皮质听觉，触觉加工的残疾儿童定量评价

摘要

感觉处理的目的简单的测量是在非语言或脆弱的儿童患者极为困难。我们开发了一种新的方法来定量评估婴幼儿和轻触摸孩子的皮质处理，语音声音，和2刺激的多感官处理，而不需要积极的主体参与或引起不适在脆弱的病人。

摘要

感觉处理的目的简单的测量是在非语言或脆弱的儿童患者极为困难。我们开发了一种新的方法来定量评估的轻轻一碰，讲话声音和2刺激的多感官处理孩子的皮层处理，而不需要积极的主体参与或导致儿童不适。要做到这一点，我们开发了一个双通道，时间和强度校准吹气刺激，使双方的触觉刺激和假手术对照组。我们结合这与使用事件相关电位的方法来允许信号从初级和次级躯体感觉皮质高时间分辨率以及更高的订单处理。这种方法还使我们能够测量到听觉，触觉刺激一个多感官的反应。

引言

开发皮质感觉过程的研究对于了解最基础的高阶函数。感官体验是负责大部分通过婴儿期和儿童期大脑的组织，奠定了复杂的过程，如认知，沟通，和运动发育^1-3的基础。大多数小儿感觉过程的研究集中在听觉和视觉领域，主要是因为这些刺激最容易发展，规范和测试。然而，触觉处理是在婴儿和儿童特别感兴趣，因为它是第一个意义上的胎儿^4,5，发展，和体感信息是不可或缺的其它皮质系统功能（ 如电机，记忆，联想学习，边缘） ^6。目前的方法评估体感处理是由触觉刺激的选择有限。一个常见的选择是直接电正中神经刺激^7,8 ，对不适的可能性。其他有效的方法使用的活动任务，如识别，确认和刺激的本地化，同时需要关注和高水平的理解^9。因此，所有这些方法都局限在自己的幼童及婴儿使用。

因此，我们的目标是开发触觉的范例，由是无创，减少了对主体积极参与解决这些限制。此外，它需要有刺激的标准化水平和假的控制。为此，我们制定了“河豚”系统，双通道，定时和校准的空气粉扑输送系统，使我们能够衡量的光触摸婴幼儿和其他弱势群体的影响。

功能性磁共振成像研究表明，刺激通过空气抽吸激活感觉皮层，虽然这样的研究，如固定化，楞的长度和挑战你的会话，并引起焦虑的设置，使它们难以在幼儿执行。因此，我们以提供光触摸感觉处理的时间分辨率在一份简短的，适合儿童的测试环节结合我们的新型给药系统的事件相关电位（ERP）的方法。

这一新的模式提供了必要的灵活性来研究感觉处理在不同人群，不同年龄和临床设置。它也有被用听觉刺激兼容的优势，允许多感官评估。到现在为止，准确，可靠的触觉评估一直未能在婴儿或儿童谁是无法可靠地因智力/语言障碍作出反应。这种方法旨在填补这一空白，以便在一段极大大脑的可塑性在早期识别感觉处理赤字和干预提供帮助。改善感觉处理在婴儿期可能会影响级联神经发育的

下面的程序都包含在范德比尔特机构审查委员会批准的协议。

研究方案

1。光响应触摸的评估

1. 将电极网（ 如 128通道测传感器网络）的儿童或婴儿的头部。调整传感器用温盐水充分接触。如果一个孩子，确保孩子坐在舒服的父母或照顾者的腿上。如果一个婴儿，确保婴儿轻轻包扎，要么保姆的怀里或在一个开放的婴儿床仰卧位置上。
2. 定位0.5厘米食指测试手的前端下方1mm的喷嘴。将手指一个年轻的孩子或手掌的婴儿在模具支架和魔术贴胶带近端和远端关节固定，以确保一致的距离，从喷嘴到手指或手。这是绝对必要的，孩子保持整个测试环节正确的手指位置。通过定期评估的手指和手的位置，并有孩子的照顾者，如果年轻确保这一点。如果测试一个婴儿，停止协议如果婴儿的哭声和重新启动之前提供的舒适性。如果测试年幼的孩子，请照顾者提供舒适和安心在整个短的测试周期。
3. 通过稳压器的启动空气压缩机在40 psi的供应阀输入的触觉刺激。
4. 执行经济刺激计划交付。
   1. 对于被测试的一方面，本60粉扑刺激随机地散布有60假试验（吹气通过一个单独的喷嘴输送指出远离手指）。
   2. 不要出现在一行粉扑或假的两个以上的重复。改变审间的时间间隔之间随机2,000-2,500毫秒。这样做的目的是为了减少习惯化，其中的刺激不再感知。的总时间的120试验序列应该是4.5-5分钟。
   3. 再次运行相同的协议另一方面，如果研究不对称体感障碍。
5. 对于协议不要求注意刺激没有进一步的设置是必要的。 Ŧ他适用于婴幼儿的测试。为了提高关注幼儿（这导致更大的记录特定的ERP峰），提供一个任务。
   1. 任务示例5岁的孩子：描述空气泡芙为“泡沫”在“鱼缸”（装饰框隐藏河豚设备）吹的“鱼”。要求孩子猜测每个“泡泡”是否已交付蓝色或红色的“鱼”。告诉他们不需要给孩子，不应该说什么，而他们执行这项任务（见设置与图1模拟水族馆）。

2。应对多重感官议定书评估（听觉，触觉同时与总结个人回复）

1. 如上所述，通过步骤1.1-1.3中运行。刺激在表1中说明。
2. 运行该刺激计划交付（ 如 E-首相软件）。对于被测试的手，听觉，触觉范可呈现以下4个随机的刺激，与60试验/刺激：粉扑，puff-/ga /，/ GA / - 假，假的。再次，限制习惯的可能性，不存在于任何条件一排粉扑或假的两个以上的重复，并改变了审间的时间间隔之间随机2,000-2,500毫秒。 240试验的每个序列应该采取9-10分钟之间。
3. 运行相同的协议通过对另一只手。
4. 提供了一个无声的年龄相适应的卡通在协议的开始，并继续它在整个程序，以防止增加电机的文物从躁动，以及从大的患者产生δ波减少的背景时，他们感到厌烦。例如，在5岁的孩子，我们使用一个循环的购买的视频20分钟，起到静音状态，并且重新启动每个主题进行了测试之前。没有注意刺激是必要的，因此，循环动画片提供了一个可视化的背景从刺激断开。

e_title“> 3。软件和设备设置

1. 编程软件，成立了由刺激控制应用程序发送两个串行命令。一个标识粉扑，其他假。有刺激控制应用程序发送命令到微控制器。
2. 有微控制器产生一个TTL脉冲（ 例如 20毫秒的持续时间）相应的数字量输出通道。此输出必须分成两行，一个用于数字输入到脑电图记录系统和一个到螺线管 - 门控气阀。标志着两个阀门的脑电数据流中开幕。
3. 测量脉搏，以粉扑延时用示波器既真实和假条件和一个麦克风。这些应该是均匀的，并且在10-15毫秒的顺序。调整的等待时间后录音。
4. 计算力在喷嘴施加在PSI使用一个压力计和通过测量喷嘴的直径。用公式F（N）=压力*区。例如，施加的力FROM在6 psi的半径1 mm的喷嘴产生F（N）=0.03磅。
5. 要修改的多感官协议控制应用程序，发送两个串口命令识别真正的粉扑或假的微控制器以及一个录制语音或沉默。注意：在我们的范例，我们使用所产生的计算机，重音中性/ GA /声音，其中包括如/ DA /，/ DU /，/蒲式耳/ 等 。
6. 通过扬声器本听觉刺激放置在中线，在受试者的前2英尺。
7. 对齐的声音发病定时到与同时抽吸的发病或与步骤3.3测量，这取决于哪个条件理想的是测试仪的延迟。

4。数据采集​​和准备

1. 选择过滤器和引用设置采样基于标准的ERP数据的方法。在这里，使用一个1000赫兹设置为0.1-400赫兹滤波器。在数据采集，参考各电极锆石和离线rereferenced它们的平均值年龄参考。
2. 细分数据，筛选记录的数据与所需的过滤器和分段。在这项研究中使用0.3-40赫兹带通滤波器和板块持续脑电图基础上，刺激发病，包括一个200毫秒prestimulus基线和一个500毫秒后刺激间隔。
3. 执行数据的质量控制。屏幕各分部电机和眼部文物，如高频肌肉活动，使用包含在ERP软件的计算机算法。由人工审核按照这个画面。
4. 自动化的筛选标准设置如下在这个协议，但可以修改：眼部通道，电压> 140μV=​​眨眼和电压> 55μV=眼球运动。
5. 从用眼伪影校正工具被污染的试验正确的数据。注：带电压> 200μV被认为是质量差的任何通道。如果> 15个频道的质量很差，我们选择放弃的原因重现整个试验。
6. 一般的ERP。他们Rereference的平均引用，然后根据选择的步骤4.2标准进行基线校正。提取平均振幅和峰潜伏期为各种山峰，从预定义的人口总平均波形推断。注：在本例中，我们基于对年龄较大的儿童的反应，正中神经刺激^10-14确立文学以下。我们使用P50（30-80毫秒），N70（50-100毫秒），P100（80-150毫秒），N140（130-230毫秒）和P2（250-350毫秒）峰。
7. 包括电极重叠的预设位置（ 图2）的数据。导出数据为每个集群内的各个电极和平均值。

结果

轻触摸（图3）评估：

到触觉刺激使用鲀系统皮层响应的特征：峰的图案响应于粉扑非常类似于使用正中神经刺激正常成人^10,11得到的皮质反应。 早期反应（P50，N70，P100峰），主要反映在初级感觉皮层¹²的活动，并且不需要刺激的认识。 二级响应（N140峰值）主要反映在次级感觉皮层和体感刺激的认知活动作...

讨论

这种新颖的空气粉扑和ERP（简称“河豚系统”）来衡量的轻触觉和触觉，听觉反应的皮质处理的组合深受年轻残疾儿童和婴儿耐受。这对于unisensory和多感官的版本是正确的，而注意力组件是否加入或不幼童的情况下。的原因，这种方法在评估一个年轻而脆弱的人口的成功是由于两者使用无害的触觉刺激，以及在运用ERP的方法和设备。触觉示例，可以在总共5分钟来进行，而多感官范式需要10分钟。...

材料

Name	Company	Catalog Number	Comments
Geodesic sensor net	EGI, Inc., Eugene, OR	depends on size
Net Station EEG software v. 4.2	EGI, Inc., Eugene, OR	NA
E-Prime stimulus control application	PST, Inc. Pittsburgh, PA	NA
Manometer (model 6 in, 0-60 psi)	H. O. Trerice Co, Oak Park, MI
Custom Puffer setup	Nathalie Maitre