장애 아동의 대뇌 피질의 청각 - 촉각 처리의 정량 평가
Summary
감각 처리의 목적과 쉽게 측정 비언어적 또는 취약한 소아 환자에서 매우 어렵습니다. 우리는 활동 주체의 참여를 요구하거나 취약한 환자의 불편을 초래하지 않고, 정량적으로 유아와 가벼운 터치의 아이들의 대뇌 피질의 처리, 음성 소리를 평가하는 새로운 방법, 및 2 자극의 감각적 처리를 개발했다.
Abstract
감각 처리의 목적과 쉽게 측정 비언어적 또는 취약한 소아 환자에서 매우 어렵습니다. 우리는 정량적으로 활동 주제의 참여를 요구하거나 아이들의 불편을 초래하지 않고, 가벼운 터치, 음성 소리와 2 자극의 감각적 처리의 아이들의 대뇌 피질의 처리를 평가하는 새로운 방법을 개발했다. 이를 위해 우리는 듀얼 채널, 시간과 촉각 자극과 가짜 제어를 모두 할 수 있습니다 강도 보정 에어 퍼프 자극을 개발했다. 우리는 높은 시간적 일차 및 이차 체성 감각 피질로부터의 신호의 해상도뿐만 아니라 고차의 처리를 허용하는 이벤트와 관련된 잠재적 인 방법론을 사용하여 이것을 결합. 이 방법론은 또한 우리가 청각 – 촉각 자극에 대한 감각적 인 반응을 측정 할 수 있었다.
Introduction
감각 피질 프로세스 개발의 연구가 가장 높은 차수 기능에 대한 기초를 이해하는 것이 필수적이다. 감각 경험은인지, 통신 및 모터 개발 1-3과 같은 복잡한 프로세스의 기반을 마련, 초기와 어린 시절을 통해 뇌 조직의 대부분에 대한 책임이 있습니다. 감각 과정의 대부분의 소아 연구는 이러한 자극 개발, 표준화, 테스트하는 것이 가장 쉬운 방법입니다 주로하기 때문에, 청각 및 시각 영역에 초점을 맞 춥니 다. 그것은 태아 4,5에서 개발 한 최초의 의미이며, 체성 감각 정보가 다른 대뇌 피질의 시스템의 기능에 필수적인 것입니다 그러나, 촉각 처리는 유아와 어린이에 특히 관심 (예 : 모터, 메모리, 연상 학습, 변연계) 6. 체성 감각 처리를 평가하는 현재의 방법은 촉각 자극의 선택에 의해 제한됩니다. 일반적인 선택은 직접 전기 정중 신경의 자극 7,8입니다 </sup>, 불편에 대한 가능성. 다른 효과적인 방법은 관심과 이해 9 높은 수준의 양을 필요로하는, 차별, 인식, 자극의 현지화로 활성 작업을 사용합니다. 이러한 방법의 모든 따라서 어린이나 유아의 사용이 제한됩니다.
따라서, 우리의 목표는 비 침습적 인과 주체의 적극적인 참여에 대한 필요성을 감소시켜 이러한 한계를 해결하는 촉각 패러다임을 개발하는 것이 었습니다. 또한, 자극의 표준화 수준과 가짜 제어 할 필요가 있었다. 이를 위해 우리는 우리가 유아 및 기타 취약 집단에 가벼운 터치의 효과를 측정 할 수 있도록, "복어"시스템, 듀얼 채널, 타이밍, 그리고 교정 에어 퍼프 전달 시스템을 개발했다.
기능성 MRI 연구는 공기의 퍼프에 의한 자극, 감각 피질을 활성화하는 것으로 나타났다하지만 이러한 고정, LENG과 같은 연구의 길이와 도전네 세션 및 불안하게하는 설정은 어린 아이에서 수행하기가 어려워. 따라서, 우리는 간단한 어린이 동반 가족, 테스트 세션에서 가벼운 터치의 감각 처리의 시간 해상도를 제공하기 위해 이벤트 관련 전위 (ERP) 방법론과 우리의 새로운 전달 시스템을 결합했다.
이 새로운 패러다임은 다양한 인구, 연령과 임상 설정에서 감각 처리를 연구하는 데 필요한 유연성을 제공합니다. 또한 감각적 평가를 허용 청각 자극과 호환 가능하다는 장점이있다. 지금까지 정확하고 신뢰할 수있는 촉각 평가는 유아 또는 안정적으로 인해 지적 / 언어 장애에 응답 할 수없는 어린이 불가능했습니다. 이 방법은 최대한의 두뇌 가소성의 기간 동안 감각 처리 적자와 개입의 조기 발견에 도움이하기 위해이 공백을 채울 것을 목표로하고있다. 초기 단계에있는 감각 처리의 개선은 폭포에 영향을 미칠 수있다신경 발달의
밴더빌트 기관 검토위원회가 프로토콜을 승인에 다음과 같은 절차가 모두 포함되어 있습니다.
Protocol
Representative Results
Discussion
가벼운 터치 촉각 – 청각 반응의 대뇌 피질의 처리를 측정하는 ( "호흡기 시스템"이라한다) 에어 퍼프와 ERP의이 새로운 조합은 물론 장애를 가진 어린 아이들과 유아에 의해 허용됩니다. 이 unisensory과 감각적 버전에 대한 진정한 보유하고 주의력 구성 요소는 어린 아이들의 경우 추가 여부. 젊고 취약한 인구를 평가하는이 방법의 성공에 대한 이유는 무해한 촉각 자극의 사용뿐만 아니라 ERP…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
설명이 프로젝트는 연구 자원을위한 국립 센터, 그랜트 UL1 RR024975-01에 의해 지원 및 번역 상 과학, 부여 2 UL1 TR000445-06를 전진을위한 국립 센터에서 지금 하였다. 내용은 전적으로 저자의 책임이며 반드시 NIH의 공식 견해를 대변하지 않습니다.
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).
