P50 Сенсорная Память у детей

Привет, я Элли Ньютон. Я доктор Шэрон Хантер. Я доктор Рэнди Росс.

Мы представляем лаборатории Джерома Керна и программу исследований в области развития при Медицинском факультете Университета Колорадо в Денвере. Мы продемонстрируем метод определения P50-гейтинга у младенцев — форму сенсорного слухового гейтинга. Дефицит внимания часто встречается при ряде психических расстройств, включая шизофрению, биполярное расстройство настроения, аутизм и синдром дефицита внимания с гиперактивностью (СДВГ).

Растет интерес к нейроонтогенетическим компонентам этих дефицитов внимания. Под нейроонтогенетическими подразумевается, что, хотя дефициты становятся клинически выраженными в детстве или во взрослом возрасте, они являются результатом проблем развития мозга, которые начинаются очень рано, в младенчестве или даже пренатально. Несмотря на этот растущий интерес, существует всего несколько методов измерения внимания у младенцев, особенно методов, которые можно использовать в первые несколько дней или недель после рождения.

Сенсорный гейтинг P 50 — это один из методов, который может быть использован у младенцев очень раннего возраста. Внимание состоит из нескольких компонентов. Здесь мы сосредоточимся на одном из самых ранних компонентов.

Мозг устроен таким образом, чтобы фильтровать или блокировать повторяющуюся неинформативную сенсорную информацию. Сенсорное gating-фильтрование можно измерить с помощью слуховых вызванных потенциалов. Новый слуховой стимул вызывает классическую ЭЛЕКТРОЭНЦЕФАЛОГРАФИЧЕСКУЮ запись или запись ЭЭГ; волны обозначаются либо как положительные P, либо как отрицательные N, а также по латентному периоду их возникновения после стимула для типичного ответа взрослого человека.

Компоненты раннего ответа включают волны N 40, P 50 и N 100. Латентность у детей выше, однако волны по-прежнему называют N 40, P 50 и N 100 для сохранения последовательности с литературой по взрослым. Сразу после второго предъявления стимула активируются тормозные системы мозга, и вызванный ответ снижается.

Мы сосредоточимся на волне P 50, которая возникает на очень ранних этапах сенсорной обработки, еще до возникновения сознательного восприятия. Позже мы продемонстрируем, как количественно оценить этот показатель, но в целом снижение амплитуды отклика на второй звук по сравнению с первым свидетельствует о хорошем сенсорном гейтинге и является важным первым шагом в процессе внимания. Неспособность подавить ответ на второй звук указывает на нарушение сенсорного гейтинга и ассоциируется с трудностями концентрации внимания.

Поскольку от участника не требуется никаких активных действий, эта задача идеально подходит для работы с младенцами. Существует еще один важный нюанс. Данный автоматический преаттентивный тормозной процесс неэффективен в периоды повышенного возбуждения.

Размещение электродов на теле младенца может вызвать пробуждение и помешать точной оценке сенсорного гейтинга. Чтобы предотвратить это, младенцам необходимо дать возможность перейти в фазу активного сна — младенческий вариант сна с быстрым движением глаз (REM-сон) — перед записью P 50. Для оценки сенсорного гейтинга к телу ребенка с помощью медицинской адгезивной ленты прикрепляют хлоридсеребряные электроды, заполненные токопроводящей пастой.

Электроэнцефалограмма (ЭЭГ) и слуховые вызванные потенциалы регистрируются с темени кожи головы в точке zz. Для облегчения стадирования сна регистрируется биполярная электроокулограмма или ЭОГ с помощью электродов, расположенных непосредственно выше и латеральнее левого или правого глаза. Также регистрируется подбородочная электромиограмма или ЭМГ.

Сигналы усиливаются в 5 000 раз и фильтруются в диапазоне от 0,05 до 100 Гц. Сигналы ЭОГ усиливаются в 1 000 раз и фильтруются в диапазоне от 1 до 200 Гц, а сигналы ЭМГ усиливаются в 10 000 раз и фильтруются в диапазоне от 1 до 2200 Гц. Частота дискретизации установлена на уровне 1 000 Гц.

Данные преобразуются в формат ACI. Дальнейший анализ выполняется с помощью программного обеспечения MATLAB (MathWorks, NA Массачусетс, США). После того как подтверждается, что ребенок спит, а импеданс электродов составляет менее 10 кОм, через два динамика, расположенных по обе стороны от головы, подаются парные щелчки продолжительностью 50 мс с интервалом между ними 500 мс. Межстимульный интервал между парами щелчков составляет 10 с.

Громкость регулируется таким образом, чтобы каждый щелчок создавал уровень звукового давления 85 децибел. Запись уровня звукового давления продолжается до тех пор, пока младенец спит, что обычно позволяет получить от 30 до 90 минут непрерывных данных. Для выявления достаточных периодов активного сна обычно требуются периоды сна продолжительностью более 60 минут.

Для анализа наилучшие данные получаются, когда ребенок спит. Цель состоит в том, чтобы получить как минимум 15 минут непрерывного активного сна. Чтобы добиться этого, мы обычно ведем запись от одного до полутора часов.

Существует множество мер, позволяющих максимально увеличить вероятность того, что ребенок-участник останется спящим. К ним относятся: планирование визита на обычное время дневного сна ребенка, использование тихого помещения, удаленного от источников шума и активности, затемнение комнаты, а также наличие детской кроватки, качелей и кресла-качалки — в зависимости от предпочтений ребенка. В изголовье качелей или кроватки расстилается пеленка для головы ребенка.

Важно подготовить все необходимое до появления ребенка, включая чистые электроды, токопроводящую ЭЭГ-пасту и записывающее устройство, такое как нейросканер производства компании Com medics, Neuroscan (Шарлотт, Северная Каролина). Наконец, и что, пожалуй, самое важное, вам потребуется запланировать больше времени, чем вам кажется необходимым. Младенцы очень чувствительны к стрессу, и если экспериментатор будет чувствовать давление или спешку, ребенок также испытает стресс, что может негативно сказаться на качестве его сна.

Когда ребенок окажется перед вами, убедитесь, что он сыт, срыгнул лишний воздух, а его подгузник чист, прежде чем приступать к пеленанию. При необходимости протрите голову ребенка салфеткой для подготовки электродов, чтобы минимизировать импеданс; для фиксации электродов используются токопроводящая ЭЭГ-паста и тканевый пластырь. Электрод заземления помещается на лоб или за уши, что позволяет снизить влияние внешних помех.

Электрод в качестве референтного устанавливается на правый или левый сосновидный отросток. Референтный электрод также можно разместить на носу, при условии, что он находится на той же линии лица, что и сосновидный отросток. Для определения центральной точки на голове при установке электрода CZ иногда используют измерительную ленту.

Электрод размещают в точке cz. Для ЭЭГ два электрода устанавливают для записи ЭОГ или движений глаз: один на кости над бровью, другой — на кости справа от глаза; один электрод помещают на подбородок для ЭМГ с целью измерения мышечного тонуса. Мы проверяем уровни импеданса с помощью NeuroScan. Показания в идеале должны быть темно-синего или черного цвета, что указывает на низкий импеданс.

Иногда полезно подождать, пока датчик прогреется на голове младенца, так как это обеспечит более низкие показатели импеданса. Также может потребоваться плотнее прижать электроды, чтобы достичь желаемого уровня импеданса. Обычно в это время в помещении выключают свет, но для целей съемки мы оставим освещение.

Параллельно с процессом записываются комментарии, например, о том, открыты или закрыты глаза, о любых движениях тела, о смещении или сдвиге электродов в результате движений младенца или в целях улучшения показателей, а также о любом постороннем шуме и возможном времени активного сна. Если на записи присутствует частота сердечных сокращений, переместите электрод ЭМГ на костную часть или область подбородка. Если показания зашумлены или искажены, причиной могут быть электронные помехи от каких-либо устройств в помещении, например, от мобильного телефона.

Если электрод установлен неплотно, его можно прижать сильнее для более надежной фиксации; также возможен контакт проводов с другим источником электрического тока, чего можно избежать, закрепив провода пластырем. После пробуждения ребенка для облегчения удаления пластыря и пасты используется специальное средство для удаления адгезивов. Для очистки головы ребенка от остатков пасты используются детские влажные салфетки.

Затем семье выражают благодарность, и запись передается для оффлайн-анализа. Вот фрагмент записи типичного младенца. Первый шаг заключается в определении периодов активного и тихого сна.

В частности, мы ищем период активного сна продолжительностью более 15 минут. Для активного сна характерны выраженные движения глаз и активность мозговых волн, которые отличаются высокой частотой и низкой амплитудой, что по виду схоже с состоянием бодрствования ребенка. Также будет наблюдаться низкий мышечный тонус, что выражается в сглаженном графике ЭМГ, а записи, сделанные во время мониторинга, должны подтверждать, что глаза ребенка закрыты и дыхание носит нерегулярный характер.

После записи к графикам применяются фильтры, в том числе для удаления волн с частотой около 60 hertz. Волны частотой 60 hertz создаются большинством электронных устройств в США. Мы также используем фильтр, который отсекает частоты ниже 1 hertz, возникающие из-за несущественных дрейфов в энергетическом поле.

Это помогает нам отличить мозговые волны от тех волн, которые генерируются окружающей средой. При увеличении трехсекундного эпоха можно увидеть, где произошли щелчки.

Однако идентифицировать конкретные волны вызванных потенциалов по одной записи длительностью две секунды затруднительно. Поэтому мы усредняем записи: чем больше записей, тем отчетливее становится каждый компонент. Здесь, при усреднении 75 записей, можно увидеть волны, измерение которых нас интересует.

Первая большая положительная волна, возникающая после предъявления стимула, называется P1 или P50. За ней следует вторая волна с отрицательной полярностью, называемая N100. У младенцев эти компоненты проявляются позже, чем у взрослых.

Пик P 50 у этого младенца фактически возник примерно через 75 мс после стимула, в то время как у взрослых этот показатель составляет 50 мс. Мы измеряли амплитуду P 50 от предшествующего минимума до пика после измерения ответа на первый и второй звуки. Вторая амплитуда делится на первую.

Для определения коэффициента гейтинга латентный период измеряют в наивысшей точке пика. Вот пример ребенка с коэффициентом, близким к единице, что свидетельствует о нарушении гейтинга, и ребенка с коэффициентом, близким к нулю, что отражает хорошо функционирующий тормозный процесс, обеспечивающий нормальный сенсорный гейтинг. Четкий пороговый процент, который считался бы нормальным гейтингом, на данный момент не установлен.

Мы используем пороговое значение 0,5, учитывая, что любой процент гейтирования лучше, чем его отсутствие. Сенсорный гейтинг P 50 является эффективным методом измерения раннего преаттентивного компонента внимания. Этот метод применим даже для младенцев очень раннего возраста, всего несколько часов от роду.

Этот метод может дать представление о раннем развитии. Он также может быть полезен в качестве механизма оценки новых вмешательств, направленных на предотвращение некоторых нарушений внимания задолго до того, как они станут клинически значимыми. Мы в лабораториях Джерома Керна надеемся, что данный доклад помог в предоставлении базовых инструкций по оценке сенсорного гейтинга P 50 у младенцев.