Artigo de método

Potenciais relacionados a eventos durante tarefas Alvo de resposta para estudar processos cognitivos de Membro Superior uso em crianças com paralisia cerebral unilateral

DOI:

10.3791/53420

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11 de janeiro de 2016

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1Behavioural Science Institute, Radboud University Nijmegen, 2School of Psychology, Australian Catholic University, 3Department of Pediatric Rehabilitation, Sint Maartenskliniek

Neste artigo

Resumo

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Várias crianças com Paralisia Cerebral unilateral parecem desconsiderar a capacidade preservada do membro superior afetado. Este desrespeito ao desenvolvimento é amplamente descrito na literatura, mas os processos cognitivos envolvidos não foram estudados. Para estudar os fatores cognitivos subjacentes ao controle do membro superior, foi desenvolvido um protocolo de potencial relacionado a eventos.

Resumo

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Unilateral Paralisia Cerebral (PC) é um distúrbio neurológico que é uma causa muito comum de deficiência na infância. É caracterizada por deficiências motoras unilaterais que são frequentemente dominados no membro superior. Além de uma capacidade reduzida de movimento do membro superior afetado, várias crianças com CP unilateral mostrar uma consciência reduzida da capacidade de movimento restante desse membro. Este fenômeno de desconsiderar a capacidade preservada do membro superior afetado é regularmente referido como desconsideração do Desenvolvimento (DD). Diferentes teorias têm sido postuladas para explicar DD, cada um sugerindo orientações ligeiramente diferentes para a terapia. Ainda assim, os processos cognitivos que poderiam contribuir adicionalmente para DD em crianças com CP unilateral nunca foram diretamente estudada. O protocolo atual foi desenvolvido para estudar os aspectos cognitivos envolvidos no controle dos membros superiores em crianças com CP unilateral com e sem DD. Isso foi feito através da gravação de eventos relacionados potentials (ERPs) extraídos do EEG em curso durante as tarefas de resposta alvo pedindo uma resposta mão-movimento. ERPs consistir em vários componentes, cada um deles associado a um processo cognitivo bem definida (por exemplo., O N1 com os processos de atenção precoce, o N2 com controle cognitivo eo P3 com carga cognitiva e esforço mental). Devido à sua excelente resolução temporal, a técnica ERP permite estudar vários processos cognitivos secretas anteriores respostas motoras evidentes e, portanto, permite uma visão sobre os processos cognitivos que possam contribuir para o fenômeno da DD. Usando este protocolo acrescenta um novo nível de explicação para estudos comportamentais existentes e abre novos caminhos para a implementação mais ampla de investigação sobre aspectos cognitivos de restrições à circulação de desenvolvimento em crianças.

Introdução

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Paralisia Cerebral (PC) é definida como um grupo de desordens do desenvolvimento neurológico relacionados ao movimento e da postura prejuízos que são causados ​​por distúrbios do desenvolvimento do cérebro fetal ou infantil 1. Mesmo que estes prejuízos são não-progressivo, eles estão associados com deficiência ao longo da vida 1,2. Um dos subtipos mais comuns de CP é CP unilateral, sendo responsável por mais de um terço de todos os casos 3. Caracteriza-se por défices motores pronunciado sobre um lado do corpo que são frequentemente mais proeminente no membro superior de 1,3. Ao lado da capacidade de movimento reduzida do membro superior afetado, várias crianças com CP unilateral também parecem deixar de usar espontaneamente a capacidade restante de sua mão afetada na vida diária 4-8. Essa desconsideração da capacidade restante do membro superior afetado no CP unilateral tem sido frequentemente referido como desconsideração do Desenvolvimento (DD) 4-11.

conteúdo "> Para além das explicações tradicionais de DD baseados em teorias comportamentais de reforço 4, estudos mais recentes têm enfatizado a importância dos fatores cognitivos para compreender DD 5,9-11. Essas teorias são baseadas na idéia de que certos déficits motores em crianças com CP unilateral são realmente causados ​​por processos cognitivos disfuncionais que são necessárias para o comportamento bem sucedido motor de meta-dirigida, em vez de pelo próprio restrições de circulação. A este respeito DD tem sido comparado com o fenômeno da pós-AVC negligência motor, sugerindo atenção visuo-espacial défices 9, 11,12,. Alternativamente, foi proposto que a falta de uso do lado afectado durante períodos de desenvolvimento cruciais não só afectam o desenvolvimento do motor, mas também está associada com um atraso de processos cognitivos relacionados com o comportamento do motor 5, 10.

Embora DD tem sido extensivamente descritos na literatura ediferentes teorias têm enfatizado a possível contribuição dos processos cognitivos alterados 5,9-11, esses processos cognitivos relacionados ao comportamento motor dirigida a objetivos nunca foram diretamente estudado em CP unilateral. O protocolo atual foi desenvolvido para avaliar os aspectos cognitivos relacionados ao controle de membro superior em crianças com CP unilateral. O protocolo descreve o uso de potenciais cerebrais relacionados a eventos (ERPs) extraídos do EEG em curso durante as tarefas de resposta alvo manuais.

ERPs oferecer a oportunidade única para medir as respostas neurais que são tempo bloqueado para estágios de processamento distintos relacionados a uma resposta evidente. Isto é, eles permitem estudar diferentes processos cognitivos relacionados com meta dirigida respostas motoras, tais como a selecção de resposta, de preparação de resposta, e os processos de inibição da resposta. Além disso, ERPs compostos por várias partes, cada uma delas associada a diferentes processos cognitivos (por exemplo., O N1 com attentio inícion processos, o N2 com controle cognitivo eo P3 com carga cognitiva e esforço mental). Da mesma forma, utilizando ERPs durante uma tarefa de resposta alvo manual simples permite-nos estudar diretamente diferentes processos cognitivos relacionados a diferentes estágios de processamento de controle de membro superior em crianças com CP unilateral com e sem DD.

Protocolo

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A homologação para diferentes experimentos usando este projeto experimental foi obtida do Comitê de Ética local, da Faculdade de Ciências Sociais (ECSW) da Radboud University Nijmegen, bem como pelo Comité Regional Medical Research Ética, o CMO Arnhem-Nijmegen (Número de registo: 2012 / 049; NL nr .: 39607.091.12).

1. Os participantes

  1. Incluir apenas as crianças que são diagnosticadas com CP unilateral diagnosticada por um médico especialista (ou seja, neurologista, pediatra).
    NOTA: O protocolo para avaliar ERP aspectos cognitivos controlo do motor membro superior subjacente tem sido desenvolvido para crianças com paralisia cerebral unilateral, mas não se restringe apenas a esse grupo.
  2. Incluir apenas crianças com mais de 5 anos de idade 10,11.
    NOTA: Menor crianças não pode ser capaz de pagar a atenção para a tarefa durante todo o procedimento.
  3. Excluir crianças com deficiências visuais e auditivas graves.
    NOTA: Recomenda-se para incluir crianças que só têm deficiências visuais e auditivas leves, se eles são capazes de realizar a tarefa e não mostram diferenças em relação à velocidade de resposta ou precisão em comparação com crianças participantes sem deficiência visual. No entanto, possíveis deficiências precisam ser especificadas em um relatório mais tarde e, possivelmente, controlado por nas análises finais.
  4. Finalmente, excluir as crianças que são incapazes de cumprir com a tarefa devido a possíveis deficiências cognitivas e / ou distúrbios comportamentais.
  5. Antes da medição do EEG, têm um terapeuta profissional treinado e / ou fisioterapeuta avaliar as crianças com respeito à habilidade manual (MACS) do lado afectado 13, bem como a possível presença de DD.
    1. Para avaliar DD, calcular um índice comparando a quantidade típica de uso da mão e do braço afetado durante as atividades diárias espontâneas (desempenho) com a qualidade de habilidade mão / braço em condições ideais (capacidade) 14,15 . Para fazê-lo usar os testes válidos e confiáveis ​​para avaliar a capacidade de mão e mão desempenho 16. Recomendação: Use índices que foram anteriormente utilizados e, de preferência validado 14,15. O uso do VOAA-DDD-R para a determinação DD é altamente recomendada, como os psychometrics desta tarefa foram publicados 14.
    2. Uma vez que a capacidade manual, bem como DD pode mudar ao longo do tempo (por exemplo., Devido a resultados de terapia), programar esta avaliação pouco antes ou após a medição de EEG (de preferência, dentro da mesma semana).
  6. Além disso, recolher dados demográficos das crianças (por exemplo., Idade, sexo, história de medicação e apreensão) para ser capaz de levar em conta essas variáveis ​​(ex., Quando a correspondência de grupos ou interpretação dos resultados).

2. Desenvolver a Task Target-resposta Visual

  1. Escrever um roteiro para a tarefa de resposta alvo visual computadorizado. Ver Código SuplementarArquivos para um script de exemplo.
    1. Para apresentar os estímulos visuais na tela do computador, use uma entrega de estímulo e programa de controle experimental que é o tempo exato o suficiente para enviar marcadores bloqueado a tempo para o sinal EEG sempre que um estímulo é apresentado. Para registrar as respostas, use um dispositivo que registra o tempo exato (1 ms) pressiona o botão e fornece marcadores de estímulo relacionado ao computador EEG (ver Tabela de Materiais).
    2. Para estímulos visuais utilizar formas claras apresentadas sobre um fundo branco que são fáceis de reconhecer (exemplos são formas simples ou objectos) e fáceis de distinguir (por ex., Com base na cor, forma, tamanho). Recomendado projetos gráficos são simples, em vez de estímulos complexos, como fotografias.
    3. Siga as recomendações abaixo para projetar experimentos ERP para as crianças. Nota: Projetando experimentos ERP para as crianças é muitas vezes um desafio, porque as crianças podem ter uma capacidade limitada para dar cumprimento às longas experiências repetitivas.
      1. Estímulos presentes que são grandes o suficiente para ser facilmente reconhecido pela criança (tamanho recomendado: 7 x 7 cm).
      2. Além disso, de preferência usar estímulos que são atraentes para as crianças a manter a atenção das crianças para a tarefa (por exemplo, smiley do). Figura 1 mostra um protocolo experimental que pode ser usado em crianças pequenas para estudar diferentes processos cognitivos durante movimentos de mão simples.
    4. Certifique-se incluir claramente diferentes estímulos para a direita vs. iniciação movimento da mão esquerda. Isso permite comparar os estágios de processamento distintos envolvidos em movimentos de ambos os afetados e a mão menos afetada em crianças com CP unilateral. Este projeto assunto dentro-permite que as crianças para servir como seu próprio controle participante participante (afetados vs. lado menos afetado).
      1. Recomendação: estímulos presentes para a esquerda ou do lado direito da tela para induzir respectivamente movimentos da mão esquerda ou direita. Para control para lateralização estímulo, incluem um fundo-estímulo para o outro lado da tela.
    5. Apresentar a mesma quantidade de estímulos para os afectados como para o lado menos afectado. Use um mínimo de 20 repetições por estímulo-categoria para permitir que a média dos potenciais relacionados a eventos 11. No entanto, assegurar que a duração da experiência não exceda 10 min como crianças pode não ser capaz de atender a um procedimento de tarefa mais. Estudos anteriores ERP em crianças com protocolos relatório CP entre 4,5 e 10 min 10,11,17,18. Se um protocolo é mais usado, permitir que a criança a fazer uma pausa depois de 10 minutos e continuar depois.
  2. Para gravar as respostas aos estímulos apresentados, fornecer dois grandes botões de resposta (recomendado: Diâmetro: 9,5 cm, altura: 5,5 cm) com requisitos muito baixos de força de resposta para se certificar de que mesmo as crianças com restrições substanciais de movimento são facilmente capazes de responder.
  3. Adapt do paradigma estudo para medir os processos cognitivos de interesse e descartar possíveis explicações alternativas dos dados.
  4. Exemplo de projeto experimental: cued Go / Nogo Task (Figura 1)
    1. Para uma tarefa go / nogo cued para estudar a seleção de resposta, preparação resposta, bem como inibição da resposta, apresentam quatro tipos diferentes de estímulos visuais: Fundo-estímulos (implementados como medida de linha de base de processamento de estímulos visuais), cue-estímulos para a esquerda e O lado direito (implementado para estudar processos de seleção de estímulo), vá / estímulos-alvo para a esquerda e do lado direito (implementado para estudar processos de preparação de resposta) e Nogo-estímulos para a esquerda e do lado direito (implementado para estudar processos de inibição de resposta ).
    2. Recomendação: background- Presente e sinalização-estímulos para 1.000 ms. Presente estímulos-alvo até que uma resposta é feita. Presente Nogo-estímulos para 1.500 ms. Mantenha o intervalo inter-estímulo (ISI) entre cue- e target / nogo-stimuli fixos (recomendado: 1.000 ms). Mantenha o ISI depois de cada sequência alvo resposta correta ou ir estímulos aleatórios (recomendado: entre 1000-1500 ms).
    3. A fim de evitar confusão actividade excêntrico,-Alvo presente e Nogo-estímulos de forma equiprovável.
      NOTA: Embora este paradigma diminui efeitos de inibição sobre a estímulos Nogo-19, que permite uma comparação mais directa da ERPs induzida por ambos o-Alvo e Nogo-estímulos.
    4. Depois de cada resposta correta para um estímulo alvo ou uma resposta correta para uma inibido Nogo-estímulo, apresentar alguma forma de motivar o feedback (por exemplo., Um som curto risos).

3. O Sistema de Aquisição de Dados

NOTA: Para medições com crianças um laboratório de EEG móvel é altamente recomendado. Um laboratório móvel permite a realização do estudo em um ambiente que é familiar para a criança (por exemplo., Escola, centro de reabilitação, em casa).Se uma configuração de EEG móvel não está disponível, verifique se a criança está confortável com o ambiente de teste. Durante a preparação EEG é recomendado ter alguma distração / entretenimento para a criança (por exemplo., Assistindo a um filme).

  1. Usar dois computadores: um apresentando os estímulos e um segundo computador para registar e digitalizar o EEG. Ligar os computadores de modo a que códigos de evento pode ser enviado para o computador digitalização EEG sempre que um evento ocorra alguma espécie (por exemplo., Estímulo, resposta).
  2. Ao escolher o sistema de eléctrodos-amplificador de usar um sistema de eléctrodo activo (altamente recomendado) para reduzir a relação sinal-ruído.
    NOTA: eléctrodos activos melhoram a relação sinal-ruído, porque o primeiro passo de amplificação é realizado no local do eléctrodo, minimizando assim o impacto de intervir sinais de ruído. A grande vantagem deste sistema eletrodo ativo é que uma câmara isolada eletricamente não é necessário durante a gravação de EEG permitindomedir em quase todos os ambientes.
    1. Mesmo com um sistema de eletrodo ativo, tenha cuidado para não medir perto de dispositivos elétricos ou mecânicos.
  3. Escolha o número de eletrodos com base na questão de pesquisa e população do estudo. Um sistema de eléctrodos de 32 canais (em conjunto com um amplificador de EEG de 32 canais) é suficiente para o estudo de processos mais cognitivas relacionadas com diferentes fases de processamento de controlo de membros superiores em crianças.

4. eletrofisiológicos Gravações

  1. Comece com a limpeza da pele na posição onde o eletrodo de referência é colocado para reduzir a impedância (recomendação: colocar o eletrodo de referência no osso mastóide esquerda e outro eletrodo ativo no osso mastóide direita para desligada re-referenciar a mastóides ligados).
    1. Limpe a pele no posicionamento do eletrodo referência, aplicando esfregue suavemente o creme para remover as células mortas da pele e limpar com álcool para remover sub oleosaposturas.
    2. Além disso, limpar a testa ea pele ao redor dos olhos para o EOG (electro-oculograma) eletrodos (mais informações sobre gravações EOG no passo 4.6). Tenha cuidado ao esfregar o rosto, a pele aqui pode ser muito sensível.
  2. Antes de colocar a tampa na cabeça participantes, medir a circunferência da cabeça para determinar o tamanho da tampa. Para determinar a circunferência, coloque uma fita métrica em volta da parte mais larga da cabeça, logo acima das orelhas.
  3. Aplicar a tampa com o tamanho correspondente e verificar se ele está na posição certa.
    1. Para fazer isso, medir a distância entre INION (abaulamento parte do osso occipital na parte posterior do crânio) e Násio (ponto em que a parte superior do nariz encontra o cume da testa) e entre os entalhes inter-aural esquerdo e direito . Colocar o eléctrodo Cz exactamente 50% das distâncias. Usando um boné garante que, se Cz está localizado corretamente sobre o vértice central, todos os outros electrodes são automaticamente posicionados nos locais padrão de acordo com o sistema internacional 10-20 20.
  4. Coloque os eléctrodos de acordo com o sistema internacional 10-20 20 usando os números na cabeça e eletrodos.
    1. Localize eletrodos em cinco locais da linha média (Fz, FCZ, Cz, Pz e Oz) e 24 locais laterais (FP1 / 2, F7 / 8, F3 / 4, FC5 / 6, FC1 / 2, C3 / 4, CP5 / 6, CP1 / 2, P7 / 8, P3 / 4, T7 / 8, O1 / 2) para permitir que as estimativas de distribuições do couro cabeludo para encontrar máximos espacial das componentes de ERP de interesse durante o processamento de dados offline (ver Figura 2).
    2. Se o eléctrodo de referência é colocado sobre o osso mastóide esquerdo, coloque mais um eléctrodo sobre o osso mastóide direita para a gravação ligados a referência. Coloque o eletrodo de aterramento em AFZ (veja a Figura 2 para o esquema de colocação de eletrodos).
  5. Encha com os eléctrodos de gel condutor através da inserção de uma agulha romba através dos eléctrodos. Tele maximiza gel contacto com a pele e age como uma extensão maleável dos eletrodos. A fim de reduzir a impedância, suavemente abrasão da pele sob o eléctrodo. Tenha cuidado para não aplicar muita gel condutor como gel pode entrar em contato com gel de um eletrodo adjacente, o que distorce o sinal.
  6. Co-registrar um EOG para corrigir o sinal EEG para movimentos oculares durante o processamento de dados offline.
    NOTA: Especialmente com as crianças é difícil evitar artefatos de movimento olho apenas através de instruções. Co-registrar este sinal EOG para posteriormente correto para a atividade elétrica produzida pelos olhos, por isso é altamente recomendado para esses participantes.
    1. Para este efeito, colocar eléctrodos EOG em torno dos olhos dos filhos.
    2. Como a pele das crianças é muito sensível, para tentar evitar a colocação de quatro eletrodos EOG. Em vez disso, coloque apenas dois eletrodos EOG usando um dos eletrodos ativos abaixo do olho direito e uma na lata exteriorassim, do olho direito. Ao aplicar uma correção ocular durante o processamento de dados offline, use F7 e FP2 eletrodos como eletrodos de referência para a gravação EOG.
  7. Mantenha a impedância do eletrodo inferior a 20 kW, utilizando um medidor de impedância ao anexar os eletrodos.
    NOTA: É recomendado o uso de um sistema de amplificação que tem isso como uma função built-in.
  8. Use um software de digitalização para digitalizar e gravar o sinal EEG de acordo com as instruções do fabricante. Use as seguintes configurações recomendadas para a gravação: digitalizar em 1.000 amostras / seg e filtro de linha entre 0,016 e 250 Hz.

5. Execução Target-resposta de tarefas durante a gravação de EEG

  1. Coloque a tela do laptop ou computador de cerca de 40 cm na frente da criança. Localize os dois botões vermelhos ao lado do teclado do laptop, um no lado direito e um no lado esquerdo. Manter a distância entre os botões de 30 cm de obviar a POSSdade que a mão errada é usada para pressionar o botão. Localize as mãos das crianças um pouco acima dos dois botões vermelhos com os cotovelos apoiados sobre a mesa.
  2. Instrua a criança a responder tão rapidamente quanto possível os estímulos-alvo premindo o botão vermelho do lado do estímulo-alvo (botão direito para apresentação do estímulo certo, botão esquerdo para apresentação do estímulo à esquerda). Se Nogo-estímulos estão incluídos, instruir a criança para inibir sua resposta sempre que um Nogo-estímulo é apresentado.
  3. Realizar uma sessão de julgamento curto. Certifique-se que todos os estímulos que são usados ​​no experimento aparecem pelo menos uma vez durante esta sessão de julgamento. No entanto, manter esta sessão de julgamento o mais curto possível (cerca de 1 min sem repetições desnecessárias) para evitar a indução à fadiga no final do protocolo.

6. off-line de Processamento de Dados

  1. Processamento de dados comportamentais
    1. Definir variáveis ​​comportamentais (por exemplo, erros, reacvezes mação) antes de processar os dados de EEG. É importante que os dados de ERP correspondem aos dados comportamentais (por exemplo, que apenas os ensaios com as respostas correctas são utilizados para ERP em média).
    2. Recomendações: Definir erros como acertos falsos, omissões seguintes estímulos-alvo (por exemplo, resposta seguintes Nogo-sinais e estímulos dentro de 2.000 ms.) (Recomendadas: nenhuma resposta dentro de 2.000 ms), bem como as respostas erradas (botão errado ou ambos os botões pressionados simultaneamente). Dependendo da pergunta de pesquisa, os pesquisadores podem querer excluir esses erros nos dados RT e ERP.
  2. Processamento de dados eletrofisiológico para análises de ERP (passos recomendados)
    NOTA: Escolha um sistema de análise de dados que é adequado para a análise dos dados com o objetivo de responder a questão de pesquisa específica. Diferentes sistemas são melhores adequado para fins diferentes análises (por exemplo., Analisa ERP vs. analisa frequência). É possível independentely programa deste software, bem como a utilização de um sistema de análise de EEG comercial. As instruções fornecidas abaixo são específicos para BrainVision Analyzer. Usando BrainVision Analyzer é apenas um de muitas opções disponíveis para analisar os dados de ERP.
    1. Se uma gravação ligados a referência foi escolhido (eléctrodo de referência colocado em um dos mastóides e outro eléctrodo activo colocado no outro mastóide), re-o sinal de referência de cada eléctrodo EEG para mastóides ligados. Selecione o canal colocado no osso mastóide direita como um novo canal de referência e incluir a referência implícita no cálculo da nova referência (Transformações -> Canal Pré-processamento -> New Referência).
    2. Aplicar uma correcção ocular usando o sinal gravado dos canais EOG vertical e horizontal (por exemplo., Gratton & Coles 21). Se foram utilizados apenas dois canais EOG, use F7 e FP2 eletrodos como eletrodos de referência para os canais (EOG Transformações -> OculCorrecção AR).
    3. Aplicar um filtro apropriado (Transformações -> Filtragem de Dados -> Filtros IIR). Para ERPs gravadas em crianças, recomenda-se usar um filtro passa-alto com um ponto de corte de 0,5 Hz e um filtro passa-baixo que não exceda 40 Hz.
    4. Segmento o sinal em relação aos diferentes estímulos em épocas de segmentos iguais com base em as diferentes posições de marcador (Transformações -> Funções de Análise segmento -> Segmentação -> Criar novos segmentos com base em uma posição do marcador). Para ERPs na sequência da apresentação de estímulos visuais usar segmentos de 250 ms antes do estímulo até, pelo menos, 750 ms após o estímulo (recomendado). Além disso, exclui as épocas de julgamentos incorretos (falsos Hits & omissões), por meio de seleção booleana.
    5. Retirada da tendência de sinal para corrigir desvios no sinal (Transformation -> Funções de Análise Segmento -> DC Eliminar tendência).
    6. Aplicar uma rejeição de artefato para rastrear cada segmento para o motore artefatos oculares, como a atividade muscular de alta freqüência e remover segmentos contendo artefatos superiores a ± 150 mV. Recomendação: use o modo semi-automático para ter mais conhecimento sobre o que os dados são removidos (Transformações -> Artefato Rejeição -> Seleção de Segmento semi-automática).
    7. Aplicar uma correção de linha de base apropriada (Transformações -> Funções de Análise Segmento -> Linha de Base Correction). Recomendação: Para ERPs seguintes a apresentação de estímulos visuais usar uma correção de linha de base a partir de -250 ms até a apresentação do estímulo.
    8. Calcular a média dos segmentos por tipo de estímulo e da mão (afetada vs. menos afetados) (Transformações -> Funções de Análise Segmento -> Médio).
    9. Finalmente, a exportação significa amplitudes para vários picos de interesse (Export -> Informações Area). Recomendação: Para permitir pontuação cego, definir o valor médio dentro de uma janela de latência fixa. Para determinar a janela apropriada para a latênciagrupo estudado, encontrar o máximo do pico de interesse no grand-ERPs média de todas as crianças e definir uma janela chegando a 50% deste valor antes e após o pico. Utilize esta janela para exportar o valor médio desta janela componente para todos os participantes individuais 22.
    10. Recomendação: Como o protocolo de pesquisa atual é dirigida a estudar diferenças no processamento de informações e habilidades cognitivas, incluir dados de eletrodos da linha média. Componentes endógenos que refletem diferenças de processamento de informações e habilidades cognitivas são claramente visíveis e identificáveis ​​sobre o vértice devido à atividade generalizada e manchada couro cabeludo topografia dos sinais.
      NOTA: Em estudos anteriores, utilizando este protocolo, os dados de Fz, FCz, e eletrodos Cz foram utilizados para análises de dados 10,11.

Resultados

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O protocolo descrito foi utilizado na pesquisa publicada anteriormente que estudou os fatores cognitivos subjacentes que contribuem para o fenómeno da Desconsideração Desenvolvimento (DD) em crianças com unilateral Paralisia Cerebral (PC) 10,11. Dois protocolos ligeiramente diferentes têm sido utilizados nestas publicações de separar diferentes processos cognitivos envolvidos numa resposta mão meta-dirigida para um alvo. Em ambos os artigos diferenças significativas nos processos cognitivos entre os grupos (DD e noDD) foram encontrados em reação a direcionar-estímulo apresentação sobre eletrodos da linha média (Fz, FCZ, Cz). Os resultados representativos, portanto, apresentam potenciais cerebrais relacionados a eventos (ERPs) desencadeadas por estímulos-alvo (desencadeadas em um / Nogo-tarefa go como mostrado na Figura 1) em crianças com CP unilateral com e sem DD. Os números apresentados são baseados em gravações de 24 crianças com CP unilateral entre 5 e 11 anos de idade.

Calculando a média entre os ensaios e participantes produz uma forma de onda de ERP, que consiste de uma série de desvios positivos e negativos:. Componentes de ERP A Figura 3 mostra o grand-média ERPs de 24 crianças com CP unilateral em resposta a visuais estímulos-alvo (conforme apresentado na Figura 1). A Figura 3A mostra os ERPs Grand-média na FCz posição do eletrodo para uma visão detalhada dos diferentes potenciais. Ele mostra potenciais distintos para a apresentação do estímulo para o lado afectado (AS) e para o lado menos afectadas (LAS). A Figura 3B mostra a representação da potentialsacross o couro cabeludo. Estes grandes ERPs-média mostrar a reação média de estímulos apresentados para ambos os lados, o afetado (AS) eo lado menos afetado (LAS). Grão-médias apresentadas nas Figuras 3A e 3B conter um componente claro N1 e P2. Em vez de um P3 clássico, um latcomponente negativo e latência (Nc) é observada na posição couro cabeludo fronto-central seguinte estímulos-alvo. Esta onda negativa fronto-central em crianças foi relatado anteriormente para ser comparável à onda P3 clássico em adultos 20 e tem sido repetidamente observado em tarefas de resposta alvo em crianças com CP unilateral 10,11.

A Figura 4 mostra as diferenças de grupo em ERPs entre crianças com CP unilateral com e sem DD. Figura 4A representa o grand-média ERPs para ambos os grupos (DD e noDD) e cada lado (afetada e lado menos afetado) separadamente. Para ambos os grupos os componentes N1 e P2, bem como a componente negativa longa latência pode ser observada. No entanto, a onda negativa no domínio P3 é significativamente maior no grupo DD (p <0,05). Além disso, diferenças significativas entre a amplitude do componente N1 pode ser observada entre grupos. Para estatísticaanálises foram analisados ​​os valores médios de latência dentro de janelas fixas. Para retratar diferenças significativas, gráficos de barras são freqüentemente usados ​​como mostrado na Figura 4B. Para interpretar as diferenças entre os dois grupos, existe abundante literatura que diz respeito a cada componente de ERP para uma operação específica cognitiva. Sempre que diferenças significativas entre os grupos são encontrados literatura existente deve ser utilizada para a interpretação adequada do significado dessas diferenças. Como os resultados destes resultados representativos foram interpretados relacionada com as questões de investigação está documentado nas publicações correspondentes 10,11.

Para além dos dados derivados a partir das gravações de ERP, as diferentes tarefas de resposta-alvo também gerar dados comportamentais que podem ser usados ​​para análises adicionais. Os tempos de reacção (tempo de apresentação de destino para pressionar o botão) e erros (por exemplo., Omissões seguintes Stimu-alvoli) pode ser utilizado como variáveis ​​dependentes adicionais separados. Ao estudar crianças com paralisia cerebral unilateral, as diferenças de tempos de reacção entre as duas mãos (afectadas vs menos afectados) pode ser esperado 10,11 como mostrado na Figura 5. No entanto, mesmo se se observam diferenças em ERPs, é possível que as medições comportamentais mostram não há diferenças entre os grupos 10.

Outra possibilidade de utilização de tempos de reacção e as contagens de erro como dimensões separadas é a utilização de uma pontuação combinada através do cálculo dos índices de eficiência inverso (IES). O IES são determinadas pelo tempo de reacção média dividida pela proporção de respostas correctas expressos em milissegundos 23. Este método é considerado como sendo particularmente útil em tarefas com (<10%) baixas taxas de erro 2 3. Como o protocolo atual sugere procedimentos de resposta alvo muito fácil, uma baixa taxa de erro é antecipado e tem sido documentoed em prévia 10,11 trabalho publicado.

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Figura 1. Exemplo de uma tarefa-alvo experimentar resposta apropriada para uma ampla faixa etária. O exemplo consiste em estímulos visuais de pares de figuras sorridentes apresentados contra um fundo branco. Dois tipos diferentes de ensaios são mostrados: Ensaios-alvo para a mão direita (esquerda) e Nogo-ensaios para a mão direita (à direita). Ambos os ensaios incluem estímulos do fundo e cue-. Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

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Figura 2. Esquema de colocação dos eletrodos com base no sistema internacional 10-20. Os eletrodos brancas representam os placemen aplicadast dos 32 eletrodos ativos com a colocação de referência mastóide ligado e dois eletrodos ativos utilizados para a medição EOG. O eletrodo laranja representa o eletrodo de referência. O eletrodo cinza representa o eletrodo terra. Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

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Figura 3. ERPs Grand-média representativos seguintes estímulos-alvo. Formas de onda de ERP Grand-médios de 24 crianças com tempo CP unilateral bloqueadas para direcionar-estímulos. (A) ERPs Grand-média na posição do eletrodo FCz. A linha contínua representa a seguinte apresentação-estímulo alvo ERPs para o lado menos afetado (LAS). A linha tracejada representa os ERPs seguintes apresentação-estímulo alvo para o lado afetado (AS). As janelas de tempo ARound valores máximos das diferentes componentes de interesse (N1, P2, P3 e / NC) são destacados. (B) A representação dos ERPs Grand-média em todo o couro cabeludo. Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

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Figura 4. ERPs representativos Grand-média seguintes estímulos-alvo que apresentam diferenças entre dois grupos (A). Formas de onda de ERP Grand-média dos mesmos 24 crianças com CP unilateral, tal como apresentado na Figura 3, tempo bloqueado para direcionar-estímulos. Doze crianças foram classificadas como tendo DD. As linhas azuis representam o ERPs de crianças com CP unilateral sem DD (noDD; N = 12). As linhas de laranja representam o ERPs para crianças com DD (DD; N = 12). As linhas contínuas representamA apresentação-estímulo alvo ERPs para o lado menos afetado (LAS). As linhas tracejadas representam as seguintes ERPs apresentação-estímulo alvo para o lado afetado (AS). As janelas de tempo em todo o maxima dos diferentes componentes de interesse (N1, P2, P3 e / NC) são destacados. (B)   Amplitudes P3 / Nc (média ± SEM mV) para segmentar-estímulos tal como representado na Figura 3A. As barras azuis representam os valores médios de amplitude P3 / Nc para crianças sem DD. As barras laranjas representam os valores médios de amplitude P3 / Nc para crianças com DD. As barras claras representam os resultados do lado menos afectado (LAS). As barras listradas representam os resultados do lado afectado (AS). O asterisco indica uma diferença significativa (p <0,05) entre os dois grupos quanto à amplitude P3 / Nc. Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

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Figura 5. Os dados de tempo de reação representativos exibindo diferenças entre mão afetada e menos afetados. Representados são médias ± SEMs. A barra cinza mostra o tempo médio de reação a estímulos de direcionar-24 crianças com CP unilateral com a mão menos afetados. A barra preta mostra o tempo médio de reação a estímulos alvo-das mesmas crianças com a sua mão afetada. Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

Discussão

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Este artigo apresenta um protocolo desenvolvido para avaliar diretamente os processos cognitivos relacionados ao controle de movimento durante os movimentos dos membros superiores simples em crianças com paralisia unilateral Cerebral (CP) e desrespeito Desenvolvimento (DD). Unilateral Cp é um distúrbio neurológico não progressiva que é caracterizada por défices de circulação de um lado do corpo, que afecta principalmente a 1,3 membro superior. As crianças com DD mostram um desrespeito da capacidade preservada de sua mão afetada durante as atividades diárias espontâneas 5. O protocolo atual foi desenvolvido para desvendar os mecanismos cognitivos relacionados que possam contribuir para o fenómeno do DD com o objetivo de melhorar os procedimentos de reabilitação existentes para essas crianças. Ao utilizar este protocolo novos insights valiosos foram obtidos sobre os processos cognitivos subjacentes relacionados com os movimentos dos membros superiores simples em crianças com DD 10,11.

Crítico a esta protocol é o uso de potenciais cerebrais relacionados a eventos (ERPs) durante uma tarefa de resposta alvo executável muito fácil. A simplicidade de realização da tarefa permite a inclusão de crianças com restrições de movimentos. ERPs gravação durante a tarefa é utilizada como uma técnica não-invasiva neuroimagens poderoso que mede a actividade neural com uma alta resolução temporal. Usando este protocolo permite o estudo dos aspectos cognitivos relacionados com estágios de processamento distintas de controle de membro superior em crianças com CP unilateral. Como tal, ele estende-se exames de comportamento para o nível neurofisiológicos. Além disso, o protocolo pode ser facilmente adaptado por apresentar diferentes estímulos (por exemplo., Cue-estímulos, Nogo-estímulos) ou adaptando tempo de apresentação de estímulo, bem como os intervalos inter-estímulos. Por conseguinte, é possível avaliar diferentes processos cognitivos directamente envolvidas no controlo do membro superior (por ex., Preparações de resposta versus inibição da resposta).

Próximo à idéia de que certos déficits motores em crianças com CP unilateral são realmente causados ​​por processos cognitivos disfuncionais, outro aspecto importante que pode contribuir para os déficits motores observados em crianças com DD é um possível déficit sensorial 18. Devido à lesão de vias tálamo e corticocortical específicas algumas crianças com CP unilateral não receber feedback sensorial exata de seus movimentos 24. Isto por sua vez tem sido propostos para levar a uma subutilização do lado afectado, isto é., DD. O protocolo atual não avalia diretamente a esse déficit sensorial possível. Para a avaliação detalhada do processamento sensorial diferente em crianças com deficiência de circulação, nos referimos ao trabalho de Maitre e Key (2014) 25.

Para garantir resultados precisos e válidos, existem alguns pontos críticos para manter em mente. Antes de iniciar uma experiência EEG, é antes de tudo importante compreender a lim associadoitations desta técnica. A resolução espacial relativamente pobre, bem como a dificuldade de inferir atividade subcortical são questões importantes a considerar. Se a pergunta da pesquisa é destinado a neuro-anatomicamente localizar processos específicos durante o controle de membro superior, métodos de neuroimagem alternativos devem ser considerados (por exemplo., (F) MRI). No entanto, deve ser claramente indicado que o não-invasivo de EEG assim como a possibilidade de utilização de um laboratório móvel para medir, em locais que são familiares para a criança oferece uma tremenda vantagem sobre outras técnicas.

Ao lado do pobre resolução espacial de medições de EEG, o ruído introduzido pela pisca e atividade muscular também é desfavorável. Especialmente em crianças é muito difícil dar instruções adequadas para reduzir estes artefatos. Por isso é muito importante o uso de um protocolo que mantém a atenção das crianças e não leva muito tempo.

O pr atualotocol oferece novos insights empíricos para os processos cognitivos subjacentes que contribuem para o fenómeno do DD em crianças com CP unilateral 10,11. Estas descobertas poderiam ser de grande valor não só para uma maior compreensão da DD, mas também para individualizar as terapias actuais. Além disso, a capacidade deste protocolo para avaliar diretamente fatores cognitivos subjacentes de controle membro superior pode dar origem a uma possível implementação mais ampla de investigação sobre aspectos cognitivos relacionados com o desenvolvimento de movimento em crianças.

Divulgações

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Os autores declaram que não têm interesses financeiros concorrentes.

Agradecimentos

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Este trabalho é parte de uma tese de doutorado que foi apoiada por bolsas de (em ordem alfabética): Hersenstichting Nederland, Johanna KinderFonds, Stichting Rotterdams Kinderrevalidatie Fonds Adraanstichting, Phelps Stichting voor Spastici e Revalidatie fonds.

Materiais

Lista de materiais utilizados neste artigo
NomeEmpresaNúmero de catálogoComentários
Entrega de estímulos de "apresentação" e programa de controle experimental para neurociênciaNeuoBehavioralSystems Endereço da empresa: http://www.neurobs.com/index_html
O software alternativo de presenação de estímulo pode ser usado
Caixa de botão, para registro de pressionamento de botão com precisão de tempo (1ms)TSG, endereço da empresa Radboud University Nijmegen: http://tsgdoc.socsci.ru.nl/
index.php?title=ButtonBoxes
O dispositivo de registro de pressionamento de botão alternativo pode ser usado
Sistema EEG/EP de 32 canais BrainAmp DC, com interface USB BUA 128
S/N: AMP13061963DC, BUA128-1302289, EIB13010349		MedCaT B.V.BP-01100Endereço da empresa: http://www.medcat.nl/Research/acticap.htm
Para medições com crianças, um laboratório móvel de EEG é altamente recomendado
Conjunto de tampas padrão de 32 canais Acticap
S/N: aCAP11101664, aEB13032942		MedCaT B.V.BP-04200: http://www.medcat.nl/Research/acticap.htm
É altamente recomendável usar um sistema de eletrodo ativo
BrainVision Recorder Software licença
USB Dongel: UR11471
&
BrainVision Analyzer Licença de software
USB Dongel: U12512		Produtos cerebraisBP00020


&
BP00120		Endereço da empresa: http://www.brainproducts.com/
Alterante software de registro e análise pode ser usado
NuPrepMedCatSupplies10-30endereço web da empresa: http://www.medcat.nl/supplies/
Esfoliantes alternativos de preparação da pele podem ser usados
Pasta de eletrodo de condutância da peleMedCatSuppliesTD-246endereço da empresa: http://www.medcat.nl/supplies/
Gel de eletrodo condutor de EEG alternativo pode ser usado
Kit de seringa de agulha romba
e
MedCatSuppliesJG161.5
&
30XXXX		Endereço da empresa: http://www.medcat.nl/supplies/
O kit de agulha e seringa é usado para aplicar gel condutor ao eletrodo embutido na tampa de EEG
Suporte Acticap para eletrodos ativos e
adesivos		MedCatSuppliesBP-04244
&
Endereço da empresa Z85-10x		: http://www.medcat.nl/supplies/
Os suportes e adesivos Acticap são usados para fixar eletrodos EOG
Endereço da empresa

Referências

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