Yöntem makalesi

Engelli Çocuklarda Kortikal İşitsel-dokunsal İşleme Kantitatif Değerlendirilmesi

DOI:

10.3791/51054

⸱

29 Ocak 2014

 , 
1Department of Pediatrics, Monroe Carell Jr. Children's Hospital at Vanderbilt, Vanderbilt University, 2Vanderbilt Kennedy Center, Vanderbilt University, 3Department of Hearing and Speech Sciences, Vanderbilt University

Bu makalede

Özet

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Duyusal işleme objektif ve kolay ölçüm sözsüz veya savunmasız pediatrik hastalarda son derece zordur. Biz aktif katılımını gerektiren konu ya da hassas hastalarda rahatsızlık yaratmadan, kantitatif bebekleri ve hafif dokunma çocuk kortikal işleme, konuşma sesleri değerlendirmek için yeni bir metodoloji ve 2 uyaranların multisensory işleme geliştirdi.

Özet

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Duyusal işleme objektif ve kolay ölçüm sözsüz veya savunmasız pediatrik hastalarda son derece zordur. Biz kantitatif aktif katılımını gerektiren konu ya da çocuk rahatsızlığa neden olmadan, hafif dokunma, konuşma sesleri ve 2 uyaranların multisensory işleme çocukların kortikal işleme değerlendirmek için yeni bir yöntem geliştirdi. Bunu gerçekleştirmek için bir çift kanal, zaman ve dokunsal uyarım ve sahte kontrol hem veriyor gücü düzeltilmiş hava puf simülatörünü geliştirdi. Biz yüksek zamansal birincil ve ikincil somato kortekslerinden sinyallerin çözünürlük gibi yüksek sipariş işleme izin vermek için olay-ilişkili potansiyel metodolojisinin kullanımı ile bu kombine. Bu yöntem aynı zamanda bize işitsel-dokunsal stimülasyon bir multisensory tepkisini ölçmek için izin verdi.

Giriş

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Kortikal algısal işlemleri geliştirme çalışması oldukça yüksek dereceli fonksiyonları için temel anlamak için gereklidir. Duyusal deneyimler biliş, iletişim ve motor gelişiminde 1-3 gibi karmaşık işlemler için temel atma, bebeklik ve çocukluk aracılığıyla beynin organizasyonun çok sorumludur. Duyusal süreçlerin çoğu pediatrik çalışmalar bu uyaranlar, geliştirmek standardize, ve test etmek için kolay çünkü esas olarak, işitsel ve görsel etki odaklanın. Bu fetus 4,5 geliştirmek için ilk duygusu ve somatosensory bilgiler diğer kortikal sistemlerinin işlevi ayrılmaz olduğu gibi Ancak, dokunsal işleme bebek ve çocuklarda özellikle ilgi (örn. motor, bellek, ilişkisel öğrenme, limbik) 6. Somatosensori işlemin değerlendirilmesi Mevcut yöntemler dokunsal uyarıcının seçimi ile sınırlıdır. Ortak bir seçim doğrudan elektrik median sinir stimülasyonu 7,8 olduğunu , Rahatsızlık için potansiyele sahip. Diğer etkili yöntemler dikkat ve anlama 9 yüksek seviyelerini gerektiren, bu tür ayrımcılık, tanıma ve uyaranlara lokalizasyonu gibi aktif görevleri kullanabilirsiniz. Bütün bu yöntemler, bu nedenle küçük çocuklar ve bebekler de bunların kullanımı sınırlıdır.

Bu nedenle hedefimiz, noninvaziv olması ve bir kişinin aktif katılımı için ihtiyaç azaltarak bu sınırlamaları adresleri dokunsal paradigma geliştirmek oldu. Buna ek olarak, bu uyarım, bir standart seviyesi ve bir sahte kontrol gerekiyordu. Bunun için bize bebekler ve diğer savunmasız nüfus hafif dokunma etkilerini ölçmek için izin, "kirpi" sistemi, dual-channel, zamanlı ve kalibre hava puf dağıtım sistemi geliştirdi.

Fonksiyonel MRI çalışmaları hava ponponları tarafından uyarılması, duyusal korteks aktive olduğunu gösterdi, ancak bu tür immobilizasyon, leng gibi çalışmaları, uzunluğu ve zorluklarsenin oturumları ve kaygıyı tetikleyen ayarları küçük çocuklar gerçekleştirmek için onları zor hale. Bu nedenle, kısa, çocuk dostu test seansı hafif dokunma duyusal işleme zamansal çözünürlüğü sağlamak amacıyla Olaya İlişkin Potansiyel (ERP) metodolojisi ile bizim yeni dağıtım sistemi kombine.

Bu yeni paradigma farklı toplumlarda, yaş ve klinik ortamlarda duyusal işleme incelemek için ihtiyaç duyulan esnekliği sunuyor. Ayrıca multisensory değerlendirmeler için izin işitsel uyarımın ile uyumlu olma avantajına sahiptir. Şimdiye kadar, doğru ve güvenilir dokunsal değerlendirme bebeklerde veya güvenilir nedeniyle entelektüel / dil bozuklukları yanıt veremiyoruz çocuklarda mümkün olmamıştır. Bu metodoloji maksimal beyin plastisitesindeki bir dönemde duyusal işleme açıkları ve müdahale erken belirlenmesinde yardımcı olmak amacıyla bu boşluğu doldurmayı hedeflemektedir. Bebeklik döneminde duyusal işleme iyileştirmeler çağlayan etkileyebilirnörogelişimsel arasında

Vanderbilt Kurumsal Değerlendirme Kurulu protokolleri onaylı Aşağıdaki prosedürler tüm dahildir.

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Protokol

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

1.. Light Touch Yanıtın Değerlendirilmesi

  1. Çocuk veya bebeğin başının üzerinde elektrot net (örneğin 128-kanal jeodezik sensör net) yerleştirin. Ilık tuzlu su çözeltisi kullanarak tam temas sensörleri ayarlayın. Bir çocuk varsa, çocuk ebeveyn veya bakıcının kucağında rahat oturuyor sağlamak. Bir bebek üzerinde ise, o bebek hafifçe kundaklanmış ve bakıcının kollarında ya da açık bir beşik yatar pozisyonda tutulur ya sağlamak.
  2. 0.5 cm test elin parmağı ucu altında 1 mm meme yerleştirin. Bir kalıp tutucu bir bebek için genç bir çocuk ya da avuç için parmağınızı koyun ve parmak veya el memeden tutarlı mesafeyi sağlamak için ortak Velcro bant proksimal ve distalinde ile sabitleyin. Bu çocuğun test oturumu boyunca doğru parmak pozisyonunu korur kesinlikle gereklidir. Periyodik olarak parmak ve el yerleştirme değerlendirilmesi ve genç eğer bakıcı ile çocuk sahibi tarafından bu sağlayın. Bir bebek test ise, protokol durbebek ağlıyor ve yeniden başlatmadan önce konfor sunmak durumunda. Genç bir çocuk test ise, kısa test süresi boyunca rahatlık ve güven sağlamak için bakıcının isteyin.
  3. Dokunsal uyaranlara için vana girdilerini temin etmek regülatörü ile 40 psi hava kompresörü başlayın.
  4. Uyarıcı Sevkiyat programını çalıştırın.
    1. Test el için, mevcut 60 puf uyaranlar rastgele 60 sahte denemeler (ayrı bir nozul yoluyla teslim bir hava puf uzak parmak işaret) ile serpiştirilmiş.
    2. Bir satırda bir puf ya da sahte ikiden fazla tekrarlar mevcut değil. Rastgele 2.000-2.500 msn arasındaki arası deneme aralıkları değişir. Bunun amacı, bir uyarıcı artık algılanan burada, alışkanlık azaltmaktır. 120 çalışmaların bir sekansı için toplam süre 4.5-5 dakika olmalıdır.
    3. Asimetrik somatosensori bozuklukları okuyan eğer Öte yandan yine aynı protokolü çalıştırın.
  5. Protokoller için uyarana dikkat gerektiren hiçbir başka kurmak gereklidir. Tonun bebek test için de geçerlidir. Küçük çocuklarda dikkat geliştirme (kayıtta büyük özel ERP zirveleri hangi sonuçları) için, bir görevi sağlar.
    1. 5 yaşındakiler için görev örnek olarak: hava ponponları açıklayın bir "akvaryum" (kirpi cihazı gizlemek süslü bir kutu) "balık" şişirilmiş "kabarcıklar". Her bir "balon" mavi veya kırmızı bir "balık" tarafından teslim olup olmadığını tahmin etmek çocuk isteyin. (Şekil 1 sahte akvaryum kurmak bakınız) onlar gerekmez çocuğunuza anlatın ve bu görevi gerçekleştirirken ise hiçbir şey söylememelidir.

2. Multisensör Protokol Yanıtın Değerlendirilmesi (İşitsel-dokunsal Eşzamanlı vs Bireysel Yanıtları özetledi)

  1. Yukarıda tarif edildiği gibi adım 1,1-1,3 ile çalıştırın. Uyarılar, Tablo 1 'de tarif edilmiştir.
  2. (E-Prime yazılımı örneğin) uyaran Sevkiyat programını çalıştırın. Test yandan, bir işitsel-dokunsal puf, puff-/ga /, / ga /-sahte, sahte: paradigma / uyaran 60 denemeler ile, rastgele aşağıdaki 4 uyaranlara sunabilirsiniz. Yine, alışma olasılığını sınırlamak için, herhangi bir durumda bir satırda bir puf ya da sahte ikiden fazla tekrarlar sunmak ve rastgele 2.000-2.500 msn arasındaki arası deneme aralıkları farklılık yok. 240 denemelerinin her dizisi 9-10 dakika arasında sürer.
  3. Öte yandan özdeş protokolü üzerinden çalıştırın.
  4. Protokol başlangıcında sessiz bir yaşa uygun karikatür sağlamak ve huzursuzluk motorlu eserler artışı önlemek için işlem boyunca buna devam, onlar sıkıldı zaman büyük hasta oluşturulan delta dalgaları arka azaltmak için. Örneğin, 5-yaşındakiler, biz dilsiz oynanan ve her konu test önce yeniden başlatılması, satın alınan video 20 dakikalık bir döngü kullanılır. Uyarana hiç dikkat gereklidir, bu nedenle döngüye karikatür uyaranlara kesilmiş bir görsel arka plan sağlar.
E_TITLE "> 3. Yazılım ve Ekipmanları Kurma

  1. Yazılımını programlamak için, uyarıcı kontrolü uygulama tarafından gönderilen iki seri komutları kurmak. Bir diğer sahte, puf tanımlar. Uyarıcı kontrolü uygulaması mikrodenetleyiciye komutları göndermek var.
  2. Mikro ilgili dijital çıkış kanalı bir TTL darbe (örneğin 20 msn süre) oluşturmak var. Bu çıkış, iki çizgi, EEG kayıt sistemine dijital giriş için ve solenoid kapılı hava valfı için bir ayrılabilir olması gerekir. EEG veri akımı içinde hem de kapakların açılmasına işaretleyin.
  3. Gerçek ve sahte bir osiloskop ile koşulları ve bir mikrofon hem de puf gecikme için darbe ölçün. Bu düzgün ve 10-15 ms sırasına göre olmalıdır. Gecikme sonrası kayıt için ayarlayın.
  4. Kuvvet, bir manometre ile PSI, ağız uygulanan ve meme çapının ölçülmesiyle hesaplar. Formül F (N) = Basınç * Alan kullanın. Örneğin, uygulanan kuvvet FRom 6 psi'de bir 1 mm çapı meme F (N) = 0,03 £ verir.
  5. Multisensory protokolü için kontrol uygulamasını değiştirmek için, gerçek bir puf ya da sham mikrodenetleyiciye yanı sıra kaydedilmiş konuşma sesi veya sessizlik tanımlayan iki seri komutları gönderebilirsiniz. Not: Bizim paradigma biz böyle da /, / du /, / bu / etc / gibi diğerleri arasında oluşturulan bilgisayar, aksan-nötr / ga / ses kullandık.
  6. Bir hoparlörden mevcut işitsel uyaranlar konunun önünde, orta hatta 2 ft yerleştirilir.
  7. Puf başlangıcı ile ya da test edilmesinin arzu edildiği bir durum ile ilgili olarak, aşama 3.3 'de ölçülen gecikme ile eş zamanlı olmak üzere ses başlangıç ​​zamanlama hizalama.

4. Veri Toplama ve Hazırlama

  1. Standart ERP metodolojileri dayalı verileri örnek filtreler ve referanslar ayarlarını seçin. Burada, ,1-400 Hz ayarlanmış filtreler ile 1.000 Hz kullanın. Veri toplama sırasında, Cz tüm elektrotlar bakın ve bir ortalamanın çevrimdışı onları rereferencedyaş referans.
  2. Segmentinde verileri için, istenilen filtreler ve segmentlere ile kaydedilmiş verileri filtre. Bu çalışma için bir 0,3-40 Hz bant geçiren filtre ve kesimi sürekli EEG 200 msn prestimulus temel ve 500 msn sonrası uyaran aralığını içerecek uyaranın başlangıcından dayalı kullanın.
  3. Verilerin kalite kontrol yapın. ERP yazılımı dahil bilgisayar algoritmaları kullanarak, yüksek frekanslı kas aktivitesi gibi motorlu ve göz eserler için her segmentini Ekran. Manuel inceleme ile bu ekranı izleyin.
  4. Otomatik tarama kriterleri aşağıdaki gibi protokolünde belirlenen ancak modifiye edilebilir: Göz kanalları için, voltaj> 140 mV = göz kırpma ve gerilim> 55 mV = göz hareketleri.
  5. Bir göz eserdir düzeltme aracı kullanarak kontamine çalışmalarda doğru veri. Not: kalitesiz olarak kabul edilir voltaj> 200 uV ile herhangi bir kanal. > 15 kanallar kalitesiz iseniz, biz tekrarlanabilirliği nedenlerle tüm deneme atmak için seçti.
  6. Ortalama ERP'ler. Ortalama bir referans bunları Rereference ve daha sonra adım 4.2 seçilen ölçütlere göre taban-düzeltmesi uygular. Önceden tanımlanmış nüfusun büyük ortalama dalga formlarından çıkılarak çeşitli zirveleri için ortalama genliği ve tepe latansı ayıklayın. Not: Bizim durumumuzda, biz median sinir uyarımı 10-14 yaşlı çocuk tepki kurulan edebiyat aşağıdaki dayalı. Biz P50 (30-80 msn), N70 (50-100 msn), P100 (80-150 msn), N140 (130-230 msn) ve P2 (250-350 msn) zirveleri kullanılır.
  7. (Şekil 2) Önceden ayarlanmış konumları örtüşen elektrotlar sadece veri içerir. Her küme içinde ayrı ayrı elektrotlar ve ortalama veriler elde.

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Sonuçlar

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Hafif bir dokunuşla (Şekil 3) Değerlendirme:

Puffer sistemi kullanılarak dokunma uyarısına tepki kortikal Özellikleri: puf tepki olarak piklerinin modelleri, normal yetişkin 10,11 median sinir stimülasyonu kullanılarak elde edilmiş olan kortikal yanıtları çok benzerdir. Erken tepkisi (P50, N70, P100 zirveler) esas olarak birincil duyu kortekste 12 aktivitesini yansıtır ve uyarım farkındalık gerektirmez. Yayınlan...

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Tartışma

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Hafif dokunma ve dokunsal-işitsel yanıtlarının kortikal işleme ölçmek için ("Kirpi sistemi" olarak anılacaktır) hava puf ve ERP Bu yeni kombinasyon iyi özürlü genç çocuklar tarafından ve bebekler tarafından iyi tolere edilir. Bu unisensory ve multisensory sürümleri için geçerlidir ve dikkat bileşen küçük çocukların durumunda ilave olup olmadığını. , Genç ve hassas nüfus değerlendirmede bu yöntemin başarısı için nedenler zararsız bir uyarıcı dokunsal kullanımı yanı sıra, ERP yöntem ve ekipman kullanımı için her...

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Açıklamalar

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Yazarlar, hiçbir rakip mali çıkarlarını olmadığını beyan ederim.

Teşekkürler

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Açıklanan Proje Araştırma Kaynakları Ulusal Merkezi, Grant UL1 RR024975-01 tarafından desteklenen ve Translational Bilimler, Grant 2 UL1 TR000445-06 ilerlemek için Ulusal Merkezi'nde gelinmiştir. Içeriği sadece yazarların sorumluluğundadır ve mutlaka NIH resmi görüşlerini temsil etmemektedir.

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Malzemeler

Bu makalede kullanılan malzemelerin listesi
AdŞirketKatalog numarasıYorumlar
Jeodezik sensör ağıEGI, Inc., Eugene, ORboyuta
Net Station EEG yazılımı v. 4.2EGI, Inc., Eugene, ORNA
E-Prime uyaran kontrol uygulamasıPST, Inc. Pittsburgh, PANA
Manometre (model 6 inç, 0-60 psi)HO Trerice Co, Oak Park, MI
Özel Kirpi kurulumuNathalie Maitre
bağlıdır

Kaynaklar

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Nelson, C. A. Neural plasticity and human development: the role of early experience in sculpting memory systems. Dev. Sci. 3 (2), 115-136 (2000).
  2. Wallace, M. T., Stein, B. E. Early experience determines how the senses will interact. J. Neurophysiol. 97 (1), 921-926 (2007).
  3. Greenough, W. T., Black, J. E., Wallace, C. S. Experience and brain development. Child Dev. 58 (3), 539-559 (1987).
  4. 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 (2000).
  5. Lickliter, R. The integrated development of sensory organization. Clin. Perinatol. 38 (4), 591-603 (2011).
  6. Pleger, B., Villringer, A. The human somatosensory system: From perception to decision making. Prog. Neurobiol. 103, 76-97 (2013).
  7. 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).
  8. 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).
  9. 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).
  10. 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).
  11. 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 (2006).
  12. 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).
  13. Eimer, M., Forster, B. Modulations of early somatosensory ERP components by transient and sustained spatial attention. Exp. Brain Res. 151 (1), 24-31 (2003).
  14. Forster, B., Eimer, M. Covert attention in touch: Behavioral and ERP evidence for costs and benefits. Psychophysiology. 42 (2), 171-179 (2005).
  15. Tamura, Y., et al. Cognitive processes in two-point discrimination: an ERP study. Clin. Neurophysiol. 115 (8), 1875-1884 (2004).
  16. Fabrizi, L., et al. A shift in sensory processing that enables the developing human brain to discriminate touch from. 21 (18), 1552-1558 (2011).
  17. Putnam, L. E., Vanman, E. J. Startle Modification: Implications for Neuroscience, Cognitive Science. Google Books. Startle Modification: Implications for. , (1999).
  18. 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 (2012).
  19. Molholm, S. Audio-Visual Multisensory Integration in Superior Parietal Lobule Revealed by Human Intracranial Recordings. J. Neurophysiol. 96 (2), 721-729 (2006).
  20. 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).
  21. 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).
  22. Gick, B., Derrick, D. Aero-tactile integration in speech perception. Nature. 462 (7272), 502-504 (2009).
  23. Stevens, K. N., Blumstein, S. E. Invariant cues for place of articulation in stop consonants. J. Acoust. Soc. Am. 64 (5), 1358-1368 (1978).
  24. Hari, R., Parkkonen, L., Nangini, C. The brain in time: insights from neuromagnetic recordings. Ann. NY Acad. Sci. 1191, 89-109 (2010).
  25. Key, A. P. F., Dove, G. O., Maguire, M. J. Linking Brainwaves to the Brain: An ERP. Dev. Neuropsychol. 27 (2), 183-215 (2005).

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Yeniden basım ve izinler

Bu JoVE makalesinin metnini veya şekillerini yeniden kullanmak için izin iste

İzin iste

Etiketler

Olayla li kili Potansiyel MetodolojisiTaktil Uygulama SistemiEEG File Yerle imiSomatosensoriyel lemeok Duyulu Yan t De erlendirmesiocuk Dostu ProtokolERP Veri Analiziitsel Taktil Stim lasyonDuyusal leme l m

İlgili makaleler