Évaluation quantitative de traitement cortical auditif-tactile dans les enfants handicapés
Summary
Mesure objective et facile de traitement sensoriel est extrêmement difficile chez les patients pédiatriques non verbaux ou vulnérables. Nous avons développé une nouvelle méthodologie pour évaluer quantitativement les nourrissons et traitement cortical de toucher léger des enfants, phonèmes, et le traitement multisensoriel des deux stimuli, sans nécessiter la participation active de l'objet ou causer de l'inconfort chez les patients vulnérables.
Abstract
Mesure objective et facile de traitement sensoriel est extrêmement difficile chez les patients pédiatriques non verbaux ou vulnérables. Nous avons développé une nouvelle méthodologie pour évaluer quantitativement traitement cortical de touche de lumière, les sons de la parole et le traitement multisensoriel des deux stimuli des enfants, sans nécessiter la participation active de l'objet ou de causer une gêne enfants. Pour ce faire, nous avons développé un double canal, le temps et la force calibrée bouffée d'air stimulateur qui permet à la fois une stimulation tactile et le contrôle de la frime. Nous avons combiné cela avec l'utilisation de la méthodologie potentiel lié à l'événement afin de permettre une haute résolution temporelle des signaux de cortex somatosensoriel primaire et secondaire ainsi que le traitement d'ordre supérieur. Cette méthode nous a également permis de mesurer une réponse multisensorielle de stimulation auditive-tactile.
Introduction
L'étude de l'élaboration de processus sensoriels corticaux est essentielle pour comprendre la base de la plupart des fonctions d'ordre supérieur. Expériences sensorielles sont en grande partie responsables de l'organisation du cerveau pendant la petite enfance et l'enfance, de jeter les bases pour des processus complexes tels que la cognition, la communication et le développement moteur 1-3. La plupart des études pédiatriques sur les processus sensoriels se concentrent sur les domaines auditifs et visuels, principalement parce que ces stimuli sont plus faciles à développer, standardiser et essai. Toutefois, le traitement tactile est d'un intérêt particulier chez les nourrissons et les enfants car il est le premier sens à se développer chez le fœtus 4,5 et informations somatosensoriel fait partie intégrante de la fonction d'autres systèmes corticaux (par exemple moteur, la mémoire, l'apprentissage associatif, limbique) 6. Les méthodes actuelles de traitement évaluant somatosensoriel sont limitées par le choix des stimulus tactile. Un choix commun est médian stimulation électrique du nerf 7,8 directe </sup>, Avec la possibilité d'inconfort. D'autres utilisent des méthodes efficaces tâches actives telles que la discrimination, la reconnaissance et la localisation de stimuli, nécessitant à la fois l'attention et des niveaux élevés de compréhension 9. Tous ces procédés sont donc limités dans leur utilisation chez les jeunes enfants et les nourrissons.
Par conséquent, notre objectif était de développer un modèle tactile qui répond à ces limites en étant non invasive et en réduisant la nécessité d'une participation active d'un sujet. En outre, il devait avoir un niveau normalisé de stimulation et un simulacre de contrôle. Pour ce, nous avons développé le système «pompe», un double canal, chronométré, et calibré système de distribution d'air souffle, ce qui nous permet de mesurer les effets de légèreté chez les nourrissons et les autres populations vulnérables.
Études d'IRM fonctionnelle ont montré que la stimulation par des bouffées d'air active cortex sensoriels, bien que la longueur et les défis de ces études, telles que l'immobilisation, lengtes sessions, et les paramètres de anxiogènes les rendent difficiles à effectuer chez les jeunes enfants. Par conséquent, nous avons combiné notre nouveau système de livraison avec un potentiel (ERP) méthodologie de l'événement-connexes afin de fournir une résolution temporelle de traitement sensoriel du toucher de la lumière dans une brève, séance d'essais enfants.
Ce nouveau paradigme offre la flexibilité nécessaire pour étudier le traitement sensoriel dans diverses populations, les âges et les milieux cliniques. Il a également l'avantage d'être compatible avec des stimuli auditifs, permettant des évaluations multisensorielles. Jusqu'à présent, l'évaluation précise et fiable tactile n'a pas été possible chez les nourrissons ou les enfants qui sont incapables de répondre de façon fiable en raison de troubles intellectuelle / langue. Cette méthodologie vise à combler cette lacune afin d'aider à l'identification précoce des déficits de traitement sensoriel et intervention pendant une période maximale de la plasticité du cerveau. Améliorations dans le traitement sensoriel dans l'enfance peuvent influencer la cascadede développement neurologique
Les procédures suivantes sont tous inclus dans l'Institutional Review Board Vanderbilt protocoles approuvés.
Protocol
Representative Results
Discussion
Cette nouvelle combinaison de bouffée d'air et ERP (dénommé "système Puffer") pour mesurer traitement cortical de légèreté et réponses tactiles-auditif est bien toléré par les jeunes enfants handicapés et par les nourrissons. Cela est vrai pour les versions unisensory et multisensorielles, et si la composante attentionnelle est ajouté ou non dans le cas des jeunes enfants. Les raisons du succès de cette méthodologie dans l'évaluation d'une population jeune et vulnérable sont dues à…
Offenlegungen
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Le projet décrit a été soutenu par le National Center for Research Resources, Grant UL1 RR024975-01, et est maintenant au centre national pour l'avancement des sciences translationnelle, Grant 2 UL1 TR000445-06. Le contenu est exclusivement la responsabilité de leurs auteurs et ne représentent pas nécessairement les vues officielles de la NIH.
Materials
| 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” 0-60PSI) | H. O. Trerice Co, Oak Park, MI | ||
| Custom Puffer setup | Nathalie Maitre |
Referenzen
- Nelson, C. A. Neural plasticity and human development: the role of early experience in sculpting memory systems. Dev. Sci. 3 (2), 115-136 (2000).
- Wallace, M. T., Stein, B. E. Early experience determines how the senses will interact. J. Neurophysiol. 97 (1), 921-926 (2007).
- Greenough, W. T., Black, J. E., Wallace, C. S. Experience and brain development.. Child Dev. 58 (3), 539-559 (1987).
- 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).
- Lickliter, R. The integrated development of sensory organization. Clin. Perinatol. 38 (4), 591-603 (2011).
- Pleger, B., Villringer, A. The human somatosensory system: From perception to decision making. Prog. Neurobiol. 103, 76-97 (2013).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- Eimer, M., Forster, B. Modulations of early somatosensory ERP components by transient and sustained spatial attention. Exp. Brain Res. 151 (1), 24-31 (2003).
- Forster, B., Eimer, M. Covert attention in touch: Behavioral and ERP evidence for costs and benefits. Psychophysiology. 42 (2), 171-179 (2005).
- Tamura, Y., et al. Cognitive processes in two-point discrimination: an ERP study. Clin. Neurophysiol. 115 (8), 1875-1884 (2004).
- Fabrizi, L., et al. A shift in sensory processing that enables the developing human brain to discriminate touch from. 21 (18), 1552-1558 (2011).
- Putnam, L. E., Vanman, E. J. Startle Modification: Implications for Neuroscience, Cognitive Science. Google Books. Startle Modification: Implications for. , (1999).
- 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).
- Molholm, S. Audio-Visual Multisensory Integration in Superior Parietal Lobule Revealed by Human Intracranial Recordings. J. Neurophysiol. 96 (2), 721-729 (2006).
- 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).
- 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).
- Gick, B., Derrick, D. Aero-tactile integration in speech perception. Nature. 462 (7272), 502-504 (2009).
- Stevens, K. N., Blumstein, S. E. Invariant cues for place of articulation in stop consonants. J. Acoust. Soc. Am. 64 (5), 1358-1368 (1978).
- Hari, R., Parkkonen, L., Nangini, C. The brain in time: insights from neuromagnetic recordings. Ann. NY Acad. Sci. 1191, 89-109 (2010).
- Key, A. P. F., Dove, G. O., Maguire, M. J. Linking Brainwaves to the Brain: An ERP. Dev. Neuropsychol. 27 (2), 183-215 (2005).
