Medindo a atividade cardíaca Sistema Nervoso Autônomo (ANS) em Toddlers - Descansar e Desenvolvimento Desafios
Summary
Nós descrevemos os métodos de monitorização contínua do sistema nervoso autônomo em condições de repouso e desafio com 18 meses de idade as crianças. Os resultados revelaram que este protocolo pode produzir respostas fisiológicas significativas em ambos os ramos do sistema nervoso autônomo e provocar variabilidade individual significativa nos padrões de respostas.
Abstract
O sistema nervoso autônomo (SNA) é composto por dois ramos, os sistemas nervoso simpático e parassimpático, e controla a função dos órgãos internos (por exemplo, a frequência cardíaca, respiração, digestão) e responde a todos os dias e experiências adversas 1. Medidas ANS em crianças foram encontrados para estar relacionado com problemas de comportamento, regulação da emoção e da saúde 2-7. Portanto, compreender os fatores que afetam o desenvolvimento ANS durante a primeira infância é importante. Ambos os ramos das ANS afetar as respostas cardiovasculares das crianças pequenas a estímulos e foram medidas de forma não invasiva, através de equipamento de monitoramento externo, usando medidas válidas e confiáveis de mudança fisiológica 8-11. No entanto, existem poucos estudos sobre crianças muito pequenas com medidas simultâneas do sistema nervoso simpático e parassimpático, o que limita a compreensão do funcionamento integrado dos dois sistemas. Além disso, o majority de estudos de crianças pequenas existente informar sobre as medidas de repouso ANS dos bebês ou a sua reatividade ao comumente usado paradigmas de interação mãe-filho, e pouco se sabe sobre ANS reatividade para outras condições desafiadoras. Nós apresentamos um desenho do estudo e protocolo padronizado para uma avaliação não-invasiva e rápida do controle autonômico cardíaco em 18 meses de idade as crianças. Nós descrevemos métodos para a monitorização contínua dos ramos simpático e parassimpático da ANS sob condições de repouso e de desafio durante uma visita domiciliar ou laboratorial e proporcionar resultados descritivos da nossa amostra de 140 etnicamente diversas crianças que utilizam equipamentos validados e software de pontuação. Os resultados revelaram que este protocolo pode produzir uma série de respostas fisiológicas a ambas as condições developmentally desafiadoras repouso e, como indicado por alterações do ritmo cardíaco e índices de atividade parassimpática e simpática. Indivíduos demonstraram variabilidade nos níveis de repouso, responses para os desafios e reactividade desafio, que fornece evidência adicional de que este protocolo é útil para a análise das diferenças individuais ANS para crianças.
Introduction
As diferenças individuais no sistema nervoso autônomo infantil (ANS) reactividade desempenhar um papel importante no desenvolvimento e manutenção de problemas de saúde física e mental 12-16. Um crescente corpo de evidências revelam que as diferenças individuais em medidas ANS em repouso e reactividade são preditivos de variações em crianças de internalização e externalização psicopatologia 4,9,17-19 e 7,20 saúde física. Para além destes efeitos directos ou principais de funcionamento ANS, um órgão acumulando estudos descobriram que a reatividade das crianças podem interagir com fatores de risco contextuais, tais como eventos adversos ou conflito conjugal, para moderar esses efeitos sobre o bem-estar ea saúde das crianças (ver referência 21 para uma revisão). Apesar desta evidência crescente de que a reatividade autonômica infantil desempenha um papel na saúde em todo o curso da vida, e os juros que acompanham nesses processos, nãoÉ necessária investigação adicional de examinar o desenvolvimento de funcionamento ANS em crianças menores de três anos de idade.
A ANS é composto por dois ramos, os sistemas nervoso simpático e parassimpático. Ela regula a função dos órgãos internos (por exemplo, frequência cardíaca, respiração, digestão, e excitação sexual), em grande parte através de mecanismos inconscientes, em resposta a todos os dias e adversas experiências 1. O sistema nervoso parassimpático (SNP) é o 'descanso e restaurativa "sistema que mantém a freqüência cardíaca de repouso baixa e estado restaurador quando dormir ou relaxar o sistema nervoso simpático (SNS) é o sistema de" luta ou fuga ", que responde a situações de emergência ou ameaçando situações, acelerando sua frequência cardíaca 23. arritmia sinusal respiratória (RSA) é um índice fiável da influência PNS em funcionamento cardíaco, e o período de pré-ejeção (PEP) é um índice fiável da influência SNS no carroDIAC funcionamento. Ambos RSA e PEP foram encontrados para ser medidas válidas por meio de bloqueio farmacológico experimental em amostras de adultos 24,25. Mais recentemente, este trabalho foi estendido em amostras de crianças e adolescentes, estabelecendo ainda RSA e PEP como medidas válidas e confiáveis de atividade ANS ao longo do desenvolvimento 8,26,27. Medições de impedância Cardiografia confiáveis (PEP) utilizando eletrodos banda e local têm sido usados por um tempo considerável em amostras de adultos 28. Mais recentemente, técnicas de medição e analíticos paralelas também foram mostrados para ser confiável e válida em amostras de crianças 11,29,30, embora conjunto de medidas PEP em crianças é rara.
Há um grande corpo existente da literatura sobre PNS funcionando em lactentes e crianças jovens, incluindo o tônus vagal e medidas de arritmia sinusal respiratória. Existem poucos estudos do SNS usando PEP, e muito poucos examinar simultaneamente osistemas nervoso simpático e parassimpático, o que é fundamental para a construção de compreensão do seu funcionamento altamente integrado. Dos poucos estudos de PEP de crianças pequenas, a maioria achar que os seus protocolos não produzem mudanças significativas no nível do grupo de PEP em resposta aos desafios 8,31. Estudos têm demonstrado que há estabilidade na descansando medidas PNS começando na infância e têm relações com temperamento, comportamento e saúde, 13,16,26,32,33, mas há uma compreensão limitada do SNS responder e sua estabilidade ao longo do tempo, relações para o desenvolvimento e os fatores que moldam o que a sua trajetória de desenvolvimento. Respostas PNS foram atribuídos principalmente para o engajamento social 16 e respostas do SNS proposto para refletir "luta ou fuga respostas" 1, bem como a sensibilidade recompensa (ver referência 34 para uma revisão). Em crianças pequenas, é um desafio para simular desafios específicos em um laboratóry e envolvê-los devido ao seu curto tempo de atenção. Há também desafios de medição para as crianças que podem sentir desconforto com os sete eletrodos no local necessários para medir PNS e SNS simultaneamente. Além disso, nos campos da ciência do desenvolvimento, há alguns padrões sobre como obter "reatividade ao estresse" suficientemente ao mesmo tempo, respeitando as necessidades de desenvolvimento das crianças e a ética no trabalho com crianças. Este artigo apresenta informações sobre a administração e pontuação de um protocolo padronizado composto por condições de repouso e desafiadoras para obter respostas do sistema nervoso simpático e parassimpático de 18 meses de idade as crianças.
ANS reactividade é tipicamente conceptualizado como a resposta fisiológica a um estímulo externo discreto em relação a um estado de repouso ou de comparação, o qual varia entre organismos individuais 22. Exame da etiologia início da vida de físico e mental que eleproblemas Alth levou os cientistas a ser particularmente interessado em compreender a reatividade das crianças a situações que evocam adaptativa de responder ou pode ser pensado como desafios estressantes. A preponderância da literatura refere-se a este fenômeno como "reatividade ao estresse", embora encontrando estímulos desafiadoras tem o potencial de provocar respostas em uma ampla gama de domínios. Assim, o protocolo descrito a seguir foi projetado para provocar respostas ANS em vários domínios, incluindo duas formas de repouso (enquanto ouve uma canção de ninar calmante e enquanto assistia a um calmo, vídeo neutro) e três desafios developmentally-apropriadas para jovens de 18 meses: antecipação / sobressaltos (jack-in-the-box), sensoriais (sumo de limão) e socioemocional (ouvindo um choro do bebê doente). O protocolo foi adaptado de nossos protocolos existentes para 12 meses idade 8 e 3-5 anos de idade 11, a fim de torná-lo developmentally desafiador, envolvente e tolerável para crianças (18-21 Meses).
Aqui nós apresentamos o Protocolo de Desenvolvimento Desafios (DCP) e ANS dados do 18 meses de idade visita de estudo do estresse, Alimentação e Desenvolvimento Precoce (SEED) Estudo das mulheres grávidas e seus descendentes. participantes maternas com gravidezes saudáveis foram recrutados durante 2013-14 para um estudo de ganho de peso gestacional e ao estresse pré-natal e foram baixos sobrepeso renda, e racialmente e etnicamente diversa. o consentimento informado dos pais para o estudo de sua prole foi obtida logo após o nascimento e novamente antes do início da coleta de dados para o estudo aqui relatado, quando os filhos eram 18-21 meses de idade durante 2014-2015.
Protocol
Representative Results
Discussion
Este estudo revelou que, dentro de uma amostra de crianças de 18 meses de idade, descansando padronizada e tarefas de desafio para obter respostas a partir de uma variedade de domínios (assustar, sensorial, social, de repouso) levou a uma gama de respostas ANS. As respostas ANS médios encontrados sob estas condições de repouso e de desafio foram semelhantes aos valores ANS relatados por outros que medidas ANS capacidade de resposta com crianças pequenas que usam tarefas semelhantes 8,11,27,29. Os nívei…
Disclosures
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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