Количественная оценка Кортикальная Слуховые-тактильной обработки в детей с ограниченными возможностями
Summary
Цель и легко измерение сенсорной обработки крайне сложно в невербальных или уязвимых педиатрических больных. Мы разработали новую методику количественной оценки младенцев и детей корковой обработки легкого прикосновения, звуки речи, а также мультисенсорной обработку 2 раздражители, не требуя активного участия субъекта или вызывая дискомфорт в уязвимых пациентов.
Abstract
Цель и легко измерение сенсорной обработки крайне сложно в невербальных или уязвимых педиатрических больных. Мы разработали новую методику количественной оценки детский корковой обработки легкого прикосновения, звуки речи и мультисенсорной обработки из 2 раздражители, не требуя активного участия субъекта или причинение детей дискомфорт. Для достижения этой цели мы разработали двухканальной, время и силы откалиброван воздуха слоеное стимулятор, который позволяет как тактильную стимуляцию и контроль фиктивные. Мы объединили это с использованием методологии потенциального событий, связанных с чтобы обеспечить высоким временным разрешением сигналов от первичных и вторичных соматосенсорной коры, а также обработки более высокого порядка. Эта методология также позволило нам измерить мультисенсорной ответ на слуховой-тактильная стимуляция.
Introduction
Изучение развития кортикальные процессы очень важно для понимания основу для большинства функций высшего порядка. Сенсорные переживания ответственность за большую часть организации мозга через младенчестве и детстве, закладывает фундамент для сложных процессов, таких как познания, общения и моторного развития 1-3. Большинство детских исследования сенсорных процессов сосредоточиться на слуховых и зрительных областей, главным образом потому, что эти стимулы простой развивать, стандартизировать и тест. Однако, тактильные обработка представляет особый интерес у младенцев и детей, так как это первый смысл развивать у плода 4,5, а также информацию соматосенсорной является неотъемлемой функцией других корковых систем (например моторная память, ассоциативное обучение, лимбической) 6. Современные методы, оценивающие обработку соматосенсорной ограничены выбором тактильный стимул. Общий выбор является прямое электрическое средний стимуляция нервов 7,8 </sup>, С потенциалом для дискомфорта. Другие эффективные методы используют активные задачи, такие как дискриминация, распознавания и локализации стимулов, требующим как внимание и высокий уровень понимания 9. Все эти методы поэтому ограничены в их использовании в маленьких детей и младенцев.
Таким образом, наша цель заключалась в разработке тактильных парадигму, которая решает эти ограничения, будучи неинвазивным и снижая потребность в активном участии субъекта. Кроме того, он должен был быть стандартизированный уровень стимуляции и липа контроль. Для этого мы разработали "фугу" систему, двухканальную, приурочен и калиброванный систему доставки воздушным слоеное, что позволяет нам измерить эффекты легкого прикосновения в младенцев и других уязвимых групп населения.
Функциональные исследования МРТ показали, что стимуляция затяжек воздуха активирует сенсорной коры, хотя длина и проблемы таких исследований, таких как иммобилизации, ЛенгТвои занятия и вызывающими тревогу настройки сделать их трудно выполнить у детей раннего возраста. Таким образом, мы объединили наши новые системы доставки с потенциалом (ERP) методологии Событийный в целях обеспечения временное разрешение сенсорного переработки легкого прикосновения в краткой, доброжелательной к ребенку сессии тестирования.
Эта новая парадигма предлагает необходимую гибкость для изучения сенсорную обработку в различных популяциях, возрастов и клинических условиях. Это также имеет то преимущество, что он совместим с слуховых стимулов, что позволяет мультисенсорных оценок. До сих пор, точной и надежной оценки тактильных не не удалось у младенцев или детей, которые не могут надежно реагировать из-за интеллектуальной / языку расстройств. Эта методология призван восполнить этот пробел, чтобы помочь в раннем выявлении сенсорного дефицита перерабатывающих и вмешательства в период максимальной пластичности мозга. Улучшения в сенсорной обработки в младенчестве могут влиять на каскадпсихомоторного
Следующие процедуры все включены в Вандербильт Экспертный совет утвердил протоколы.
Protocol
Representative Results
Discussion
Этот роман сочетание воздушного слоеного и ERP (именуемого "Puffer системы») для измерения корковой обработки легкого прикосновения и тактильных-слуховые ответов хорошо переносится маленькими детьми с ограниченными возможностями и детей. Это справедливо как для unisensory и мультисенсорны…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Проект описывается при поддержке Национального центра исследовательских ресурсов, Грант UL1 RR024975-01, и в настоящее время в Национальном центре для Продвижение поступательного Науки, Грант 2 UL1 TR000445-06. Содержание является исключительной прерогативой авторов и не обязательно отражают официальную точку зрения 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).
