2013년 12월 26일
주의의 초기 단계를 반영하는 대뇌 억제의 생리학적 지표인 청각 P50 감각 게이팅을 기록하는 방법에 대해 설명합니다.
안녕하세요, 저는 앨리 뉴턴입니다. 저는 샤론 헌터 박사입니다. 저는 랜디 로스 박사입니다.
우리는 Jerome Kern Labs와 University of Colorado Denver School of Medicine의 발달 연구 프로그램에 속해 있습니다. 우리는 청각 감각 게이팅의 한 형태인 유아 P 50 게이팅을 시연할 것입니다. 주의력 결핍은 정신 분열증, 양극성 기분 장애, 자폐증, 주의력 결핍 과잉 행동 장애(DHD)를 포함한 여러 정신 질환에서 흔합니다.
이러한 주의력 결핍의 신경 발달 구성 요소에 대한 관심이 높아지고 있습니다. 신경 발달 장애는 결손이 아동기나 성인기에 임상적으로 두드러지지만, 결손은 생애 초기, 유아기 또는 심지어 태아기에 시작되는 뇌 발달 문제의 결과임을 의미합니다. 이러한 관심의 증가에도 불구하고 의도와 유아기를 측정하는 몇 가지 방법, 특히 출생 후 처음 며칠 또는 몇 주 동안 사용할 수 있는 방법이 있습니다.
P 50 감각 게이팅은 아주 어린 유아에게 사용할 수 있는 한 가지 방법입니다. 주의에는 몇 가지 구성 요소가 있습니다. 여기서는 가장 초기의 구성 요소 중 하나에 집중하겠습니다.
뇌는 반복적이고 유익하지 않은 감각 정보를 걸러내거나 걸음걸이를 하도록 설계되었습니다. 감각 게이팅은 청각 유발 전위를 사용하여 측정할 수 있습니다. 새로운 청각 자극은 고전적인 ELECTROENCEPHALOGRAPHIC 또는 EEG 기록 파동을 양성 P 또는 음의 N으로 지정하며, 잠복기에 의해 전형적인 성인 반응에 대한 자극 후에 발생합니다.
조기 응답 구성 요소에는 N 40, P 50 및 N 100파가 포함됩니다. 아동의 잠복기는 더 길지만, 성인용 문헌과의 일관성을 유지하기 위해 여전히 N 40, P 50, N 100으로 불린다. 자극의 두 번째 제시가 시작되자마자 뇌 억제 시스템이 활성화되고 유발된 반응이 감소합니다.
우리는 P 50 파동이 의식적인 생각 없이 감각 처리에서 매우 초기에 발생하는 것에 초점을 맞춥니다. 이를 정량화하는 방법은 나중에 설명하겠지만, 일반적으로 첫 번째 소리에 비해 두 번째 소리에 대한 반응이 감소하는 것은 좋은 감각 게이팅이며 주의의 중요한 첫 번째 단계입니다. 두 번째 소리에 대한 반응을 억제하지 못하는 것은 감각 게이팅이 좋지 않음을 나타내며 어려움 및 주의력과 관련이 있습니다.
참가자는 아무 것도 하도록 요청받지 않기 때문에 이 작업은 어린 유아와 함께 사용하기에 이상적입니다. 또 하나의 중요한 문제가 있습니다. 이 자동적인 사전 주의적 억제 과정은 고조된 각성 기간에는 효과적이지 않습니다.
아기에게 전극을 삽입하는 것은 자극을 주고 감각 게이팅의 정확한 평가를 방해하기에 충분합니다. 이에 대응하기 위해, 아기는 P 50을 기록하기 전에 급격한 안구 운동 또는 REM 수면의 유아 버전인 능동적 수면에 들어갈 수 있어야 합니다. 감각 게이팅 은, 전도성 페이스로 채워진 염화은 전극이 접착 의료용 테이프로 어린이에게 부착됩니다.
뇌파, EEG 및 청각 유발 전위는 zz 부위의 두피 꼭지점에서 기록됩니다. 수면 병기를 돕기 위해 양극성 전기도(bipolar electrogram) 또는 EOG는 왼쪽 또는 오른쪽 눈의 바로 상부 및 측면에 있는 전극에서 기록됩니다. 정신하, 근전도 또는 EMG도 기록됩니다.
신호는 5, 000 번 증폭되고 0.05에서 100 헤르츠 사이에서 필터링됩니다. EOG 신호는 천 번 증폭되고 1에서 200 헤르츠 사이에서 필터링되고 EMG 신호는 10, 000 번 증폭되고 1에서 2200 헤르츠 사이에서 필터링됩니다. 샘플링 속도는 1,000헤르츠로 설정됩니다.
데이터가 ACI 형식으로 변환됩니다. 추가 분석은 MathWorks와 미국 매사추세츠 NA에서 제공하는 MATLAB 소프트웨어를 사용하여 아이가 잠든 것으로 확인되고 전극 임피던스가 10kg 미만인 것으로 확인되면 50밀리초 동안 50밀리초 동안 500밀리초 간격으로 쌍을 이루는 클릭이 머리 양쪽에 위치한 두 개의 스피커를 통해 표시됩니다. 클릭 쌍 사이의 자극 간 간격은 10초로 일정합니다.
클릭할 때마다 85데시벨이 나오도록 볼륨이 조정됩니다. 연도의 음압 수준은 유아가 잠들어 있는 동안 계속 기록되며 일반적으로 30분에서 90분 사이의 연속 데이터를 생성합니다. 일반적으로 60분 이상의 수면 시간은 충분한 활동적인 수면 시간을 식별하는 데 필요합니다.
분석을 위해 The Best 데이터는 The baby is in a sleep에서 얻어집니다. 목표는 최소 15분 동안 방해받지 않고 활동적인 수면을 취하는 것입니다. 이 양을 얻기 위해 일반적으로 한 시간에서 한 시간 반 동안 기록합니다.
유아 참가자가 잠을 잘 수 있는 가능성을 최대화하기 위해 할 수 있는 일이 많이 있습니다. 여기에는 아기의 규칙적인 낮잠 시간에 방문 일정을 잡고, 다른 활동에서 벗어나 조용한 방을 사용하고, 방을 어둡게 하고, 아기 침대, 아기 그네 및 흔들의자를 아기가 선호하는 대로 사용할 수 있도록 하는 것이 포함됩니다. 그네나 크립의 머리에 아기의 머리를 위한 시트가 깔려 있습니다.
깨끗한 전극, 전도성, 코메딕이 만든 신경 스캔, 노스캐롤라이나주 샬럿의 신경 스캔과 같은 EEG 페이스트 기록 장치를 포함하여 아기가 도착하기 전에 모든 것을 준비하는 것이 중요합니다. 마지막으로, 아마도 가장 중요한 것은 필요하다고 생각하는 것보다 더 많은 시간을 예약해야 한다는 것입니다. 아기는 스트레스의 바로미터이며, 실험자가 압박감을 느끼면 아기는 스트레스를 느끼고 잠을 잘 못합니다.
아기가 도착하면 포대기를 시작하기 전에 아기에게 먹이를 주고, 트림을 시키고, 기저귀가 깨끗한지 확인하십시오. 아기가 임피던스를 최소화하기 위해 전극 준비 패드로 머리를 닦는 것을 선호하면 전도성, EEG 페이스트 및 천 테이프를 사용하여 전극을 제자리에 고정합니다. 전극은 지면을 위해 이마나 귀 뒤에 배치되어 환경 소음의 영향을 줄이는 역할을 합니다.
전극은 기준 전극을 위해 오른쪽 또는 왼쪽 유양돌기에 놓입니다. 참조는 유양돌기와 같은 얼굴 라인에 있는 한 코에 배치할 수도 있습니다. 줄자는 때때로 CZ 전극 배치를 위해 헤드의 중간 지점을 측정하는 데 사용됩니다.
전극은 cz에 배치됩니다. EEG의 경우 EOG 또는 안구 움직임을 기록하기 위해 두 개를 배치하고, 하나는 눈썹 위의 뼈에, 다른 하나는 눈 오른쪽 뼈에 배치하고, 하나는 근육 긴장도를 측정하기 위해 EMG를 위해 턱에 배치하고, 신경 스캔을 사용하여 임피던스 수준을 확인합니다. 판독값은 이상적으로는 임피던스가 낮음을 나타내는 진한 파란색 또는 검은색이어야 합니다.
때로는 아기의 머리에서 속도가 워밍업될 때까지 기다리는 것이 더 낮은 임피던스 판독값을 생성하므로 유익합니다. 원하는 임피던스 레벨을 얻기 위해 전극을 아래로 눌러야 할 수도 있습니다. 이 시간에는 일반적으로 방이 어둡지만 촬영 목적으로 계속 켜져 있습니다.
눈이 뜨고 있거나 감겨 있는지, 신체의 움직임이 있는지, 아기의 움직임에 의해 전극이 움직이거나 옮겨졌는지, 더 나은 판독을 위해 외부 소음 및 활발한 수면 시간과 같은 과정에 대한 의견이 동시에 기록됩니다. 추적에 심박수가 있는 경우 EMG 전극을 뼈나 턱의 일부로 이동합니다. 판독 값이 시끄럽거나 지저분한 경우 휴대폰과 같은 방 안의 물체의 전자 간섭으로 인해 발생할 수 있습니다.
전극이 단단히 안착되지 않은 경우 전극을 아래로 밀어 더 안전하게 만들거나 전선이 다른 전원에 닿을 수 있으므로 전선을 테이프로 감아 방지할 수 있습니다. 아기가 깨어나면 접착제 제거제가 테이프와 페이스트를 쉽게 제거할 수 있습니다. 아기 물티슈는 아기의 머리에 묻은 여분의 반죽을 청소하는 데 사용됩니다.
그런 다음 가족에게 감사를 표하고 녹음은 오프라인 분석으로 이동합니다. 다음은 일반적인 유아의 추적 부분입니다. 첫 번째 단계는 활동적인 수면 기간과 조용한 수면 기간을 식별하는 것입니다.
특히 15분 이상 지속되는 활동적인 수면 시간을 찾고 있습니다. 활동적인 수면은 큰 안구 운동, 활동적인 뇌파를 가지고 있으며, 이는 고주파와 저전압이 특징이며 아이가 깨어 있을 때와 유사한 모양입니다. 또한 납작한 EMG로 표시되는 낮은 근육 긴장도가 있으며 녹음 중에 수집된 메모는 아기의 눈이 감겨 있고 아기가 불규칙한 호흡을 하고 있음을 나타냅니다.
기록 후 약 60Hz의 주파수에서 발생하는 파동을 제거하는 필터를 포함하여 필터가 추적에 적용됩니다. 60Hz 파동은 대부분의 미국 전자 제품에서 생성됩니다. 우리는 또한 1헤르츠 미만의 주파수를 제거하는 필터를 사용하는데, 이는 에너지 필드의 관련 없는 드리프트에 의해 생성됩니다.
이것은 뇌파를 환경에 의해 생성된 파동과 구별하는 데 도움이 됩니다. 3초짜리 서사시를 확대해 보세요. 클릭이 발생한 위치를 확인할 수 있습니다.
그러나 특정 유발 전위 파동을 식별하는 것은 단일 2초 서사시에서 어렵습니다. 따라서 우리는 서사시를 함께 모을수록 더 많은 서사시를 통해 각 구성 요소가 더 명확해집니다. 여기에서 75개의 서사시를 평균화하여 우리가 측정하고자 하는 파도를 볼 수 있습니다.
자극이 제시된 후 첫 번째 큰 양의 파동을 P 1 또는 P 50이라고 합니다. 그 다음에는 N 100 Note라고 하는 부정적인 방향으로 가는 두 번째 물결이 이어집니다. 아기의 경우 성인에서 볼 수 있는 것보다 늦게 발생합니다.
이 아기의 P 50은 실제로 자극 후 약 75밀리초 후에 발생했는데, 성인에서는 50밀리초가 나타난 것과 비교됩니다. 우리는 첫 번째 및 두 번째 소리에 대한 응답을 측정한 후 이전 저점에서 피크까지 P 50의 진폭을 측정했습니다. 두 번째 진폭을 첫 번째 진폭으로 나눕니다.
게이팅 비율을 식별하기 위해 대기 시간은 피크의 가장 높은 지점에서 측정됩니다. 다음은 게이트에 실패한 비율에 가까운 아기와 비율이 0에 가까운 아기의 예로, 정상적인 감각 게이트를 허용하는 잘 작동하는 억제 과정을 반영합니다. 어느 퍼센트가 정상적인 게이팅으로 간주되는지에 대한 뚜렷한 컷오프는 확립되지 않았습니다.
우리는 0.5 컷오프를 사용하면서 게이팅의 비율이 없는 것보다 낫다는 것을 염두에 둡니다. P 50 감각 게이팅은 주의의 조기 주의 구성 요소를 측정하는 효과적인 방법입니다. 이 방법은 생후 몇 시간 정도의 아주 어린 유아에서도 사용할 수 있습니다.
이 방법은 초기 개발에 대한 통찰력을 제공할 수 있습니다. 또한 일부 주의력 장애가 임상적으로 관련성이 생기기 훨씬 전에 예방하는 것을 목표로 하는 새로운 중재를 평가하는 메커니즘으로 유용할 수 있습니다. Jerome Kern Laboratories는 그의 프레젠테이션이 어린 유아의 P 50 감각 게이팅을 평가하기 위한 기본 지침을 제공하는 데 도움이 되기를 바랐습니다.
본 논문은 영아의 주의 집중 초기 단계가 반영되는 뇌 억제의 생리학적 지표인 청각 P50 감각 게이팅(sensory gating) 기록 방법을 설명합니다. 특히 이 방법이 다양한 정신 질환과 관련된 주의력 결핍 연구에 어떻게 적용될 수 있는지에 중점을 둡니다.
신경발달적 주의력 결핍을 조기에 식별하는 것은 정신과적 질환 포트폴리오의 위험을 줄이고 중개 바이오마커 전략을 수립하는 데 매우 중요합니다. 영유아 청각 P50 감각 게이팅 패러다임은 가장 초기 발달 단계에서 뇌 억제 및 주의력 처리 과정을 객관적이고 정량적으로 평가할 수 있게 합니다. 이러한 능력은 표적 검증에 대한 예측 신뢰도를 높이고 신경정신과적 질환의 기원을 기전적으로 이해하는 데 기여합니다.
P50 감각 선택성(sensory gating) 분석법은 신경정신과 연구에서 초기 기전적 위험 제거 및 타겟 검증을 위한 중개 바이오마커 플랫폼으로서, 신약 발견부터 전임상 단계에 이르는 연속선상에 위치합니다.