Avaliação Quantitativa de processamento cortical auditivo-tátil em Crianças com Deficiência
Summary
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.
Abstract
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 o processamento cortical infantil da luz de toque, sons da fala eo processamento multisensorial dos 2 estímulos, sem a necessidade de participação sujeito ativo ou causando desconforto crianças. Para isso foi desenvolvido um canal duplo, tempo e força calibrada sopro de ar estimulador que permite tanto a estimulação tátil e controle farsa. Juntamos isto com a utilização de metodologia de potencial relacionados com eventos para permitir alta resolução temporal dos sinais dos córtices somatossensorial primário e secundário, bem como o processamento de ordem superior. Esta metodologia também nos permitiu medir a resposta à estimulação multisensorial auditivo-tátil.
Introduction
O estudo do desenvolvimento de processos sensoriais corticais é essencial para compreender a base para a maioria das funções de ordem superior. Experiências sensoriais são responsáveis por grande parte da organização do cérebro através de infância, lançando as bases para processos complexos como a cognição, comunicação e desenvolvimento motor 1-3. A maioria dos estudos pediátricos de processos sensoriais concentrar em domínios auditivas e visuais, principalmente porque estes estímulos são mais fáceis de desenvolver, padronizar e teste. No entanto, o processamento táctil é de particular interesse em lactentes e crianças, uma vez que é o primeiro sentido de desenvolver no feto de 4,5, e a informação somatossensorial é parte integrante da função de outros sistemas corticais (por exemplo, motor, memória, aprendizagem associativa, límbico) 6. Os métodos atuais que avaliam o processamento somatossensorial são limitados pela escolha do estímulo tátil. Uma escolha comum é mediana Estimulação Elétrica Nervosa 7,8 direto </sup>, Com o potencial de desconforto. Outros métodos eficazes usar tarefas ativas tais como a discriminação, reconhecimento e localização de estímulos, o que requer atenção e altos níveis de compreensão 9. Todos estes métodos são, por conseguinte, limita a sua utilização em crianças pequenas e bebés.
Portanto, nosso objetivo foi desenvolver um paradigma tátil que aborda essas limitações por ser não-invasivo e reduzindo a necessidade de participação ativa de um sujeito. Além disso, ele precisava ter um nível padronizado de estimulação e de controle de fraude. Para isso, desenvolveu o sistema de "bombinha", um dual-channel, cronometrado, e sistema de fornecimento de ar sopro calibrado, o que nos permite medir os efeitos do toque leve em crianças e outras populações vulneráveis.
Exames de ressonância magnética funcional mostraram que a estimulação por baforadas de ar ativa córtex sensorial, embora o comprimento e os desafios de tais estudos, como imobilização, Lengtuas sessões e configurações que provocam ansiedade torná-los difíceis de realizar em crianças pequenas. Por isso, nós combinamos nosso sistema de entrega romance com potencial (ERP) metodologia relacionadas a eventos, a fim de fornecer a resolução temporal do processamento sensorial de leve toque em um breve, sessão de testes para crianças.
Este novo paradigma oferece a flexibilidade necessária para estudar o processamento sensorial em diversas populações, idades e contextos clínicos. Tem também a vantagem de ser compatível com os estímulos auditivos, permitindo a avaliação multisensoriais. Até agora, a avaliação precisa e confiável tátil não foi possível em bebês ou em crianças que não são capazes de responder de forma confiável devido a distúrbios intelectual / idioma. Esta metodologia visa preencher esta lacuna, a fim de ajudar na identificação precoce de déficits de processamento sensorial e intervenção durante um período de plasticidade cerebral máxima. Melhorias no processamento sensorial na infância pode influenciar a cascatade desenvolvimento neurológico
Os seguintes procedimentos estão todos incluídos no Vanderbilt Institutional Review Board aprovou protocolos.
Protocol
Representative Results
Discussion
Esta nova combinação de sopro de ar e ERP (referido como o "sistema soprador") para medir o processamento cortical de toque leve e respostas táteis-auditiva é bem tolerado por crianças com deficiência e por crianças. Isso vale para as versões unisensory e multissensoriais, e se o componente de atenção é adicionado ou não, no caso de crianças pequenas. As razões para o sucesso deste método na avaliação de uma população jovem e são vulneráveis, devido a tanto o uso de um estímulo táctil in…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
O projeto descrito foi apoiado pelo Centro Nacional de Pesquisa de Recursos, Grant UL1 RR024975-01, e agora está no Centro Nacional para a Promoção da Ciência Translacional, Grant 2 UL1 TR000445-06. O conteúdo é de responsabilidade exclusiva de seus autores e não representam, necessariamente, a posição oficial do 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).
