P50 乳児の感覚ゲーティング

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。