Måling Cardiac autonome nervesystemet (ANS) Aktivitet i Småbarn - Hvile og utviklingsutfordringer

Summary

Vi beskriver metodene for kontinuerlig overvåking av det autonome nervesystemet under hvile og utfordre forhold med 18 måneder gamle barn. Resultatene viste at denne protokollen kan produsere meningsfulle fysiologiske reaksjoner i begge grener av det autonome nervesystemet og utløse betydelig individuell variasjon i mønstre av responser.

Abstract

Det autonome nervesystemet (ANS) består av to grener, de parasympatiske og sympatiske nervesystemet, og styrer funksjon av indre organer (for eksempel hjertefrekvens, respirasjon, fordøyelse) og svarer til hverdags og bivirkninger ^1. ANS tiltak hos barn har blitt funnet å være relatert til atferdsproblemer, følelser regulering og helse ^2-7. Derfor forstå hvilke faktorer som påvirker ANS utvikling i tidlig barndom er viktig. Begge grener av ANS påvirker små barns kardiovaskulære reaksjoner på stimuli, og har blitt målt invasivt, via ekstern overvåking utstyr, ved hjelp av gyldige og pålitelige målinger av fysiologiske endringer ^8-11. Imidlertid er det få studier av meget små barn med samtidige målinger av de parasympatiske og sympatiske nervesystem, som begrenser forståelse av den integrerte funksjon av de to systemene. I tillegg Majority av eksisterende studier av små barn rapportere om barns hvile ANS tiltak eller deres reaktivitet til brukte mor-barn-interaksjon paradigmer, og mindre er kjent om ANS reaktivitet til andre krevende forhold. Vi presenterer en studie design og standardisert protokoll for en ikke-invasiv og rask vurdering av hjerte autonom kontroll i 18 måneder gamle barn. Vi beskriver metoder for kontinuerlig overvåking av de parasympatiske og sympatiske grenene av ANS under hvile og utfordre forhold under en hjemme eller laboratorie besøk og gi beskrivende funn fra vårt utvalg av 140 etnisk mangfoldig småbarn bruker validert utstyr og scoring programvare. Resultatene viste at denne protokollen kan produsere en rekke fysiologiske reaksjoner på både hvile og utviklings utfordrende forhold, som indikert av endringer i hjertefrekvens og indekser av parasympatiske og sympatiske aktiviteten. Enkeltpersoner demonstrerte variasjon i hvilenivåer, responses til utfordringer og utfordring reaktivitet, noe som gir ytterligere bevis for at denne protokollen er nyttig for behandlingen av ANS individuelle forskjeller for småbarn.

Introduction

Individuelle forskjeller i barns autonome nervesystemet (ANS) reaktivitet spiller en viktig rolle i utvikling og vedlikehold av fysiske og psykiske helseproblemer ^12-16. En voksende mengde bevis viser at individuelle forskjeller i ANS tiltak på hvile og reaktivitet er prediktive for variasjoner i barns internalisert og eksternaliserende psykopatologi ^4,9,17-19 og fysisk helse ^7,20. I tillegg til disse direkte eller viktigste effektene av ANS funksjon, har en akkumulerende kroppen av studiene fant at barnas reaktivitet kan samhandle med kontekstuelle risikofaktorer, som for eksempel bivirkninger eller ekteskapelig konflikt, til moderat de effekter på barns trivsel og helse (se referanse ²¹ for en gjennomgang). Til tross for dette økende bevis for at barns autonome reaktivitet spiller en rolle i helse over livsløpet, og den medfølgende interesse i disse prosessene, er deter behov for ytterligere forskning å undersøke utviklingen av ANS fungering hos barn under tre år.

Den ANS består av to grener, de parasympatiske og sympatiske nervesystemet. Den regulerer funksjon av indre organer (for eksempel puls, respirasjon, fordøyelse, og seksuell opphisselse), i stor grad gjennom ubevisste mekanismer, som svar på dagligdagse og bivirkninger ^1. Det parasympatiske nervesystemet (PNS) er "hvile og restorative 'system som opprettholder en lav hvilepuls og restorative tilstand når du sover eller slapper av det sympatiske nervesystemet (SNS) er" fight or flight "system som reagerer på kriser eller truende situasjoner ved å akselerere en puls ^23. RSA (RSA) er en pålitelig indeks over PNS innflytelse på hjertefunksjon, og pre-utstøting periode (PEP) er en pålitelig indeks av SNS innflytelse på bilDiac fungerer. Både RSA og PEP har vist seg å være gyldige tiltak gjennom eksperimentelle farmakologiske blokade i prøver av voksne ^24,25. Mer nylig har dette arbeidet blitt utvidet til barn og unge prøver, videre etablere RSA og PEP som gyldige og pålitelige målinger av ANS aktivitet gjennom utvikling ^8,26,27. Pålitelige impedans cardiography målinger (PEP) med bandet og spot elektrodene har blitt brukt for mye tid i voksen prøver ^28. Mer nylig har parallelle måle og analytiske teknikker også vist seg å være pålitelig og gyldig i prøver av barn ^11,29,30, selv om samling av PEP tiltak hos små barn er sjelden.

Det er en bevart stor mengde litteratur på PNS fungerer hos spedbarn og små barn, inkludert vagal tone og RSA tiltak. Det er færre studier av SNS bruker PEP, og svært få samtidig undersøke bådeparasympatiske og sympatiske nervesystemet, som er avgjørende for å bygge forståelse for deres svært integrert funksjon. Av de få studier av små barns PEP, de fleste finner ut at deres protokoller ikke produsere betydelige gruppenivå endringer i PEP som svar på utfordringer ^8,31. Studier har vist at det er stabilitet i hvile PNS tiltak som starter i barndommen, og de ​​har relasjoner med temperament, atferd og helse, ^{13,16,26,32,33} men det er en begrenset forståelse av SNS svare og dens stabilitet over tid, relasjoner til utvikling, og hvilke faktorer som former som sin utviklingsbanen. PNS svar har blitt tilskrevet primært til samfunnsengasjement ¹⁶ og SNS responser foreslått å gjenspeile "fight or flight respons" ¹ samt belønning følsomhet (se referanse ³⁴ for en gjennomgang). I små barn, er det utfordrende å simulere konkrete utfordringer i et laboratoriumry og til å engasjere dem på grunn av deres korte perioder. Det er også måle utfordringer for småbarn som kan oppleve ubehag med de syv stikk elektroder for å måle PNS og SNS samtidig. I tillegg innen fagfeltene utviklings vitenskap, er det noen standarder om hvordan å lokke fram "stressreaksjoner" tilstrekkelig og samtidig respektere barns utviklingsbehov og etikk i arbeid med barn. Denne artikkelen inneholder informasjon om administrasjon og scoring av en standardisert protokoll som består av hvile og utfordrende forhold utformet for å lokke fram parasympatiske og sympatiske nervesystemet svar fra 18 måneder gamle barn.

ANS reaktivitet er vanligvis begreps som den fysiologiske responsen til et diskret ekstern stimulans i forhold til en sammenligning eller hvilende tilstand, som varierer på tvers av de enkelte organismer ^22. Undersøkelse av tidlig liv etiologi av psykisk og fysisk hanAlth problemer har ført forskere til å være særlig interessert i å forstå barns reaktivitet til situasjoner som fremkaller adaptive reagere eller kan betraktes som stressende utfordringer. Overvekt av litteraturen refererer til dette fenomenet som "stressreaksjoner", selv om møter utfordrende stimuli har potensial til å lokke fram reaksjoner over et bredt spekter av domener. Dermed protokollen beskrevet nedenfor er designet for å lokke fram ANS svar på tvers av flere domener, inkludert to former for resten (mens du lytter til en beroligende vuggesang og mens du ser på en rolig, nøytral video) og tre utviklingshemmede-aktuelle utfordringer for 18-måned-åringer: forventning / skremme (jack-in-the-box), sensoriske (sitronsaft), og socioemotional (lytter til en syk spedbarn gråte). Protokollen ble tilpasset fra våre eksisterende protokoller for 12 måneders åringer ⁸ og 3-5 åringer ^11, for å gjøre den utviklingshemmede utfordrende, engasjerende og utholdelig for småbarn (18-21 Måneder).

Her presenterer vi på utvikling Utfordringer Protocol (DCP) og ANS data fra 18 måneder gamle studiebesøk av stress, spise og Early Development (SEED) Studier av gravide kvinner og deres avkom. Maternal deltakere med friske svangerskap ble rekruttert i løpet av 2013-14 for en studie av svangerskaps vektøkning og prenatal stress og var overvektige, lav inntekt, og rasistisk og etnisk mangfoldig. Foreldre informert samtykke for studiet av hennes avkom ble innhentet like etter fødselen og igjen før starten av datainnsamlingen for studien rapportert her, når avkommet var 18-21 måneders alder i løpet av 2014-2015.

Protocol

Denne studien ble godkjent av komiteen for menneskeforskning ved University of California, San Francisco. 1. Pre-protokollen Set-up (Se Materialer regneark for Komplett liste over utstyr) Sett opp utstyret ved å slå på datamaskinen og koble ANS datainnsamlingsenhet til en strømkilde. MERK: Ikke skru oppkjøpet enheten. Før du begynner på datainnsamling, sette opp ANS datainnsamling programvare. Velg innstillinger for å matche Figur 1. …

Representative Results

Den SEED Studien inkluderte 162 mor-barn-dyader (37% afrikansk Amerikansk; 30% Latina, 16% hvite, 17% andre eller multietniske). For 18 måneders besøk, fullførte vi i-person vurdering med 140 barn (87% av den registrerte prøven); 6 deltakere flyttet bort, og de gjenværende deltakerne var uoppnåelig eller utilgjengelig for dette besøket. Avslaget sats for ANS datainnsamling del av besøket var 3/140 (2%) for mødre som er tilgjengelige for dette besøket. Tre besøk ble gjennomført etter 21 måneder (mer enn 3 m?…

Discussion

Denne studien viste at innen et utvalg av 18 måneder gamle barn, standardisert hvile og utfordre oppgaver designet for å lokke fram svar fra en rekke domener (raske, sensoriske, sosiale, hvile) førte til en rekke ANS svar. De gjennomsnittlige ANS svar funnet under disse hvile og utfordre forholdene var lik ANS verdier rapportert av andre som har målt ANS respons med små barn med lignende oppgaver ^8,11,27,29. De gjennomsnittlige nivåer av ANS tiltak som finnes i vårt utvalg er mellom de som vanligvis fi…

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