Abstract
Одностороннее церебральный паралич (СР) является психомоторного расстройства, что является очень распространенной причиной инвалидности в детстве. Она характеризуется односторонними двигательными возможностями, которые часто преобладают в верхней конечности. В дополнение к снижению пропускной способности движения пораженной верхней конечности, несколько детей с односторонней CP показывают пониженную осведомленности оставшейся емкости движения этого конечности. Это явление не обращая внимания на сохранившуюся способность пораженной верхней конечности регулярно называют развивающего системы Пренебрежение (DD). Различные теории были постулируется объяснить DD, каждый предложив несколько различных принципов для терапии. Тем не менее, когнитивные процессы, которые могли бы дополнительно способствовать DD у детей с односторонней CP никогда не были непосредственно изучены. В настоящее время был разработан протокол для изучения когнитивных аспектов, участвующих в верхней конечности контроля у детей с односторонней CP с и без ДД. Это было сделано с помощью записи событий, связанных с рotentials (ССП), извлеченные из текущей ЭЭГ во время задач целевой реагирования просьбой ответа вручную движения. ФКЗ состоять из нескольких компонентов, каждый из них связан с четко определенной познавательного процесса (например,., N1, с ранних процессов внимания, то N2, когнитивный контроль и Р3 с когнитивной нагрузки и умственных усилий). Благодаря своей отличной временным разрешением, техника ERP позволяет изучать несколько скрытых когнитивные процессы, предшествующие явных двигательных реакций и, таким образом, позволяет понять в познавательных процессов, которые могли бы внести вклад в явление DD. Используя этот протокол добавляет новый уровень объяснения в существующих поведенческих исследований и открывает новые возможности для более широкого внедрения научных исследований когнитивных аспектов развития ограничений на передвижение в детей.
Introduction
Детский церебральный паралич (СР) определяется как группа нервной расстройств, связанных с движением и осанки нарушений, вызванных нарушениями в развивающихся плода или младенца мозга 1. Даже если эти нарушения не являются прогрессивными, они связаны с пожизненной инвалидности 1,2. Одним из наиболее распространенных подтипов CP является односторонним СР, что составляет более одной трети всех случаев 3. Она характеризуется дефицитом выраженными мотор на одной стороне тела, которые часто более заметным в верхней конечности 1,3. Рядом с уменьшенной емкости движения пораженной верхней конечности, несколько детей с односторонней CP также, похоже, не спонтанно использовать оставшуюся емкость их пораженной стороны в повседневной жизни 4-8. Это игнорирование оставшейся емкости пораженного верхней конечности в одностороннем CP часто называют в качестве развивающего системы Пренебрежение (DD) 4-11.
Содержание "> Помимо традиционных объяснений DD на основе поведенческих теорий армирования 4, более поздние исследования подчеркивали важность когнитивных факторов для понимания DD 5,9-11. Эти теории основаны на том, что некоторые дефициты моторики у детей с одностороннее СР на самом деле вызваны неблагополучных познавательных процессов, которые необходимы для успешного целенаправленного поведения двигателя, а не от ограничений самого движения. В этом отношении Д. был по сравнению с явлением после инсульта двигателя пренебрежения, предполагая, зрительно-пространственной внимание дефициты 9, 11,12,. В качестве альтернативы, было предложено, что отсутствие использования пораженной стороны в критические периоды развития влияет не только на развитие моторики, но также связано с задержкой когнитивных процессов, связанных с поведением двигателя 5, 10.Хотя ДД широко описаны в литературе иразличные теории подчеркивали возможный вклад измененных познавательных процессов 5,9-11, эти когнитивные процессы, связанные с целенаправленной двигательной никогда не были непосредственно изучал в одностороннем CP. Текущий протокол был разработан для оценки когнитивных аспектов, связанных с верхней конечности контроля у детей с односторонней CP. Протокол описывает использование событий, связанных с потенциалами мозга (ССП), извлеченных из текущей ЭЭГ во время ручных операций целевой реагирования.
ФКЗ предложить уникальную возможность измерить нейронных ответов, которые время заблокирован различных этапах обработки, связанных с открытой реакции. То есть, они позволяют изучать различные познавательные процессы, связанные с целенаправленного двигательных реакций, таких как выбор ответа, подготовки ответа, и процессов ингибирования ответа. Кроме того, ССП состоит из нескольких компонентов, каждый из них связан с различными когнитивными процессами (например,., N1, с раннего attentioп-процессов, N2, когнитивный контроль и Р3 с когнитивной нагрузки и умственных усилий). Точно так же, с помощью ССП во время простой ручной задачи целевой отклика позволяет нам непосредственно изучать различные познавательные процессы, связанные с различных этапах обработки верхнего контроля конечностей у детей с односторонней CP с и без ДД.
Protocol
Утверждение для различных экспериментов с использованием этого экспериментального дизайна была получена из местного этического комитета факультета социальных наук (ECSW) из университета Неймегена, а также регионального медицинского комитета по этике исследований, ОПК Арнем-Неймеген по (Регистрационный номер: 2012 / 049; Н.Л. Nr .: 39607.091.12).
1. Участники
- Только включают детей, которые диагностированы с односторонним CP, как диагноз врача-специалиста (например, невропатолог, педиатр).
ПРИМЕЧАНИЕ: Протокол ERP для оценки когнитивных аспектов основной верхнюю конечность контроль двигателя была разработана для детей с односторонней CP, но не ограничивается только этой группы. - Только включают детей старше 5 лет 10,11.
ПРИМЕЧАНИЕ: Младшие дети не могли бы обратить внимание на задачи в течение всей процедуры. - Исключить детей с тяжелыми зрительными и слуховыми нарушениями.
ЗАМЕТКА: Рекомендуется включить детей, которые имеют только небольшие зрительные и слуховые нарушения, если они в состоянии выполнить задачу и не показывают никаких различий в отношении к скорости отклика и точность по сравнению с детьми, участвующих без зрением. Тем не менее, возможные нарушения должны быть указаны в более позднем докладе и, возможно, контролируется в Заключительном анализов. - Наконец, исключить детей, которые не в состоянии выполнить, чтобы задачи из-за возможных когнитивных нарушений и / или поведенческих расстройств.
- До измерения ЭЭГ, есть обученный специалист по трудотерапии и / или физиотерапевт оценки детей по отношению к ручной способности (MACS) пораженного стороны 13, а также возможного присутствия ДД.
- Для оценки DD, рассчитать индекс сравнения типичный объем использования пораженной стороны и руку во время спонтанных повседневной деятельности (производительности) с качеством руки / руки мастерства в идеальных условиях (мощности) 14,15 16. Рекомендация: Используйте показатели, которые ранее были использованы и предпочтительно подтверждено 14,15. Использование VOAA-DDD-R для определения DD настоятельно рекомендуется, так как психометрия этой задачи были опубликованы 14.
- С ручной способности, а также DD может изменяться с течением времени (например,., В связи с результатами терапии), запланировать эту оценку незадолго до или после измерения ЭЭГ (предпочтительно в той же неделе).
- Кроме того, собирать демографические данные детей (например,., Возраст, пол, лекарства и история захват), чтобы быть в состоянии принять эти переменные во внимание (например,., При сопоставлении групп или интерпретации результатов).
2. Разработка задачу Визуальный Целевая реагирования
- Написать сценарий для компьютерной визуальной задачи целевой реакции. См Справочная кодФайлы для примера сценария.
- Представить визуальные стимулы на экране компьютера, используйте доставку по стимулированию и экспериментальную программу управления, которая достаточно времени с точностью до отправки время автоподстройки маркеров для сигнала ЭЭГ, когда стимул представлен. Для регистрации ответов, использовать устройство, которое регистрирует время точные (1 мс) нажатия кнопок и обеспечивает соответствующие маркеры стимул к компьютеру ЭЭГ (см таблицу материалов).
- Для визуальные стимулы использовать четкие формы, представленные на белом фоне, что легко распознать (примеры формы или простые объекты) и легко отличить (например., Основанные на цвет, форма, размер). Рекомендуем простые графические рисунки вместо сложных стимулов, таких как фотографии.
- Следуйте рекомендациям ниже, чтобы проектировать ERP эксперименты для детей. Примечание: Проектирование ERP эксперименты для детей часто сложно, потому что дети могут иметь ограниченную способность соблюдать длинных повторяющихся экспериментов.
- Нынешние стимулы, которые достаточно большой, чтобы быть легко признаны ребенка (рекомендуется размер: 7 х 7 см).
- Кроме того, предпочтительно использовать стимулы, которые являются привлекательными для детей, чтобы держать внимание детей к задаче (например, Смайли). На рисунке 1 представлены экспериментальный протокол, который может быть использован в маленьких детей, чтобы изучить различные познавательные процессы во время простых движений руки.
- Не забудьте включить четко различные стимулы для права против левой начала движения. Это позволяет сравнивать отдельные этапы обработки, участвующих в движениях и пострадавшая и менее пораженной стороны, у детей с односторонней CP. Это в-предметного дизайна позволяет участвовать дети служат в качестве своего участника управления (в пострадавших против менее пораженной стороны).
- Рекомендация: Присутствует стимулы к левой или правой стороне экрана, чтобы вызвать, соответственно, влево или вправо движения рук. Сотрудничатьуправляете для стимулирования латерализации, включают в себя фоновое стимул к другой стороне экрана.
- Представить же количество стимулов к воздействию, как на менее пораженной стороне. Используйте минимум 20 повторений на стимул-категории, чтобы усреднение связанных с событием потенциалов 11. Однако, убедитесь, что длина эксперимента не превышает 10 мин, как дети, возможно, не сможет принять участие в более процедуре задач. Ранее ERP исследования у детей с протоколами отчета СР между 4,5 и 10 мин. 10,11,17,18 Если используется больше протокол, позволяет ребенку отдохнуть после 10 мин и продолжают после этого.
- Для записи ответов на представленных раздражителей, обеспечивают две кнопки большие реагирования (рекомендуется: диаметр: 9,5 см, высота 5,5 см) с требованиями очень низкой Сил реагирования, чтобы убедиться, что даже дети с существенными ограничениями движения могут легко ответить.
- Adapт исследуемый парадигму для измерения когнитивных процессов, представляющих интерес и исключает возможные альтернативные объяснения данных.
- Пример экспериментального проектирования: Cued Перейти / Nogo Task (Рисунок 1)
- Для подают реплики задача Go / ного изучения выбор ответа, подготовка ответа, а также ингибирование реакции, присутствующих четырех различных типов зрительных стимулов: фон-раздражителей (реализованные в базовой мерой визуальной обработки стимула), Кий-стимулы для левого и На правой стороне (реализовано для изучения процессов отбора стимул), перейдите / целевых стимулов для левой и правой стороны (реализован для изучения подготовки ответа процессы) и NoGo-стимулы для левого и правого стороны (реализовано для изучения ингибирования ответ процессы ).
- Рекомендация: Присутствует background- и меток стимулы для 1000 мс. Нынешние целевых стимулов до ответа произведен. Нынешние Nogo-стимулы для 1500 мс. Держите интервал между стимул (ISI) между cue- и целевой / ного-stimuli закреплены (рекомендуется: 1000 мс). Держите ISI после каждого правильный ответ следующего цели или пойти стимулы случайные (рекомендуется: между 1000-1500 мс).
- Для того, чтобы избежать сбивающий чудак деятельность, настоящее и промысловых NoGo-стимулы в равновероятной образом.
ПРИМЕЧАНИЕ: Несмотря на то, эта парадигма уменьшает эффекты ингибирования на NoGo-стимулы 19, это позволяет более прямое сравнение ССП, вызванную как промысловых и NoGo-раздражителей. - После каждого правильного ответа на целевой стимул-или правильной заторможенной реакции на Nogo-стимула, представить некоторую форму мотивации обратной связи (например,., Короткий смех звук).
3. Система сбора данных
ПРИМЕЧАНИЕ: Для измерений с детьми мобильный лаборатория ЭЭГ рекомендуется. Мобильная лаборатория позволяет проводить исследование в среде, которая знакома ребенку (например., Школа, реабилитационный центр, дома).Если мобильный настройка ЭЭГ не доступен, убедитесь, что ребенок комфортно с окружающей среды тестирования. Во время подготовки ЭЭГ рекомендуется есть отвлечение / развлечения для ребенка (например,., Смотреть фильм).
- Используйте два компьютера: один представляя стимулы и второй компьютер для записи и оцифровки ЭЭГ. Подключите компьютеры так, что коды событий могут быть отправлены на компьютер оцифровки ЭЭГ, когда событие происходит какой-то (например,., Стимул, ответ).
- При выборе системы электрод-усилитель использовать активный электрод системы (рекомендуется), чтобы уменьшить отношение сигнал-шум.
Примечание: активных электродов улучшить отношение сигнал-шум, потому что первый шаг амплификации проводится на месте электрода, таким образом, сводя к минимуму воздействие вмешательства шумовых сигналов. Большое преимущество этого активного электродной системы является то, что электрически изолированы камера не является необходимым во время записи ЭЭГ, позволяющейизмерения в почти любую среду.- Даже с активной системой электродов, будьте осторожны, чтобы не измерить близко к электрическим или механическим устройствам.
- Выберите количество электродов на основе исследования вопроса и исследуемой популяции. Система электрод 32-канальный (вместе с усилителем ЭЭГ 32-канальный) является достаточным для изучения наиболее познавательные процессы, связанные с различных этапах обработки верхнего контроля конечностей у детей.
4. Электрофизиологические Записи
- Начнем с очистки кожи в месте, где электрод помещают уменьшить сопротивление (рекомендация: Место электрод на левой сосцевидного кости, а другой активный электрод на правой сосцевидного кости для форума повторно ссылок на связанных mastoids).
- Очистите кожу при размещении электрода сравнения, осторожно применяя скраб крем для удаления мертвых клеток кожи и очистить его спиртом, чтобы удалить масляную субСтойки.
- Кроме того, очистить лоб и кожу вокруг глаз для EOG (Electro-oculogram) электродов (более подробную информацию на EOG записей в шаге 4.6). Будьте осторожны, когда очистка лица, кожа здесь могут быть очень чувствительны.
- Перед тем, как колпачок на голове участников, измерьте окружность головы, чтобы определить размер крышки. Для определения окружности, поместите измерительный ленту вокруг самой широкой части головы, чуть выше ушей.
- Применение крышку с соответствующего размера и проверить, является ли это в правильном положении.
- Для этого измерьте расстояние между ИНИОН (выпуклые части затылочной кости в задней части черепа) и Насьон (точка, где в верхней части носа соответствует хребет лоб), а также между левым и правым между звуковыми углублений , Поместите электрод Cz ровно 50% от этих расстояний. Использование колпачок гарантирует, что если Cz правильно расположен над центральной вершины, все остальные ELectrodes автоматически позиционируется на стандартных местах в соответствии с международной системой 10-20 20.
- Поместите электроды в соответствии с системой 20 с помощью числа на крышке и электродами Международной 10-20.
- Найдите электроды на пять срединных сайтов (ФЗ СТЗ, CZ, PZ и Oz) и 24 боковых участков (FP1 / 2, F7 / 8, F3 / 4, fC5 / 6, fc1 / 2, С3 / 4, CP5 / 6, CP1 / 2, Р7 / 8, Р3 / 4, Т7 / 8, О1 / 2), чтобы оценки распределений кожи головы для нахождения пространственного максимумы ERP компонентов, представляющих интерес в ходе автономной обработки данных (Рисунок 2).
- Если опорный электрод расположен на левой сосцевидного кости, поместить более одного электрода на правой сосцевидного кости для связанного ссылок записи. Поместите заземляющий электрод на AFZ (рисунок 2 для схемы размещения электродов).
- Заполните электродов с электропроводной геля, вставив тупую иглу через электроды. Тон гель увеличивает контакт с кожей и действует как ковкого расширение электродов. В целях снижения импеданса, осторожно обдирать кожу под электродом. Будьте осторожны, чтобы не применять слишком много геля в проводящий гель может войти в контакт с гелем соседнего электрода, искажая сигнал.
- Со-зарегистрировать ЭОГ исправить сигнал ЭЭГ для движений глаз во время автономной обработки данных.
ПРИМЕЧАНИЕ: Особенно с детьми трудно избежать артефактов движения глаз только через инструкции. Со-регистрации этого EOG сигнала впоследствии правильный для производства электрической активности глазами, поэтому настоятельно рекомендуется для этих участников.- Для этого поместите ЭОГ электродов вокруг глаз детей.
- Как детский кожа очень чувствительна, старайтесь избегать размещение четырех EOG электродов. Вместо этого, место только два электрода EOG с помощью одного из активных электродов ниже правого глаза и один на внешней банкиТаким образом, из правого глаза. При применении глазной коррекции во время обработки данных в автономном режиме, использовать F7 и FP2 электродов в качестве опорных электродов для записи EOG.
- Держите импеданса электрода ниже 20 кОм с помощью измерителя сопротивления при присоединении электроды.
ПРИМЕЧАНИЕ: Рекомендуется использовать систему усиления, которая имеет это как встроенной функции. - Используйте программное обеспечение цифровизации оцифровать и записать сигнал ЭЭГ в соответствии с инструкциями изготовителя. Используйте следующие рекомендуемые настройки для записи: оцифровать в 1000 образцов / сек и онлайн-фильтра между 0,016 и 250 Гц.
5. Выполнение Целевой-ответ Задача Во время записи ЭЭГ
- Поместите экран ноутбука или компьютера примерно 40 см в передней части ребенка. Найдите две красные кнопки рядом с клавиатурой ноутбука, один на правой стороне и один на левой стороне. Держите дистанцию между кнопками на 30 см, чтобы избежать уведомление о возможностивость, что не так рука используется, чтобы нажать на кнопку. Найдите детские руки чуть выше двух красных кнопок с локти на стол.
- Поручить ребенка реагировать как можно быстрее, чтобы целевых стимулов-нажав на красную кнопку на стороне целевых стимулов (правой клавишей на правой презентации стимула, левой кнопкой для левой презентации стимула), Если Nogo-стимулы включены, поручить ребенка подавлять свою реакцию всякий раз, когда ного-стимул представлены.
- Провести короткий пробный сеанс. Убедитесь, что все стимулы, которые используются в эксперименте появляются по крайней мере, один раз в течение этого судебного заседания. Тем не менее, сохранить этот судебное заседание как можно более коротким (примерно 1 мин без лишних повторений), чтобы предотвратить вызывающие усталость в конце протокола.
6. Обработка данных в сети
- Поведенческая обработка данных
- Определить поведенческие переменные (например, ошибки, REACраз Тион) до обработки данных ЭЭГ. Важно, что ERP данные соответствуют поведенческих данных (например, что только испытания с правильных ответов используются для усредненных ССП).
- Рекомендации: не Определите ошибки, как ложных хитов, упущения следующие целевые-раздражителей (например, ответ следующие cue- и NoGo-стимулов в рамках 2000 мс.) (Рекомендуется: нет ответа в течение 2000 мс), а также ошибочные ответы (не ту кнопку или обе кнопки в нажатом одновременно). В зависимости от исследования вопроса, исследователи, возможно, пожелает, чтобы исключить эти ошибки в данных РТ и ERP.
- Электрофизиологические обработки данных для ERP анализов (рекомендуется шагов)
ПРИМЕЧАНИЕ: Выберите систему анализа данных, который подходит для анализа данных, направленных на конкретную отвечая на вопрос исследования. Различные системы лучше подходят для различных целей анализа (например,., ERP анализ в зависимости от частоты анализов). Можно независимаяLY программа это программное обеспечение, а также с помощью системы коммерческого анализа ЭЭГ. Инструкции, приведенные ниже, являются специфическими для BrainVision Analyzer. Использование BrainVision анализатор только один из многих возможных вариантов для анализа ERP данных.- Если связанный ссылка запись была выбрана (электрод помещается на одной из костей и сосцевидного другим активным электродом, расположенным на другой сосцевидной кости), повторно ссылка сигнал каждого электрода ЭЭГ в связанных mastoids. Выберите канал на правой сосцевидной кости в качестве нового опорного канала и включают в себя неявную ссылку в расчете новой ссылки (Преобразования -> Канал предварительной обработки -> Новый Ссылка).
- Нанести глазную коррекции с помощью сигнала, записанного с вертикальной и горизонтальной EOG каналов (например,., Gratton & Coles 21). Если были использованы только два EOG каналы, использовать F7 и FP2 электродов в качестве опорных электродов для EOG каналов (преобразований -> OculAR Коррекция).
- Применить соответствующий фильтр (Преобразования -> Фильтрация данных -> IIR фильтры). Для ССП, зарегистрированных у детей рекомендуется использовать фильтр высоких частот с обрезанием 0,5 Гц и фильтр нижних частот, который не превышает 40 Гц.
- Сегмент сигнал, связанные с различными стимулами в равных эпох сегмента на основе различных маркеров позиций (Преобразования -> Анализ по сегментам Функции -> Сегментация -> Создание новых сегментов на основе положения маркера). Для ФКЗ после представления зрительных стимулов использовать сегменты из 250 мсек до стимула до, по крайней мере 750 мс после стимула (рекомендуется). Кроме того, исключить эпохи неправильных испытаний (ложные хитов и пропуски) с помощью отбора Boolean.
- Detrend сигнал для коррекции заносов в сигнале (трансформации -> Анализ по сегментам Функции -> DC Detrend).
- Нанесите отказ артефакт на экран каждый сегмент для двигателяи глазные артефакты, такие как мышечной активности и высоких частот удалить сегменты, содержащие артефакты, превышающие ± 150 мкВ. Рекомендация: использовать полуавтоматическом режиме, чтобы иметь больше понимания, что данные удаляются (Преобразования -> Артефакт Отказ -> Полуавтоматическая сегмента Выбор).
- Нанесите соответствующую коррекцию базовой (Преобразования -> Анализ по сегментам Функции -> коррекция базовой линии). Рекомендация: Для ССП После представления зрительных стимулов не использовать коррекцию базовой от -250 мс до презентации стимула.
- Нормальное сегменты каждого типа стимула и руки (пострадавших против меньшей степени) (Преобразования -> Анализ по сегментам функции -> Средняя).
- Наконец, экспорт в виду амплитуды для различных пиков интерес (Export -> Площадь информации). Рекомендация: Для того чтобы закрывать счет, определить усредненную величину в пределах фиксированной задержкой окне. Для определения соответствующего окна задержки дляизученная группа, найти максимум пика интереса к великой усредненный ССП всех детей и определить окно, достигнув 50% от этого значения до и после пика. Используйте это окно для экспорта усредненное значение этого окна компонента для всех отдельных участников 22.
- Рекомендация: В текущий протокол исследования направлены на изучение различий в обработке информации и познавательных способностей, включать в себя данные из срединных электродов. Эндогенные компоненты, отражающие различия в обработке информации и познавательных способностей отчетливо видны и идентифицировать над вершиной из-за широко распространенной активности и смазывают кожу головы топографии сигналов.
ПРИМЕЧАНИЕ: В предыдущих исследованиях с использованием этого протокола, данные ФЗ СТЗ, и Cz электродов были использованы для анализа данных 10,11.
Representative Results
Описанный протокол был использован в ранее опубликованных исследований, которые изучали основные когнитивные факторы, способствующие явлению развивающего системы Пренебрежение (DD) у детей с односторонней ДЦП (CP) 10,11. Два слегка различных протоколов были использованы в этих публикациях отделить различные когнитивные процессы, вовлеченные в ответ ручной целенаправленной к мишени. В обеих статьях существенные различия в когнитивных процессах между группами (DD и noDD) были найдены в реакции на цель-стимул презентации на срединных электродов (ФЗ СТЗ, Чехия). Представительные Таким образом, результаты показывают, событий, связанных с потенциалы мозга (ССП), вызываемые-мишеней раздражителей (вызываемых в Go / NoGo-задачи, как показано на рисунке 1) у детей с односторонней CP с и без ДД. Представленные цифры основаны на записях 24 детей с односторонней CP между 5 и 11 лет.
Усреднение по испытаний и участников производит ERP сигнала, который состоит из ряда положительных и отрицательных отклонений:. Компонентов ССП Рисунок 3 показывает большой усредненный ERPs 24 детей с односторонней CP в ответ на визуальные-мишеней стимулов (как представлено на рисунке 1). Рисунок 3А Гран-среднем ССП на СТЗ положение электрода для детального просмотра различных потенциалов. Это показывает, отдельные потенциалы для предъявления стимула к пораженной стороне (AS) и на менее пораженной стороне (ЛАГ). 3В показывает представление potentialsacross головы. Эти грандиозные усредненный ФКЗ показать среднее реакция на раздражители представлены для обеих сторон, пострадавших (АС) и менее подвержен влиянию со стороны (ЛАГ). Гран-средние показаны на рисунках 3A и 3B содержать четкое N1 и P2 компонент. Вместо классической P3, А лате Задержка негативный компонент (NC) наблюдается при лобно-центральной позиции головы после-мишеней раздражители. Это лобно-центральной отрицательная волна детей сообщалось ранее, чтобы быть сопоставимы с классической P3 волны у взрослых 20 и неоднократно наблюдались в задачах целевой реагирования у детей с односторонней CP 10,11.
На рисунке 4 изображена групповые различия в ССП между детьми с односторонним CP с и без ДД. Рисунок 4A изображает торжественное усредненный ССП для обеих групп (DD и noDD) и с каждой стороны (пострадавших и менее пораженной стороне) отдельно. Для обеих групп компонентов N1 и P2, а также негативный компонент в конце задержки можно наблюдать. Тем не менее, отрицательное волны в области Р3 значительно больше в группе DD (р <0,05). Кроме того, значительные различия между амплитудой компонента N1 можно наблюдать между группами. Для статистическойанализирует были проанализированы усредненные значения в фиксированных окон задержки. Чтобы изобразить существенные различия, гистограммы часто используются, как показано на фиг.4В. Для интерпретации различий между двумя группами, там в изобилии литературы, что касается каждого компонента ERP в определенной когнитивной деятельности. Всякий раз, когда значительные групповые различия обнаруживаются существующей литературы должны использоваться для соответствующей интерпретации смысла этих различий. Как результаты этих представительств результаты были интерпретированы, связанные с научно-исследовательскими вопросов описаны в соответствующих публикациях 10,11.
В дополнение к данным, полученных из ERP записей, различные задачи целевой отклика также генерировать данные о поведении, которые могут быть использованы для дополнительных анализов. Время реакции (время от целевой презентации нажатием) и ошибки (например, пропуски., Следующие целевых stimuLi) может быть использован в качестве отдельных дополнительных зависимых переменных. При изучении детей с односторонней CP, различия в реакции между раз обеими руками (в пострадавших против меньшей степени) можно ожидать 10,11, как показано на рисунке 5. Тем не менее, даже при соблюдении разногласия по ССП, возможно, что поведенческие измерения показывают, нет различия между группами 10.
Другая возможность, используя время реакции и оценки ошибок в отдельных измерениях, чтобы использовать комбинированную оценку путем вычисления обратной Efficiency Scores (IES). Эти информационные элементы определяется средним временем реакции, деленное на долю правильных ответов, выраженных в миллисекундах 23. Этот метод считается особенно полезным в задачах с низким (<10%) частоты появления ошибок 3 2. Как текущий протокол предполагает очень легко процедур целевой реагирования, низкий уровень ошибок ожидалось, и был документред в предшествующем опубликованной работы 10,11.
Рисунок 1. Пример задачи целевой отклика экспериментировать подходит для широкого возрастного диапазона. Пример состоит из зрительных стимулов пар смайлик фигур, представленных на белом фоне. Два разных типа испытаний приведены: целевых испытаний для правой руки (левая) и NoGo-испытаний для правой руки (справа). Оба исследования включают background- и cue- стимулы. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.
Рисунок 2. Схема размещения электродов на основе международного 10-20 системы. Белые электроды представляют собой применяемые ставленникит 32 активных электродов с связанного размещения опорного сосцевидного и двух активных электродов, используемых для измерения EOG. Оранжевый электрод представляет собой электрод. Серая электрод представляет собой электрод заземления. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.
Рисунок 3. Представитель Гран-ФКЗ среднем следующие целевые стимулы.-Гран-усредненные ERP формы волны 24 детей с односторонней время CP заблокированных в целевых стимулов. (А) Гранд-ФКЗ среднем на СТЗ положении электрода. Сплошная линия представляет ССП следующий презентацию целевой стимул к менее пораженной стороне (ЛАГ). Пунктирная линия представляет ССП следующие мишени стимула презентации пораженной стороне (AS). Временные окна аркруглый максимумы различных компонентов интереса (N1, P2 и P3 / NC) выделены. (B) представление грандиозных усредненный ССП по всей волосистой части головы. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.
Рисунок 4. Представитель Гран-ФКЗ среднем следующие целевые стимулы-отображения различий между двумя группами. (A) Великие усредненный ERP сигналов тех же 24 детей с односторонней CP, представленные на рисунке 3, время заблокирован целевых стимулов. Двенадцать детей были классифицированы как имеющие DD. Синие линии представляют ССП детей с односторонним CP без ДД (noDD, N = 12). Оранжевые линии представляют ССП для детей с DD (DD, N = 12). Сплошные линии представляютССП следующие презентации целевой стимул к менее пораженной стороне (ЛАГ). Пунктирные линии представляют ССП следующие мишени стимула презентации пораженной стороне (AS). Временные окна вокруг максимумов различных компонентов интереса (N1, P2 и P3 / NC) выделены. (В) Р3 / Nc амплитуды (в среднем ± SEM мкВ) целевых стимулов-как изображено на рисунке 3А. Синие полосы представляют средние значения амплитуды Р3 / NC для детей, оставшихся без ДД. Оранжевые полосы представляют средние значения амплитуды Р3 / NC для детей с DD. Четкие полосы представляют результаты менее пораженной стороне (ЛАГ). Полосатые бары представляют результаты пораженной стороне (AS). Звездочка указывает на значительное (р <0,05) различие между обеими группами относительно амплитуды Р3 / NC. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть увеличенное Figure.
Рисунок 5. Представитель данных, отображающие время реакции различия между пораженной и менее пораженной стороны. Изображен являются средством ± маркетингу поисковых. Серая полоса показывает среднее время реакции на целевых стимулов 24 детей с односторонней CP с их менее пораженной стороны. Черная полоса показывает среднее время реакции на целевых стимулов тех же детей с их стороны пострадавшего. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.
Discussion
Данная статья представляет собой протокол, разработанный непосредственно оценить когнитивные процессы, связанные с движением во время контроля простых верхних конечностей в движениях детей с односторонним ДЦП (CP) и развивающего системы Пренебрежение (DD). Одностороннее СР не является прогрессивным развития нервной системы расстройство, которое характеризуется дефицитом движения на одной стороне тела, в первую очередь влияет на верхнюю конечность 1,3. Дети с DD показать пренебрежение сохранившейся способности их пораженной стороны во время спонтанных повседневной деятельности 5. В настоящее время был разработан протокол разгадать когнитивных механизмов, которые могли бы способствовать явления DD с целью совершенствования существующих процедур реабилитации этих детей. С помощью этого протокола ценные новые идеи были получены о лежащих в основе когнитивных процессов, связанных с простых верхних движений конечностей у детей с ДД 10,11.
Важнейшее значение для этого протокол является использование связанных с событиями потенциалов мозга (ССП) в течение очень легкой задачей исполняемый целевой реакции. Простота ведения задачу позволяет включить маленьких детей с ограничениями движения. Запись ССП во время задачи используется в качестве мощного неинвазивной техники нейровизуализации, который измеряет нейронной активности с высоким временным разрешением. Используя этот протокол позволяет для изучения когнитивных аспектов, связанных с различными этапах обработки верхнего контроля конечностей у детей с односторонней CP. Как таковая, она распространяется поведенческие экзамены в нейрофизиологической уровне. Кроме того, протокол может быть легко адаптирована представляя различные стимулы (например,., Кий-стимулы, стимулы ного-) или адаптации время презентации стимула, а также между стимулированию интервалы. Таким образом, можно непосредственно оценивать когнитивные различные процессы, связанные с верхней конечности управления (например., Препараты против отклика ингибирования реакции).
Рядом с идеей, что некоторые дефициты моторики у детей с односторонней CP на самом деле вызваны неблагополучных познавательных процессов, еще один важный аспект, который может внести свой вклад в наблюдаемых дефицита моторных у детей с DD является возможным сенсорное дефицит 18. Из-за травмы на конкретные таламокортикальных и corticocortical путей некоторые дети с односторонней CP не получить точную сенсорную обратную связь от своих движений 24. Это, в свою очередь, было предложено привести к недостаточному использованию пораженной стороны, то есть., Дд. Текущий протокол непосредственно не оценить эту возможную сенсорную дефицит. Для детальной оценки различных сенсорной обработки у детей с ограниченными возможностями передвижения, мы ссылаемся на работы мэтра и ключ (2014) 25.
Для обеспечения точных и обоснованных результатов, есть несколько важных очков, чтобы держать в уме. Перед началом эксперимента ЭЭГ, это в первую очередь важно понять, связанный Птitations этой техники. Относительно низкие пространственное разрешение, а также трудность выведения подкорковой деятельности являются важными вопросами для рассмотрения. Если вопрос исследования направлена на нейро-анатомически локализации специфических процессов во верхней конечности контроля, методы нейровизуализации альтернативные следует рассматривать (например., (Е) МРТ). Тем не менее, должно быть четко указано, что не-инвазивность ЭЭГ, а также возможность использования мобильного лабораторию для измерения в местах, которые знакомы ребенку предлагает огромное преимущество перед другими методами.
Рядом с плохой пространственным разрешением измерений ЭЭГ, шум введен мигает и мышечной деятельности также является недостатком. Особенно у детей очень трудно дать соответствующие указания по сокращению этих артефактов. Поэтому очень важно использовать протокол, который держит внимание детей и не займет слишком много времени.
Нынешний прotocol предлагает новые эмпирические знания в основных познавательных процессов, которые способствуют явления DD у детей с односторонней CP 10,11. Эти идеи могут иметь высокую ценность не только для дальнейшего понимания DD, но и для индивидуализации текущие методы лечения. Кроме того, возможности этого протокола непосредственно оценить основные когнитивные факторы верхней конечности контроля может привести к возможной широкой реализации для исследования когнитивных аспектов, связанных с развитием движения у детей.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| "Presentation" stimulus delivery and experimental control program for neuroscience | NeuoBehavioralSystems | company web address: http://www.neurobs.com/index_html Alternate stimulus presenation software can be used |
|
| Button Box, for time accurate(1ms) button press registration | TSG, Radboud University Nijmegen | company web address: http://tsgdoc.socsci.ru.nl/ index.php?title=ButtonBoxes Alternate button press registration device can be used |
|
| BrainAmp DC 32 channels EEG/EP system, with BUA 128 USB interface S/N: AMP13061963DC, BUA128-1302289, EIB13010349 |
MedCaT B.V. | BP-01100 | company web address: http://www.medcat.nl/Research/acticap.htm For measurements with children a mobile EEG lab is highly recommended |
| Acticap 32 channel standard cap set S/N: aCAP11101664, aEB13032942 |
MedCaT B.V. | BP-04200 | company web address: http://www.medcat.nl/Research/acticap.htm It is highly recommended to use an active electrode system |
| BrainVision Recorder Software license USB Dongel: UR11471 & BrainVision Analyzer Software license USB Dongel: U12512 |
Brain products | BP00020 & BP00120 |
company web address: http://www.brainproducts.com/ Alterante recording and analyzing software can be used |
| NuPrep | MedCatSupplies | 10-30 | company web address: http://www.medcat.nl/supplies/ Alternate skin preparation exfoliants can be used |
| Skin Conductance Electrode Paste | MedCatSupplies | TD-246 | company web address: http://www.medcat.nl/supplies/ Alternate EEG conductive electrode gel can be used |
| Blunt needle and syringe kit |
MedCatSupplies | JG161.5 & 30xxxx |
company web address: http://www.medcat.nl/supplies/ Needle and syringe kit is used to apply conductive gel to electrode embedded in the EEG cap |
| Acticap Holder for Active Electrodes and stickers |
MedCatSupplies | BP-04244 & Z85-10x |
company web address: http://www.medcat.nl/supplies/ Acticap Holders and stickers are used for fixating EOG electrodes |
References
- Rosenbaum, P., et al. A report: the definition and classification of cerebral palsy April 2006. Dev Med Child Neurol. Supplement. 109, 8-14 (2007).
- Aisen, M. L., et al. Cerebral palsy: clinical care and neurological rehabilitation. Lancet Neurol. 10, 844-852 (2011).
- Odding, E., Roebroeck, M. E., Stam, H. J. The epidemiology of cerebral palsy: incidence, impairments and risk factors. Disabil Rehabil. 28, 183-191 (2006).
- Taub, E., Ramey, S., DeLuca, S., Echols, K. Efficacy of constraint-induced movement therapy for children with cerebral palsy with asymmetric motor impairment. Pediatrics. 113, 305-312 (2004).
- Houwink, A., Aarts, P., Geurts, A., Steenbergen, B. A neurocognitive perspective on developmental disregard in children with hemiplegic cerebral palsy. Res Dev Disabil. 32, 2157-2163 (2011).
- Deluca, S., Echols, K., Law, C., Ramey, S. Intensive pediatric constraint-induced therapy for children with cerebral palsy: randomized, controlled, crossover trial. J Child Neurol. 21, 931-938 (2006).
- Hoare, B., Wasiak, J., Imms, C., Carey, L. Constraint-induced movement therapy in the treatment of the upper limb in children with hemiplegic cerebral palsy. Cochrane Database Syst Rev. (2), (2007).
- Boyd, R., et al. INCITE: A randomised trial comparing constraint induced movement therapy and bimanual training in children with congenital hemiplegia. BMC Neurol. 10, 4 (2010).
- Sutcliffe, T., Logan, W., Fehlings, D. Pediatric constraint-induced movement therapy is associated with increased contralateral cortical activity on functional magnetic resonance imaging. J Child Neurol. 24, 1230-1235 (2009).
- Zielinski, I. M., Jongsma, M. L., Baas, C. M., Aarts, P. B., Steenbergen, B. Unravelling developmental disregard in children with unilateral cerebral palsy by measuring event related potentials during a simple and complex task. BMC Neurol. 14, 6 (2014).
- Zielinski, I. M., Steenbergen, B., Baas, C., Aarts, P., Jongsma, M. Neglect-like characteristics of developmental disregard in children with cerebral palsy revealed by event related potentials. BMC Neurol. 14, 221 (2014).
- Saevarsson, S. Motor Response Deficits of Unilateral Neglect: Assessment, Therapy, and Neuroanatomy . Appl Neuropsychol Adult. , (2013).
- Eliasson, A. C., et al. The Manual Ability Classification System (MACS) for children with cerebral palsy: scale development and evidence of validity and reliability. Dev Med Child Neurol. 48, 549-554 (2006).
- Houwink, A., Geerdink, Y., Steenbergen, B., Geurts, A., Aarts, P. Assessment of upper-limb capacity, performance, and developmental disregard in children with cerebral palsy: validity and reliability of the revised Video-Observation Aarts and Aarts module: Determine Developmental Disregard (VOAA-DDD-R). Dev Med Child Neurol. 55, 76-82 (2013).
- Sutcliffe, T., Logan, W., Fehlings, D. Pediatric constraint-induced movement therapy is associated with increased contralateral cortical activity on functional magnetic resonance imaging. J.Child Neurol. 24 (10), 1230-1235 (2009).
- Klingels, K., Jaspers, E., Van de Winkel, A. A systematic review of arm activity measures for children with hemiplegic cerebral palsy. Clin Rehabil. 24 (10), 887-900 (2010).
- Maitre, N. L., et al. Feasibility of event-related potential methodology to evaluate changes in cortical processing after rehabilitation in children with cerebral palsy: a pilot study.J Clin Exp Neuropsyc. 36 (7), 669-679 (2014).
- Maitre, N. L., Barnett, Z. P., Key, P. F. Novel Assessment of Cortical Response to Somatosensory Stimuli in Children With hemiparetic Cerebral Palsy. J Child Neurol. 27 (10), 1276-1283 (2012).
- Lavric, A., Pizzagalli, D. A., Forstmeier, S. When 'go' and 'nogo' are equally frequent: ERPcomponents and cortical tomography. Eur J Neurosci. 20, 2483-2488 (2004).
- Sharbrough, F., et al. American Encephalographic Society guidelines for standard electrode position nomenclature. J Clin Neurophysiol. 8, 200-202 (1991).
- Gratton, G., Coles, M., Donchin, E. A new method for off-line removal of ocular artifact. Electroen Clin Neuro. 55 (4), 468-484 (1983).
- Picton, T. W. The P300 wave of the human event-related potential. J Clin Neurophysiol. 9, 456-479 (1992).
- Bruyer, R., Brysbaert, M. Combining Speed and Accuracy in Cognitive Psychology: Is the Inverse Efficiency Score (Ies) a Better Dependent Variable Than the Mean Reaction Time (Rt) and the Percentage of Errors (Pe)? Psychol Belg. 51, 5-13 (2011).
- 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 (2012).
- Maitre, N. L., Key, A. P. Quantitative assessment of cortical auditory-tactile processing in children with disabilities. J Vis Exp. 29 (83), (2014).
