Name: Ilościowa ocena korowego przetwarzania słuchowo-dotykowego u dzieci niepełnosprawnych (Wideo) | JoVE Journal
Uploaded: 2014-01-29T08:45:00.000+00:00
Duration: 9 min 38 s
Description: Poznaj metodę ilościowej oceny korowego przetwarzania słuchowo-dotykowego u dzieci niepełnosprawnych za pomocą potencjałów związanych ze zdarzeniem EEG. Technika ta umożliwia badanie integracji zmysłowej w pediatrii.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

Opisany projekt był wspierany przez National Center for Research Resources, Grant UL1 RR024975-01, a obecnie znajduje się w National Center for Advancing Translational Sciences, Grant 2 UL1 TR000445-06. Wyłączną odpowiedzialność za treść ponoszą autorzy i niekoniecznie reprezentują one oficjalne poglądy NIH.

1. Ocena reakcji na lekki dotyk
<ol>
	<li>Umieść siatkę elektrod (np. 128-kanałową siatkę czujnika geodezyjnego) na głowie dziecka lub niemowlęcia. Wyreguluj czujniki do pełnego kontaktu za pomocą ciepłego roztworu soli fizjologicznej. Jeśli jesteś na dziecku, upewnij się, że dziecko siedzi wygodnie na kolanach rodzica lub opiekuna. Jeśli jest na niemowlęciu, upewnij się, że niemowlę jest lekko owinięte w pieluszki i trzymane w ramionach opiekuna lub w pozycji leżącej w otwartym łóżeczku.</li>
	<li>Umieść dyszę 1 mm 0,5 cm poniżej czubka palca wskazującego badanej ręki. Umieść palec dla małego dziecka lub dłoń dla niemowlęcia w uchwycie na formę i zabezpiecz taśmą rzepową bliżej i dystalnie do stawu, aby zapewnić stałą odległość od dyszy do palca lub dłoni. Absolutnie konieczne jest, aby dziecko utrzymywało prawidłową pozycję palców przez całą sesję testową. Upewnij się to, okresowo oceniając ułożenie palców i dłoni oraz mając dziecko z opiekunem, jeśli jest małe. W przypadku badania niemowlęcia przerwij protokół, jeśli niemowlę płacze i zapewnij mu komfort przed ponownym uruchomieniem. Jeśli badasz małe dziecko, poproś opiekuna o zapewnienie komfortu i otuchy przez cały krótki okres testowania.</li>
	<li>Uruchom sprężarkę powietrza przy 40 psi za pomocą regulatora, aby dostarczyć wejścia zaworu dla bodźców dotykowych.</li>
	<li>Uruchom program dostarczania bodźców.
	<ol>
		<li>Dla badanej ręki należy zastosować 60 bodźców zaciągających się losowo przeplatanych 60 próbami pozorowanymi (zaciągnięcie powietrzem dostarczane przez oddzielną dyszę skierowaną w stronę przeciwną do palca).</li>
		<li>Nie prezentuj więcej niż dwóch powtórzeń zaciągnięcia się lub udawania z rzędu. Zmieniaj losowo odstępy między próbami w zakresie 2,000-2,500 ms. Ma to na celu zmniejszenie przyzwyczajenia, w którym bodziec nie jest już odbierany. Łączny czas dla sekwencji 120 prób powinien wynosić 4,5-5 minut.</li>
		<li>Uruchom ponownie identyczny protokół dla drugiej strony, jeśli badasz asymetryczne zaburzenia somatosensoryczne.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>W przypadku protokołów, które nie wymagają zwrócenia uwagi na bodziec, nie jest wymagana dalsza konfiguracja. Dotyczy to testów dla niemowląt. Aby zwiększyć uwagę u małych dzieci (co skutkuje większymi specyficznymi pikami ERP w nagraniu), zapewnij zadanie.
	<ol>
		<li>Przykład zadania dla 5-latków: Opisz podmuchy powietrza jako "bąbelki" wydmuchiwane przez "ryby" w "akwarium" (zdobione pudełko ukrywające aparat do rozdymkowania). Poproś dzieci, aby zgadły, czy każda "bańka" jest dostarczana przez niebieską czy czerwoną "rybkę". Powiedz dziecku, że nie musi i nie powinno nic mówić podczas wykonywania tego zadania (patrz konfiguracja z makietą akwarium na rysunku 1).</li>
	</ol>
	</li>
</ol>
2. Ocena reakcji na protokół multisensoryczny (słuchowo-dotykowe równoczesne vs. zsumowane indywidualne odpowiedzi)
<ol>
	<li>Wykonaj kroki 1.1-1.3 zgodnie z powyższym opisem. Bodźce opisano w tabeli 1.</li>
	<li>Uruchom program dostarczania bodźców (np. w oprogramowaniu E-Prime). Dla badanej ręki paradygmat słuchowo-dotykowy może losowo prezentować następujące 4 bodźce, z 60 próbami/bodźcem: puff, puff-/ga/, /ga/-sham, sham. Ponownie, aby ograniczyć możliwość przyzwyczajenia, nie prezentuj więcej niż dwóch powtórzeń zaciągnięcia się lub pozorowania z rzędu w dowolnym stanie i zmieniaj losowo odstępy między próbami między 2000-2500 ms. Każda sekwencja 240 prób powinna trwać od 9 do 10 minut.</li>
	<li>Uruchom identyczny protokół dla drugiej strony.</li>
	<li>Zapewnij bezdźwięczną kreskówkę odpowiednią do wieku na początku protokołu i kontynuuj ją przez całą procedurę, aby zapobiec wzrostowi artefaktów motorycznych spowodowanych niepokojem i zmniejszyć tło od dużych fal delta generowanych przez pacjenta, gdy jest znudzony. Na przykład w przypadku 5-latków użyliśmy pętli 20 minut zakupionego filmu, odtwarzanej z wyciszeniem i uruchamianej ponownie przed przetestowaniem każdego badanego. Nie jest potrzebna uwaga na bodźce, dlatego zapętlona kreskówka stanowi wizualne tło odłączone od bodźców.</li>
</ol>
3. Konfiguracja oprogramowania i sprzętu
<ol>
	<li>Aby zaprogramować oprogramowanie, należy skonfigurować dwa polecenia szeregowe wysyłane przez aplikację do sterowania bodźcami. Jeden identyfikuje zaciągnięcie, drugi fikcję. Niech aplikacja sterująca bodźcem wysyła polecenia do mikrokontrolera.</li>
	<li>Niech mikrokontroler wygeneruje impuls TTL (np. czas trwania 20 ms) do odpowiedniego cyfrowego kanału wyjściowego. Wyjście to musi być podzielone na dwie linie, jedną dla wejścia cyfrowego do systemu zapisu EEG, a drugą dla zaworów powietrznych bramkowanych elektromagnetycznie. Zaznacz otwarcie obu zaworów w strumieniu danych EEG.</li>
	<li>Zmierz opóźnienie impulsu do zaciągnięcia zarówno w warunkach rzeczywistych, jak i pozorowanych za pomocą oscyloskopu i mikrofonu. Powinny one być jednolite i rzędu 10-15 ms. Dostosuj do opóźnienia po nagraniu.</li>
	<li>Oblicz siłę wywieraną na dyszę w PSI za pomocą manometru i mierząc średnicę dyszy. Użyj wzoru F(N) = Ciśnienie*Powierzchnia. Na przykład siła wywierana przez dyszę o promieniu 1 mm przy ciśnieniu 6 psi daje F(N) = 0,03 funta.</li>
	<li>Aby zmodyfikować aplikację sterującą dla protokołu multisensorycznego, wyślij do mikrokontrolera dwie polecenia szeregowe identyfikujące prawdziwe zaciągnięcie lub pozorowanie, a także nagrany dźwięk mowy lub ciszę. Uwaga: W naszym paradygmacie wykorzystaliśmy generowany komputerowo, neutralny akcentowo dźwięk /ga/ m.in. taki jak /da/, /du/, /bu/ itp.</li>
	<li>Przedstaw bodźce słuchowe przez głośnik umieszczony w linii środkowej, 2 stopy przed badanym.</li>
	<li>Dopasuj czas rozpoczęcia dźwięku tak, aby był jednoczesny z początkiem zaciągnięcia lub z opóźnieniem mierzonym w kroku 3.3, w zależności od tego, który stan jest pożądany przez tester.</li>
</ol>
4. Akwizycja i przygotowanie danych
<ol>
	<li>Wybierz ustawienia filtrów i odwołań, aby pobrać przykładowe dane na podstawie standardowych metodologii ERP. W tym przypadku użyj 1,000 Hz z filtrami ustawionymi na 0,1-400 Hz. Podczas zbierania danych skieruj wszystkie elektrody do Cz i ponownie odnieś je w trybie offline do średniego odniesienia.</li>
	<li>Aby podzielić dane na segmenty, przefiltruj zarejestrowane dane za pomocą żądanych filtrów i segmentacji. W tym badaniu należy użyć filtra pasmowoprzepustowego 0,3-40 Hz i podzielić trwające EEG na podstawie początku bodźca, aby uwzględnić linię bazową przed bodźcem 200 ms i 500 ms interwał po bodźcu.</li>
	<li>Przeprowadź kontrolę jakości danych. Monitoruj każdy segment pod kątem artefaktów motorycznych i ocznych, takich jak aktywność mięśni o wysokiej częstotliwości, za pomocą algorytmów komputerowych zawartych w oprogramowaniu ERP. Postępuj zgodnie z tym ekranem, aby przeprowadzić ręczną weryfikację.</li>
	<li>Zautomatyzowane kryteria przesiewowe są ustawione w tym protokole w następujący sposób, ale mogą być modyfikowane: dla kanałów gałek ocznych napięcie >140 μV = mrugnięcie oczami i napięcie >55 μV = ruchy gałek ocznych.</li>
	<li>Skoryguj dane z zanieczyszczonych badań za pomocą narzędzia do korekcji artefaktów ocznych. Uwaga: Każdy kanał o napięciu >200 μV jest uważany za słabej jakości. Jeśli kanały >15 są niskiej jakości, zdecydowaliśmy się odrzucić całe badanie ze względu na odtwarzalność.</li>
	<li>Przeciętne ERP. Ponownie odnieś je do średniej referencyjnej, a następnie wykonaj korektę linii bazowej w oparciu o kryteria wybrane w kroku 4.2. Wyodrębnij średnią amplitudę i opóźnienia szczytowe dla różnych szczytów, ekstrapolowane z przebiegów średniej ogólnej predefiniowanych populacji. Uwaga: W naszym przypadku oparliśmy się na ustalonej literaturze dotyczącej reakcji starszych dzieci na stymulację nerwu środkowego10-14. Użyliśmy szczytów P50 (30-80 ms), N70 (50-100 ms), P100 (80-150 ms), N140 (130-230 ms) i P2 (250-350 ms).</li>
	<li>Uwzględnij tylko dane z elektrod nakładających się na wstępnie ustawione lokalizacje (rysunek 2). Wyprowadzaj dane dla poszczególnych elektrod i uśredniaj w każdym klastrze.</li>
</ol>

<ol><li>Nelson, C. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Neural+plasticity+and+human+development%3A+the+role+of+early+experience+in+sculpting+memory+systems%5BTitle%5D)+AND+%22Dev.+Sci%22%5BJournal%5D)">Neural plasticity and human development: the role of early experience in sculpting memory systems.</a> Dev. Sci. 3 (2), 115-136 (2000).</li>
<li>Wallace, M. T., Stein, B. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Early+experience+determines+how+the+senses+will+interact%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Neurophysiol%22%5BJournal%5D)">Early experience determines how the senses will interact.</a> J. Neurophysiol. 97 (1), 921-926 (2007).</li>
<li>Greenough, W. T., Black, J. E., Wallace, C. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Experience+and+brain+development.%5BTitle%5D)+AND+%22Child+Dev%22%5BJournal%5D)">Experience and brain development.</a> Child Dev. 58 (3), 539-559 (1987).</li>
<li>Lickliter, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+Role+of+Sensory+Stimulation+in+Perinatal+Development%3A+insights+from+comparative+research+for+care+of+the+high-risk+infant%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Dev.+Behav.+Pediatr%22%5BJournal%5D)">The Role of Sensory Stimulation in Perinatal Development: insights from comparative research for care of the high-risk infant.</a> J. Dev. Behav. Pediatr. 21 (6), 437-447 (2000).</li>
<li>Lickliter, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+integrated+development+of+sensory+organization%5BTitle%5D)+AND+%22Clin.+Perinatol%22%5BJournal%5D)">The integrated development of sensory organization.</a> Clin. Perinatol. 38 (4), 591-603 (2011).</li>
<li>Pleger, B., Villringer, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+human+somatosensory+system%3A+From+perception+to+decision+making%5BTitle%5D)+AND+%22Prog.+Neurobiol%22%5BJournal%5D)">The human somatosensory system: From perception to decision making.</a> Prog. Neurobiol. 103, 76-97 (2013).</li>
<li>Allison, T., McCarthy, G., Wood, C. C., Jones, S. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Potentials+evoked+in+human+and+monkey+cerebral+cortex+by+stimulation+of+the+median+nerve%3A+a+review+of+scalp+and+intracranial+recordings%5BTitle%5D)+AND+%22Brain%22%5BJournal%5D)">Potentials evoked in human and monkey cerebral cortex by stimulation of the median nerve: a review of scalp and intracranial recordings.</a> Brain. 114 (6), 2465-2503 (1991).</li>
<li>Majnemer, A., Rosenblatt, B., Riley, P., Laureau, E., O'Gorman, A. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Somatosensory+evoked+response+abnormalities+in+high-risk+newborns%5BTitle%5D)+AND+%22Pediatr.+Neurol%22%5BJournal%5D)">Somatosensory evoked response abnormalities in high-risk newborns.</a> Pediatr. Neurol. 3 (6), 350-355 (1987).</li>
<li>Auld, M. L., Ware, R. S., Boyd, R. N., Moseley, G. L., Johnston, L. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Reproducibility+of+tactile+assessments+for+children+with+unilateral+cerebral+palsy%5BTitle%5D)+AND+%22Phys.+Occup.+Ther.+Pediatr%22%5BJournal%5D)">Reproducibility of tactile assessments for children with unilateral cerebral palsy.</a> Phys. Occup. Ther. Pediatr. 32 (2), 151-166 (2012).</li>
<li>Nakanishi, T., Shimada, Y., Toyokura, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Somatosensory+evoked+responses+to+mechanical+stimulation+in+normal+subjects+and+in+patients+with+neurological+disorders%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Neuro.+Sci%22%5BJournal%5D)">Somatosensory evoked responses to mechanical stimulation in normal subjects and in patients with neurological disorders.</a> J. Neuro. Sci. 21 (3), 289-298 (1974).</li>
<li>Schubert, R., Blankenburg, F., Lemm, S., Villringer, A., Curio, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Now+you+feel+it-now+you+don%27t%3A+ERP+correlates+of+somatosensory+awareness%5BTitle%5D)+AND+%22Psychophysiology%22%5BJournal%5D)">Now you feel it-now you don't: ERP correlates of somatosensory awareness.</a> Psychophysiology. 43 (1), 31-40 (2006).</li>
<li>Hamalainen, H., Kekoni, J., Sams, M., Reinikainen, K., Naatanen, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Human+somatosensory+evoked+potentials+to+mechanical+pulses+and+vibration%3A+contributions+of+SI+and+SII+somatosensory+cortices+to+P50+and+P100+components%5BTitle%5D)+AND+%22Electroencephal.+Clin.+Neurophysiol%22%5BJournal%5D)">Human somatosensory evoked potentials to mechanical pulses and vibration: contributions of SI and SII somatosensory cortices to P50 and P100 components.</a> Electroencephal. Clin. Neurophysiol. 75 (2), 13-21 (1990).</li>
<li>Eimer, M., Forster, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Modulations+of+early+somatosensory+ERP+components+by+transient+and+sustained+spatial+attention%5BTitle%5D)+AND+%22Exp.+Brain+Res%22%5BJournal%5D)">Modulations of early somatosensory ERP components by transient and sustained spatial attention.</a> Exp. Brain Res. 151 (1), 24-31 (2003).</li>
<li>Forster, B., Eimer, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Covert+attention+in+touch%3A+Behavioral+and+ERP+evidence+for+costs+and+benefits%5BTitle%5D)+AND+%22Psychophysiology%22%5BJournal%5D)">Covert attention in touch: Behavioral and ERP evidence for costs and benefits.</a> Psychophysiology. 42 (2), 171-179 (2005).</li>
<li>Tamura, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cognitive+processes+in+two-point+discrimination%3A+an+ERP+study%5BTitle%5D)+AND+%22Clin.+Neurophysiol%22%5BJournal%5D)">Cognitive processes in two-point discrimination: an ERP study.</a> Clin. Neurophysiol. 115 (8), 1875-1884 (2004).</li>
<li>Fabrizi, L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+shift+in+sensory+processing+that+enables+the+developing+human+brain+to+discriminate+touch+from%5BTitle%5D)+AND+%22%22%5BJournal%5D)">A shift in sensory processing that enables the developing human brain to discriminate touch from.</a> 21 (18), 1552-1558 (2011).</li>
<li>Putnam, L. E., Vanman, E. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Startle+Modification%3A+Implications+for+Neuroscience%2C+Cognitive+Science.+Google+Books%5BTitle%5D)+AND+%22Startle+Modification%3A+Implications+for%22%5BJournal%5D)">Startle Modification: Implications for Neuroscience, Cognitive Science. Google Books.</a> Startle Modification: Implications for. , (1999).</li>
<li>Maitre, N. L., Barnett, Z. P., Key, A. P. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Novel+assessment+of+cortical+response+to+somatosensory+stimuli+in+children+with+hemiparetic+cerebral+palsy%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Child+Neurol%22%5BJournal%5D)">Novel assessment of cortical response to somatosensory stimuli in children with hemiparetic cerebral palsy.</a> J. Child Neurol. 27 (10), 1276-1283 (2012).</li>
<li>Molholm, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Audio-Visual+Multisensory+Integration+in+Superior+Parietal+Lobule+Revealed+by+Human+Intracranial+Recordings%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Neurophysiol%22%5BJournal%5D)">Audio-Visual Multisensory Integration in Superior Parietal Lobule Revealed by Human Intracranial Recordings.</a> J. Neurophysiol. 96 (2), 721-729 (2006).</li>
<li>Molholm, S., Ritter, W., Murray, M. M., Javitt, D. C., Schroeder, C. E., Foxe, J. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Multisensory+auditory-visual+interactions+during+early+sensory+processing+in+humans%3A+a+high-density+electrical+mapping+study%5BTitle%5D)+AND+%22Brain+Res%22%5BJournal%5D)">Multisensory auditory-visual interactions during early sensory processing in humans: a high-density electrical mapping study.</a> Brain Res. 14 (1), 115-128 (2002).</li>
<li>Foxe, J. J., Morocz, I. A., Murray, M. M., Higgins, B. A., Javitt, D. C., Schroeder, C. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Multisensory+auditory-somatosensory+interactions+in+early+cortical+processing+revealed+by+high-density+electrical+mapping%5BTitle%5D)+AND+%22Brain+Res.%22%5BJournal%5D)">Multisensory auditory-somatosensory interactions in early cortical processing revealed by high-density electrical mapping.</a> Brain Res.. 10 (1-2), 77-83 (2000).</li>
<li>Gick, B., Derrick, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Aero-tactile+integration+in+speech+perception%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">Aero-tactile integration in speech perception.</a> Nature. 462 (7272), 502-504 (2009).</li>
<li>Stevens, K. N., Blumstein, S. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Invariant+cues+for+place+of+articulation+in+stop+consonants%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Acoust.+Soc.+Am%22%5BJournal%5D)">Invariant cues for place of articulation in stop consonants.</a> J. Acoust. Soc. Am. 64 (5), 1358-1368 (1978).</li>
<li>Hari, R., Parkkonen, L., Nangini, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+brain+in+time%3A+insights+from+neuromagnetic+recordings%5BTitle%5D)+AND+%22Ann.+NY+Acad.+Sci%22%5BJournal%5D)">The brain in time: insights from neuromagnetic recordings.</a> Ann. NY Acad. Sci. 1191, 89-109 (2010).</li>
<li>Key, A. P. F., Dove, G. O., Maguire, M. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Linking+Brainwaves+to+the+Brain%3A+An+ERP%5BTitle%5D)+AND+%22Dev.+Neuropsychol%22%5BJournal%5D)">Linking Brainwaves to the Brain: An ERP.</a> Dev. Neuropsychol. 27 (2), 183-215 (2005).</li>
</ol>

Autorzy oświadczają, że nie mają konkurencyjnych interesów finansowych.

To nowatorskie połączenie zaciągania się powietrzem i ERP (określanego jako "system Puffer") do pomiaru korowego przetwarzania lekkiego dotyku i reakcji dotykowo-słuchowych jest dobrze tolerowane przez małe dzieci niepełnosprawne i niemowlęta. Dotyczy to wersji jednosensorycznej i multisensorycznej oraz tego, czy w przypadku małych dzieci dodawany jest komponent uwagi, czy nie. Za sukcesem tej metodologii w ocenie młodej i wrażliwej populacji uważa się zarówno zastosowanie nieszkodliwego bodźca dotykowego, jak i metody i...

Badanie rozwoju procesów czuciowych kory mózgowej jest niezbędne do zrozumienia podstaw większości funkcji wyższego rzędu. Doświadczenia sensoryczne są odpowiedzialne za znaczną część organizacji mózgu w okresie niemowlęctwa i dzieciństwa, kładąc podwaliny pod złożone procesy, takie jak poznanie, komunikacjai rozwój motoryczny. Większość pediatrycznych badań nad procesami sensorycznymi koncentruje się na sferze słuchowej i wzrokowej, głównie dlatego, że bodźce te są najłatwiejsze do opracowania, standaryzacji i przetestowania. Jednak przetwarzanie dotykowe jest szczególnie interesujące u niemowląt i dzieci, ponieważ jest to pierwszy zmysł, który rozwija się u płodu4,5, a informacja somatosensoryczna jest integralną częścią funkcji innych układów korowych (np. motorycznego, pamięciowego, asocjacyjnego, limbicznego)6. Obecne metody oceny przetwarzania somatosensorycznego są ograniczone wyborem bodźców dotykowych. Częstym wyborem jest bezpośrednia elektryczna stymulacja nerwu pośrodkowego7,8, która może powodować dyskomfort. Inne skuteczne metody wykorzystują aktywne zadania, takie jak dyskryminacja, rozpoznawanie i lokalizacja bodźców, wymagające zarówno uwagi, jak i wysokiego poziomuzrozumienia. Wszystkie te metody są zatem ograniczone w stosowaniu u małych dzieci i niemowląt.
Dlatego naszym celem było opracowanie paradygmatu dotykowego, który rozwiązuje te ograniczenia, będąc nieinwazyjnym i redukując potrzebę aktywnego uczestnictwa podmiotu. Dodatkowo musiał mieć ustandaryzowany poziom stymulacji i pozorowaną kontrolę. W tym celu opracowaliśmy system "puffer", dwukanałowy, czasowy i skalibrowany system dostarczania powietrza, który pozwala nam mierzyć wpływ lekkiego dotyku u niemowląt i innych wrażliwych populacji.
Badania funkcjonalnego rezonansu magnetycznego wykazały, że stymulacja przez podmuchy powietrza aktywuje korę czuciową, chociaż długość i wyzwania związane z takimi badaniami, takie jak unieruchomienie, długie sesje i ustawienia wywołujące niepokój, utrudniają ich przeprowadzenie u małych dzieci. Dlatego połączyliśmy nasz nowatorski system dostarczania z metodologią Event-Related Potential (ERP), aby zapewnić czasową rozdzielczość przetwarzania sensorycznego lekkiego dotyku w krótkiej, przyjaznej dla dzieci sesji testowej.
Ten nowy paradygmat oferuje niezbędną elastyczność do badania przetwarzania sensorycznego w różnych populacjach, wieku i warunkach klinicznych. Ma również tę zaletę, że jest kompatybilny z bodźcami słuchowymi, co pozwala na oceny multisensoryczne. Do tej pory dokładna i wiarygodna ocena dotykowa nie była możliwa u niemowląt ani u dzieci, które nie są w stanie wiarygodnie zareagować z powodu zaburzeń intelektualnych/językowych. Metodologia ta ma na celu wypełnienie tej luki, aby pomóc we wczesnej identyfikacji deficytów przetwarzania sensorycznego i interwencji w okresie maksymalnej plastyczności mózgu. Poprawa przetwarzania sensorycznego w okresie niemowlęcym może wpływać na kaskadę zaburzeń neurorozwojowych
Następujące procedury są zawarte w protokołach zatwierdzonych przez Vanderbilt Institutional Review Board.

<table><tbody><tr><td>Siatka czujnika geodezyjnego</td><td>EGI, Inc., Eugene, OR</td><td>zależy od rozmiaru</td><td></td></tr><tr><td>Oprogramowanie EEG stacji sieciowej v. 4.2</td><td>EGI, Inc., Eugene, OR</td><td>NA</td><td></td></tr><tr><td>Aplikacja do kontroli bodźców E-Prime</td><td>PST, Inc. Pittsburgh, PA</td><td>NA</td><td></td></tr><tr><td>Manometr (model 6 cali, 0-60 psi)</td><td>H. O. Trerice Co, Oak Park, MI</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Niestandardowa konfiguracja puchówki</td><td>Nathalie Maitre</td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

ilościowa ocena korowego przetwarzania słuchowo-dotykowego u dzieci niepełnosprawnych

Quantitative Assessment of Cortical Auditory-tactile Processing in Children with Disabilities

Obiektywny i łatwy pomiar przetwarzania sensorycznego jest niezwykle trudny u niewerbalnych lub wrażliwych pacjentów pediatrycznych. Opracowaliśmy nową metodologię ilościowej oceny korowego przetwarzania przez dzieci lekkiego dotyku, dźwięków mowy i multisensorycznego przetwarzania 2 bodźców, bez konieczności aktywnego udziału uczestników lub powodowania dyskomfortu u dzieci. Aby to osiągnąć, opracowaliśmy dwukanałowy, skalibrowany pod względem czasu i siły stymulator zaciągania się powietrzem, który umożliwia zarówno stymulację dotykową, jak i kontrolę pozorowaną. Połączyliśmy to z wykorzystaniem metodologii potencjału związanego ze zdarzeniami, aby umożliwić wysoką rozdzielczość czasową sygnałów z pierwotnej i wtórnej kory somatosensorycznej, a także przetwarzanie wyższego rzędu. Metodologia ta pozwoliła nam również zmierzyć wielozmysłową reakcję na stymulację słuchowo-dotykową.

Ocena dotyku lekkiego (Ryc. 3): 
Charakterystyka odpowiedzi korowej na stymulację dotykową z użyciem systemu Puffer: Wzorce pików w odpowiedzi na podmuch są bardzo podobne do odpowiedzi korowych uzyskiwanych podczas stymulacji nerwu pośrodkowego u zdrowych dorosłych10,11. Wczesna odpowiedź (piki P50, N70, P100) odzwierciedla przede wszystkim aktywność w pierwotnej korze czuciowej12 i nie wymaga świadomości stymulacji. </stro...

Obiektywny i łatwy pomiar przetwarzania sensorycznego jest niezwykle trudny u niewerbalnych lub wrażliwych pacjentów pediatrycznych. Opracowaliśmy nową metodologię ilościowej oceny korowego przetwarzania lekkiego dotyku, dźwięków mowy i multisensorycznego przetwarzania 2 bodźców przez niemowlęta i dzieci, bez konieczności aktywnego udziału pacjenta lub powodowania dyskomfortu u wrażliwych pacjentów.

Ilościowa ocena korowego przetwarzania słuchowo-dotykowego u dzieci niepełnosprawnych

Objective and easy measurement of sensory processing is extremely difficult in nonverbal or vulnerable pediatric patients. We developed a new methodology ...

Ogólnym celem niniejszej procedury jest pomiar przetwarzania somatosensorycznego lekkiego dotyku u małych dzieci. Jest to realizowane poprzez wstępne przygotowanie metodologii potencjałów wywołanych oraz systemu dostarczania bodźców dotykowych. Drugim krokiem jest założenie dziecku siatki EEG w celu pomiaru aktywacji neuronalnej w mózgu.Następnie uruchamia się aplikację kontroli bodźców zaprogramowaną zgodnie z paradygmatem UFF w stosunku do sham. Ostatnim krokiem jest przetworzenie danych pozyskanych z prób potencjałów wywołanych. Ostatecznie, poprzez porównanie odpowiedzi na rzeczywiste bodźce dotykowe z odpowiedzią na sham, można wykazać aktywację kory w odpowiedzi na lekki dotyk.Główną zaletą tej metody w porównaniu z innymi metodami, takimi jak MRI czy elektryczna stymulacja nerwów, jest to, że jest ona bardzo przyjazna dla dzieci. Jest szybka, bezbolesna i nie wymaga aktywnego udziału, co pozwala na jej zastosowanie zarówno u niemowląt, jak i u małych dzieci. Aby zaprogramować aplikację sterującą bodźcami dla tego protokołu, należy najpierw skonfigurować dwie komendy szeregowe.Jedna komenda powinna identyfikować wdech (puff), a druga procedurę pozorowaną (sham); aplikacja sterująca bodźcem przesyła komendy do mikrokontrolera, który generuje impuls TTL o czasie trwania 20 milisekund na odpowiedni kanał wyjścia cyfrowego. Wyjście to powinno zostać rozdzielone na dwie linie: jedną prowadzącą do wejścia cyfrowego systemu rejestracji EEG oraz drugą do elektrozaworów powietrznych.Oznacz moment otwarcia obu zaworów w strumieniu danych EEG. Za pomocą oscyloskopu i mikrofonu zmierz opóźnienie od impulsu do podmuchu dla warunków rzeczywistych i pozorowanych (sham). Wartości te powinny być jednolite.Następnie w przedziale od 10 do 15 milisekund należy dokonać korekty podczas przetwarzania po nagraniu. Aby zmodyfikować aplikację sterującą dla protokołu wielozmysłowego, należy wysłać do mikrokontrolera dwa polecenia szeregowe określające rzeczywisty podmuch powietrza lub pozorowany, a także nagrany dźwięk mowy lub ciszę. Bodźce słuchowe należy prezentować za pomocą głośnika umieszczonego w linii środkowej nad głową lub przed badanym.Zsynchronizuj czas rozpoczęcia dźwięku tak, aby był on jednoczesny z rozpoczęciem podmuchu lub zgodny z zmierzonym opóźnieniem podmuchu. Na początek nałóż siatkę elektrod na głowę badanego. Dostosuj sensory, aby zapewnić pełny kontakt, używając ciepłego roztworu soli fizjologicznej.W przypadku dziecka należy upewnić się, że siedzi ono wygodnie na kolanach rodzica lub opiekuna. W przypadku niemowlęcia należy upewnić się, że jest ono lekko ospowite i znajduje się w ramionach opiekuna lub w pozycji leżącej na plecach w otwartym łóżeczku. Następnie należy ustawić dyszę o średnicy 1 mm w odległości 0,5 cm poniżej koniuszka palca wskazującego badanej dłoni.Umieść palec małego dziecka w uchwycie formy i zabezpiecz go taśmą rzepową powyżej i poniżej stawu, aby zapewnić stałą odległość od dyszy. W przypadku pracy z niemowlęciem umieść w uchwycie całą dłoń i unieruchom ją, aby zwiększyć skupienie uwagi u małych dzieci, co skutkuje większymi, specyficznymi szczytami ERP podczas rejestracji. W trakcie eksperymentu zapewnij dziecku zadanie do wykonania.Na przykład w przypadku pięcioletnich dzieci można opisać podmuchy powietrza jako bąbelki wypuszczane przez rybkę w akwarium, wykorzystując do tego ozdobne pudełko maskujące aparat do dmuchania. Poproś dziecko, aby odgadło, czy każdy bąbelek został wypuszczony przez niebieską, czy czerwoną rybkę. Poinformuj dziecko, że podczas wykonywania tego zadania powinno zachować ciszę i nic nie mówić.Uruchom kompresor powietrza przy ciśnieniu 40 PSI za pomocą regulatora, aby zasilić zawory wejściowe dla bodźców dotykowych. Następnie uruchom program podawania bodźców dla badanej dłoni, podając 60 losowo rozmieszczonych bodźców w postaci podmuchów powietrza oraz 60 prób pozorowanych. Próby pozorowane powinny polegać na podaniu podmuchu powietrza przez oddzielną dyszę skierowaną w stronę przeciwną do palca.Nie należy wykonywać więcej niż dwóch powtórzeń z rzędu dla zaciągnięcia (puff) lub pozoracji (sham). Zmieniać losowo odstępy między próbami w zakresie od 2000 do 2 500 milisekund. W przypadku badania asymetrycznych zaburzeń somatosensorycznych należy przeprowadzić identyczny protokół dla drugiej ręki.Podczas przeprowadzania tego protokołu u niemowląt należy pamiętać, że koncentracja badanego na bodźcu nie jest wymagana. Podawanie bodźców należy przeprowadzić zgodnie z opisem, bez przypisywania konkretnego zadania, stosując bodźce w postaci podmuchów powietrza oraz próby pozorowane (sham) na dłoni w celu przeprowadzenia oceny wielozmysłowej. Protokół ten można również połączyć z bodźcami słuchowymi.Przykładowe bodźce, które można wykorzystać, przedstawiono tutaj. Należy zauważyć, że GA jest przykładem dźwięku wygenerowanego komputerowo w neutralnym akcentowo głosie żeńskim ga. Zademonstrujemy teraz uruchomienie programu dostarczania bodźców z udziałem pięcioletniego dziecka.Należy postępować zgodnie z protokołem opisanym wcześniej. Dla badanej dłoni w paradygmacie słuchowo-dotykowym należy przedstawić cztery widoczne tutaj bodźce w sposób losowy, wykonując 60 prób na każdy bodziec. Następnie należy przeprowadzić identyczny protokół dla drugiej dłoni; ponownie, na początku procedury należy udostępnić dziecku dostosowaną do wieku bajkę bez dźwięku i odtwarzać ją przez cały czas trwania badania.Podczas akwizycji danych należy dobrać filtry i ustawienia referencyjne w celu próbkowania danych zgodnie ze standardowymi metodologiami potencjałów wywołanych. Aby przeprowadzić segmentację danych, należy przefiltrować zapisane dane za pomocą wybranych filtrów i dokonać segmentacji. Należy również pamiętać o przeprowadzeniu kontroli jakości danych.Przeskanuj każdy segment pod kątem artefaktów ruchowych i okularycznych, takich jak wysokoczęstotliwościowa aktywność mięśniowa, wykorzystując algorytmy komputerowe zawarte w oprogramowaniu do analizy ERP. Po tym skanowaniu przeprowadź przegląd manualny, a następnie skoryguj dane w próbach zanieczyszczonych, korzystając z narzędzia do korekcji artefaktów okularycznych. Następnie wyciągnij średnią z potencjałów wywołanych.Następnie należy ponownie odnieść je do referencji średniej, a potem przeprowadzić korekcję linii bazowej. Następnie wyznacza się średnią amplitudę oraz latencje dla poszczególnych pików. Dane zostały ekstrapolowane z uśrednionych przebiegów fal dla zdefiniowanych populacji.Na koniec należy uwzględnić w analizie wyłącznie dane z elektrod pokrywających się z wyznaczonymi lokalizacjami, wyznaczyć dane dla poszczególnych elektrod i obliczyć średnią w obrębie każdego klastra. Tutaj widoczne jest porównanie reakcji na podmuch i kontrolę pozorowaną. W obrębie kory przeciwległej do stymulacji dotkniętej dłoni zapisy reprezentują średnie wartości uzyskane wyłącznie z centralnych lokalizacji ciemieniowych u dzieci.Czarna linia reprezentuje reakcję na podmuch, natomiast szara linia reprezentuje odpowiedź pozorowaną (sham). Wykres ten przedstawia odpowiedzi zarejestrowane w obszarze somatosensorycznym półkuli przeciwległej do bodźców dotykowych i słuchowych binauralnych.Wykresy przedstawiają średnie wartości dla 10 dzieci wyłącznie w lokalizacjach centralno-parietalnych. Linia szara reprezentuje obliczoną sumaryczną odpowiedź na bodźce ga sham oraz puff. Linia czarna reprezentuje rzeczywistą odpowiedź wielozmysłową na jednoczesne bodźce ga puff.Zatem metoda ta może pomóc nam odpowiedzieć na kluczowe pytania z zakresu niepełnosprawności, na przykład w kwestii tego, jak niemowlęta i dzieci z różnymi niepełnosprawnościami rozwojowymi przetwarzają słuch, dotyk oraz oba te bodźce jednocześnie podczas wykonywania tej procedury. Niezbędne jest zachowanie stałej odległości od opuszka palca lub dłoni do końcówki dyszy, dlatego stosujemy uchwyty do form lub różne pozycjonery.

quantitative-assessment-cortical-auditory-tactile-processing-children

Research

JoVE Journal

Behavior

Zachowanie

Ilościowa ocena kortykalnego przetwarzania słuchowo-dotykowego u dzieci z niepełnosprawnością

Opisujemy, jak wdrożyć zestaw zadań behawioralnych, aby zbadać przetwarzanie i integrację bodźców sensorycznych u dzieci z ASD. Celem jest scharakteryzowanie indywidualnych różnic w czasowym przetwarzaniu prostych bodźców słuchowych i wzrokowych oraz powiązanie ich z umiejętnościami percepcyjnymi wyższego rzędu, takimi jak percepcja mowy.

Badanie funkcji sensorycznych i multisensorycznych u dzieci z zaburzeniami ze spektrum autyzmu

Tutaj prezentujemy protokoły do określania progów wykrywania drgań i ostrości dotyku za pomocą metod psychofizycznych u człowieka.

Pomiar progu detekcji drgań i ostrości przestrzennej dotyku u ludzi

Kilkoro dzieci z jednostronnym porażeniem mózgowym zdaje się lekceważyć zachowaną zdolność chorej kończyny górnej. To rozwojowe lekceważenie jest szeroko opisane w literaturze, ale zaangażowane procesy poznawcze nie zostały zbadane. Aby zbadać czynniki poznawcze leżące u podstaw kontroli kończyn górnych, opracowano protokół potencjału związanego ze zdarzeniem.

Potencjały związane ze zdarzeniami podczas zadań odpowiedzi docelowej w celu badania procesów poznawczych używania kończyn górnych u dzieci z jednostronnym porażeniem mózgowym

Ten artykuł opisuje procedurę pomiaru wrażliwości słuchu u dzieci w wieku od 2 do 4 lat. Dzieci są szkolone w zakresie reagowania opartego na zabawie, gdy słyszą sygnał docelowy. Progi są następnie szacowane w dwuprzedziałowym, dwualternatywnym paradygmacie wymuszonego wyboru, na podstawie obserwacji zachowań dziecka.

Behawioralna ocena słuchu u dzieci w wieku od 2 do 4 lat: dwuinterwałowa procedura oparta na obserwatorze wykorzystująca uwarunkowane reakcje oparte na zabawie

Ta praca ilustruje standardową procedurę i wyznaczanie progu za pomocą wskaźnika R do oceny przestrzennej wrażliwości językowej na dotyk za pomocą testu orientacji siatki.

Ocena przestrzennej wrażliwości dotykowej języka za pomocą testu orientacji siatek

Ten protokół ma na celu zbadanie podstawowych zmian elektrofizjologicznych związanych z uczeniem się u osób z głęboką głuchotą po krótkim okresie szkolenia w zakresie audio-dotykowej substytucji sensorycznej poprzez zastosowanie techniki potencjału związanego ze zdarzeniem.

Ocena treningu audio-dotykowej substytucji sensorycznej u uczestników z głęboką głuchotą z wykorzystaniem techniki potencjału związanego ze zdarzeniem

Przedstawiamy protokół do oceny wpływu interwencji przewodnictwa kostnego na zdolność lokalizacji dźwięku u pacjentów z jednostronną głuchotą (SSD). Protokół ten można zastosować do oceny skuteczności urządzeń na przewodnictwo kostne w przywracaniu zdolności lokalizacji dźwięku i poprawie ogólnej jakości życia osób z SSD.

Badanie lokalizacji źródła dźwięku w głuchocie jednostronnej po interwencji przewodnictwa kostnego

Skala Neurobehawioralna dla Noworodków z Oddziałów Intensywnej Terapii (NICU Network Neurobehavioral Scale, NNNS) została opracowana jako narzędzie oceny niemowląt z grupy ryzyka. Celem niniejszego artykułu jest opisanie skali NNNS, przedstawienie w materiałach wideo przykładów procedur NNNS oraz omówienie sposobów wykorzystania tego badania.

Ocena i ewaluacja noworodka wysokiego ryzyka: Skala Neurobehawioralna NICU Network

Ten artykuł opisuje, jak wykorzystać emocjonalne zadanie dziwaka i fMRI do pomiaru aktywacji mózgu u dzieci i młodzieży z rodzinnie wysokim ryzykiem schizofrenii (FHR). FMRI zostało użyte do pomiaru różnic w regionach czołowo-prążkowo-limbicznych podczas emocjonalnego dziwnego zadania. Dzieci z FHR wykazywały nieprawidłową aktywację funkcjonalną w okresie dojrzewania.

Pomiar aktywności czołowo-limbicznej za pomocą emocjonalnego zadania dziwacznego u dzieci z rodzinnym wysokim ryzykiem schizofrenii

W ostatnich latach wzrosło zainteresowanie szacowaniem kory mózgowej mierzonej aktywności elektrycznej dla eksperymentów neuronauki poznawczej. W tym artykule opisano, w jaki sposób pozyskiwane jest EEG o wysokiej gęstości i jak zapisy są przetwarzane w celu oszacowania źródła korowego u dzieci w wieku od 2 lat w London Baby Lab.

Analiza źródła korowego zapisów EEG o dużej gęstości u dzieci

Poznaj metodę ilościowej oceny korowego przetwarzania słuchowo-dotykowego u dzieci niepełnosprawnych za pomocą potencjałów związanych ze zdarzeniem EEG. Technika ta umożliwia badanie integracji zmysłowej w pediatrii.

Ilościowa ocena korowego przetwarzania słuchowo-dotykowego u dzieci niepełnosprawnych

Przeglądaj więcej filmów