Abstract
Unilaterale paralisi cerebrale (CP) è un disordine dello sviluppo neurologico che è una causa molto comune di disabilità nell'infanzia. E 'caratterizzata da difficoltà motorie unilaterali che sono spesso dominate dell'arto superiore. Oltre a ridotta capacità motoria dell'arto superiore interessato, diversi bambini con unilaterale CP mostrano una ridotta consapevolezza della capacità restante di tale movimento dell'arto. Questo fenomeno di trascurare la capacità conservato dell'arto superiore interessato viene regolarmente indicata come Ignorare Developmental (DD). Diverse teorie sono state postulate per spiegare DD, ogni suggeriscono le linee guida leggermente diversi per la terapia. Eppure, i processi cognitivi che potrebbero inoltre contribuire a DD in bambini con CP unilaterale non sono mai state direttamente studiate. L'attuale protocollo è stato sviluppato per studiare gli aspetti cognitivi coinvolti nel controllo dell'arto superiore in bambini con CP unilaterale con e senza DD. Ciò è stato fatto registrando evento-correlati potentials (ERP) estratte dal corso EEG durante le attività di destinazione-risposta che chiedono una risposta a mano movimento. ERP costituiti da più componenti, ciascuno dei quali associato ad un processo cognitivo ben definito (ad es., La N1 con processi attenzione primi, N2 con controllo cognitivo e P3 con carico cognitivo e fatica mentale). Grazie alla sua eccellente risoluzione temporale, la tecnica ERP permette di studiare diversi processi cognitivi segrete precedenti risposte motorie palesi e quindi permette di comprensione dei processi cognitivi che possono contribuire al fenomeno della DD. Usando questo protocollo aggiunge un nuovo livello di spiegazione studi comportamentali esistenti e apre nuove strade alla più ampia attuazione della ricerca sugli aspetti cognitivi della limitazione di movimento dello sviluppo nei bambini.
Introduction
Paralisi cerebrale (CP) è definito come un gruppo di disturbi dello sviluppo neurologico legati al movimento e postura menomazioni che sono causati da disturbi della sviluppo fetale o infantile del cervello 1. Anche se questi disturbi sono non progressiva, sono associati a disabilità permanente 1,2. Uno dei sottotipi più comuni di CP è CP unilaterale, che rappresentano più di un terzo di tutti i casi 3. Essa è caratterizzata da deficit motori pronunciati su un lato del corpo che sono spesso più prominente nella 1,3 dell'arto superiore. Accanto alla ridotta capacità motoria dell'arto superiore interessato, diversi bambini con CP unilaterale sembrano fallire usare spontaneamente la capacità residua della loro mano colpita nella vita quotidiana 4-8. Questo disprezzo della capacità residua dell'arto superiore colpita in CP unilaterale è stato spesso indicato come Ignorare Developmental (DD) 4-11.
content "> A parte le spiegazioni tradizionali della DD basati su teorie di rinforzo del comportamento 4, studi più recenti hanno sottolineato l'importanza di fattori cognitivi per comprendere DD 5,9-11. Queste teorie si basano sull'idea che certi deficit motori in bambini con CP unilaterale sono effettivamente causato da processi cognitivi disfunzionali che sono necessari per il successo comportamento motorio goal-directed, piuttosto che dallo stesso restrizioni di movimento. Da questo punto di DD è stato confrontato con il fenomeno di post-ictus abbandono motore, suggerendo attenzione visuo-spaziale deficit 9, 11,12,. In alternativa, è stato proposto che la mancanza di uso della mano colpita durante periodi di sviluppo cruciali non riguarda soltanto lo sviluppo motorio, ma è anche associato con un ritardo di processi cognitivi legati al comportamento del motore 5, 10.Sebbene DD è stato ampiamente descritto in letteratura ediverse teorie hanno sottolineato il possibile contributo dei processi cognitivi alterati 5,9-11, questi processi cognitivi relativi al comportamento del motore goal-directed non sono mai stati direttamente studiato in CP unilaterale. L'attuale protocollo è stato sviluppato per valutare gli aspetti cognitivi relativi al controllo degli arti superiori nei bambini con CP unilaterale. Il protocollo descrive l'uso di potenziali cerebrali evento-correlati (ERP) estratti dalla EEG continuo durante compiti bersaglio-risposta manuale.
ERP offrono l'opportunità unica di misurare le risposte neurali che sono tempo bloccato per fasi di lavorazione distinte legate ad una risposta palese. Cioè, essi permettono di studiare diversi processi cognitivi collegati con obiettivo diretto risposte motorie, come la selezione di risposta, la preparazione di risposta, e processi di inibizione di risposta. Inoltre, ERP sono costituiti da diversi componenti, ognuno dei quali associato a processi cognitivi differenti (ad es., La N1 con i primi attention processi, la N2 con controllo cognitivo e la P3 con carico cognitivo e sforzo mentale). Allo stesso modo, utilizzando ERP durante un compito semplice bersaglio di risposta manuale permette di studiare direttamente diversi processi cognitivi legati alla diverse fasi di lavorazione del controllo dell'arto superiore in bambini con CP unilaterale con e senza DD.
Protocol
L'approvazione per diversi esperimenti utilizzando questo progetto sperimentale è stato ottenuto dal Comitato Etico locale della Facoltà di Scienze Sociali (ECSW) dalla Radboud University Nijmegen, nonché dal regionale Medical Research Comitato Etico, il CMO Arnhem-Nimega (Numero di registrazione: 2012 / 049; NL nr .: 39607.091.12).
1. I partecipanti
- Includere solo i bambini che sono diagnosticati con CP unilaterale come diagnosticato da un medico specialista (per esempio, il neurologo, pediatra).
NOTA: Il protocollo ERP di valutare aspetti cognitivi di base controllo motore dell'arto superiore è stato sviluppato per i bambini con CP unilaterali, ma non è limitata solo a questo gruppo. - Includono solo i bambini di età superiore a 5 anni 10,11.
NOTA: Younger bambini potrebbero non essere in grado di prestare attenzione al compito durante l'intera procedura. - Escludere i bambini con disabilità visive e uditive gravi.
NOTA: Si raccomanda di includere i bambini che hanno solo lievi menomazioni visive e uditive, se sono in grado di svolgere il compito e non mostrano differenze rispetto alla velocità di risposta o accuratezza rispetto ai bambini che partecipano senza disabilità visive. Tuttavia, eventuali perdite di valore devono essere specificati in una successiva relazione e, eventualmente, controllata per le analisi finali. - Infine, escludere i bambini che non sono in grado di rispettare il compito a causa di possibili deficit cognitivi e / o disturbi comportamentali.
- Prima della misurazione EEG, un terapista addestrato e / o un fisioterapista valutare i bambini rispetto alla manualità (MACS) della mano colpita 13 nonché l'eventuale presenza di DD.
- Per valutare DD, calcolare un indice confrontando la quantità tipica di uso della mano colpita e braccio durante le attività quotidiane spontanee (performance) con la qualità giocata mano / braccio in condizioni ideali (capacità) 14,15 16. Raccomandazione: utilizzare gli indici che sono stati usati in precedenza e, preferibilmente, convalidati 14,15. L'uso del VOAA-DDD-R per la determinazione DD è altamente raccomandato, come i psicometria di questa attività sono stati pubblicati 14.
- Dal momento che la capacità manuale e DD può cambiare nel tempo (ad es., A causa di risultati terapeutici), pianificare questa valutazione poco prima o poco dopo la misurazione EEG (preferibilmente entro la stessa settimana).
- Inoltre, raccogliere i dati demografici dei bambini (ad es., Età, sesso, farmaci e la storia di sequestro) per essere in grado di prendere queste variabili in considerazione (ad es., In caso di corrispondenza gruppi o l'interpretazione dei risultati).
2. Lo sviluppo di Visual Task target-risposta
- Scrivere uno script per l'attività target-risposta visivo computerizzato. Vedere Codice supplementareFile per uno script di esempio.
- Per presentare gli stimoli visivi sullo schermo di un computer, utilizzare una consegna stimolo e programma di controllo sperimentale che è giunto il momento sufficientemente accurato per inviare marcatori tempo bloccato al segnale EEG ogni volta che uno stimolo è presentato. Per la registrazione delle risposte, utilizzare un dispositivo che registra l'ora esatta (1 msec) la pressione dei pulsanti e garantisce relativi marcatori di stimolo al computer EEG (vedi Tabella dei Materiali).
- Per stimoli visivi utilizzano forme chiare presentati su uno sfondo bianco che sono facili da riconoscere (esempi sono forme o oggetti semplici) e facile da distinguere (ad es., In base al colore, forma, dimensione). Consigliato sono semplici disegni grafici, invece di stimoli complessi come fotografie.
- Seguire le raccomandazioni di seguito per progettare esperimenti ERP per i bambini. Nota: Progettare esperimenti ERP per i bambini è spesso difficile, perché i bambini possono avere una limitata capacità di conformarsi a lunghe sperimentazioni ripetitive.
- Stimoli attuali che sono abbastanza grandi da essere facilmente riconoscibili per il bambino (dimensioni consigliate: 7 x 7 cm).
- Inoltre, utilizzare preferibilmente gli stimoli che sono attraenti per i bambini a mantenere l'attenzione dei bambini al compito (per esempio, smiley di). Figura 1 visualizza un protocollo sperimentale che può essere utilizzato nei bambini piccoli per studiare diversi processi cognitivi durante semplici movimenti della mano.
- Assicurati di includere chiaramente diversi stimoli per destra vs sinistra movimento iniziazione. Questo permette di confrontare le diverse fasi di lavorazione che partecipano alla circolazione sia del colpita e la mano meno colpite nei bambini con CP unilaterale. Questo design-soggetto all'interno consente ai bambini di servire come proprio partecipante controllo partecipante (influenzato vs. mano meno colpite).
- Raccomandazione: stimoli presentare al lato destro dello schermo per indurre rispettivamente movimenti della mano sinistra o destra o sinistra. A control per stimolo lateralizzazione, includere uno sfondo stimolo verso l'altro lato dello schermo.
- Presentare la stessa quantità di stimoli alla interessata da lato meno colpiti. Utilizzare un minimo di 20 ripetizioni per stimolo-categoria per consentire la media dei potenziali evento-correlati 11. Tuttavia, assicurarsi che la durata dell'esperimento non superi i 10 minuti come i bambini potrebbero non essere in grado di partecipare ad una procedura compito più lungo. Studi precedenti ERP in bambini con protocolli di report CP tra 4,5 e 10 minuti 10,11,17,18. Se viene utilizzato un protocollo più, permettere al bambino di prendere una pausa dopo 10 min e poi continuare.
- Per la registrazione delle risposte agli stimoli presentati, fornire due grandi pulsanti di risposta (consigliato: diametro: 9,5 cm, altezza 5,5 cm) con requisiti molto bassa forza di risposta per assicurarsi che anche i bambini con limitazioni sostanziali movimento sono facilmente in grado di rispondere.
- Adapt il paradigma studio per misurare i processi cognitivi di interesse e di escludere possibili spiegazioni alternative dei dati.
- Esempio di disegno sperimentale: Cued Go / Nogo Attività (Figura 1)
- Per un compito go / nogo cued per studiare selezione risposta, preparazione risposta così come inibizione della risposta, presentano quattro diversi tipi di stimoli visivi: background stimoli (implementati come una misura di base della lavorazione stimolo visivo), cue-stimoli per la sinistra e Il lato destro (realizzato per studiare i processi di selezione stimolo), andare / bersaglio stimoli per il lato destro e sinistro e (realizzato per studiare i processi di preparazione di risposta) e Nogo-stimoli per il lato destro e sinistro e (realizzato per studiare i processi di inibizione risposta ).
- Raccomandazione: background-Presente e cue-stimoli per 1.000 msec. Presente bersaglio stimoli fino a una risposta è fatta. Presente Nogo-stimoli per 1.500 msec. Mantenere l'intervallo inter-stimolo (ISI) tra i cue e target / nogo-stimuli fissi (consigliata: 1.000 msec). Mantenere l'ISI dopo ogni risposta corretta a seguito di destinazione o andare stimoli casuali (consigliato: tra 1.000-1.500 msec).
- Al fine di evitare attività stravagante confondimento, presente e target-Nogo stimoli in modo equiprobabile.
NOTA: Anche se questo paradigma diminuisce effetti di inibizione sulla nogo-stimoli 19, permette un confronto più diretto della ERP suscitato sia a target e Nogo-stimoli. - Dopo ogni risposta corretta ad un target-stimolo o una risposta corretta inibito per un nogo-stimolo, presentare una qualche forma di motivare le risposte (es., Un suono breve risata).
3. Il sistema di acquisizione dati
NOTA: Per le misure con i bambini un laboratorio EEG cellulare è altamente raccomandato. Un laboratorio mobile permette di condurre lo studio in un ambiente che è familiare al bambino (ad es., Scuola, centro di riabilitazione, casa).Se una configurazione cellulare EEG non è disponibile, in modo che il bambino sta bene con l'ambiente di test. Durante la preparazione EEG si raccomanda di avere qualche distrazione / divertimento per il bambino (ad es., La visione di un film).
- Utilizzare due computer: quello che presenta gli stimoli e un secondo computer per registrare e digitalizzare l'EEG. Collegare i computer in modo che i codici degli eventi possono essere inviati al computer digitalizzazione EEG ogni volta che un evento di qualche tipo si verifica (ad es., Di stimolo, di risposta).
- Quando si sceglie il sistema di elettrodi amplificatore utilizzare un sistema di elettrodo attivo (altamente consigliato) per ridurre il rapporto segnale rumore.
NOTA: elettrodi attivi migliorare il rapporto segnale-rumore, perché il primo passo di amplificazione viene condotto sul posto dell'elettrodo, minimizzando così l'impatto di intervenire segnali di rumore. Un grande vantaggio di questo sistema è che dell'elettrodo attivo durante la registrazione EEG permettendo ad una camera isolata elettricamente non è necessariomisurare in quasi ogni ambiente.- Anche con un sistema di elettrodo attivo, fare attenzione a non misurare vicino a dispositivi elettrici o meccanici.
- Scegliere il numero di elettrodi in base alla domanda di ricerca e la popolazione di studio. Un sistema di elettrodi 32 canali (insieme con un amplificatore EEG 32 canali) è sufficiente per studiare processi cognitivi più relative a diverse fasi di lavorazione di controllo dell'arto superiore in bambini.
4. Le registrazioni elettrofisiologiche
- Iniziare con la pulizia della pelle nel punto in cui l'elettrodo di riferimento è posto a ridurre l'impedenza (raccomandazione: posto l'elettrodo di riferimento sul mastoide osso sinistra e un altro elettrodo attivo sulla destra mastoide per offline nuovamente riferimento a mastoide collegate).
- Pulire la pelle al posizionamento degli elettrodi di riferimento, applicando delicatamente la crema scrub per eliminare le cellule morte della pelle e pulire con alcool per rimuovere sub oleosoprese di posizione.
- Inoltre, pulire la fronte e la pelle che circonda gli occhi per la EOG (elettro-oculogramma) elettrodi (maggiori informazioni sulle registrazioni EOG al punto 4.6). Fare attenzione quando si lavare la faccia, la pelle qui può essere molto sensibile.
- Prima di mettere il tappo sulla testa dei partecipanti, misurare la circonferenza della testa per determinare la dimensione tappo. Per determinare la circonferenza, inserire un nastro di misura intorno alla parte più larga della testa, appena sopra le orecchie.
- Applicare il tappo con la dimensione corrispondente e verificare se è nella giusta posizione.
- A tale scopo, misurare la distanza tra Inion (rigonfiamento parte dell'osso occipitale nella parte posteriore del cranio) e Nasion (punto in cui la parte superiore del naso incontra la cresta della fronte) e tra il diritto rientranze intraurali sinistra e . Posizionare l'elettrodo Cz esattamente il 50% di queste distanze. Utilizzando un tappo assicura che se Cz si trova correttamente sul vertice centrale, tutti gli altri electrodes sono posizionati automaticamente nelle posizioni standard secondo il sistema internazionale 10-20 20.
- Posizionare gli elettrodi secondo il sistema 20 utilizzando i numeri sul cappuccio e elettrodi Internazionale 10-20.
- Individuare elettrodi a cinque siti della linea mediana (Fz, FCZ, Cz, Pz e Oz) e 24 siti laterali (FP1 / 2, F7 / 8, F3 / 4, FC5 / 6, FC1 / 2, C3 / 4, CP5 / 6, CP1 / 2, P7 / 8, P3 / 4, T7 / 8, O1 / 2) per consentire stime di distribuzioni del cuoio capelluto per reperire massimi spaziale dei componenti ERP di interesse durante l'elaborazione dei dati in linea (vedere Figura 2).
- Se l'elettrodo di riferimento è posto sulla mastoide osso sinistra, disponga un elettrodo sul mastoide destra per la registrazione collegata riferimento. Posizionare l'elettrodo di terra sul AFZ (vedi Figura 2 per schematica di posizionamento degli elettrodi).
- Riempire gli elettrodi con gel conduttivo inserendo un ago smussato attraverso gli elettrodi. Tegli gel massimizza contatto con la pelle e agisce come estensione malleabile degli elettrodi. Per abbassare l'impedenza, abradere delicatamente la pelle sotto l'elettrodo. Fare attenzione a non applicare il gel troppo conduttivo come gel potrebbe entrare in contatto con il gel di un elettrodo adiacente, distorcendo quindi il segnale.
- Co-registrare un EOG per correggere il segnale EEG per movimenti oculari durante l'elaborazione dati offline.
NOTA: Specialmente con i bambini, è difficile evitare artefatti da movimento occhio solo attraverso l'istruzione. Co-registrazione questo segnale EOG successivamente corretto per l'attività elettrica prodotta dagli occhi, quindi è altamente raccomandato per questi partecipanti.- A tal fine, posizionare gli elettrodi EOG intorno agli occhi dei bambini.
- Come la pelle dei bambini è molto sensibile, cercare di evitare il posizionamento di quattro elettrodi EOG. Invece, posto solo due elettrodi EOG utilizzando uno degli elettrodi attivi sotto l'occhio destro e uno sul barattolo esternopertanto dell'occhio destro. Quando si applica una correzione oculare durante l'elaborazione dei dati in linea, utilizzare F7 e FP2 elettrodi elettrodi di riferimento per la registrazione EOG.
- Mantenere l'impedenza dell'elettrodo inferiore a 20 k utilizzando un misuratore di impedenza mentre si collega gli elettrodi.
NOTA: Si raccomanda di utilizzare un sistema di amplificazione che ha questo come una funzione incorporata. - Utilizzare il software di digitalizzazione per digitalizzare e registrare il segnale EEG secondo le istruzioni del produttore. Utilizzare le seguenti impostazioni consigliate per la registrazione: digitalizzare a 1.000 campioni / sec e filtro online tra il 0.016 e 250 Hz.
5. Esecuzione target-risposta durante la registrazione EEG Task
- Posizionare lo schermo portatile o un computer di circa 40 cm di fronte al bambino. Individuare i due pulsanti rossi vicino alla tastiera portatile, uno a destra ed uno a sinistra. Mantenere la distanza tra i pulsanti a 30 cm per evitare la possbilità che la mano sbagliata è utilizzata per premere il pulsante. Individuare le mani dei bambini leggermente sopra i due pulsanti rossi con i gomiti appoggiati sul tavolo.
- Istruire il bambino a rispondere il più rapidamente possibile al bersaglio stimoli, premendo il pulsante rosso sul lato del target-stimolo (tasto destro per la presentazione stimolo giusto, tasto sinistro per presentazione dello stimolo a sinistra). Se Nogo-stimoli sono incluse, istruire il bambino a inibire la loro risposta ogni volta che un nogo stimolo è presentato.
- Condurre una sessione di processo breve. Assicurarsi che tutti gli stimoli che vengono utilizzati nell'esperimento appaiono almeno una volta durante questa sessione di prova. Tuttavia, mantenere questa sessione di prova più breve possibile (circa 1 minuto senza ripetizioni inutili), per evitare di indurre fatica più tardi nel protocollo.
6. Offline Data Processing
- Elaborazione dei dati comportamentali
- Definire le variabili comportamentali (ad esempio, gli errori, REACtempi zione) prima elaborazione dei dati EEG. È importante che i dati ERP corrispondono ai dati comportamentali (ad esempio, che solo prove con risposte corrette vengono utilizzati per ERPs mediati).
- Raccomandazioni: Definire errori come falsi colpi, omissioni seguenti destinatari stimoli (ad esempio, la risposta seguenti Nogo stimoli Cue e all'interno di 2.000 msec.) (Consigliata: nessuna risposta entro 2000 msec), così come le risposte errate (pulsante sbagliato o premuti entrambi i pulsanti contemporaneamente). A seconda della domanda di ricerca, i ricercatori potrebbero voler escludere tali errori nei dati RT e ERP.
- Elaborazione dei dati elettrofisiologici per le analisi ERP (operazioni consigliate)
NOTA: scegliere un sistema di analisi dei dati che è adatto per l'analisi dei dati volti a rispondere alla domanda di ricerca specifica. Diversi sistemi sono meglio adatti per diverse analisi fini (ad es., ERP analizza vs analisi di frequenza). È possibile indipendenteprogramma di questo software così come usando un sistema di analisi EEG commerciale mente. Le istruzioni riportate di seguito sono specifiche per BrainVision Analyzer. Utilizzando BrainVision Analyzer è soltanto una delle molte opzioni disponibili per analizzare i dati ERP.- Se è stata scelta una registrazione collegata riferimento (elettrodo di riferimento posto su una delle ossa mastoide e un altro elettrodo attivo posizionato sull'altro mastoide osso), nuovamente il segnale di riferimento di ogni elettrodo EEG al mastoide collegati. Selezionare il canale posto sulla destra mastoide come un nuovo canale di riferimento e includere il riferimento implicito nel calcolo del nuovo riferimento (Trasformazioni -> Canale Preprocessing -> Nuovo riferimento).
- Applicare una correzione oculare utilizzando il segnale registrato dai canali EOG verticale e orizzontale (ad es., Gratton & Coles 21). Se sono stati utilizzati solo due canali EOG, utilizzare F7 e Fp2 elettrodi elettrodi di riferimento per i canali EOG (Trasformazioni -> OculCorrezione ar).
- Applicare un filtro appropriato (Trasformazioni -> Filtraggio dei dati -> Filtri IIR). Per ERP registrate nei bambini, si raccomanda di utilizzare un filtro passa-alto con un taglio di 0,5 Hz e un filtro passa-basso che non supera 40 Hz.
- Segmento il segnale in relazione ai diversi stimoli in epoche segmenti uguali in base alle diverse posizioni dei marker (Trasformazioni -> Funzioni di analisi di settore -> Segmentazione -> Crea nuovi segmenti sulla base di una posizione di marcatore). Per ERP in seguito alla presentazione di stimoli visivi utilizzano i segmenti da 250 msec prima di stimolo fino almeno 750 msec dopo lo stimolo (consigliata). Inoltre, escludere le epoche di prove non corretti (falsi risultati e omissioni) per mezzo di selezione booleana.
- Detrend il segnale per correggere derive nel segnale (Trasformazione -> Funzioni di analisi di settore -> DC Detrend).
- Applicare un rifiuto artefatto per lo screening ogni segmento per il motoree artefatti oculari come l'attività muscolare ad alta frequenza e rimuovere segmenti contenenti reperti superano ± 150 mV. Raccomandazione: utilizzare la modalità semiautomatica di avere un quadro più chiaro quali dati viene rimosso (Trasformazioni -> Artefatto Rifiuto -> Selezione segmento semiautomatica).
- Applicare una correzione della linea di base appropriata (Trasformazioni -> Funzioni di analisi di settore -> Baseline Correction). Raccomandazione: Per ERP seguito alla presentazione di stimoli visivi usare una correzione di base da -250 msec fino alla presentazione dello stimolo.
- Calcolare la media dei segmenti per tipo di stimolo e la mano (influenzato vs. meno colpite) (Trasformazioni -> Funzioni di analisi di settore -> media).
- Infine, l'esportazione significa ampiezze di vari picchi di interesse (Export -> Informazioni sulla zona). Raccomandazione: Per consentire punteggio cieco, definire il valore medio all'interno di una finestra di latenza fissa. Per determinare la finestra di latenza appropriato per lagruppo studiato, trovare il massimo del picco di interesse nella ERP grand-media di tutti i bambini e definire una finestra raggiungendo il 50% di tale valore prima e dopo il picco. Utilizzare questa finestra per esportare il valore medio di questa finestra dei componenti per tutti i singoli partecipanti 22.
- Raccomandazione: Come il protocollo di ricerca corrente è diretta a studiare le differenze di elaborazione delle informazioni e le capacità cognitive, inserire i dati di elettrodi della linea mediana. Componenti endogeni riflettono differenze di elaborazione e capacità cognitive sono chiaramente visibili e individuabili sopra il vertice dovuta all'attività diffusa e spalmata cuoio topografia dei segnali.
NOTA: In studi precedenti che utilizzano questo protocollo, i dati provenienti da Fz, FCZ, e gli elettrodi Cz sono stati utilizzati per i dati di analisi di 10,11.
Representative Results
Il protocollo descritto è stato utilizzato nella ricerca precedentemente pubblicate che ha studiato i fattori cognitivi sottostanti che contribuiscono al fenomeno di Violazione dello Sviluppo (DD) nei bambini con paralisi cerebrale unilaterale (CP) 10,11. Due protocolli leggermente differenti sono stati utilizzati in queste pubblicazioni districare diversi processi cognitivi coinvolti in una risposta mano obiettivo-diretta verso un bersaglio. In entrambi gli articoli differenze significative nei processi cognitivi tra i gruppi (DD e noDD) sono stati trovati in reazione a bersaglio-stimolo presentazione sugli elettrodi della linea mediana (Fz, FCZ, Cz). I risultati rappresentativi mostrano quindi potenziali cerebrali evento-correlati (ERP) indotte da stimoli bersaglio (suscitato in un go / Nogo-task, come mostrato in Figura 1) nei bambini con CP unilaterale con e senza DD. Le cifre presentate sono basate su registrazioni di 24 bambini affetti da CP unilaterale tra i 5 e gli 11 anni.
Media attraverso prove e partecipanti produce una forma d'onda ERP che consiste in una serie di deviazioni positive e negative:. I componenti ERP figura 3 mostra l'ERP grand-media di 24 bambini con CP unilaterali in risposta al bersaglio stimoli visivi (come illustrato nella figura 1). La figura 3A mostra i grandi ERP-media a FCZ posizione degli elettrodi per una visione dettagliata dei diversi potenziali. Essa mostra potenziali separate per la presentazione dello stimolo al lato affetto (AS) ed al lato meno colpiti (LAS). Figura 3B mostra la rappresentazione del potentialsacross cuoio capelluto. Questi ERP grand-media mostrano la reazione media a stimoli presentati su entrambi i lati, i colpiti (AS) e il lato meno colpite (LAS). Le grand-media mostrati nelle figure 3A e 3B contengono una chiara componente N1 e P2. Invece di un P3 classico, un latcomponente negativa e latenza (Nc) si osserva nella posizione cuoio capelluto fronto-centrale seguente bersaglio stimoli. Questa onda negativa fronto-centrale in bambini stato riferito in precedenza per essere paragonabile al classico onda P3 in adulti 20 e ripetutamente è stata osservata in compiti target-risposta in bambini con CP unilaterale 10,11.
Figura 4 illustra le differenze di gruppo in ERP tra bambini con CP unilaterale con e senza DD. Figura 4A illustra la grand-media ERP per entrambi i gruppi (DD e noDD) e ogni lato (influenzato e lato meno colpite) separatamente. Per entrambi i gruppi si possono osservare i componenti N1 e P2 così come la componente negativa ritardo latenza. Tuttavia, l'onda negativa nel dominio P3 è significativamente maggiore nel gruppo DD (p <0,05). Inoltre, differenze significative tra l'ampiezza della componente N1 possono essere osservate tra i gruppi. Per statisticoanalizza i valori medi entro le finestre di latenza fisse sono stati analizzati. Per descrivere differenze significative, grafici a barre vengono spesso usati come mostrato nella Figura 4B. Per interpretare le differenze tra i due gruppi, esiste una notevole letteratura che riguarda ogni componente ERP per un'operazione cognitiva specifica. Ogni volta che si trovano significative differenze di gruppo letteratura esistente deve essere utilizzata per l'interpretazione adeguata del significato di queste differenze. Come i risultati di questi risultati rappresentativi sono stati interpretati relativa alle domande di ricerca è documentata nei corrispondenti pubblicazioni 10,11.
Oltre ai dati ricavati dalle registrazioni ERP, i diversi compiti bersaglio-risposta generano anche dati comportamentali che possono essere utilizzati per ulteriori analisi. I tempi di reazione (tempo dalla presentazione di destinazione per premere il pulsante) e gli errori (ad es., Omissioni seguenti target-stimuli) può essere utilizzato come variabili dipendenti aggiuntivi separati. Studiando bambini con CP monolaterale, differenze nei tempi di reazione tra entrambe le mani (influenzati vs. affetti) può essere previsto 10,11 come mostrato in Figura 5. Tuttavia, anche se si osservano differenze da ERP, è possibile che le misurazioni comportamentali mostrano differenze tra i gruppi di 10.
Un'altra possibilità per utilizzare tempi di reazione ei punteggi di errore come dimensioni separate è quello di utilizzare un punteggio combinato calcolando i punteggi di efficienza inversa (IES). La IES sono determinati dal tempo di reazione medio diviso per la percentuale di risposte corrette espressi in millisecondi 23. Questo metodo è considerato particolarmente utile in operazioni con basse (<10%) tassi di errore 2 3. Come l'attuale protocollo suggerisce molto facile bersaglio procedure di risposta, un basso tasso di errore è previsto ed è stato documentoed in prima 10,11 lavoro pubblicato.
Figura 1. Esempio di una task bersaglio risposta sperimentare adatto per una vasta fascia di età. L'esempio è costituito di stimoli visivi di coppie di figure smiley presentati contro uno sfondo bianco. Sono mostrati due diversi tipi di prove: bersaglio-prove per la mano destra (a sinistra) e Nogo-prove per la mano destra (destra). Entrambi gli studi sono gli stimoli della priorità bassa e Cue. Cliccate qui per vedere una versione più grande di questa figura.
Figura 2. Schema di posizionamento degli elettrodi sulla base del sistema internazionale 10-20. Gli elettrodi bianche rappresentano i Burattini degli applicatet dei 32 elettrodi attivi con riferimento collegato posizionamento mastoide e due elettrodi attivi utilizzati per la misurazione EOG. L'elettrodo arancione rappresenta l'elettrodo di riferimento. L'elettrodo grigia rappresenta l'elettrodo di terra. Clicca qui per vedere una versione più grande di questa figura.
Figura 3. ERP grande-media rappresentativi seguenti destinatari stimoli. Forme d'onda ERP Grand-medi di 24 bambini con il tempo CP unilaterale bloccati a stimoli bersaglio. (A) ERP grand-media in posizione degli elettrodi FCZ. La linea continua rappresenta la seguente presentazione bersaglio stimolo ERP per il lato meno colpiti (LAS). La linea tratteggiata rappresenta le seguenti ERP presentazione target-stimolo del lato affetto (AS). Le finestre temporali around i massimi delle diverse componenti di interesse (N1, P2, P3 e / Nc) sono evidenziati. (B) La rappresentazione degli ERP grand-media di tutto il cuoio capelluto. Cliccate qui per vedere una versione più grande di questa figura.
Figura 4. ERP rappresentativi grande-media seguenti bersaglio stimoli che mostrano le differenze tra due gruppi. (A) forme d'onda ERP Grand-media degli stessi 24 bambini con CP unilaterale come illustrato nella figura 3, il tempo bloccato a stimoli bersaglio. Dodici bambini sono stati classificati come aventi DD. Le linee blu rappresentano l'ERP di bambini con CP unilaterale senza DD (noDD; N = 12). Le linee arancioni rappresentano l'ERP per i bambini con DD (DD; N = 12). Le linee continue rappresentanoLa seguente presentazione bersaglio stimolo ERP per il lato meno colpiti (LAS). Le linee tratteggiate rappresentano le seguenti ERP presentazione target-stimolo per il lato colpito (AS). Le finestre temporali in tutto il massimi delle diverse componenti di interesse (N1, P2, P3 e / Nc) sono evidenziati. (B) Ampiezze P3 / Nc (media ± SEM mV) per indirizzare-stimoli come illustrato nella Figura 3A. Le barre blu rappresentano i valori medi della P3 / Nc ampiezza per bambini senza DD. Le barre arancioni rappresentano i valori medi di P3 / Nc ampiezza per bambini con DD. Le barre chiare rappresentano i risultati del lato meno affetto (LAS). Le barre a righe rappresentano i risultati del lato interessato (AS). L'asterisco indica un significativo (p <0,05) differenza tra i due gruppi riguardo l'ampiezza P3 / Nc. Cliccate qui per vedere una versione più grande di questo fIGURA.
Figura 5. dati in tempo reazione rappresentativi che mostrano le differenze tra mano colpita e meno colpite. Raffigurate sono medie ± SEM. La barra grigia indica il tempo di reazione medio di di 24 bambini affetti da CP unilaterale stimoli bersaglio con la mano meno colpite. La barra nera indica il tempo di reazione medio per degli stessi bambini con la loro mano colpita stimoli bersaglio. Clicca qui per vedere una versione più grande di questa figura.
Discussion
Questo articolo presenta un protocollo sviluppato per valutare direttamente i processi cognitivi relativi al controllo movimento durante semplici movimenti degli arti superiori nei bambini con paralisi cerebrale unilaterale (CP) e Il mancato rispetto dello sviluppo (DD). Unilaterale CP è un disturbo neurologico non progressiva caratterizzata da deficit di movimento su un lato del corpo, colpendo principalmente il 1,3 arto superiore. I bambini con DD mostrano un disprezzo della capacità conservato della loro mano colpita durante le attività quotidiane spontanee 5. L'attuale protocollo è stato sviluppato per svelare i relativi meccanismi cognitivi che possono contribuire al fenomeno della DD con l'obiettivo di migliorare le procedure di riabilitazione esistenti per questi bambini. Utilizzando questo protocollo preziose nuove intuizioni sono state ottenute sui processi cognitivi sottostanti legati a semplici movimenti degli arti superiori nei bambini con DD 10,11.
Fondamentale per questo protocol è l'uso di potenziali cerebrali evento-correlati (ERP) durante un compito molto facile bersaglio-risposta eseguibile. La semplicità di condurre l'operazione consente l'inserimento dei bambini delle restrizioni di movimento. Registrazione ERP durante il compito viene utilizzato come una potente tecnica di neuroimaging non invasivo che misura l'attività neuronale con un'alta risoluzione temporale. Usando questo protocollo consente lo studio degli aspetti cognitivi collegati con fasi di lavorazione distinte di controllo dell'arto superiore in bambini con CP unilaterale. Come tale, si estende esami comportamentali al livello neurofisiologico. Inoltre, il protocollo può essere facilmente adattato presentando stimoli diversi (ad es., Cue-stimoli, nogo-stimoli) o adattare in tempo presentazione dello stimolo, nonché gli intervalli tra stimoli. È quindi possibile valutare direttamente diversi processi cognitivi coinvolti nel controllo degli arti superiori (ad es., Preparazioni di risposta contro inibizione della risposta).
Avanti l'idea che certi deficit motori nei bambini con CP unilaterale sono in realtà causate da processi cognitivi disfunzionali, un altro aspetto importante che può contribuire ai deficit motori osservati in bambini con DD è un possibile deficit sensoriale 18. A causa di lesioni a specifiche vie talamocorticali e corticocorticali alcuni bambini con CP unilaterale non ricevono un feedback accurato sensoriale dai loro movimenti 24. Questo a sua volta è stato proposto di portare ad un sottoutilizzo della mano colpita, cioè., DD. Il protocollo attuale non valuta direttamente questo possibile deficit sensoriale. Per la valutazione dettagliata di elaborazione sensoriale diverso nei bambini con disabilità di movimento, ci riferiamo al lavoro di Maitre e chiave (2014) 25.
Per garantire risultati accurati e validi, ci sono alcuni punti critici da tenere a mente. Prima di iniziare un esperimento EEG, è innanzitutto importante comprendere il lim associatoitations di questa tecnica. La risoluzione spaziale relativamente scarsa, così come la difficoltà di inferire attività sottocorticale sono questioni importanti da considerare. Se la domanda di ricerca si propone di neuro-anatomica localizzare processi specifici durante il controllo degli arti superiori, i metodi di neuroimaging alternativi dovrebbero essere considerati (ad es., (F) MRI). Tuttavia, dovrebbe essere indicato chiaramente che la non invasività di EEG, nonché la possibilità di utilizzare un laboratorio mobile per misurare in posizioni che sono familiari al bambino offre un enorme vantaggio rispetto ad altre tecniche.
Accanto alla risoluzione spaziale poveri delle misurazioni EEG, il rumore introdotto dal lampeggia e l'attività muscolare è anche svantaggioso. Specialmente nei bambini è molto difficile dare istruzioni adeguate per ridurre questi artefatti. È quindi molto importante utilizzare un protocollo che mantiene l'attenzione dei bambini e non troppo lungo.
Il pr correnteotocol offre nuove intuizioni empiriche sui processi cognitivi sottostanti che contribuiscono al fenomeno della DD in bambini con CP unilaterale 10,11. Queste informazioni potrebbero essere di alto valore non solo per una maggiore comprensione della DD, ma anche per l'individualizzazione attuali terapie. Inoltre, la capacità di questo protocollo per valutare direttamente fattori cognitivi sottostanti controllo dell'arto superiore possono dare luogo a una possibile implementazione più ampia per la ricerca sugli aspetti cognitivi legati allo sviluppo il movimento nei bambini.
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 |
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| 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
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