P50 Sensorial Gating em Lactentes

Resumo

Métodos para registrar o gating sensorial auditivo P50, um marcador fisiológico de inibição cerebral que reflete os estágios iniciais da atenção, são descritos.

Resumo

Os déficits de atenção são comuns em uma variedade de transtornos neuropsiquiátricos, incluindo transtorno de déficit de atenção e hiperatividade, autismo, transtorno de humor bipolar e esquizofrenia. Tem havido um interesse crescente nos componentes do neurodesenvolvimento desses déficits de atenção; neurodesenvolvimento significa que, embora os déficits se tornem clinicamente proeminentes na infância ou na idade adulta, os déficits são o resultado de problemas no desenvolvimento do cérebro que começam na infância ou mesmo no pré-natal. Apesar desse interesse, existem poucos métodos para avaliar a atenção muito cedo na infância. Este relatório se concentra em um método, o controle sensorial auditivo infantil P50.

A atenção tem vários componentes. Um dos primeiros componentes da atenção, denominado bloqueio sensorial, permite que o cérebro desligue informações sensoriais repetitivas e não informativas. O gating sensorial auditivo P50 refere-se a uma tarefa projetada para medir o gating sensorial usando mudanças no EEG. Quando estímulos auditivos idênticos são apresentados com 500 ms de intervalo, a resposta evocada (alteração no EEG associada ao processamento do clique) ao segundo estímulo é geralmente reduzida em relação à resposta ao primeiro estímulo (ou seja, a resposta é "fechada"). Quando a resposta ao segundo estímulo não é reduzida, isso é considerado um bloqueio sensorial ruim, reflete a inibição cerebral prejudicada e está correlacionado com déficits de atenção.

Como a tarefa de bloqueio sensorial auditivo P50 é passiva, ela é de utilidade potencial no estudo de bebês pequenos e pode fornecer uma janela para o curso do tempo de desenvolvimento dos déficits de atenção em uma variedade de distúrbios neuropsiquiátricos. O objetivo desta apresentação é descrever a metodologia de avaliação do gating sensorial auditivo infantil P50, uma metodologia adaptada daquelas utilizadas em estudos com populações adultas.

Introdução

Muitas doenças neuropsiquiátricas - incluindo transtorno de déficit de atenção e hiperatividade (TDAH), transtorno de humor bipolar e esquizofrenia - são consideradas transtornos do neurodesenvolvimento, o que significa que o início dos sintomas é pelo menos parcialmente devido a aberrações muito precoces no desenvolvimento do cérebro. As aberrações iniciais do desenvolvimento cerebral podem ser silenciosas ou apenas associadas a sintomas inespecíficos por anos ou mesmo décadas antes do início do distúrbio completo. Este modelo sugere que uma compreensão completa do distúrbio pode exigir métodos para medir mudanças muito sutis na função cerebral muito cedo no desenvolvimento do cérebro.

P50 sensory gating reflete um passo inicial no processo de atenção^1,2. O gating sensorial P50 refere-se a uma tarefa específica, uma tarefa de potencial evocado auditivo, que se correlaciona com testes comportamentais e neurocognitivos de atenção e reflete mecanismos inibitórios cerebrais^3,4. Nesta tarefa, os sujeitos são apresentados a dois estímulos auditivos idênticos de amplo espectro ("cliques") enquanto uma resposta EEG é registrada. Um estímulo auditivo provoca uma resposta cerebral consistente medida por EEG; A resposta inclui uma onda que, em adultos, ocorre aproximadamente 50 ms após o estímulo. Como a onda está na direção positiva, essa onda é descrita como a onda P50. A maioria dos indivíduos demonstra uma resposta significativamente reduzida ao segundo estímulo de um par em relação ao primeiro, refletindo a capacidade do cérebro de inibir automaticamente a resposta a informações repetitivas irrelevantes (para "bloquear" informações sensoriais). Muitas doenças psiquiátricas com sintomas de atenção - incluindo transtorno de déficit de atenção e hiperatividade (TDAH), transtorno de humor bipolar e esquizofrenia - estão associadas ao comprometimento do controle sensorial^5-7.

Os resultados do gating sensorial auditivo P50 podem ser confundidos pelo tom adrenérgico de um sujeito⁸. Durante o sono REM, o tônus adrenérgico é diminuído, tornando o sono REM um momento ideal para a administração de tarefas^9,10. Como o bloqueio sensorial P50 é uma tarefa passiva e porque os bebês passam grande parte do dia em sono ativo (a versão infantil do sono REM), o bloqueio sensorial P50 pode ser medido mesmo em bebês muito pequenos.

Protocolo

1. Revisão e Supervisão Institucional

1. Todo trabalho com seres humanos requer aprovação e supervisão do Conselho de Revisão Institucional. Os métodos relatados aqui, quando usados em pesquisas, foram revisados e aprovados pelo Colorado Multiple Institutional Review Board (COMIRB).

2. Preparação e Gravação

1. Programe o bebê para 90 minutos no horário regular da soneca do bebê. Tenha eletrodos limpos, pasta condutora de EEG e uma sala escura disponível. Alimente, arrote e fralda o bebê antes de começar.
2. Limpe a cabeça para minimizar a impedância. CZ tem a maior amplitude P50¹¹. Coloque um eletrodo em CZ, na testa, acima e abaixo de um olho, no queixo e na mastóide direita.
3. Apresente estímulos de amplo espectro de 50 ms (cliques) como pares com um intervalo interestímulo de 500 ms. Os pares de cliques devem ser apresentados com 10 segundos de intervalo.
4. Registre até que haja 15 minutos de sono ativo contínuo (o equivalente infantil do sono REM). Permita que o bebê complete seu período natural de sono. Isso pode levar >90 minutos para ser alcançado. Registre o estado do bebê (por exemplo, olhos abertos ou fechados, movimento, etc.) durante todo o período de sono.

3. Análise dos dados

1. Identifique 15 minutos de sono contínuo e ativo. Este período terá alta frequência, ondas cerebrais de baixa voltagem, baixo tônus muscular, grandes movimentos oculares e será notado por ter os olhos fechados.
2. Filtre os dados para remover interferência de 60 Hz e baixa frequência (desvio de <1 Hz)¹².
3. Identifique épocas pela apresentação do primeiro som em cada par. Média de pelo menos 60 épocas. Quanto maior o número de épocas usadas, maior a relação sinal-ruído possível.
4. Filtre o rastreamento médio usando um filtro passa-banda entre 10 e 50 Hz. Isso permite que o componente seja identificado mais facilmente. Usando o traçado médio filtrado, meça a amplitude do P50 em resposta ao primeiro e ao segundo estímulo de forma independente. As ondas P50 são identificadas como a primeira onda entre 40 e 100 ms após a apresentação do estímulo; A amplitude é medida do vale anterior ao pico.
5. Divida a amplitude da onda P50 em resposta ao segundo som pela amplitude da onda P50 em resposta ao primeiro som para obter uma proporção de gating sensorial P50.

Resultados

As razões de inibição sensorial P50 devem variar geralmente de 0 a um valor ligeiramente superior a 1,0. Valores acima de 2 geralmente ocorrem apenas quando as amplitudes P50 estão abaixo de 1,0 μV, podem indicar uma baixa relação sinal-ruído e devem ser descartados ou truncados para um valor de 2,0 ¹¹. Os valores médios em lactentes provenientes da população geral devem ser em torno de 0,4 ¹³. Figura 1 apresenta dois traçados exemplares: um de um lactente com inibição sensorial típica e outro de um lactente com inibição sensorial deficiente.

A filtragem sensorial P50 pode ser calculada por subtração: amplitude da resposta ao primeiro som menos amplitude da resposta ao segundo som. No entanto, existe uma grande variabilidade no atenuação do sinal desde sua origem até o eletrodo de medição através do couro cabeludo. Fatores que podem afetar a atenuação incluem a espessura do crânio, detritos (por exemplo, sujeira) no couro cabeludo e o teor de umidade na superfície do couro cabeludo. Essa variação na atenuação do sinal entre indivíduos e no mesmo indivíduo ao longo do tempo reduz a confiabilidade dos resultados obtidos pelo método de subtração. Assim, a filtragem sensorial P50 é geralmente relatada como uma razão: amplitude da resposta ao segundo som dividida pela amplitude da resposta ao primeiro som.

As razões de inibição sensorial P50 podem ser utilizadas como uma medida contínua. No entanto, a criação de uma razão introduz variabilidade adicional. Uma alternativa é dicotomizar os resultados em inibição sensorial P50 “normal” versus “prejudicada”. Em adultos, razões < 0,40 são consideradas normais e > 0,50 são consideradas prejudicadas¹⁴. Razões entre 0,40 e 0,50 são consideradas indeterminadas e podem ser incluídas em qualquer um dos grupos ou excluídas da análise subsequente. Pontos de corte apropriados para lactentes ainda não foram firmemente estabelecidos; no entanto, estudos preliminares sugerem que pontos de corte semelhantes aos usados em adultos são adequados¹⁵.

Figura 1. Rastreamentos Exemplo.  Clique aqui para visualizar a imagem em tamanho maior.

Discussão

Acredita-se que o bloqueio sensorial P50 reflita uma interação complexa de neurocircuitos inibitórios localizados principalmente no hipocampo, córtex pré-frontal dorsolateral e tálamo¹⁶. Assim, alterações no bloqueio sensorial do P50 em bebês podem sugerir desenvolvimento alterado nessas regiões do cérebro.

Nessas regiões do cérebro, a inibição do interneurônio GABAérgico das células piramidais glutaminérgicas provavelmente é responsável pelo processo de gating, com a inibição fornecida pelas células GABAérgicas. Os interneurônios GABAérgicos são modulados por entrada adrenérgica e colinérgica. A entrada adrenérgica é intermitente e inibe os interneurônios, o que diminui sua capacidade de inibir as células piramidais e, assim, bloqueia o bloqueio sensorial. Uma das dificuldades no registro de bebês acordados é que mesmo estressores muito leves, como a aplicação de eletrodos, podem aumentar o tônus adrenérgico e interferir na capacidade de medir as habilidades funcionais de gating.

Em contraste com o impacto da entrada adrenérgica intermitente, a estimulação colinérgica dos interneurônios é tônica e resulta em disparo aprimorado de interneurônios, melhorando assim o bloqueio sensorial¹⁷. Fatores que diminuem a entrada colinérgica, como fenótipos genéticos relacionados à diminuição da expressão do receptor colinérgico, levam a problemas crônicos no gating sensorial¹⁸. Da mesma forma, a diminuição da liberação neuronal de colina, como ocorre durante o sono não REM, também diminui a atividade interneuronal e o bloqueio sensorial. A nicotina é um composto interessante, pois o uso agudo estimula os receptores colinérgicos nicotínicos e melhora o gating sensorial^19,20, enquanto o uso repetido ou crônico de nicotina não tem efeito quando usado sozinho, mas bloqueia os efeitos de outros agonistas²¹, presumivelmente porque a estimulação crônica leva à dessensibilização do receptor²². Bebês expostos à nicotina no pré-natal por meio do uso materno de cigarros têm comprometimento do controle sensorial do P50¹².

Essa consciência da biologia fundamental do gating sensorial foi a justificativa para um estudo randomizado de suplementação durante a gravidez com o componente dietético colina, um agonista no receptor colinérgico nos interneurônios. A suplementação ocorreu desde o início do segundo trimestre até aproximadamente 3 meses após o nascimento. Os bebês que receberam suplementação de colina tiveram desenvolvimento acelerado de gating sensorial¹⁵.

A avaliação da razão de gating sensorial P50 infantil é viável²³, confiável²⁴ e estável entre a infância e os quatro anos de idade²⁵. Deficiências no bloqueio sensorial P50 infantil estão associadas a fatores de risco pré-natais para doenças psiquiátricas posteriores^12,26 e ao aumento do risco de desenvolver sintomas psiquiátricos aos 4 anos de idade²⁷. No entanto, bebês com bloqueio sensorial P50 prejudicado nunca foram acompanhados além dos 4 anos de idade; portanto, ainda não está claro se o bloqueio sensorial P50 infantil é preditivo de psicopatologia posterior ou se os esforços para alterar o bloqueio sensorial P50 infantil serão úteis como estratégias de prevenção primária.

A adaptação do paradigma de bloqueio sensorial auditivo P50 para o estudo infantil permite a exploração de questões relacionadas a quando, durante o desenvolvimento, a inibição cerebral se desenvolve e quando esse desenvolvimento dá errado para indivíduos vulneráveis a doenças neuropsiquiátricas associadas à atenção posterior. Esforços semelhantes com outras tarefas fisiológicas, como negatividade de incompatibilidade, rastreamento ocular e inibição de pré-pulso, podem oferecer outras janelas para o desenvolvimento inicial. Espera-se que a adaptação de tarefas para uso na primeira infância possa aumentar a compreensão do curso do desenvolvimento desses distúrbios, bem como sugerir novas estratégias de prevenção primária¹⁷.

Materiais

Lista de materiais utilizados neste artigo

Nome	Empresa	Número de catálogo	Comentários
E-Prime Versão 2.0	Ferramentas de Software de Psicologia	EPR-225142	Software de apresentação de estímulos
Almofadas de preparação de álcool com pedra-pomes	Compumedics	95000016	Limpa a pele em preparação para a colocação do eletrodo
Ten20 Paste	Compumedics	92100032	pasta condutora de EEG que tem qualidades adesivas para manter os eletrodos no lugar
Grama Ag / AgCl Superfície Eletrodos (10mm)	Grass Technologies	FS E5SHC-48	Os eletrodos de 10 mm são usados para registrar sinais de EEG da superfície do couro cabeludo e servem como eletrodos de referência e aterramento
Eletrodos de superfície Grass Ag/AgCl (6 mm)	F E6SHC-48 da	Grass Technologies	são usados para registrar os movimentos oculares (EOG) e a tensão muscular (EMG) da superfície da pele
Fita Cirúrgica de Papel	Micropore	1530-0	fita adesiva baixa usada para manter os eletrodos no lugar
Amplificador NuAmps	Neuroscan	N/A	Amplificador digital monopolar de 40 canais para gravação de EEG
Alto-falantes de computador Harmon/	Kardon Harman/Kardon	HK206	Usado para apresentar "cliques" auditivos