הערכה כמותית של עיבוד בקליפת המוח שמיעתי-מישוש בילדים עם מוגבלויות
Summary
מדידה אובייקטיבית וקלה של עיבוד חושי קשה מאוד במטופלי ילדים לא מילוליים או פגיעים. פיתחנו מתודולוגיה חדשה להעריך כמותית תינוקות ועיבוד בקליפת המוח של ילדים של מגע קל, קולות דיבור, והעיבוד החושי של 2 גירויים, ללא צורך בהשתתפות בכפוף פעיל או גרימת אי נוחות בחולים פגיעים.
Abstract
מדידה אובייקטיבית וקלה של עיבוד חושי קשה מאוד במטופלי ילדים לא מילוליים או פגיעים. פיתחנו מתודולוגיה חדשה להעריך כמותית העיבוד בקליפת המוח של ילדים של מגע קל, קולות דיבור והעיבוד החושי של 2 גירויים, ללא צורך בהשתתפות בכפוף פעיל או גרימת אי נוחות לילדים. כדי להשיג זאת פיתחנו ערוץ כפול, זמן וממריץ נשיפת אוויר כוח מכויל המאפשר גם גירוי חוש המישוש ובקרת אחיזת עיניים. שלבנו את זה עם השימוש במתודולוגיה פוטנציאל הקשור לאירוע, כדי לאפשר רזולוציה גבוהה זמנית של אותות מקליפת המוח החושית הראשונית ומשנית, כמו גם עיבוד מסדר גבוה יותר. מתודולוגיה זו גם אפשרה לנו למדוד תגובה חושית לגירוי שמיעתי-מישוש.
Introduction
המחקר של פיתוח תהליכים חושיים בקליפת המוח הוא חיוני להבנת הבסיס למרבית פונקציות מסדר גבוה יותר. חוויות חושיות אחראיות לחלק גדול מהארגון של המוח דרך ינקות ובילדות, ומכשירות את הקרקע לתהליכים מורכבים כגון קוגניציה, תקשורת, והתפתחות מוטורית 1-3. רוב המחקרים בילדים של תהליכים חושיים להתמקד בתחומים שמיעתיים וחזותיים, בעיקר משום שגירויים אלה הם הקלים ביותר לפתח, לתקן, ובדיקה. עם זאת, עיבוד מישוש הוא עניין מיוחד בתינוקות וילדים כפי שהוא החוש הראשון שמתפתח בעובר 4,5, והמידע החושית הוא חלק בלתי נפרד מהתפקוד של מערכות בקליפת המוח אחרות (למשל מוטורי, זיכרון, למידה אסוציאטיבית, הלימבית) 6. שיטות קיימים כיום להערכת עיבוד החושית מוגבלות על ידי הבחירה של גירוי מישוש. בחירה נפוצה היא 7,8 גירוי עצב המדיאני חשמלי הישיר </sup>, עם הפוטנציאל לאי נוחות. שיטות יעילות אחרות משתמשות במשימות פעילה כגון אפליה, הכרה, ולוקליזציה של גירויים, הדורשות תשומת לב ורמות גבוהות של הבנה 9. כל השיטות האלה ולכן הם מוגבלים בשימוש שלהם בילדים קטנים ותינוקות.
לכן, המטרה שלנו הייתה לפתח פרדיגמה מישוש כי כתובות מגבלות אלה על ידי להיות פולשנית ומצמצמים את הצורך בהשתתפות הפעילה של נושא. בנוסף, הוא צריך להיות ברמה סטנדרטית של גירוי ודמה שליטה. לשם כך פיתחנו את מערכת אספקת אוויר נשיפה מכוילת מערכת "המשאף", ערוץ כפול, מתוזמן, ו, המאפשר לנו למדוד את ההשפעות של מגע קל בתינוקות ובאוכלוסיות חלשות אחרות.
מחקרי MRI פונקציונליים הראו כי גירוי על ידי נשיפות אוויר מפעיל קורטקס הסנסורי, למרות האורך ואתגרים של מחקרים כאלה, כגון חוסר תנועה, lengהפעלות, וההגדרות מעוררות חרדתך לגרום להם קשות לבצע בילדים צעירים. לכן, אנחנו בשילוב מערכת מסירת הרומן שלנו עם המתודולוגיה הקשור לאירוע פוטנציאלי (ERP) על מנת לספק פתרון זמני של עיבוד החושי של מגע קל בפגישת בדיקות קצרה, ידידותיים לילדים.
פרדיגמה חדשה זו מציעה את הגמישות הדרושה כדי ללמוד עיבוד חושי באוכלוסיות מגוונות, גילים ומסגרות קליניות. כמו כן, יש את היתרון של להיות תואמים לגירויים שמיעתיים, המאפשר להערכות רבות חושיות. עד כה, הערכת מישוש מדויקת ואמינה לא הייתה אפשרית בתינוקות או בילדים שאינם מסוגלים להגיב באופן מהימן בשל הפרעות אינטלקטואליות / שפה. מתודולוגיה זו מטרתה למלא את הפער הזה על מנת לסייע בזיהוי המוקדם של ליקויים בעיבוד חושיים ובהתערבות בתקופה של גמישות מוחית מקסימלי. שיפורים בעיבוד חושי בינקות עשויים להשפיע על המפלשל התפתחותיות
כל הנהלים הבאים כלולים בנדרבילט מוסדית המועצה לביקורת שאושרה פרוטוקולים.
Protocol
Representative Results
Discussion
שילוב חדשני זה של נשיפת האוויר וה-ERP (המכונה "המערכת במקומות") כדי למדוד עיבוד בקליפת המוח של מגע קל ותגובות מישוש-שמיעתי הוא נסבל היטב על ידי ילדים צעירים עם מוגבלויות ועל ידי תינוקות. זה נכון גם לגבי גרסאות unisensory ורבות חושיות, והאם מרכיב הקשב מתווסף או לא במקרה ש?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
הפרויקט המתואר נתמכה על ידי המרכז הלאומי למשאבי מחקר, גרנט UL1 RR024975-01, והיום הוא במרכז הלאומי לקידום מדעי Translational, גרנט 2 UL1 TR000445 -06. התוכן הוא באחריות בלעדית של הכותבים ולא בהכרח מייצג את הדעות הרשמיות של NIH.
Materials
| Geodesic sensor net | EGI, Inc., Eugene, OR | depends on size | |
| Net Station EEG software v. 4.2 | EGI, Inc., Eugene, OR | NA | |
| E-Prime stimulus control application | PST, Inc. Pittsburgh, PA | NA | |
| Manometer (model 6” 0-60PSI) | H. O. Trerice Co, Oak Park, MI | ||
| Custom Puffer setup | Nathalie Maitre |
References
- Nelson, C. A. Neural plasticity and human development: the role of early experience in sculpting memory systems. Dev. Sci. 3 (2), 115-136, doi:10.1111/1467-7687.00104 (2000).
- Wallace, M. T. & Stein, B. E. Early experience determines how the senses will interact. J. Neurophysiol. 97 (1), 921-926, doi:10.1152/jn.00497.2006 (2007).
- Greenough, W. T., Black, J. E. & Wallace, C. S. Experience and brain development. Child Dev. 58 (3), 539-559 (1987).
- Lickliter, R. The Role of Sensory Stimulation in Perinatal Development: insights from comparative research for care of the high-risk infant. J. Dev. Behav. Pediatr. 21 (6), 437-447, doi:10.1097/00004703-200012000-00006 (2000).
- Lickliter, R. The integrated development of sensory organization. Clin. Perinatol. 38 (4), 591-603, doi:10.1016/j.clp.2011.08.007 (2011).
- Pleger, B. & Villringer, A. The human somatosensory system: From perception to decision making. Prog. Neurobiol. 103, 76-97, doi:10.1016/j.pneurobio.2012.10.002 (2013).
- Allison, T., McCarthy, G., Wood, C. C. & Jones, S. J. Potentials evoked in human and monkey cerebral cortex by stimulation of the median nerve: a review of scalp and intracranial recordings. Brain. 114 (6), 2465-2503 (1991).
- Majnemer, A., Rosenblatt, B., Riley, P., Laureau, E. & O'Gorman, A. M. Somatosensory evoked response abnormalities in high-risk newborns. Pediatr. Neurol. 3 (6), 350-355 (1987).
- Auld, M. L., Ware, R. S., Boyd, R. N., Moseley, G. L. & Johnston, L. M. Reproducibility of tactile assessments for children with unilateral cerebral palsy. Phys. Occup. Ther. Pediatr. 32 (2), 151-166, doi:10.3109/01942638.2011.652804 (2012).
- Nakanishi, T., Shimada, Y. & Toyokura, Y. Somatosensory evoked responses to mechanical stimulation in normal subjects and in patients with neurological disorders. J. Neuro. Sci. 21 (3), 289-298 (1974).
- Schubert, R., Blankenburg, F., Lemm, S., Villringer, A. & Curio, G. Now you feel it-now you don't: ERP correlates of somatosensory awareness. Psychophysiology. 43 (1), 31-40, doi:10.1111/j.1469-8986.2006.00379.x (2006).
- Hamalainen, H., Kekoni, J., Sams, M., Reinikainen, K. & Naatanen, R. Human somatosensory evoked potentials to mechanical pulses and vibration: contributions of SI and SII somatosensory cortices to P50 and P100 components. Electroencephal. Clin. Neurophysiol. 75 (2), 13-21 (1990).
- Eimer, M. & Forster, B. Modulations of early somatosensory ERP components by transient and sustained spatial attention. Exp. Brain Res. 151 (1), 24-31, doi:10.1007/s00221-003-1437-1 (2003).
- Forster, B. & Eimer, M. Covert attention in touch: Behavioral and ERP evidence for costs and benefits. Psychophysiology. 42 (2), 171-179, doi:10.1111/j.1469-8986.2005.00268.x (2005).
- Tamura, Y., et al. Cognitive processes in two-point discrimination: an ERP study. Clin. Neurophysiol. 115 (8), 1875-1884, doi:10.1016/j.clinph.2004.03.018 (2004).
- Fabrizi, L., et al. A shift in sensory processing that enables the developing human brain to discriminate touch from pain. Curr. Biol. 21 (18), 1552-1558, doi:10.1016/j.cub.2011.08.010 (2011).
- Putnam, L. E. & Vanman, E. J. Startle Modification: Implications for Neuroscience, Cognitive Science. Google Books. Startle Modification: Implications for … (1999).
- Maitre, N. L., Barnett, Z. P. & Key, A. P. F. Novel assessment of cortical response to somatosensory stimuli in children with hemiparetic cerebral palsy. J. Child Neurol. 27 (10), 1276-1283, doi:10.1177/0883073811435682 (2012).
- Molholm, S. Audio-Visual Multisensory Integration in Superior Parietal Lobule Revealed by Human Intracranial Recordings. J. Neurophysiol. 96 (2), 721-729, doi:10.1152/jn.00285.2006 (2006).
- Molholm, S., Ritter, W., Murray, M. M., Javitt, D. C., Schroeder, C. E. & Foxe, J. J. Multisensory auditory-visual interactions during early sensory processing in humans: a high-density electrical mapping study. Brain Res. 14 (1), 115-128 (2002).
- Foxe, J. J., Morocz, I. A., Murray, M. M., Higgins, B. A., Javitt, D. C. & Schroeder, C. E. Multisensory auditory-somatosensory interactions in early cortical processing revealed by high-density electrical mapping. Brain Res.10 (1-2), 77-83 (2000).
- Gick, B. & Derrick, D. Aero-tactile integration in speech perception. Nature. 462 (7272), 502-504, doi:10.1038/nature08572 (2009).
- Stevens, K. N. & Blumstein, S. E. Invariant cues for place of articulation in stop consonants. J. Acoust. Soc. Am. 64 (5), 1358-1368 (1978).
- Hari, R., Parkkonen, L. & Nangini, C. The brain in time: insights from neuromagnetic recordings. Ann. NY Acad. Sci. 1191, 89-109, doi:10.1111/j.1749-6632.2010.05438.x (2010).
- Key, A. P. F., Dove, G. O. & Maguire, M. J. Linking Brainwaves to the Brain: An ERP Primer. Dev. Neuropsychol. 27 (2), 183-215, doi:10.1207/s15326942dn2702_1 (2005).
