Name: P50感觉门控的婴幼儿 (视频) | JoVE Journal
Uploaded: 2013-12-26T13:00:00.000+00:00
Duration: 12 min 55 s
Description: 学习使用脑电图记录婴幼儿P50感觉门控的方法，以研究注意力缺陷与神经发育问题。该技术可在婴儿睡眠期间测量早期注意力机制，为精神疾病早期识别提供可靠工具。

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

本工作部分由美国国立卫生研究院（NIH 资助号 MH086383、MH056539 和 MH015442）以及儿童精神障碍研究所资助。

1. 机构审查与监督
<ol>
	<li>所有涉及人类受试者的工作均需获得机构审查委员会的批准和监督。本报告中所述方法在用于研究时，已通过科罗拉多多机构审查委员会（COMIRB）的审查和批准。</li>
</ol>
2. 准备与记录
<ol>
	<li>在婴儿正常的午睡时间安排90分钟的检测。准备干净的电极、导电脑电膏以及一个安静、昏暗的房间。检测开始前，先喂奶、拍嗝并更换尿布。</li>
	<li>擦拭头部以降低阻抗。CZ 处的 P50 波幅最大11将电极置于CZ点、前额、一只眼睛的上方和下方、下巴以及右侧乳突。</li>
	<li>以500毫秒的刺激间间隔成对呈现50毫秒宽带刺激（咔嗒声），每对咔嗒声之间相隔10秒。</li>
	<li>记录至出现15分钟连续的活跃睡眠（婴儿的快速眼动睡眠，REM睡眠）为止。让婴儿完成其自然的睡眠周期。这可能需要 &#62;90 分钟内完成。记录婴儿状态（例如 睁眼或闭眼、运动 等等。在整个睡眠期间。</li>
</ol>
3. 数据分析
<ol>
	<li>确定一段持续15分钟的活跃睡眠期。该时期具有高频、低电压的脑电波，低肌张力，明显的眼球运动，并且表现为闭眼状态。</li>
	<li>对数据进行滤波，以去除60 Hz干扰和低频（&#60;1 Hz漂移）12。</li>
	<li>根据每对声音中第一个声音的呈现来确定事件相关电位的分析时段（epoch）。至少平均60个时段。使用的时段数量越多，可能获得的信噪比越高。</li>
	<li>使用10–50 Hz的带通滤波器对平均后的波形进行滤波，以便更清晰地识别目标成分。基于滤波后的平均波形，分别测量对第一个和第二个刺激所诱发的P50波幅。P50波定义为刺激呈现后40至100毫秒之间的首个正向波；其波幅从前一个负向波谷到正向波峰进行测量。</li>
	<li>将对第二个声音诱发的P50波幅除以对第一个声音诱发的P50波幅，得到P50感觉门控比值。</li>
</ol>

<ol><li>Braff, D. L., Light, G. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Preattentional+and+attentional+cognitive+deficits+as+targets+for+treating+schizophrenia%5BTitle%5D)+AND+%22Psychopharmacology%22%5BJournal%5D)">Preattentional and attentional cognitive deficits as targets for treating schizophrenia.</a> Psychopharmacology. 174 (1), 75-85 (2004).</li>
<li>Boutros, N. N., Belger, A., Campbell, D., DGÇÖSouza, C., Krystal, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Comparison+of+four+components+of+sensory+gating+in+schizophrenia+and+normal+subjects%3A+a+preliminary+report%5BTitle%5D)+AND+%22Psychiat.+Res%22%5BJournal%5D)">Comparison of four components of sensory gating in schizophrenia and normal subjects: a preliminary report.</a> Psychiat. Res. 88 (2), 119-130 (1999).</li>
<li>Cullum, C. M., Harris, J. G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Neurophysiological+and+neuropsychological+evidence+for+attentional+dysfunction+in+schizophrenia%5BTitle%5D)+AND+%22Schizo.+Res%22%5BJournal%5D)">Neurophysiological and neuropsychological evidence for attentional dysfunction in schizophrenia.</a> Schizo. Res. 10 (2), 131-141 (1993).</li>
<li>Kisley, M. A., Noecker, T. L., Guinther, P. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Comparison+of+sensory+gating+to+mismatch+negativity+and+self-reported+perceptual+phenomena+in+healthy+adults%5BTitle%5D)+AND+%22Psychophysiology%22%5BJournal%5D)">Comparison of sensory gating to mismatch negativity and self-reported perceptual phenomena in healthy adults.</a> Psychophysiology. 41 (4), 604-612 (2004).</li>
<li>Olincy, A., Ross, R. G., Harris, J. G., Freedman, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Neurophysiological+studies+of+the+P50+auditory+evoked+potential+in+adult+attention+deficit+disorder%3A+comparison+with+schizophrenia%5BTitle%5D)+AND+%22Schizo.+Res%22%5BJournal%5D)">Neurophysiological studies of the P50 auditory evoked potential in adult attention deficit disorder: comparison with schizophrenia.</a> Schizo. Res. 36, 257-25 (1999).</li>
<li>Adler, L. E., Pachtman, E., Franks, R., Freedman, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Neurophysiological+evidence+for+a+defect+in+neuronal+mechanisms+involved+in+sensory+gating+in+schizophrenia%5BTitle%5D)+AND+%22Biol.+Psychiat%22%5BJournal%5D)">Neurophysiological evidence for a defect in neuronal mechanisms involved in sensory gating in schizophrenia.</a> Biol. Psychiat. 17, 639-654 (1982).</li>
<li>Martin, L. F., Mei-Hua, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Physiology+of+schizophrenia%2C+bipolar+disorder+and+schizoaffective+disorder%5BTitle%5D)+AND+%22Am.+J.+Psychiatr%22%5BJournal%5D)">Physiology of schizophrenia, bipolar disorder and schizoaffective disorder.</a> Am. J. Psychiatr. 164 (12), 1900-1906 (2007).</li>
<li>Adler, L. E., Gerhardt, G. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Sensory+physiology+and+catecholamines+in+schizophrenia+and+mania%5BTitle%5D)+AND+%22Psychiatr.+Res.%22%5BJournal%5D)">Sensory physiology and catecholamines in schizophrenia and mania.</a> Psychiatr. Res.. 31 (3), 297-309 (1990).</li>
<li>Kisley, M. A., Olincy, A., Freedman, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+effect+of+state+on+sensory+gating%3A+comparison+of+waking%5BTitle%5D)+AND+%22REM+and+non-REM+sleep.+Clin.+Neurophysiol%22%5BJournal%5D)">The effect of state on sensory gating: comparison of waking.</a> REM and non-REM sleep. Clin. Neurophysiol. 112, 1154-1165 (2001).</li>
<li>Kisley, M. A., Olincy, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Sensory+gating+impairment+associated+with+schizophrenia+persists+into+REM+sleep%5BTitle%5D)+AND+%22Psychophysiology%22%5BJournal%5D)">Sensory gating impairment associated with schizophrenia persists into REM sleep.</a> Psychophysiology. 40 (1), 29-38 (2003).</li>
<li>Nagamoto, H. T., Adler, L. E., Waldo, M. C., Griffith, J., Freedman, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Gating+of+auditory+response+in+schizophrenics+and+normal+controls%3A+Effects+of+recording+site+and+stimulation+interval+on+the+P50+wave%5BTitle%5D)+AND+%22Schizo.+Res%22%5BJournal%5D)">Gating of auditory response in schizophrenics and normal controls: Effects of recording site and stimulation interval on the P50 wave.</a> Schizo. Res. 4 (1), 31-40 (1991).</li>
<li>Hunter, S. K., Kisley, M. A., McCarthy, L., Freedman, R., Ross, R. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Diminished+cerebral+inhibition+in+neonates+associated+with+risk+factors+for+schizophrenia%3A+Parental+psychosis%2C+maternal+depression%2C+and+nicotine%5BTitle%5D)+AND+%22%22%5BJournal%5D)">Diminished cerebral inhibition in neonates associated with risk factors for schizophrenia: Parental psychosis, maternal depression, and nicotine.</a> 37 (6), 1200-1208 (2011).</li>
<li>Siegel, C., Waldo, M., Mizner, G., Adler, L. E., Freedman, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Deficits+in+sensory+gating+in+schizophrenic+patients+and+their+relatives%3A+Evidence+obtained+with+auditory+evoked+responses%5BTitle%5D)+AND+%22Arch.+Gen.+Psychiat%22%5BJournal%5D)">Deficits in sensory gating in schizophrenic patients and their relatives: Evidence obtained with auditory evoked responses.</a> Arch. Gen. Psychiat. 41, 607-612 (1984).</li>
<li>Ross, R. G., Hunter, S. K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Perinatal+choline+effects+on+neonatal+pathophysiology+related+to+later+schizophrenia+risk%5BTitle%5D)+AND+%22Am.+J.+Psychiat%22%5BJournal%5D)">Perinatal choline effects on neonatal pathophysiology related to later schizophrenia risk.</a> Am. J. Psychiat. 170 (3), 290-298 (2013).</li>
<li>Tregellas, J. R., Davalos, D. B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Increased+hemodynamic+response+in+the+hippocampus%2C+thalamus%2C+and+prefrontal+cortex+during+abnormal+sensory+gating+in+schizophrenia%5BTitle%5D)+AND+%22Schizo.+Res%22%5BJournal%5D)">Increased hemodynamic response in the hippocampus, thalamus, and prefrontal cortex during abnormal sensory gating in schizophrenia.</a> Schizo. Res. 92 (1-3), 262-272 (2007).</li>
<li>Ross, R. G., Stevens, K. E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cholinergic+mechanisms%2C+early+brain+development%2C+and+risk+for+schizophrenia%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Child+Psychol.+Psychiat%22%5BJournal%5D)">Cholinergic mechanisms, early brain development, and risk for schizophrenia.</a> J. Child Psychol. Psychiat. 51 (5), 535-549 (2010).</li>
<li>Leonard, S., Gault, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Association+of+promoter+variants+in+the+alpha7+nicotinic+acetylcholine+receptor+subunit+gene+with+an+inhibitory+deficit+found+in+schizophrenia%5BTitle%5D)+AND+%22Arch.+Gen.+Psychiat%22%5BJournal%5D)">Association of promoter variants in the alpha7 nicotinic acetylcholine receptor subunit gene with an inhibitory deficit found in schizophrenia.</a> Arch. Gen. Psychiat. 59 (12), 1085-1096 (2002).</li>
<li>Stevens, K. E., Kem, W. R., Freedman, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Selective+alphay+7+nicotinic+receptor+stimulation+normalizes+chronic+cocaine-induced+loss+of+hippocampal+sensory+inhibition+in+C3H+mice%5BTitle%5D)+AND+%22Biol.+Psychiat%22%5BJournal%5D)">Selective alphay 7 nicotinic receptor stimulation normalizes chronic cocaine-induced loss of hippocampal sensory inhibition in C3H mice.</a> Biol. Psychiat. 46 (10), 1443-1450 (1999).</li>
<li>Adler, L. E., Hoffer, L. J., Griffith, J., Waldo, M. C., Freedman, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Normalization+by+nicotine+of+deficient+auditory+sensory+gating+in+the+relatives+of+schizophrenics%5BTitle%5D)+AND+%22Biol.+Psychiatr%22%5BJournal%5D)">Normalization by nicotine of deficient auditory sensory gating in the relatives of schizophrenics.</a> Biol. Psychiatr. 32 (7), 607-616 (1992).</li>
<li>Griffith, J. M., O'Neill, J. E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Nicotinic+receptor+desensitization+and+sensory+gating+deficits+in+schizophrenia%5BTitle%5D)+AND+%22Biol.+Psychiat%22%5BJournal%5D)">Nicotinic receptor desensitization and sensory gating deficits in schizophrenia.</a> Biol. Psychiat. 44, 98-106 (1998).</li>
<li>Giniatullin, R., Nistri, A., Yakel, J. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Desensitization+of+nicotinic+ACh+receptors%3A+shaping+cholinergic+signaling%5BTitle%5D)+AND+%22Trends+Neurosci%22%5BJournal%5D)">Desensitization of nicotinic ACh receptors: shaping cholinergic signaling.</a> Trends Neurosci. 28 (7), 371-378 (2005).</li>
<li>Kisley, M. A., Polk, S. D., Ross, R. G., Levisohn, P. M., Freedman, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Early+postnatal+development+of+sensory+gating%5BTitle%5D)+AND+%22Neurophysiol.+Basic+Clin%22%5BJournal%5D)">Early postnatal development of sensory gating.</a> Neurophysiol. Basic Clin. 14, 693-697 (2003).</li>
<li>Hunter, S. K., Corral, N., Ponicsan, H., Ross, R. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Reliability+of+P50+auditory+sensory+gating+measures+in+infants+during+active+sleep%5BTitle%5D)+AND+%22Neuroreport%22%5BJournal%5D)">Reliability of P50 auditory sensory gating measures in infants during active sleep.</a> Neuroreport. 19 (1), 79-82 (2008).</li>
<li>Gillow, S., Hunter, S., Ross, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Stability+of+P50+sensory+gating+in+preschoolers%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Invest.+Med%22%5BJournal%5D)">Stability of P50 sensory gating in preschoolers.</a> J. Invest. Med. 58 (1), 154-155 (2010).</li>
<li>Hunter, S. K., Mendoza, J. H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Antidepressants+may+mitigate+the+effects+of+prenatal+maternal+anxiety+on+infant+auditory+sensory+gating%5BTitle%5D)+AND+%22Am.+J.+Psychiatr%22%5BJournal%5D)">Antidepressants may mitigate the effects of prenatal maternal anxiety on infant auditory sensory gating.</a> Am. J. Psychiatr. 169 (6), 616-624 (2012).</li>
<li>Hutchison, A. K., Hunter, S. K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Diminished+infant+P50+sensory+gting+predicts+increased+40-month-old+attention%2C+anxiety%2Fdepression+and+externalizing%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Atten.+Disord.%22%5BJournal%5D)">Diminished infant P50 sensory gting predicts increased 40-month-old attention, anxiety/depression and externalizing.</a> J. Atten. Disord.. , (2013).</li>
</ol>

Ross 博士和 Hunter 博士的薪酬由美国国立卫生研究院（NIH）资助的科研项目提供支持。其余所有作者均无利益冲突需要披露。

P50 感觉门控被认为反映了主要位于海马、背外侧前额叶皮层和丘脑的抑制性神经回路之间复杂的相互作用16。因此，婴儿 P50 感觉门控的改变可能提示这些脑区发育异常。
在这些脑区，GABA能中间神经元对谷氨酸能锥体细胞的抑制可能介导了感觉门控过程，该抑制作用由GABA能细胞提供。GABA能中间神经元本身又受到肾上腺素能和胆碱能输入的调节。肾上腺素能输入是间歇性的，可抑制中间神经元，从而降低其对锥体细胞的抑制能力，进而阻断感觉门控。记录清醒婴儿脑电活动的一个难点在于，即使是非常轻微的应激刺激（例如安放电极），也可能增强肾上腺素能张力，干扰对功能门控能力的测量。
与间歇性肾上腺素输入的影响相反，胆碱能对中间神经元的刺激是持续性的，可增强中间神经元的放电活动，从而改善感觉门控17。导致胆碱能输入减少的因素，例如与胆碱能受体表达降低相关的遗传表型，会引起感觉门控的慢性障碍18。同样，在非快速眼动睡眠期间，神经元释放胆碱减少，也会降低中间神经元的活动和感觉门控功能。尼古丁是一种引人关注的化合物，急性使用可刺激烟碱型胆碱能受体并改善感觉门控19,20，而反复或长期单独使用尼古丁则无显著效果，但会阻断其他激动剂的作用21，这可能是因为长期刺激导致受体脱敏22。母亲在孕期吸烟导致胎儿产前暴露于尼古丁的婴儿，其P50感觉门控功能受损12。
这种对感觉门控基本生物学机制的认识，为在妊娠期间补充膳食成分胆碱（胆碱能受体在中间神经元上的激动剂）的随机对照试验提供了理论依据。补充从妊娠中期早期开始，持续至出生后约3个月。接受胆碱补充的婴儿感觉门控发育更快15。
婴儿P50感觉门控比率评估是可行的23、可靠的24，并且在婴儿期至四岁之间具有稳定性25。婴儿P50感觉门控的损害与日后发生精神疾病的产前危险因素相关12,26，也与四岁时出现精神症状的风险增加相关27。然而，目前尚无对P50感觉门控受损的婴儿在四岁之后进行长期随访的研究；因此，尚不清楚婴儿期P50感觉门控是否能够预测日后的精神病理状况，也不明确针对婴儿P50感觉门控进行干预是否可作为有效的初级预防策略。
将听觉P50感觉门控范式应用于婴儿研究，有助于探索大脑抑制功能在发育过程中何时形成，以及在日后易患与注意力相关神经精神疾病的个体中，这一发育过程何时出现异常。类似地，利用其他生理任务（如失匹配负波、眼动追踪和前脉冲抑制）的研究可能为早期发育提供其他观察窗口。希望将这些任务调整后用于早期婴儿阶段，能够增进对这些疾病发育时间进程的理解，并提出新的原发性预防策略17。

许多神经精神疾病——包括注意缺陷多动障碍（ADHD）、双相情感障碍和精神分裂症——被认为是神经发育障碍，这意味着症状的出现至少部分源于大脑发育早期的异常。大脑发育的早期异常可能在多年甚至数十年内无明显表现，或仅表现为非特异性症状，之后才发展为完整的疾病。这一模型提示，要充分理解这些疾病，可能需要采用能够在大脑发育极早期检测出脑功能细微变化的方法。
P50 感觉门控反映了注意力过程的早期阶段1,2。P50 感觉门控指的是一种特定任务，即听觉诱发电位任务，该任务与行为和神经认知注意力测试相关，并反映了大脑的抑制机制3,4。在此任务中，向受试者呈现两个相同的宽频听觉刺激（&#34;clicks&#34;），同时记录脑电图（EEG）反应。听觉刺激会引发一种稳定的、可通过脑电图测量的大脑反应；该反应包含一个在成人中大约出现在刺激后 50 毫秒的正向波，因此被称为 P50 波。大多数个体对成对刺激中的第二个刺激的反应显著弱于第一个刺激，这反映了大脑自动抑制对无关重复信息反应的能力（即对感觉信息进行“&#34;门控&#34;）。许多伴有注意力症状的精神疾病——包括注意缺陷多动障碍（ADHD）、双相情感障碍和精神分裂症——均与感觉门控功能受损相关5-7。
听觉P50感觉门控结果可能受到受试者肾上腺素能张力的干扰8。在快速眼动（REM）睡眠期间，肾上腺素能张力降低，因此REM睡眠是实施该任务的最佳时机9,10。由于P50感觉门控是一种被动任务，且婴儿每日大部分时间处于活动睡眠状态（即婴儿期的REM睡眠），因此即使在非常年幼的婴儿中也可进行P50感觉门控的测量。

<table><tbody><tr><td>E-Prime 版本 2.0 专业版</td><td>心理学软件工具</td><td>EPR-225142</td><td>刺激呈现软件</td></tr><tr><td>含浮石的酒精消毒垫</td><td>Compumedics</td><td>95000016</td><td>用于电极放置前清洁皮肤</td></tr><tr><td>Ten20 导电膏</td><td>Compumedics</td><td>92100032</td><td>具有粘附性能的脑电图导电膏，用于固定电极</td></tr><tr><td>Grass Ag/AgCl 表面电极（10 mm）</td><td>Grass Technologies</td><td>FS E5SHC-48</td><td>10 mm 电极用于记录头皮表面的脑电信号，并作为参考电极和接地电极</td></tr><tr><td>Grass Ag/AgCl 表面电极（6 mm）</td><td>Grass Technologies</td><td>F E6SHC-48</td><td>6 mm 电极用于记录眼球运动（EOG）和皮肤表面的肌肉张力（EMG）</td></tr><tr><td>纸质外科胶带</td><td>Micropore</td><td>1530-0</td><td>低粘性胶带，用于固定电极</td></tr><tr><td>NuAmps 放大器</td><td>Neuroscan</td><td>N/A</td><td>40 通道单极数字放大器，用于记录脑电图</td></tr><tr><td>Harman/Kardon 计算机扬声器</td><td>Harman/Kardon</td><td>HK206</td><td>用于呈现听觉 &quot;咔嗒声&quot;</td></tr></tbody></table>

婴儿期p50感觉门控

P50 Sensory Gating in Infants

注意缺陷在多种神经精神疾病中较为常见，包括注意缺陷多动障碍、自闭症、双相情感障碍和精神分裂症。近年来，人们对这些注意缺陷的神经发育因素日益关注；所谓神经发育因素，是指尽管这些缺陷在儿童期或成年期才在临床上显著表现出来，但其根源在于婴儿期甚至产前阶段即已开始的脑发育异常。尽管关注度不断提高，目前仍缺乏在婴儿早期阶段评估注意力的有效方法。本报告聚焦于一种方法，即婴儿听觉P50感觉门控。
注意包含多个组成部分。注意的最早期成分之一被称为感觉门控，它使大脑能够过滤掉重复且无信息量的感觉信息。听觉P50感觉门控是指一种利用脑电图（EEG）变化来测量感觉门控的任务。当两个相同的听觉刺激以500毫秒间隔相继呈现时，对第二个刺激所诱发的反应（即与“咔哒”声处理相关的脑电变化）通常较第一个刺激的反应减弱（即反应被&#34;抑制&#34;）。若对第二个刺激的反应未出现减弱，则被视为感觉门控功能不良，反映了大脑抑制功能受损，并与注意力缺陷相关。
由于听觉P50感觉门控任务是被动的，因此在婴幼儿研究中具有潜在应用价值，并可能为多种神经精神障碍的注意力缺陷发育时间进程提供观察窗口。本展示的目的是描述评估婴儿听觉P50感觉门控的方法学，该方法学改编自用于成人人群研究的方法。

P50 感觉门控比值通常应在 0 至略高于 1.0 的范围内。比值高于 2.0 一般仅出现在 P50 波幅低于 1.0 μV 的情况下，可能反映信噪比较差，此类数据应予以剔除或截断至 2.0 11。来自普通人群婴儿的平均比值约为 0.4 13。图 1 提供了两条示例波形记录：一条来自感觉门控正常的婴儿，另一条来自感觉门控较差的婴儿。
P50 感觉门控可通过相减法计算：即对第一个声音的反应幅度减去对第二个声音的反应幅度。然而，信号从源头发出后经头皮传导至测量电极的过程中，其衰减程度存在较大个体差异。影响信号衰减的因素包括颅骨厚度、头皮表面的残留物（例如污垢）以及头皮表面的水分含量。这种在不同个体之间以及同一个体不同时期所存在的信号衰减变异，会降低相减法结果的可靠性。因此，P50 感觉门控通常以比值形式报告：即对第二个声音的反应幅度除以对第一个声音的反应幅度。
P50 感觉门控比值可作为连续变量进行分析。然而，比值的计算会引入额外的变异性。另一种方法是将结果二分法划分为“正常”与“异常”的 P50 感觉门控。在成人中，比值&lt;0.40 被认为是正常的，而&gt;0.50 被认为是异常的14。介于 0.40–0.50 之间的比值被视为不确定，可归入任一组或从进一步分析中排除。目前尚未明确确立适用于婴儿的合适截断值；但初步研究表明，采用与成人相似的截断值是合理的15。
<img alt="P50 感觉门控脑电图显示典型反应与不良反应；微伏测量值；刺激效应。" fo:content-width="6in" fo:src="/files/ftp_upload/50065/50065fig1highres.jpg" src="/files/ftp_upload/50065/50065fig1.jpg" width="500px" data-altupdatedat="1787630408000" data-alt="图 1"> 
图 1. 示例波形图。  <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/50065/50065fig1highres.jpg" target="_blank">点击此处查看高清图像</a>。

本文描述了记录听觉P50感觉门控的方法，这是一种反映注意力早期阶段的大脑抑制生理标志物。

婴儿期P50感觉门控

注意力缺陷在多种神经精神疾病中较为常见，包括注意缺陷多动障碍、自闭症、双相情感障碍……

您好，我是 Ally Newton。我是 Sharon Hunter 博士。我是 Randy Ross 博士。我们隶属于科罗拉多大学丹佛医学院的杰罗姆·科尔恩实验室及发育研究项目。我们将演示婴儿P50门控，这是一种听觉感觉门控形式。注意缺陷在多种精神疾病中较为常见，包括精神分裂症、双相情感障碍、自闭症以及注意缺陷多动障碍（ADHD）。人们对这些注意力缺陷的神经发育因素日益关注。所谓神经发育因素，是指尽管这些缺陷在儿童期或成年期才在临床上显著表现出来，但其根源在于生命早期（如婴儿期甚至产前阶段）即已开始的脑发育问题。尽管这种关注与日俱增，但目前可用于测量新生儿意图或婴儿期认知能力的方法仍然较少，尤其是适用于出生后最初几天或几周内的测量方法更为稀缺。P50 感觉门控是可用于婴幼儿的一种方法。注意包含多个组分，本文将重点讨论其中最早出现的一个组分。大脑能够过滤或减弱重复且无信息量的感官刺激。这种感觉门控效应可通过听觉诱发电位进行测量。新的听觉刺激会引发典型的脑电图（ELECTROENCEPHALOGRAPHIC，EEG）波形，这些波形根据其在刺激后出现的潜伏期被标记为正波（P）或负波（N），代表典型成人的脑电反应。早期反应成分包括 N 40、P 50 和 N 100 波。儿童的潜伏期较长，但这些波仍被称为 N 40、P 50 和 N 100，以保持与成人相关文献的一致性。从刺激第二次呈现开始，大脑抑制系统即被激活，诱发电位随之减弱。我们重点关注P50波，因其在感觉处理的早期阶段出现，且不涉及意识思维。稍后我们将演示如何对其进行量化，但通常而言，第二个声音相对于第一个声音的反应减弱，表明良好的感觉门控，这是注意力的重要第一步。若无法抑制对第二个声音的反应，则代表感觉门控功能不良，与注意力障碍相关。由于不要求参与者执行任何操作，该任务非常适用于年幼的婴儿。还有一个重要的问题需要注意：这种自动的前注意抑制过程在觉醒水平升高的时期效果较差。在婴儿身上放置电极足以使其觉醒，从而影响感觉门控的准确评估。为避免这一问题，需要让婴儿在记录P50之前进入活动睡眠状态，即婴儿期的快速眼动（REM）睡眠。感觉门控检测中，使用充满导电膏的银-氯化银电极，并通过医用胶带将其固定在儿童身上。脑电图（EEG）和听觉诱发电位在头皮顶点 zz 部位记录。为辅助睡眠分期，分别在左眼或右眼上方及外侧记录双极眼电图（EOG）。同时记录颏下肌电图（EMG）。信号被放大5,000倍，并在0.05至100赫兹之间进行滤波。EOG信号被放大1,000倍，并在1至200赫兹之间进行滤波；EMG信号被放大10,000倍，并在1至2,200赫兹之间进行滤波。采样率设定为1,000赫兹。数据被转换为ACI格式。一旦确定儿童已入睡且电极阻抗低于10千欧，即通过位于头部两侧的两个扬声器呈现成对的点击声，每对点击声持续50毫秒，间隔500毫秒。成对点击之间的刺激间间隔恒定为10秒。后续分析使用美国马萨诸塞州纳提克MathWorks公司提供的MATLAB软件进行。调整音量，使每次点击产生85分贝的声音。在婴儿保持睡眠期间，持续记录该声压水平，通常可获得30至90分钟的连续数据。一般需要超过60分钟的睡眠时段，才能识别出足够的活跃睡眠期。进行分析时，最好在婴儿睡眠状态下采集数据。目标是获得至少15分钟的连续活跃睡眠数据。为了达到这一时长，我们通常会记录一至一个半小时。有许多措施可以采取，以最大程度地提高婴儿参与者保持睡眠状态的可能性。包括在婴儿平时小睡的时间安排访问，使用远离其他活动的安静房间，调暗房间光线，准备婴儿床、婴儿摇椅和摇椅，以便根据婴儿的偏好选择使用。在摇椅或婴儿床的头部位置铺上一张床单，供婴儿头部使用。在婴儿到来之前，务必准备好所有物品，包括清洁的电极、导电膏、脑电图（EEG）记录设备，例如由美国北卡罗来纳州夏洛特市 Com-Tek Medical 公司生产的 NeuroScan 设备。最后，也是最重要的一点，你需要预留比预想更长的时间。婴儿对压力极为敏感，如果实验人员感到时间紧迫，婴儿也会感受到压力，从而影响其睡眠质量。当婴儿到达后，在开始包裹之前，务必确保其已喂食、打嗝，并且尿布清洁。如果需要，可用电极准备垫擦拭婴儿头部，以尽量减少阻抗；使用导电性脑电膏和布胶带固定电极。参考电极置于前额或耳后，起到减少环境噪声干扰的作用。将电极置于右侧或左侧乳突，作为参考电极。参考电极也可置于鼻部，只要其与乳突位于面部同一条直线上即可。有时使用卷尺测量头部中点，以确定CZ电极的位置。将一个电极置于Cz位置。用于脑电图（EEG）的两个电极用于记录眼电图（EOG）或眼球运动，分别置于眉毛上方的骨性部位和右眼外侧的骨性部位；另有一个电极置于下巴处，用于肌电图（EMG）以测量肌张力。我们使用Neuroscan系统检测阻抗水平，理想情况下读数应为深蓝色或黑色，表示阻抗较低。有时等待婴儿头部的电极温度升高会更有利，因为这将产生较低的阻抗读数。也可能需要下压电极以尝试获得理想的阻抗水平。通常情况下，此时房间会保持昏暗，但出于拍摄需要，我们将保持照明。在操作过程中需同步记录相关注意事项，例如眼睛是睁着还是闭着、是否有身体活动、电极是否因婴儿活动而移动或移位、是否为了获得更好的读数而调整位置、是否存在外界噪音以及可能的活跃睡眠时间段。如果描记中显示有心率信号，应将肌电图（EMG）电极移至下颌的骨性部位。如果读数杂乱或不清晰，可能是由于室内某些设备（如手机）产生的电子干扰所致。电极未牢固固定，此时可将电极向下轻压以确保稳固；或电线接触到其他电源，可通过用胶带固定电线避免此问题。婴儿醒来后，使用粘合剂去除剂有助于去除胶带和导电膏。用婴儿湿巾清洁婴儿头部残留的多余导电膏。随后向家属表示感谢，并将记录转入离线分析。以下是一段典型婴儿的描记图片段。第一步是识别出活动睡眠期和安静睡眠期。特别是，我们需要寻找持续时间超过15分钟的活跃睡眠期。活跃睡眠表现为明显的眼球运动和活跃的脑电波，其特征为高频、低电压，外观上与儿童清醒时相似。同时还会出现肌张力降低，表现为平坦的肌电图（EMG），记录过程中采集的备注信息将表明婴儿眼睛闭合且呼吸不规则。在记录过程中，会对描记图应用滤波器，包括去除频率约为60赫兹的波形。60赫兹的波形由大多数美国电子设备产生。我们还使用一种滤波器，用于去除低于1赫兹的频率，这些频率是由能量场中无关的漂移所引起的。这有助于我们将脑电波与环境中产生的其他信号区分开来。放大到三秒的时间片段，您可以看到点击事件发生的位置。然而，仅从一次两秒的诱发电位记录中识别特定的诱发电位波形是困难的。因此，我们将多次记录叠加在一起，叠加的记录次数越多，各个成分就越清晰。在此，通过将75次记录进行平均，您可以看到我们感兴趣的待测波形。刺激呈现后出现的第一个大的正向波称为P1或P50。随后是一个称为N100的负向波。在婴儿中，这些波的出现时间比成人晚。该婴儿的P 50实际上出现在刺激后约75毫秒，而成人通常为50毫秒。我们在测量对第一和第二个声音的反应后，从先前的波谷到波峰测量了P 50的振幅。将第二个振幅除以第一个振幅。为了确定门控比率，需在峰顶最高点处测量潜伏期。以下是一个示例：一名婴儿的比值接近1，表示未通过门控；而另一名婴儿的比值接近0，反映出抑制过程功能良好，能够实现正常的感觉门控。目前尚未建立明确的标准来界定正常门控的百分比阈值。我们采用0.5作为截断值，同时需注意任何比例的门控都优于无门控。P50感觉门控是一种用于测量注意早期前注意成分的有效方法。该方法甚至可用于出生仅数小时的极小婴儿。该方法可能有助于了解早期发育过程，也可作为评估新型干预措施的机制，在注意力障碍尚未达到临床显著程度之前，尽早进行预防。我们杰罗姆·科尔恩实验室希望本次介绍能为评估婴幼儿P50感觉门控提供基础指导。

Research

科研

JoVE Journal

Behavior

行为

P50感觉门控的婴幼儿

由于婴儿无法用语言描述其感受，对婴儿疼痛的评估和治疗十分困难。在本视频中，我们介绍可用于定量测量婴儿神经系统对有害刺激反应的电生理学方法及分析技术。...

人类婴儿伤害性感受的电生理测量与分析

习惯化和前脉冲抑制是感觉门控的操作性测量指标。感觉门控在精神分裂症以及其他一些精神障碍和神经退行性疾病中受到破坏。本文介绍了一种标准实验方案，用于评估大鼠和小鼠对声音惊吓反应的短期与长期习惯化以及前脉冲抑制。...

啮齿类动物听觉惊吓的适应性与脉冲前抑制

在无语言能力或脆弱的儿科患者中，对感觉处理进行客观且简便的测量极为困难。我们开发了一种新方法，可定量评估婴儿和儿童对轻触觉、语音声音以及这两种刺激多感官处理的皮层加工过程，且无需受试者主动参与，也不会对脆弱患者造成不适。...

残疾儿童皮层听觉-触觉加工的定量评估

高密度脑电图（dEEG）正越来越多地被用于研究生命早期阶段的大脑发育与可塑性。本文介绍了一种基于传统脑电图记录的先进分析技术应用，旨在揭示婴儿大脑快速听觉加工过程中的振荡动态特性。...

婴儿听觉加工与事件相关脑振荡

本文介绍了一种用于测量2至4岁儿童听力敏感度的方法。通过训练儿童在听到目标信号时做出基于游戏的反应，随后采用双间隔、双选择的强制选择范式，根据对儿童行为的观察来估计其听阈。...

2至4岁儿童听力的行为评估：一种基于观察者的双区间条件化游戏反应法

本方案描述了一种适用于一岁婴儿实验的眨眼条件反射范式。可使用商用或定制设备传递刺激，数据采集与分析应基于视频记录进行。...

一岁儿童的经典短延迟瞬目条件反射实验

时间处理是一种前注意过程，可能构成神经认知障碍中常见的高级认知功能缺陷（包括注意力障碍）的基础。本文以脉冲前抑制作为典型范式，介绍了一种通过调控刺激间间隔（ISI）以确定ISI函数形态的实验方案，从而对时间处理能力进行评估。...

刺激间隔时长在啮齿类动物时间感知能力评估中的重要性

采用偏好注视范式的眼动追踪研究可用于探究婴儿对外部视觉世界的初步认知及其注意力发展。...

使用眼动追踪与偏好注视范式探究婴儿对视觉语言的敏感性

本文介绍了在新生儿中获取高质量、可靠视觉诱发电位（VEPs）的若干关键要点，旨在最大限度地减少变异性及误判预后的风险。...

如何在新生儿中获得可靠的视觉事件相关电位

瞳孔测量术是一种简单且无创的技术，被提议用于测定正常听力动物及各类听觉病理动物模型在噪声环境中的听力阈值。...

瞳孔测量法评估豚鼠的听觉感知

本文介绍了一种利用眼动追踪系统评估婴幼儿视力的新自动化方法。...

使用眼动追踪系统评估婴幼儿视力的自动化方法

学习使用脑电图记录婴幼儿P50感觉门控的方法，以研究注意力缺陷与神经发育问题。该技术可在婴儿睡眠期间测量早期注意力机制，为精神疾病早期识别提供可靠工具。

婴儿期P50感觉门控

探索更多视频