入る必要があります。感覚ゲーティングのために、導電性ペーストを充填した銀/塩化銀電極を、医療用粘着テープで乳児に装着します。脳波（EEG）および聴覚誘発電位を、頭頂部の部位zzから記録します。睡眠段階の判定を補助するため、左右いずれかの眼の直上および外側に配置した電極から、双極心電図または眼電図（EOG）を記録します。また、顎下からの筋電図（EMG）も記録します。信号は5,000倍に増幅され、0.05から100 Hzの間でフィルタリングされます。EOG信号は1,000倍に増幅され、1から200 Hzの間でフィルタリングされ、EMG信号は10,000倍に増幅され、1から2200 Hzの間でフィルタリングされます。サンプリングレートは1,000 Hzに設定しています。データはACI形式に変換されます。子供が睡眠状態にあることが確認され、電極インピーダンスが10 kΩ以下になった後、MathWorks（米国マサチューセッツ州）より入手可能なMATLABソフトウェアを用いてさらなる解析を行います。頭部の両側に配置した2台のスピーカーから、持続時間50 milliseconds、間隔500 millisecondsのペアクリックを提示します。クリックペア間の刺激間隔は10 secondsで一定とします。各クリック音が85デシベルになるように音量を調節します。乳児が眠っている間は、耳での録音による音圧レベルの計測を継続し、通常30分から90分間の連続データを取得します。活動睡眠の十分な期間を特定するには、一般的に60分以上の睡眠時間が必要です。分析には、赤ちゃんが眠っている間にデータを取得するのが最適です。目標は、少なくとも15分間の中断のないレム睡眠（活動性睡眠）を得ることです。この時間を確保するため、通常は1時間から1時間半の記録を行います。乳児の被験者が眠ったままの状態を維持できる確率を最大限に高めるために、さまざまな対策を講じることができます。これには、乳児の通常の昼寝の時間に合わせて訪問を計画すること、他の活動から離れた静かな部屋を使用すること、室内を暗くすること、そして乳児の好みに合わせてベビーベッド、ベビースイング、ロッキングチェアを用意しておくことが含まれます。スイングまたはベビーベッドの頭部には、乳児の頭の下に敷くためのシートを準備します。清潔な電極、導電性EEGペースト、およびComMedics社（ノースカロライナ州シャーロット）製のNeuroScanなどの記録装置を含め、赤ちゃんが到着する前にすべての準備を整えておくことが重要です。最後に、そしておそらく最も重要なのは、想定よりも多めに時間を確保しておく必要があるということです。赤ちゃんはストレスに非常に敏感であり、実験者が焦りを感じていると、赤ちゃんもストレスを感じて十分に眠れなくなります。赤ちゃんが到着したら、おくるみを巻く前に、授乳とげっぷ出しを行い、おむつがきれいな状態であることを確認してください。必要に応じて、インピーダンスを最小限に抑えるために、電極準備パッドで頭部を拭いてください。電極を固定するために、導電性EEGペーストと布製テープを使用します。環境ノイズの影響を軽減するため、額または耳の後ろに接地（グランド）用電極を配置します。基準電極として、右または左の乳様突起に電極を配置します。基準電極は、乳様突起と同じ顔面ライン上であれば、鼻に配置することも可能です。CZ電極の配置にあたり、頭部の中心点を測定するためにメジャーを使用することがあります。電極をCzに配置します。EEGについては、眼球電図（EOG）または眼球運動を記録するために、眉上の骨の上に1つ、眼の右側の骨の上に1つの計2つの電極を配置します。また、筋緊張を測定するためのEMG用に、顎に1つの電極を配置します。その後、Neuroscanを用いてインピーダンスレベルを確認します。インピーダンスが低いことを示す、濃い青色または黒色の表示になるのが理想的です。乳児の頭部でペースメーカーが温まるまで待つことが有益な場合があります。そうすることで、インピーダンス値が低くなるためです。また、目的のインピーダンスレベルを得るために、電極を押し付ける必要がある場合もあります。通常、この時は室内を暗くしますが、撮影のため、ここでは明かりをつけたままにします。目の開閉、身体の動き、赤ちゃんの動きによる電極の移動やずれ、あるいは読み取り精度を向上させるための電極位置の調整、外来ノイズ、および活動性睡眠と思われる時間帯など、プロセスに関するコメントを同時に記録します。心拍が波形に現れている場合は、EMG電極を骨のある部位または顎に移動させてください。読み取り値にノイズが多く乱れている場合は、携帯電話など室内の機器からの電磁干渉が原因である可能性があります。電極がしっかりと固定されていない場合は、電極を押し下げて固定を強めます。また、電極線が他の電源に接触していることがあり、これは電極線をテープで固定することで回避できます。赤ちゃんが目覚めた後、粘着剤除去剤を使用すると、テープとペーストを簡単に取り除くことができます。赤ちゃんのおでこに残った余分なペーストの除去には、ベビーワイプを使用します。その後、ご家族に謝意を伝え、記録をオフライン解析へと移行します。これは、典型的な乳児のトレースの一部です。最初のステップは、活動性睡眠の期間と静穏性睡眠の期間を特定することです。具体的には、15分以上持続する活動性睡眠の期間を確認します。活動性睡眠では、大きな眼球運動と、覚醒時と同様の外観を持つ高周波・低電位の特徴的な活動性脳波が認められます。また、EMGの平坦化によって示される筋緊張の低下が見られ、記録中に収集されたメモには、乳児の目は閉じており、呼吸が不規則である旨が記載されます。記録後、トレースにフィルターを適用します。これには、約60 hertzの周波数で発生する波を除去するフィルターが含まれます。60 hertzの波は、米国で利用されているほとんどの電子機器によって生成されます。また、1 hertz以下の周波数を取り除くフィルターも使用しますが、これらは単に電場における不適切なドリフトによって生成されるものです。これにより、脳波を環境によって発生するノイズと区別することができます。3秒間のエポックを拡大すると、クリックが行われた箇所が確認できます。しかし、わずか2秒間の単一のエポックから特定の誘発電位波を特定することは困難です。そのため、エポックを平均化します。平均化するエポック数が多いほど、各成分がより明確になります。ここでは75回分のエポックを平均化した結果、測定対象とする波形を確認することができます。刺激提示後に現れる最初の大きな正の波は、P1またはP50と呼ばれます。それに続いて、N100と呼ばれる陰性方向の2番目の波が現れます。乳児では、これらの波は成人で見られるよりも遅く出現します。この乳児のP 50は、成人の50 millisecondsに対し、実際には刺激後約75 millisecondsに発生しました。1回目と2回目の音に対する反応を測定した後、直前の谷からピークまででP 50の振幅を測定しました。そして、2回目の振幅を1回目の振幅で除しました。ゲーティング比を特定するために、ピークの最高点における潜時を測定します。ここでは、比率が1に近くゲートに失敗した乳児と、比率が0に近く、正常な感覚ゲーティングを可能にする抑制プロセスが適切に機能している乳児の例を示します。どの割合を正常なゲーティングと見なすかという明確なカットオフ値は、まだ確立されていません。ゲーティングのパーセンテージは、全くないよりもある方が望ましいという点を念頭に置きつつ、0.5のカットオフ値を使用します。P 50感覚ゲーティングは、注意の初期の前注意的成分を測定するための有効な手法です。この手法は、生後数時間という非常に幼い乳児に対しても適用可能です。本手法は、初期発達に関する洞察を与える可能性があります。また、注意困難が臨床的に顕在化するずっと前の段階で、それを予防するための新しい介入策を評価するメカニズムとしても有用であると考えられます。Jerome Kern Laboratoriesの私たちは、本プレゼンテーションが乳幼児におけるP 50感覚ゲーティング評価の基礎的な指導として役立つことを願っております。

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