قياس الجهاز العصبي اللاإرادي القلب (ANS) نشاط في الأطفال الصغار - يستريح والتنموية التحديات
Summary
نحن تصف طرق للرصد المستمر للنظام العصبي اللاإرادي تحت يستريح والتحدي الظروف مع الأطفال البالغين من العمر 18 شهرا. وكشفت النتائج أن هذا البروتوكول يمكن أن تنتج الاستجابات الفسيولوجية ذات مغزى في كل فروع الجهاز العصبي اللاإرادي ويثير التباين الفردي كبير في أنماط من الاستجابات.
Abstract
الجهاز العصبي اللاإرادي (ANS) ويتكون من فرعين، الجهاز العصبي السمبتاوي ومتعاطفة، ويسيطر على وظيفة الأعضاء الداخلية (على سبيل المثال، معدل ضربات القلب والتنفس والهضم) ويستجيب لها كل يوم والخبرات السلبية 1. تم العثور على تدابير ANS في الأطفال يجب أن تكون متصلة مشاكل السلوك، وتنظيم العاطفة، والصحة 2-7. ولذلك، فهم العوامل التي تؤثر على التنمية ANS خلال مرحلة الطفولة المبكرة هو المهم. كل من فروع ANS تؤثر على استجابات الأطفال الصغار القلب والأوعية الدموية للمؤثرات وتم قياس noninvasively، عبر معدات مراقبة الخارجية، وذلك باستخدام تدابير صحيحة وموثوقة من التغيير الفسيولوجي 8-11. ومع ذلك، هناك دراسات قليلة من الأطفال الصغار جدا مع تدابير في وقت واحد من الجهاز العصبي السمبتاوي ومتعاطفة، الأمر الذي يحد من فهم عمل متكامل من النظامين. بالإضافة إلى ذلك، majoriتي واي لدراسات الأطفال الصغار القائمة تقريرا عن التدابير يستريح ANS الرضع أو التفاعل لتستخدم عادة نماذج التفاعل بين الأم والطفل، ويعرف الكثير عن ANS التفاعل مع الظروف الصعبة الأخرى. نقدم تصميم الدراسة وبروتوكول موحد لتقييم غير الغازية والسريع للسيطرة اللاإرادي القلب في الأطفال البالغين من العمر 18 شهرا. وصفنا طرق الرصد المستمر للفروع السمبتاوي ومتعاطفة من ANS تحت يستريح والتحدي الظروف خلال زيارة المنزل أو المختبر وتقديم نتائج وصفية من عينة لدينا 140 الأطفال الصغار متنوعة عرقيا باستخدام معدات التحقق من صحة والبرمجيات التهديف. وكشفت النتائج أن هذا البروتوكول يمكن أن تنتج مجموعة من الاستجابات الفسيولوجية لكلا الراحة والظروف الصعبة تنمويا، كما يتضح من التغيرات في معدل ضربات القلب ومؤشرات النشاط السمبتاوي ومتعاطفة. تظاهر أفراد التباين في يستريح المستويات، رد ووفاق لمواجهة التحديات، والتفاعل التحدي، الذي يقدم دليلا إضافيا على أن هذا البروتوكول هو مفيد لفحص الفروق الفردية ANS للأطفال الصغار.
Introduction
الفروق الفردية في الجهاز العصبي اللاإرادي للأطفال (ANS) التفاعل تلعب دورا هاما في تطوير وصيانة مشاكل الصحة البدنية والعقلية 12-16. وهناك مجموعة متزايدة من الأدلة يكشف عن أن الفروق الفردية في اتخاذ تدابير ANS في الراحة والتفاعل هي التنبؤية من الاختلافات في الأطفال استيعاب وخارجيا النفسية 4،9،17-19 و7،20 الصحة البدنية. وبالإضافة إلى هذه الآثار المباشرة أو الرئيسية لعمل ANS، وهي هيئة تراكم من الدراسات وجدت أن تفاعل الأطفال يمكن أن تتفاعل مع عوامل الخطر السياقية، مثل أحداث سلبية أو النزاعات الزوجية، لتخفيف تلك الآثار على رفاه الأطفال والصحة (أنظر المرجع 21 للمراجعة). وعلى الرغم من هذه أدلة متزايدة على أن التفاعل اللاإرادي الأطفال يلعب دورا في الصحة عبر مسار الحياة، والمصلحة المرافق في تلك العمليات، هناكوالحاجة إلى إجراء بحوث إضافية دراسة تطوير الأداء ANS في الأطفال دون سن الثالثة من العمر.
تتألف ANS من فرعين، الجهاز العصبي السمبتاوي ومتعاطفة. وينظم وظيفة الأجهزة الداخلية (على سبيل المثال، معدل ضربات القلب، والتنفس، والهضم، والشهوة الجنسية)، إلى حد كبير من خلال آليات اللاوعي، وذلك استجابة لكل يوم والسلبية الخبرات 1. الجهاز العصبي السمبتاوي (المحيطي) هو "الراحة والتصالحية" النظام الذي يحافظ على معدل يستريح القلب منخفضة والدولة التصالحية عند النوم أو الاسترخاء على الجهاز العصبي الودي (SNS) هو "المكافحة أو الهروب" النظام الذي يستجيب لحالات الطوارئ أو التهديد الأوضاع من خلال تسريع معدل ضربات القلب واحد 23. الجهاز التنفسي الجيوب الأنفية عدم انتظام ضربات القلب (RSA) هو مؤشر موثوق به للتأثير الجهاز العصبي المحيطي على عمل القلب، وفترة ما قبل طرد (PEP) هو مؤشر موثوق به للتأثير SNS على سيارةمدينة دبي الأكاديمية العالمية العمل. تم العثور على كل من وكالة الفضاء الروسية وPEP أن تكون تدابير سليمة من خلال الحصار الدوائي التجريبي في عينات من البالغين 24،25. وفي الآونة الأخيرة، وقد تم تمديد هذا العمل في عينات الأطفال والمراهقين، وكذلك إنشاء وكالة الفضاء الروسية وPEP عن تدابير صحيحة وموثوقة من النشاط ANS في جميع أنحاء تطوير 8،26،27. وقد استخدمت قياسات مقاومة تخطيط قلب موثوقة (PEP) باستخدام الفرقة وبقعة أقطاب لوقتا طويلا في عينات الكبار 28. وفي الآونة الأخيرة، كما ثبت تقنيات القياس والتحليل موازية لتكون موثوقة وصحيحة في عينات من الأطفال 11،29،30، على الرغم من أن مجموعة من التدابير PEP في الأطفال الصغار أمر نادر الحدوث.
وهناك مجموعة كبيرة موجودة في الأدب على الجهاز العصبي المحيطي تعمل في الرضع والأطفال الصغار، بما في ذلك لهجة العصب الحائر والتدابير الجيوب الأنفية عدم انتظام ضربات القلب في الجهاز التنفسي. هناك دراسات أقل من SNS باستخدام PEP، وعدد قليل جدا فحص في وقت واحد على حد سواءالجهاز العصبي السمبتاوي ومتعاطفة، وهو أمر حاسم لبناء فهم عملها متكامل للغاية. من عدد قليل من الدراسات من PEP الأطفال الصغار، أكثر تجد أن البروتوكولات الملحقة بها التي لا تنتج تغييرات كبيرة على مستوى المجموعة في PEP استجابة للتحديات 8،31. وقد أثبتت الدراسات أن هناك استقرار في يستريح التدابير الجهاز العصبي المحيطي بدءا من مرحلة الطفولة ولديهم علاقات مع مزاجه، والسلوك، والصحة، 13،16،26،32،33 لكن هناك فهم محدود من SNS الاستجابة والاستقرار على مر الزمن، العلاقات في التنمية، والعوامل التي تشكل ذلك المسار التنموي. وقد نسبت استجابات الجهاز العصبي المحيطي في المقام الأول إلى المشاركة الاجتماعية 16 واقترح الردود SNS للتفكير "قتال أو ردود الطيران" 1 وكذلك حساسية مكافأة (أنظر المرجع 34 للمراجعة). في الأطفال الصغار، فمن تحديا لمحاكاة تحديات محددة في laboratoراي وإشراكهم نظرا لقصر فترة الاهتمام بهم. هناك أيضا تحديات قياس للأطفال الصغار الذين قد تواجه مشقة مع سبعة أقطاب بقعة اللازمة لقياس الجهاز العصبي المحيطي وSNS في وقت واحد. وبالإضافة إلى ذلك، في مجالات العلوم التنموية، هناك عدد قليل من المعايير حول كيفية انتزاع "التفاعل الإجهاد" بما فيه الكفاية مع احترام الاحتياجات التنموية للأطفال والأخلاق في العمل مع الأطفال. تقدم هذه المقالة معلومات حول الإدارة والتهديف من بروتوكول موحد يتكون من شروط الراحة وحافلة بالتحديات تهدف إلى الحصول على ردود الجهاز العصبي السمبتاوي ومتعاطفة من الأطفال البالغين من العمر 18 شهرا.
وتصور ANS التفاعل عادة باسم الاستجابة الفسيولوجية لمنفصلة الخارجية التحفيز بالنسبة للمقارنة أو حالة الراحة، والتي تختلف في الكائنات الفردية (22). دراسة مسببات الحياة في وقت مبكر من العقلية والجسدية انهوقد أدت المشاكل alth العلماء أن تكون مهتمة بشكل خاص في فهم التفاعل الأطفال في الحالات التي تثير التكيف الاستجابة أو يمكن أن يعتقد أن من التحديات التي تواجهها المجهدة. يشير كثرة الأدب إلى هذه الظاهرة بأنها "التفاعل الإجهاد"، على الرغم من أن تواجه المحفزات تحديا لديه القدرة على الحصول على ردود عبر مجموعة واسعة من المجالات. وهكذا، فإن البروتوكول هو موضح أدناه تم تصميمها لتثير ردود ANS عبر مجالات متعددة بما في ذلك شكلين من الراحة (أثناء الاستماع إلى تهليل مهدئا وبينما كان يشاهد الهدوء والفيديو محايد) وثلاثة تحديات تنمويا الملائمة للأطفال من سن 18 شهرا: تحسبا / جفل (جاك في داخل مربع)، والحسية (عصير الليمون)، وsocioemotional (الاستماع إلى صرخة رضيع مريض). وقد تم تكييف البروتوكول من البروتوكولات الموجودة لدينا لمدة 12 الذين تتراوح أعمارهم بين شهر 8 و 3-5 الأطفال الذين تتراوح أعمارهم 11 سنة، من أجل جعلها تنمويا، تحدي، والمشاركة ومقبولة للأطفال الصغار (18-21 شهرا).
هنا نقدم بروتوكول التنموية التحديات (DCP) وANS البيانات من الزيارة الدراسية القديمة 18 شهرا من الإجهاد، والأكل والتنمية في وقت مبكر دراسة (SEED) من النساء الحوامل وأطفالهن. تم تعيين المشاركين الأمهات مع الحمل صحية خلال 2013-14 لدراسة زيادة الوزن أثناء الحمل واجهاد ما قبل الولادة ويعانون من زيادة الوزن، وانخفاض الدخل، وعرقيا وتنوعا عرقيا. تم الحصول على موافقة الوالدين واعية لدراسة نسلها بعد الولادة، ومرة أخرى قبل الشروع في جمع البيانات لدراسة نشرت هنا، عندما كانت وليدة 18-21 شهرا من العمر خلال 2014-2015.
Protocol
Representative Results
Discussion
وكشفت هذه الدراسة أنه في عينة من الأطفال البالغين من العمر الشهر 18، يستريح موحدة والمهام تحديا تهدف إلى الحصول على ردود من مجموعة واسعة من المجالات (جفل، الحسية والاجتماعية ويستريح) أدى إلى مجموعة من الاستجابات ANS. وكانت الردود متوسط ANS وجدت تحت هذه الراحة والتحدي …
Declarações
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 |
Referências
- Berntson, G., Quigley, K., & Lozano, D. in Handbook of Psychophysiology. (ed JT Cacioppo, Tassinary, LG, Bernston, GG) Cambridge University Press, (2007).
- Boyce, W. T. et al. Early father involvement moderates biobehavioral susceptibility to mental health problems in middle childhood. J. Am. Acad. Child Adolesc. Psychiatry. 45, 1510-1520, (2006).
- Loman, M., & Gunnar, M. Early experience and the development of stress reactivity and regulation in children. Neurosci. Behav. Physiol. 34, 867-876, (2010).
- Calkins, S. D., Graziano, P. A., & Keane, S. P. Cardiac vagal regulation differentiates among children at risk for behavioral problems. Biol. Psychol. 74, 144-153, (2007).
- Kroenke, C. H. et al. Autonomic and Adrenocortical Reactivity and Buccal Cell Telomere Length in Kindergarten Children. Psychosom. Med. 73, 533-540, (2011).
- Obradović, J., Bush, N. R., Stamperdahl, J., Adler, N. E., & Boyce, W. T. Biological sensitivity to context: The interactive effects of stress reactivity and family adversity on socioemotional behavior and school readiness. Child Dev. 81, 270-289, (2010).
- Alkon, A. et al. Latino children's body mass index at 2-3.5 years predicts sympathetic nervous system activity at 5 years. Child Obes. 10, 214-224, (2014).
- Alkon, A. et al. The ontogeny of autonomic measures in 6- and 12-month-old infants. Dev. Psychobiol. 48, 197-208, (2006).
- Conradt, E., Measelle, J., & Ablow, J. C. Poverty, Problem Behavior, and Promise: Differential Susceptibility Among Infants Reared in Poverty. Psychol. Sci. 24, 235-242, (2013).
- Alkon, A., Boyce, W. T., Davis, N. V., & Eskenazi, B. Developmental Changes in Autonomic Nervous System Resting and Reactivity Measures in Latino Children from 6 to 60 Months of Age. J. Dev. Behav. Pediatr. 32, 668-677, (2011).
- Alkon, A. et al. Developmental and contextual influences on autonomic reactivity in young children. Dev. Psychobiol. 42, 64–78, (2003).
- Boyce, W. T. in Developmental Psychopathology: Developmental Neuroscience. Vol. II eds D. Cicchetti & D. J. Cohen. 797-817, Wiley & Sons, (2006).
- Beauchaine, T. P., Gatzke-Kopp, L., & Mead, H. K. Polyvagal Theory and developmental psychopathology: emotion dysregulation and conduct problems from preschool to adolescence. Biol. Psychol. 74, 174-184, (2007).
- Beauchaine, T. Vagal tone, development, and Gray's motivational theory: toward an integrated model of autonomic nervous system functioning in psychopathology. Dev. Psychopathol. 13, 183-214, (2001).
- Conradt, E., Measelle, J., & Ablow, J. C. Poverty, Problem Behavior, and Promise: Differential Suceptibility Among Infants Reared in Poverty. Psychol. Sci. 24, 235-242, (2013).
- Porges, S. W. The polyvagal perspective. Biol. Psychol. 74, 116-143, (2007).
- Boyce, W. T. et al. Autonomic reactivity and psychopathology in middle childhood. Br. J. Psychiatry. 179, 144-150, (2001).
- Crowell, S. et al. Autonomic correlates of attention-deficit/hyperactivity disorder and oppositional defiant disorder in preschool children. J. Abnorm. Psychol. 115, 174–178, (2006).
- Raine, A. Autonomic nervous system factors underlying disinhibited, antisocial, and violent behavior. Biosocial perspectives and treatment implications. Ann. N.Y. Acad. Sci. 794, 46-59, (1996).
- Boyce, W. T., Alkon, A., Tschann, J. M., Chesney, M. A., & Alpert, B. S. Dimensions of psychobiologic reactivity: Cardiovascular responses to laboratory stressors in preschool children. Ann. Behav. Med. 17, 315-323, (1995).
- Bush, N. R., & Boyce, W. T. in Handbook of Developmental Psychopathology. eds M. Lewis & K. D. Rudolph) 287-309. Springer, (2014).
- Matthews, K. A. et al.Handbook of Stress, Reactivity, and Cardiovascular Disease., John Wiley and Sons, (1986).
- Alkon, A., Wolff, B., & Boyce, W. in The Oxford Handbook of Poverty and Child Development. (eds Valerie Maholmes & Rosalind King). Oxford University Press, New York, (2012).
- Berntson, G. G., Cacioppo, J. T., & Quigley, K. S. Autonomic cardiac control.I.Estimation and validation from pharmacological blockades. Psychophysiology. 31, 572-585, (1994).
- Sherwood, A., Allen, M. T., Obrist, P. A., & Langer, A. W. Evaluation of beta-adrenergic influences on cardiovascular and metabolic adjustments to physical and psychological stress. Psychophysiology. 23, 89-104, (1986).
- Calkins, S. D., & Keane, S. P. Cardiac vagal regulation across the preschool period: Stability, continuity, and implications for childhood adjustment. Dev. Psychobiol. 45, 101-112, (2004).
- Quigley, K., & Stifter, C. A comparative validation of sympathetic reactivity in children and adults. Psychophysiology. 43, 116-143, (2006).
- Sherwood, A., Royal, S., Hutcheson, J., & Turner, J. Comparison of impedance cardiographic measurements using band and spot electrodes. Psychophysiology. 29, 734-741, (1992).
- Allen, M. T., & Matthews, K. A. Hemodynamic responses to laboratory stressors in children and adolescents: the influences of age, race, and gender [published erratum appears in Psychophysiology 1997 Nov;34(6):730]. Psychophysiology. 34, 329-339, (1997).
- Dijk, A. E. et al. Measuring cardiac autonomic nervous system (ANS) activity in children. J. Vis. Exp. (2013).
- Treadwell, M. J., Alkon, A., Styles, L., & Boyce, W. T. Autonomic nervous system reactivity: children with and without sickle cell disease. Nurs. Res. 60, 197-207, (2011).
- Stifter, C. A., Dollar, J. M., & Cipriano, E. A. Temperament and emotion regulation: the role of autonomic nervous system reactivity. Dev. Psychobiol. 53, 266-279, (2011).
- Bar-Haim, Y., Marshall, P. J., & Fox, N. A. Developmental changes in heart period and high-frequency heart period variability from 4 months to 4 years of age. Dev. Psychobiol. 37, 44-56, (2000).
- Beauchaine, T. P. Physiological Markers of Emotional and Behavioral Dysregulation in Externalizing Psychopathology. Monogr. Soc. Res. Child. Dev. 77, 79-86, (2012).
- Kamarck, T. W., & Lovallo, W. R. Cardiovascular reactivity to psychological challege: Conceptual and measurement considerations. Psychosom. Med. 65, 9-21, (2003).
- Fox, N. A., Schmidt, L. A., Henderson, H. A., & Marshall, P. J. in Handbook of Psychophysiology. (eds J. T. Cacioppo, L. G. Tassinary, & G. Berntson) 453-481. Cambridge University Press, (2007).
- Gilissen, R., Koolstra, C., van Ijzendoorn, M., Bakermans-Kranenburg, M., & van der Veer, R. Physiological reactions of preschoolers to fear-inducing film clips: Effects of temperamental fearfulness and quality of the parent-child relationship. Dev. Psychobiol. 49, 187-195, (2007).
- Bush, N. R., Alkon, A., Stamperdahl, J., Obradović, J., & Boyce, W. T. Differentiating Challenge Reactivity from Psychomotor Activity in Studies of Children’s Psychophysiology: Considerations for Theory and Measurement. J. Exp. Child Psychol. 110, 62-79, (2011).
