January 29th, 2014
Medida objetiva e fácil de processamento sensorial é extremamente difícil em pacientes pediátricos não-verbais ou vulneráveis. Nós desenvolvemos uma nova metodologia para avaliar quantitativamente lactentes e processamento cortical infantil de leve toque, sons da fala, eo processamento multisensorial dos 2 estímulos, sem a necessidade de participação dos sujeitos ativos ou causar desconforto em pacientes vulneráveis.
O objetivo geral deste procedimento é medir o processamento somatossensorial do toque leve em crianças pequenas. Isso é feito primeiro configurando uma metodologia potencial relacionada ao evento e um sistema de entrega tátil. O segundo passo é colocar uma rede de EEG na criança para medir a ativação neural no cérebro.
Em seguida, o aplicativo de controle de estímulo programado com um paradigma UFF versus sham é executado. A etapa final é processar os dados adquiridos dos ensaios potenciais relacionados ao evento. Em última análise, comparando a resposta a estímulos táteis reais e à simulação, pode-se mostrar a ativação cortical em resposta ao toque leve.
Portanto, a principal vantagem desse método em comparação com alguns outros métodos, como ressonância magnética ou estimulação elétrica do nervo, é que ele é muito adequado para crianças. É rápido, indolor e não requer participação ativa, o que nos permite fazê-lo tanto em bebês quanto em crianças pequenas. Para programar o aplicativo de controle de estímulo para este protocolo, primeiro configure dois comandos seriais.
Um comando deve identificar o sopro, o outro, a simulação, ter o aplicativo de controle de estímulo, enviar os comandos para um microcontrolador, fazer com que o microcontrolador gere uma duração de 20 milissegundos, pulso TTL para o canal de saída digital correspondente. Essa saída deve ser dividida em duas linhas. Um para a entrada digital para o sistema de gravação de EEG e outro para as válvulas de ar fechadas por solenóide.
Marque a abertura de ambas as válvulas no fluxo de dados do EEG. Meça a latência do pulso ao sopro para condições reais e simuladas com um osciloscópio e um microfone. Estes podem ser uniformes.
E na ordem de 10 a 15 milissegundos, ajuste no processamento pós-gravação. Para modificar o aplicativo de controle para o protocolo multissensorial, envie dois comandos seriais identificando um sopro ou simulação real para o microcontrolador, bem como um som de fala gravado ou silêncio. Apresente os estímulos auditivos por meio de um alto-falante colocado na linha média acima ou na frente do sujeito.
Alinhe o tempo de início do som para ser simultâneo com o início do sopro ou com a latência do sopro que foi medida. Para começar, coloque a rede de eletrodos na cabeça do sujeito. Ajuste os sensores para contato total usando solução salina quente.
Se for uma criança, certifique-se de que a criança esteja sentada confortavelmente no colo dos pais ou cuidadores. Se estiver em um bebê, certifique-se de que o bebê esteja levemente enrolado e segurado nos braços de um cuidador ou em decúbito dorsal em um berço aberto. Na próxima posição, um bico de um milímetro, 0,5 centímetros abaixo da ponta do dedo indicador da mão a ser testada.
Coloque o dedo de uma criança pequena em um porta-moldes e prenda com fita de Velcro proximal e distal à articulação para garantir uma distância consistente do bico. Se estiver trabalhando com um bebê, coloque toda a palma da mão no suporte e prenda no lugar para aumentar a atenção em crianças pequenas, o que resulta em picos de ERP específicos maiores na gravação. Forneça uma tarefa durante o experimento.
Por exemplo, para crianças de cinco anos, descreva os sopros de ar como bolhas sopradas por um peixe em um aquário, uma caixa decorada escondendo o aparelho de soprador pode ser usada. Peça à criança para adivinhar se cada bolha é entregue por um peixe azul ou vermelho. Diga à criança que ela deve permanecer em silêncio e não dizer nada enquanto estiver realizando essa tarefa.
Ligue o compressor de ar a 40 PSI através de um regulador para fornecer entradas de válvula para os estímulos táteis. Em seguida, execute o programa de entrega de estímulo para a mão testada presente, 60 estímulos de sopro intercalados aleatoriamente com 60 tentativas simuladas. Os testes simulados devem ser um sopro de ar fornecido por meio de um bico separado apontado para longe do dedo.
Não apresente mais de duas repetições de uma baforada ou simulada seguidas. Varie os intervalos entre tentativas aleatoriamente entre 2000 e 2.500 milissegundos. Se estiver estudando transtorno somatossensorial assimétrico, execute também o mesmo protocolo para o outro lado.
Ao executar este protocolo para um sujeito infantil, observe que a atenção ao estímulo não é necessária. Execute a entrega do estímulo conforme descrito sem qualquer tarefa, aplicando estímulos de sopro e tentativas simuladas na palma da mão para executar a avaliação multissensorial. Este protocolo também pode ser combinado com estímulos auditivos.
Exemplos de estímulos que podem ser utilizados são vistos aqui. Observe que GA é um exemplo de um som gerado por computador em uma voz feminina neutra com sotaque. Vamos demonstrar aqui com a criança de cinco anos executar o programa de entrega de estímulo.
Seguindo o protocolo conforme descrito anteriormente. Para a mão testada, um paradigma tátil auditivo deve apresentar os quatro estímulos aqui vistos aleatoriamente com 60 tentativas por estímulo. Em seguida, execute o mesmo protocolo por outro lado, novamente, forneça à criança um desenho animado apropriado para a idade no início do protocolo e jogue-o durante todo o procedimento.
Durante a aquisição de dados, escolha filtros e configurações de referência para dados de amostra com base em metodologias potenciais relacionadas a eventos padrão. Para segmentar os dados, filtre os dados gravados com os filtros e a segmentação desejados. Certifique-se também de realizar o controle de qualidade dos dados.
Rastreie cada segmento em busca de artefatos motores e oculares, como atividade muscular de alta frequência, usando algoritmos de computador incluídos no software ERP. Siga esta tela para uma revisão manual, também corrija dados para ensaios contaminados usando uma ferramenta de correção de artefato ocular. Em seguida, calcule a média dos potenciais relacionados ao evento.
Em seguida, faça referência novamente a uma referência média e, em seguida, execute a correção da linha de base. Em seguida, extraia a amplitude média e as latências de pico para vários picos. Extrapolado a partir de formas de onda de média geral de populações predefinidas.
Por fim, inclua apenas dados de eletrodos que se sobrepõem aos locais predefinidos para análise, derive dados para eletrodos individuais e calcule a média dentro de cada cluster. Aqui podemos ver uma comparação das respostas ao controle de sopro e simulação. No lado cortical contralateral à estimulação de uma mão afetada, os traçados representam médias de crianças apenas em localizações parietais centrais.
A linha preta representa o sopro. Enquanto a linha cinza representa uma resposta simulada. Este gráfico mostra as respostas registradas na área somatossensorial do hemisfério, contralateral aos estímulos auditivos táteis e binaurais.
Os traçados representam médias de 10 crianças apenas em localizações parietais centrais. A linha cinza representa a resposta somada calculada de ga sham mais puff. A linha preta representa uma verdadeira resposta multissensorial de sopro ga simultâneo.
Portanto, esse método pode nos ajudar a responder a algumas questões-chave nas áreas de deficiência, como bebês e crianças com várias deficiências de desenvolvimento, audição, tato e os dois combinados ao tentar esse procedimento. É essencial manter uma distância consistente da ponta do dedo ou da mão até a ponta do bico, e é por isso que usamos porta-moldes ou vários posicionadores.
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Este estudo apresenta uma nova metodologia para medir o processamento somatossensorial em crianças pequenas, focando no toque leve e nos sons da fala. A abordagem permite uma avaliação quantitativa sem exigir participação ativa dos sujeitos, tornando-a adequada para pacientes pediátricos vulneráveis.
Quantitative, non-invasive assessment of cortical sensory processing in nonverbal or vulnerable pediatric populations addresses a critical gap in early discovery and translational neuroscience. This methodology enables objective measurement of tactile, auditory, and multisensory integration without requiring subject participation, supporting predictive confidence in neurodevelopmental target validation. Its high temporal resolution and child-friendly design facilitate risk-adjusted advancement of sensory biomarkers in pediatric research portfolios.
This ERP-based methodology integrates from early discovery through preclinical research, enabling hypothesis testing, pathway clarification, and quantitative biomarker development in pediatric neuroscience.