Mesure du système nerveux cardiaque Autonomic (ANS) Activité in Toddlers - Repos et développement Défis
Summary
Nous décrivons les méthodes de surveillance continue du système nerveux autonome sous repos et de provocation conditions avec 18 mois les enfants âgés. Les résultats ont révélé que ce protocole peut produire des réponses physiologiques significatives dans les deux branches du système nerveux autonome et de susciter la variabilité individuelle importante dans les modèles de réponses.
Abstract
Le système nerveux autonome (SNA) se compose de deux branches, les systèmes nerveux parasympathique et sympathique, et contrôle la fonction des organes internes (par exemple, la fréquence cardiaque, la respiration, la digestion) et répond à tous les jours et les effets indésirables 1. Mesures du SNA chez les enfants ont été trouvés être liés à des problèmes de comportement, la régulation des émotions et de la santé 2-7. Par conséquent, la compréhension des facteurs qui influent sur le développement ANS pendant la petite enfance est importante. Les deux branches du SNA affectent les réponses cardiovasculaires chez les jeunes enfants à des stimuli et ont été mesurés de manière non invasive, par l' intermédiaire de l' équipement de surveillance externe, en utilisant des mesures valides et fiables des changements physiologiques 8-11. Cependant, il existe peu d'études sur les très jeunes enfants avec des mesures simultanées du système nerveux parasympathique et sympathique, ce qui limite la compréhension du fonctionnement intégré des deux systèmes. En outre, la majority d'études des jeunes enfants existants rapport sur les mesures de repos SNA de nourrissons ou de leur réactivité à l'couramment utilisé paradigmes d'interaction mère-enfant, et moins est connu au sujet ANS réactivité à d'autres conditions difficiles. Nous présentons un modèle d'étude et protocole normalisé pour une évaluation non invasive et rapide de contrôle autonome cardiaque chez les 18 mois les enfants âgés. Nous décrivons des méthodes de surveillance continue des branches parasympathique et sympathique du SNA dans des conditions de repos et de provocation lors d'une maison ou d'un laboratoire visite et de fournir des résultats descriptifs de notre échantillon de 140 origines ethniques diverses tout-petits en utilisant un équipement validé et logiciel de notation. Les résultats ont révélé que ce protocole peut produire une gamme de réponses physiologiques à la fois au repos et les conditions de développement difficiles, comme indiqué par les changements de la fréquence cardiaque et les indices de l'activité parasympathique et sympathique. Les individus ont démontré la variabilité des niveaux de repos, responsabes aux défis, et le défi réactivité, ce qui fournit une preuve supplémentaire que ce protocole est utile pour l'examen des différences individuelles SNA pour les tout-petits.
Introduction
Les différences individuelles dans le système nerveux autonome des enfants (ANS) réactivité jouent un rôle important dans le développement et l' entretien des problèmes de santé physique et mentale 12-16. Un nombre croissant de preuves montre que les différences individuelles dans les mesures du SNA au repos et la réactivité sont prédictifs de variations chez les enfants de intériorisation et d' extériorisation psychopathologie 4,9,17-19 et 7,20 de la santé physique. En plus de ces effets directs ou principales de fonctionnement du SNA, un organisme accumulant des études ont montré que la réactivité des enfants peuvent interagir avec des facteurs de risque contextuels, tels que les événements indésirables ou les conflits conjugaux, pour modérer les effets sur le bien – être et la santé des enfants (voir référence 21 pour une revue). En dépit de cette évidence croissante que la réactivité autonome des enfants joue un rôle dans la santé tout au long de la vie, et l'intérêt d'accompagnement dans ces processus, ilest le besoin de recherches supplémentaires examinant le développement du fonctionnement du SNA chez les enfants de moins de trois ans.
Le SNA se compose de deux branches, les systèmes nerveux parasympathique et sympathique. Il régule la fonction des organes internes (par exemple, la fréquence cardiaque, la respiration, la digestion, et l' excitation sexuelle), en grande partie grâce à des mécanismes inconscients, en réponse à tous les jours et les effets indésirables des expériences 1. Le système nerveux parasympathique (PNS) est le système «réparatrice repos et« qui maintient une fréquence cardiaque de repos faible et de l'état de restauration lors du sommeil ou de détente Le système nerveux sympathique (SNS) est le système de «combat ou fuite» qui répond aux urgences ou menaçant situations en accélérant son rythme cardiaque 23. sinus respiratoire arythmie (RSA) est un indice fiable de l'influence PNS sur le fonctionnement cardiaque, et la période de pré-éjection (PEP) est un indice fiable de l'influence SNS sur la voiturediac fonctionnement. Les deux RSA et la PPE ont été jugées valides par le biais de mesures blocage pharmacologique expérimental dans des échantillons d'adultes 24,25. Plus récemment, ce travail a été étendue dans des échantillons de l' enfant et de l' adolescent, en établissant en outre RSA et la PPE en tant que mesures valides et fiables de l' activité du SNA au cours du développement 8,26,27. Mesures d' impédance cardiographie fiables (PEP) à l' aide de la bande et ponctuelles électrodes ont été utilisées pour un temps considérable dans des échantillons d'adultes 28. Plus récemment, des techniques de mesure et d' analyse parallèles ont également été montré pour être fiable et valable dans des échantillons d'enfants 11,29,30, bien que la collecte de mesures de PEP chez les jeunes enfants est rare.
Il y a un grand corps existant de la littérature sur les SNP fonctionnant chez les nourrissons et les jeunes enfants, y compris le tonus vagal et des mesures d'arythmie sinusale respiratoire. Il y a moins d'études du SNS utilisant PEP, et très peu d'examiner simultanément lasystèmes nerveux parasympathique et sympathique, ce qui est essentiel pour la construction de la compréhension de leur fonctionnement hautement intégré. Parmi les quelques études de PEP des jeunes enfants, la plupart trouvent que leurs protocoles ne produisent pas d' importants changements au niveau du groupe à PEP en réponse aux défis 8,31. Des études ont démontré qu'il existe une stabilité au repos mesures PNS à partir de la petite enfance et ils ont des relations avec le tempérament, le comportement et la santé, 13,16,26,32,33 mais il y a une compréhension limitée de SNS répondant et sa stabilité dans le temps, relations au développement, et les facteurs qui déterminent que sa trajectoire de développement. Les réponses du SNP ont été attribuées principalement à l' engagement social et 16 réponses SNS proposé pour refléter «combat ou fuite» des réponses 1, ainsi que la sensibilité de récompense (voir référence 34 pour une revue). Chez les jeunes enfants, il est difficile de simuler des défis spécifiques dans un laborary et les engager en raison de leur courte durée d'attention. Il y a aussi des défis de mesure pour les tout-petits qui peuvent éprouver un malaise avec les sept électrodes ponctuelles nécessaires pour mesurer PNS et SNS simultanément. En outre, dans les domaines de la science du développement, il y a peu de normes sur la façon d'obtenir "la réactivité du stress" suffisamment tout en respectant les besoins de développement des enfants et l'éthique dans le travail avec les enfants. Cet article présente des informations sur l'administration et la notation d'un protocole standardisé composé de conditions de repos et stimulantes conçues pour obtenir des réponses du système nerveux parasympathique et sympathique de 18 mois les enfants âgés.
ANS réactivité est généralement conçue comme la réponse physiologique à un stimulus externe discret par rapport à une comparaison ou un état de repos, qui varie selon les 22 organismes individuels. L'examen de la vie étiologie précoce du mental et physique, ilproblèmes de ALTH a conduit les scientifiques à être particulièrement intéressés à comprendre la réactivité des enfants à des situations qui évoquent d'adaptation de répondre ou peuvent être considérés comme des défis de stress. La prépondérance de la littérature se réfère à ce phénomène comme "la réactivité du stress", bien que la rencontre des stimuli difficiles a le potentiel pour obtenir des réponses à travers un large éventail de domaines. Ainsi, le protocole décrit ci-dessous a été conçu pour obtenir des réponses du SNA dans plusieurs domaines, y compris deux formes de repos (tout en écoutant une berceuse apaisante et tout en regardant un calme, vidéo neutre) et trois défis de développement appropriés pour les enfants de 18 mois: l'anticipation / effaroucher (jack-in-the-box), sensoriel (jus de citron), et socioaffectif (écouter un cri d'enfant malade). Le protocole a été adapté de nos protocoles existants pour 12 enfants âgés de mois 8 et 3-5 ans 11, afin de le rendre au stade de développement stimulant, engageant et tolérable pour les tout – petits (18-21 Mois).
Nous présentons ici le Protocole de développement Défis (DCP) et ANS données à partir du 18 mois visite d'étude du stress, alimentation et développement précoce (SEED) Étude des femmes enceintes et leur progéniture. participants maternels avec des grossesses en santé ont été recrutés au cours de 2013-14 pour une étude de gain de poids gestationnel et le stress prénatal et étaient en surpoids, faible revenu, et de diversité raciale et ethnique. le consentement éclairé des parents pour l'étude de sa progéniture a été obtenue juste après la naissance et de nouveau avant le début de la collecte de données pour l'étude rapportée ici, quand la progéniture étaient 18-21 mois pendant 2014-2015.
Protocol
Representative Results
Discussion
Cette étude a révélé que, dans un échantillon de 18 mois les enfants âgés, repos standardisé et des tâches de provocation visant à obtenir des réponses à partir d'une gamme de domaines (effaroucher, sensoriel, social, repos) a conduit à une série de réponses du SNA. Les ANS moyennes réponses trouvées dans ces conditions de repos et de provocation étaient similaires aux valeurs ANS rapportés par d' autres qui ont mesuré la réactivité ANS avec de jeunes enfants qui utilisent des tâches simil…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
This research was supported by NIH 1 U01 HL097973, NHLBI 5 R01 HL116511-02, UCSF-CTSI Grant Number UL1 TR000004, the Robert Wood Johnson Health and Society Scholars Program, and the Lisa and John Pritzker Family Foundation. The authors also wish to acknowledge Michelle Stephens for her assistance with scoring the ANS data as well as Vanessa Tearnan, Marialma Gonzales-Cruz, Yurivia Cervantes, Amy Engler, Stephanie Grover and Karen Jones-Mason for their assistance in collecting the ANS data, and Michael Coccia for his help with the data. We are also thankful to the families for their generous participation in this research and to the volunteers who helped us to test and refine this protocol, including the first author’s two children. We want to acknowledge our mentors who taught us about measuring ANS and why measuring ANS responsivity is meaningful in young children: W. Thomas Boyce, Gary Bernston, and Dave Lozano.
Materials
| ANS equipment | |||
| Laptop and power cord | Dell | 60-0107-3.0 | Mindware BioLab software requires a PC with 2 USB ports |
| ANS data collection software | Mindware | contact company | BioLab acquisition program |
| ANS data acquisition unit and cords | Mindware | 50-3711-08 | BioNex 8-slot Chassis |
| Snap leads | Mindware | 93-0498-00 | 2 white, 2 red, 2 brown, 1 black |
| Spot electrodes | Kendall | 31112496 | 130 model; 7 for each assessment + extras-to be sealed in a ziplock bag at all times) |
| ANS scoring/editing software | Mindware | contact company | HRV Analysis, version 3.1.0F and IMP Analysis, version 3.1.0I |
| Protocol equipment | |||
| tablet computer | Apple | iPad; for playing audio and video clips | |
| portable speaker | Polariod | PBT510 | |
| Jack in the Box | Schylling | SMJB | Sock Monkey theme |
| Lemon juice | ReaLemon | 98077 | 0.14oz shelf-stable packets |
| Pasture pipettes | Grainger | 6FAV9 | 1 ml size, disposable |
| Portion cups | Dart Solo Con | 250PC | 2.5 oz, disposable, plastic |
| audio files of baby cry | Alkon lab | 30 second clip recorded in a neonatal intensive care unit | |
| audio file of baseline lullaby | Rockabye Baby Music | 60 seconds of "Across the Universe" on "Rockabye Baby Lullaby Renditions of the Beatles" CD | |
| audio file of final lullaby | Rockabye Baby Music | 60 seconds of "Here Comes the Sun" on "Rockabye Baby Lullaby Renditions of the Beatles" CD | |
| video file of neutral video | 2 minutes of Baby Einstein video | ||
| Retractable measuring tape | Rollfix | TM04 | |
| Miscellaneous materials | |||
| Surge protector | to plug in all electronics | ||
| 2-prong adapter for surge protector | |||
| Video camera | Sony | Handycam HDR-CX440 | |
| Video Encoder, power and input cords | Mindware | 50-8614-01 | optional; to sync video and ANS data files |
| Baby wipes and gauze | for cleaning and drying oily skin | ||
| Toys | to distract children during assessment | ||
| Visual aids | pictures of child with electrodes on, description of protocol to show participants | ||
| Script of protocol for research assistants | |||
| Charging cords for tablet and speaker | |||
| Doll and reinforcer | for demonstration if necessary |
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