P50 Sensorische Gating bij zuigelingen

Hoi, ik ben Ally Newton. Ik ben dr. Sharon Hunter. Ik ben dr. Randy Ross.

Wij maken deel uit van de Jerome Kern Labs en het programma voor ontwikkelingsonderzoek aan de University of Colorado Denver School of Medicine. We gaan de infant P 50 gating demonstreren, een vorm van auditieve sensorische gating. Aandachtsstoornissen komen veel voor bij een aantal psychiatrische aandoeningen, waaronder schizofrenie, bipolaire stoornis, autisme en attention-deficit hyperactivity disorder, of ADHD.

Er is een groeiende belangstelling voor de neuro-ontwikkelingscomponenten van deze aandachtstekorten. Neuro-ontwikkeling betekent dat hoewel de tekorten klinisch prominent worden in de kindertijd of volwassenheid, de tekorten het resultaat zijn van problemen in de hersenontwikkeling die zeer vroeg in het leven beginnen, in de babytijd of zelfs prenatale.

P 50 sensory gating is een methode die kan worden toegepast bij zeer jonge zuigelingen. Aandacht bestaat uit verschillende componenten. We zullen ons hier concentreren op een van de vroegste componenten.

De hersenen zijn erop ingesteld om repetitieve, niet-informatieve sensorische informatie te filteren of af te stoten. Deze sensorische gating kan worden gemeten met behulp van auditieve evoked potentials. Een nieuwe auditieve stimulus wekt een klassieke elektro-encefalografische of EEG-registratie op; golven worden aangemerkt als positief (P) of negatief (N), en worden gedefinieerd door de latentie waarin ze optreden na de stimulus bij een typische volwassen respons.

De componenten van de vroege respons omvatten de N 40-, P 50- en N 100-golven. De latenties bij kinderen zijn langer, maar de golven worden nog steeds aangeduid als N 40, P 50 en N 100 om de consistentie met de literatuur over volwassenen te behouden. Zodra een stimulus voor de tweede keer wordt gepresenteerd, worden de inhiberende systemen van de hersenen actief en neemt de opgeroepen respons af.

Wij richten ons op de P 50-golf, die zeer vroeg in de sensorische verwerking optreedt zonder bewuste gedachte. We zullen later demonstreren hoe dit gekwantificeerd kan worden, maar over het algemeen duidt een vermindering van de respons op het tweede geluid ten opzichte van het eerste op een goede sensorische gating en is dit een belangrijke eerste stap in de aandacht. Het onvermogen om de respons op het tweede geluid te remmen wijst op een gebrekkige sensorische gating en is geassocieerd met aandachtsproblemen.

Omdat er van de deelnemer niet wordt gevraagd iets te doen, is deze taak bij uitstek geschikt voor gebruik bij jonge zuigelingen. Er is nog één aanvullend belangrijk punt. Dit automatische preattentieve inhibitieproces is ineffectief tijdens perioden van verhoogde opwinding.

Het plaatsen van elektroden bij een baby is voldoende om deze te wekken en een nauwkeurige beoordeling van de sensorische gating te belemmeren. Om dit tegen te gaan, moeten baby's in staat zijn om in een actieve slaap te raken, de infantiele variant van de rapid eye movement (REM)-slaap, voordat de P 50 wordt geregistreerd. Voor sensorische gating worden zilver/zilverchloride-elektroden gevuld met geleidende pasta met medische plakband bij het kind aangebracht.

Het elektro-encefalogram, EEG, en auditieve evoked potentials worden geregistreerd vanaf de vertex van de hoofdhuid op locatie zz. Ter ondersteuning bij de slaapstadiëring wordt een bipolair elektrogram of EOG geregistreerd met elektroden direct superieur en lateraal ten opzichte van het linker- of rechteroog. Er wordt tevens een submentaal elektromyogram of EMG geregistreerd.

Signalen worden 5 000 maal versterkt en gefilterd tussen 0,05 en 100 Hz. EOG-signalen worden duizend maal versterkt en gefilterd tussen 1 en 200 Hz en EMG-signalen worden 10 000 maal versterkt en gefilterd tussen 1 en 2200 Hz. De bemonsteringssnelheid is ingesteld op 1000 Hz.

De gegevens worden geconverteerd naar ACI-formaat. Verdere analyse vindt plaats met MATLAB-software, verkrijgbaar via MathWorks (NA Massachusetts, USA), zodra is vastgesteld dat het kind slaapt en de elektrode-impedanties lager zijn dan 10 kΩ. Gepaarde kliks met een duur van 50 milliseconden en een interval van 500 milliseconden worden gepresenteerd via twee luidsprekers die aan weerszijden van het hoofd zijn geplaatst. Het interstimulusinterval tussen de klikparen is consistent 10 seconden.

Het volume wordt zodanig ingesteld dat elke klik een geluidsdrukgehalte van 85 decibel oplevert. De opname van het geluidsdrukgehalte wordt voortgezet zolang de zuigeling slaapt, wat doorgaans resulteert in tussen 30 en 90 minuten aan continue gegevens. Slaapperiodes van langer dan 60 minuten zijn over het algemeen noodzakelijk om voldoende perioden van actieve slaap te kunnen identificeren.

Voor de analyse worden de beste gegevens verkregen terwijl de baby slaapt. Het doel is om minstens 15 minuten aan ononderbroken actieve slaap te registreren. Om deze hoeveelheid te verkrijgen, nemen we over het algemeen een uur tot anderhalf uur op.

Er zijn veel maatregelen die kunnen worden genomen om de kans te maximaliseren dat de baby-deelnemer blijft slapen. Dit omvat het plannen van een bezoek tijdens de gebruikelijke duttijd van de baby, het gebruik van een stille ruimte, gescheiden van andere activiteiten, het verduisteren van de kamer en het beschikbaar stellen van een wiegje, babyhangmat en schommelstoel, afhankelijk van de voorkeur van de baby. Er wordt een laken bij het hoofdeinde van de hangmat of het wiegje gelegd voor het hoofd van de baby.

Het is belangrijk dat alles klaarstaat voordat de baby arriveert, inclusief schone elektroden, geleidende EEG-pasta en opnameapparatuur, zoals een neuroscan van ComMedics, Neuroscan in Charlotte, North Carolina. Ten slotte, en wellicht het belangrijkste, moet u meer tijd inplannen dan u denkt nodig te hebben. Baby's zijn stressbarometers; als de experimentator zich onder druk gezet voelt, zal de baby stress ervaren en minder goed slapen.

Zorg ervoor dat de baby gevoed en geboerd is en dat de luier schoon is voordat u begint met het inbakeren. Indien gewenst, veeg dan het hoofd af met een elektrode-voorbereidingsdoekje om de impedantie te minimaliseren; geleidende EEG-pasta en textieltape worden gebruikt om de elektroden op hun plaats te houden. Een elektrode wordt op het voorhoofd of achter de oren geplaatst voor de massa, wat dient om de impact van omgevingsruis te verminderen.

Een elektrode wordt op de rechter- of linkerstroommastoid geplaatst als referentie-elektrode. De referentie kan ook op de neus worden geplaatst, mits deze zich op dezelfde gezichtslijn als de mastoid bevindt. Soms wordt een rolmaat gebruikt om het middelpunt op het hoofd te bepalen voor de plaatsing van de CZ-elektrode.

Een elektrode wordt op cz geplaatst. Voor het EEG worden er twee geplaatst om EOG of oogbewegingen te registreren, één op het bot boven de wenkbrauw en één op het bot rechts van het oog. Eén elektrode wordt op de kin geplaatst voor een EMG om de spiertonus te meten. We controleren de impedantieniveaus met behulp van neuros scan. De aflezing moet idealiter donkerblauw of zwart zijn, wat duidt op een lage impedantie.

Soms is het gunstig om te wachten tot de pace op het hoofd van de baby is opgewarmd, aangezien dit zal leiden tot een lagere impedantiewaarde. Het kan ook noodzakelijk zijn om de elektroden aan te drukken om te proberen de gewenste impedantieniveaus te bereiken. De kamer is normaal gesproken op dit moment verduisterd, maar voor de opnamen houden we het licht aan.

Opmerkingen over het proces worden gelijktijdig genoteerd, zoals of de ogen open of gesloten zijn, eventuele lichaamsbewegingen, of de elektroden verschoven of verplaatst zijn door de beweging van de baby of om een betere meting te verkrijgen, eventueel extern geluid en mogelijke perioden van actieve slaap. Als de hartslag zichtbaar is in de registratie, verplaats de EMG-elektrode dan naar een benig deel of naar de kin. Als de meting ruis bevat of onduidelijk is, kan dit worden veroorzaakt door elektronische interferentie van iets in de kamer, zoals een mobiele telefoon.

De elektrode is niet stevig geplaatst, in welk geval de elektrode verder naar beneden kan worden geduwd om deze beter te fixeren, of de draden raken een andere elektrische bron aan, wat kan worden voorkomen door de draden vast te plakken. Wanneer de baby wakker wordt, vergemakkelijkt een lijmverwijderaar het verwijderen van de tape en de pasta. Babydoekjes worden gebruikt om overtollige pasta van het hoofd van de baby te reinigen.

Vervolgens wordt de familie bedankt en gaat de opname over naar de offline analyse. Hier is een gedeelte van een registratie van een typische zuigeling. De eerste stap is het identificeren van perioden van actieve slaap en perioden van rustige slaap.

In het bijzonder zoeken we naar een periode van actieve slaap met een duur van langer dan 15 minuten. Actieve slaap vertoont grote oogbewegingen en actieve hersengolven, die worden gekenmerkt door een hoge frequentie en een laag voltage, vergelijkbaar met het beeld wanneer het kind wakker is. Er zal ook sprake zijn van een lage spiertonus, aangeduid door een afgevlakte EMG, en de tijdens de opname verzamelde notities zullen aangeven dat de ogen van de baby gesloten zijn en dat de baby een onregelmatige ademhaling heeft.

Na de opname worden filters op de registraties toegepast, waaronder filters die golven verwijderen die optreden bij een frequentie van ongeveer 60 hertz. Golven van 60 hertz worden gegenereerd door de meeste elektronische apparatuur in de VS. We gebruiken ook een filter dat frequenties onder één hertz verwijdert; deze worden veroorzaakt door irrelevante drifts in het energieveld.

Dit helpt ons om hersengolven te onderscheiden van golven die door de omgeving worden gegenereerd. Wanneer we inzoomen op een fragment van drie seconden, kunt u zien waar de klikjes hebben plaatsgevonden.

Het identificeren van specifieke evoked potential-golven is echter moeilijk op basis van een enkele epoch van twee seconden. Daarom middelen we de epochs; hoe meer epochs, hoe duidelijker elke component wordt. Hier, met 75 gemiddelde epochs, zijn de golven die we willen meten zichtbaar.

De eerste grote positieve golf nadat de stimulus is gepresenteerd, wordt P1 of P50 genoemd. Hierop volgt een tweede golf die negatief is, de N100 genoemd. Bij baby's treden deze later op dan bij volwassenen.

De P 50 bij deze baby trad daadwerkelijk ongeveer 75 milliseconden na de stimulus op, tegenover de 50 milliseconden die bij volwassenen worden gezien. We hebben de amplitude van de P 50 gemeten vanaf het voorafgaande dal tot de piek, nadat de respons op het eerste en tweede geluid was gemeten. De tweede amplitude wordt gedeeld door de eerste.

Om een gating-ratio te bepalen, wordt de latentie gemeten op het hoogste punt van de piek. Hier is een voorbeeld van een baby met een ratio die dicht bij één ligt, wat duidt op een falende gate, en een baby met een ratio dichter bij nul, wat wijst op een goed functionerend inhiberend proces dat normale sensorische gating mogelijk maakt. Er is geen vastgelegde afkapwaarde bepaald voor welk percentage als normale gating wordt beschouwd.

We gebruiken een afkapwaarde van 0,5, waarbij we rekening houden met het feit dat elk percentage gating beter is dan geen. P 50 sensory gating is een effectieve methode om een vroege preattentieve component van aandacht te meten. De methode is bruikbaar, zelfs bij zeer jonge zuigelingen van slechts enkele uren oud.

Deze methode kan inzicht bieden in de vroege ontwikkeling. Het kan ook nuttig zijn als mechanisme om nieuwe interventies te beoordelen die erop gericht zijn bepaalde aandachtsproblemen te voorkomen, lang voordat deze klinisch relevant worden. Wij van de Jerome Kern Laboratories hopenen dat deze presentatie behulpzaam was bij het bieden van basisinstructies voor het beoordelen van P 50 sensorische gating bij jonge zuigelingen.