장애 아동의 대뇌 피질의 청각 - 촉각 처리의 정량 평가

요약

감각 처리의 목적과 쉽게 측정 비언어적 또는 취약한 소아 환자에서 매우 어렵습니다. 우리는 활동 주체의 참여를 요구하거나 취약한 환자의 불편을 초래하지 않고, 정량적으로 유아와 가벼운 터치의 아이들의 대뇌 피질의 처리, 음성 소리를 평가하는 새로운 방법, 및 2 자극의 감각적 처리를 개발했다.

초록

감각 처리의 목적과 쉽게 측정 비언어적 또는 취약한 소아 환자에서 매우 어렵습니다. 우리는 정량적으로 활동 주제의 참여를 요구하거나 아이들의 불편을 초래하지 않고, 가벼운 터치, 음성 소리와 2 자극의 감각적 처리의 아이들의 대뇌 피질의 처리를 평가하는 새로운 방법을 개발했다. 이를 위해 우리는 듀얼 채널, 시간과 촉각 자극과 가짜 제어를 모두 할 수 있습니다 강도 보정 에어 퍼프 자극을 개발했다. 우리는 높은 시간적 일차 및 이차 체성 감각 피질로부터의 신호의 해상도뿐만 아니라 고차의 처리를 허용하는 이벤트와 관련된 잠재적 인 방법론을 사용하여 이것을 결합. 이 방법론은 또한 우리가 청각 - 촉각 자극에 대한 감각적 인 반응을 측정 할 수 있었다.

서문

감각 피질 프로세스 개발의 연구가 가장 높은 차수 기능에 대한 기초를 이해하는 것이 필수적이다. 감각 경험은인지, 통신 및 모터 개발 ^1-3과 같은 복잡한 프로세스의 기반을 마련, 초기와 어린 시절을 통해 뇌 조직의 대부분에 대한 책임이 있습니다. 감각 과정의 대부분의 소아 연구는 이러한 자극 개발, 표준화, 테스트하는 것이 가장 쉬운 방법입니다 주로하기 때문에, 청각 및 시각 영역에 초점을 맞 춥니 다. 그것은 태아 ^4,5에서 개발 한 최초의 의미이며, 체성 감각 정보가 다른 대뇌 피질의 시스템의 기능에 필수적인 것입니다 그러나, 촉각 처리는 유아와 어린이에 특히 관심 (예 : 모터, 메모리, 연상 학습, 변연계) ^6. 체성 감각 처리를 평가하는 현재의 방법은 촉각 자극의 선택에 의해 제한됩니다. 일반적인 선택은 직접 전기 정중 신경의 자극 ^7,8입니다 , 불편에 대한 가능성. 다른 효과적인 방법은 관심과 이해 ⁹ 높은 수준의 양을 필요로하는, 차별, 인식, 자극의 현지화로 활성 작업을 사용합니다. 이러한 방법의 모든 따라서 어린이나 유아의 사용이 제한됩니다.

따라서, 우리의 목표는 비 침습적 인과 주체의 적극적인 참여에 대한 필요성을 감소시켜 이러한 한계를 해결하는 촉각 패러다임을 개발하는 것이 었습니다. 또한, 자극의 표준화 수준과 가짜 제어 할 필요가 있었다. 이를 위해 우리는 우리가 유아 및 기타 취약 집단에 가벼운 터치의 효과를 측정 할 수 있도록, "복어"시스템, 듀얼 채널, 타이밍, 그리고 교정 에어 퍼프 전달 시스템을 개발했다.

기능성 MRI 연구는 공기의 퍼프에 의한 자극, 감각 피질을 활성화하는 것으로 나타났다하지만 이러한 고정, LENG과 같은 연구의 길이와 도전네 세션 및 불안하게하는 설정은 어린 아이에서 수행하기가 어려워. 따라서, 우리는 간단한 어린이 동반 가족, 테스트 세션에서 가벼운 터치의 감각 처리의 시간 해상도를 제공하기 위해 이벤트 관련 전위 (ERP) 방법론과 우리의 새로운 전달 시스템을 결합했다.

이 새로운 패러다임은 다양한 인구, 연령과 임상 설정에서 감각 처리를 연구하는 데 필요한 유연성을 제공합니다. 또한 감각적 평가를 허용 청각 자극과 호환 가능하다는 장점이있다. 지금까지 정확하고 신뢰할 수있는 촉각 평가는 유아 또는 안정적으로 인해 지적 / 언어 장애에 응답 할 수없는 어린이 불가능했습니다. 이 방법은 최대한의 두뇌 가소성의 기간 동안 감각 처리 적자와 개입의 조기 발견에 도움이하기 위해이 공백을 채울 것을 목표로하고있다. 초기 단계에있는 감각 처리의 개선은 폭포에 영향을 미칠 수있다신경 발달의

밴더빌트 기관 검토위원회가 프로토콜을 승인에 다음과 같은 절차가 모두 포함되어 있습니다.

프로토콜

1. 라이트 터치에 대한 반응의 평가

1. 어린이나 유아의 머리에 전극 넷 (예를 들어, 128 채널 측지 센서 망)을 놓습니다. 따뜻한 생리 식염수를 사용하여 전체 연락처에 대한 센서를 조정합니다. 아이의 경우, 아이가 부모 나 보호자의 무릎에 앉아 편안하게되어 있는지 확인합니다. 유아의 경우, 해당 유아가 가볍게 옷감으로 감싸과 간병인의 팔이나 열린 침대에 누운 위치에 유지 하나되어 있는지 확인합니다.
2. 0.5 cm 테스트 손의 검지 손가락의 끝 부분 아래에 1mm 노즐을 배치합니다. 금형 홀더에 유아의 어린 아이 또는 손바닥에 손가락을 올려 놓고 손가락이나 손으로 노즐에서 일관성있는 거리를 보장하기 위해 공동으로 벨크로 테이프 근위 및 원위 고정합니다. 그것은 아이가 테스트 세션에 걸쳐 적절한 손가락 위치를 유지하는 것이 절대적으로 필요합니다. 주기적으로 손가락과 손의 위치를​​ 평가하고 젊은 경우 보호자와 아이를 갖는하여이를 확인합니다. 유아를 테스트하는 경우 프로토콜을 중지유아는 울음 소리와 다시 시작하기 전에 편안함을 제공합니다. 어린 아이를 테스트하는 경우, 짧은 테스트 기간 동안 편안함과 안심을 제공하는 간병인을 부탁드립니다.
3. 촉각 자극에 대한 밸브의 입력을 공급하는 레귤레이터를 통해 40 psi에서 공기 압축기를 시작.
4. 자극 전달 프로그램을 실행합니다.
   1. 테스트 손 들어, 현재 60 퍼프 자극은 무작위로 60 모의 시험 (별도의 노즐을 통해 전달 에어 퍼프 멀리 손가락에서 지적) 산재.
   2. 행의 퍼프 또는 허위의 두 개 이상의 반복을 제시하지 않습니다. 무작위로 2,000 ~ 2,500 밀리 초 사이의 간 시험 간격을 다릅니다. 이것의 목적은 자극이 더 이상 감지되지 않은 경우, 습관화를 감소시키는 것이다. 120 시험의 순서의 총 시간은 4.5 ~ 5 분이어야합니다.
   3. 비대칭 체성 감각 장애를 공부하면 다른 한편으로 다시 동일한 프로토콜을 실행합니다.
5. 프로토콜의 자극에주의를 필요로하지 않는이 더 설정이 필요하지 않습니다. 티그의 유아 테스트에 적용됩니다. 어린 아이들의주의의 강화 (기록에 큰 별 ERP 피크가 발생하는)의 경우, 작업을 제공합니다.
   1. 5 세 아동에 대한 태스크 예 :로 공기 퍼프 설명은 "어항"(호흡기 장치를 은폐 장식 상자)의 "물고기"에 날려 "거품". 각각의 "거품"이 파란색 또는 빨간색 "물고기"가 제공되어 있는지 여부를 추측하는 아이들을 부탁드립니다. (그림 1의 모의 수족관으로 설정 참조)가 필요하지 않은 아이에게 그들은이 작업을 수행하는 동안 아무 말도 안된다.

2. 감각적 프로토콜에 대한 응답의 평가 (청각 - 촉각 동시 대 개인 응답 합산)

1. 상술 한 바와 같이 단계 1.1-1.3를 통해 실행합니다. 자극은 표 1에 설명되어 있습니다.
2. (E-프라임 소프트웨어 예) 자극 전달 프로그램을 실행합니다. 테스트 손 들어, 청각 - 촉각 퍼프, puff-/ga /, / GA / - 가짜, 가짜 : 패러다임은 / 자극 (60) 시험에 무작위로 다음의 4 가지 자극을 제공 할 수 있습니다. 다시, 습관화의 가능성을 제한하기 위해, 어떤 조건에서 행 퍼프 나 가짜의 두 개 이상의 반복을 제시하고, 무작위로 2,000 ~ 2,500 밀리 초 사이 간 시험 간격을 변화하지 않는다. 240 시험의 각 순서는 9-10 분 사이에해야한다.
3. 반면에 대해 동일한 프로토콜을 통해 실행합니다.
4. 프로토콜의 개시에 깊이를 잴 수없는 나이에 맞는 만화를 제공하고 차분하지 못함에서 모터 유물의 증가를 방지하는 절차 내내 계속하고 지루 경우 대규모 환자 발생 델타 파도에서 배경을 줄일 수 있습니다. 예를 들어, 5 세, 우리는 음소거에서 재생 및 각 과​​목을 테스트하기 전에 다시 시작 구입 한 비디오의 20 분의 루프를 사용했다. 자극에 더주의가 필요하지 않습니다, 따라서 루프 만화 자극에서 분리 시각적 배경을 제공합니다.

e_title "> 3. 소프트웨어 및 장비 설정

1. 소프트웨어를 프로그래밍하려면, 자극 제어 응용 프로그램에서 보낸 두 개의 시리얼 명령을 설정합니다. 하나는 다른 하나는 가짜, 퍼프를 식별합니다. 자극 제어 응용 프로그램이 마이크로 컨트롤러에 명령을 보낼 수 있습니다.
2. 마이크로 컨트롤러는 대응하는 디지털 출력 채널에 TTL 펄스 (예를 들어 20 msec의 지속 기간)을 생성하게한다. 이 출력은 두 줄, EEG 기록 시스템에 디지털 입력을위한 하나 솔레노이드 게이트 공기 밸브 하나에 분할해야합니다. EEG 데이터 스트림 모두에서 밸브의 개구부를 표시한다.
3. 진짜와 가짜 오실로스코프 조건 마이크 모두 퍼프 대기 시간에 펄스를 측정한다. 이 균일하고, 10 ~ 15 밀리의 순서로해야한다. 지연 후 녹화 조정합니다.
4. 힘은 압력계를 이용하여 PSI에서 노즐에 가해 및 노즐 직경을 측정하여 계산한다. 식 F (N) = 압력 * 지역을 사용합니다. 예를 들어, 힘을 가하는 FR톰 6 psi에서 1mm의 반경 노즐 F (N) = 0.03 파운드를 얻을 수 있습니다.
5. 감각적 프로토콜에 대한 제어 응용 프로그램을 수정하려면, 실제 퍼프 또는 가짜 마이크로 컨트롤러뿐만 아니라 녹음 된 음성 소리 또는 침묵을 식별하는 2 시리얼 명령을 보내십시오. 참고 : 우리의 패러다임에서 우리는 다 /, / 뒤 / / BU / 등 / 등 다른 사람의 사이에서 생성 된 컴퓨터, 악센트 중립 / GA / 사운드를 사용했습니다.
6. 스피커를 통해 현재 청각 자극은 피사체의 앞, 중간 선에서 2피트를 배치했다.
7. 퍼프의 발병 또는 테스터하는 것이 바람직하다하는 조건에 따라, 단계 3.3에서 측정 된 지연을 동시로 소리 개시 타이밍을 맞 춥니 다.

4. 데이터 수집 및 준비

1. 표준 ERP 방법론에 따라 데이터를 샘플링하기 위해 필터 및 참조 설정을 선택합니다. 여기에, 0.1-400 Hz로 필터를 1,000 Hz에서 사용합니다. 데이터를 수집하는 동안, Cz에 모든 전극을 참조하여 단언을 오프라인으로 rereferenced나이 참고.
2. 세그먼트 데이터에 원하는 필터와 분단와 기록 된 데이터를 필터링 할 수 있습니다. 본 연구의 경우 0.3-40 Hz에서 대역 통과 필터와 세그먼트 지속적인 EEG는 200 밀리 초 prestimulus 기준 및 500 밀리 초 후 자극 간격을 포함하도록 자극 증상에 따라 사용합니다.
3. 데이터 품질 관리를 수행합니다. ERP 소프트웨어에 포함 된 컴퓨터 알고리듬을 사용하여, 이러한 고주파 근육 활동과 같은 모터와 안구 아티팩트 각 세그먼트를 스크린. 수동 검토하여이 화면을 따르십시오.
4. 자동화 된 심사 기준은 다음과 같이이 프로토콜에 설정되어 있지만 수정할 수 있습니다 : 눈 채널, 전압> 140 μV = 눈 깜박임 및 전압> 55 μV = 안구의 움직임.
5. 안구 이슈 보정 도구를 사용하여 오염 된 시험에서 올바른 데이터. 참고 : 품질이 좋지 간주 전압> 200 μV이있는 모든 채널을. > 15 채널 품질이 좋지 않으면, 우리는 재현성 이유로 전체 재판을 폐기하기로 결정했습니다.
6. 평균까지 ERP. 평균 기준에게 Rereference 다음 4.2 단계에서 선택한 기준에 따라베이스 라인 보정을 수행합니다. 미리 정의 된 인구의 그랜드 평균 파형에서 추정 다양한 피크에 대한 평균 진폭 및 최대 대기 시간을 추출합니다. 참고 : 우리의 경우, 우리는 정중 신경의 자극에 ^{10 ~ 14} 세 아이들의 반응 설립 문헌에서 다음을 기반으로. 우리는 P50 (30 ~ 80 밀리 초), N70 (50 ~ 100 밀리 초), P100 (80 ~ 150 밀리 초), N140 (130-230 밀리 초) 및 P2 (250 ~ 350 밀리 초)의 피크를 사용했습니다.
7. (그림 2) 사전 설정 위치를 중복 전극의 데이터 만이 (가) 있습니다. 각 클러스터 내의 개별 전극과 평균 데이터를 파생시킵니다.

결과

가벼운 터치 (그림 3)의 평가 :

호흡기 시스템을 사용하여 촉각 자극에 대한 대뇌 피질의 응답 특성 : 퍼프에 대한 응답으로 피크의 패턴은 정상 성인 ^{10, 11에서} 정중 신경의 자극을 사용하여 얻은 대뇌 피질의 반응과 매우 유사하다. 초기 응답 (P50, N70, P100의 피크는) 주로 기본 감각 피질 ^(12)의 활동을 반영하고 자극에 대한 인식을...

토론

가벼운 터치 촉각 - 청각 반응의 대뇌 피질의 처리를 측정하는 ( "호흡기 시스템"이라한다) 에어 퍼프와 ERP의이 새로운 조합은 물론 장애를 가진 어린 아이들과 유아에 의해 허용됩니다. 이 unisensory과 감각적 버전에 대한 진정한 보유하고 주의력 구성 요소는 어린 아이들의 경우 추가 여부. 젊고 취약한 인구를 평가하는이 방법의 성공에 대한 이유는 무해한 촉각 자극의 사용뿐만 아니라 ERP...

자료

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