Az agy fejlődése a csecsemőkortól a gyermekkoron át komplex strukturális és funkcionális változásokat foglal magában, amelyeket mind belső, mind külső tényezők befolyásolnak. Ez az áttekintés átfogó elemzést nyújt az esemény- és feladatfüggő agyi oszcillációkról, a különböző frekvenciasávok, beleértve a delta, théta, alfa, béta és gamma sávokat érintő fejlődési változásokra összpontosítva.
Az elektroenkefalográfia (EEG) vizsgálatok rávilágítanak arra, hogy ezek az oszcillációk funkcionális építőkövekként szolgálnak az érzékszervi és kognitív folyamatok számára, jelentős eltéréseket mutatva a különböző fejlődési szakaszokban.
1. Bevezetés
Az neuronok migrációja és differenciálódása, amelyet bőséges szinaptikus kapcsolatok és specializált ideghálózatok kialakulása követ, az agyi fejlődési folyamat alapvető eseményei közé tartozik. Ez a folyamat a legintenzívebb a kéreg IV. rétegében, amely a talamokortikális projekció fő fogadórétegeként ismert. Az agy plaszticitása, amely a környezeti feltételekhez való alkalmazkodás alapját képezi, kora gyermekkorban éri el csúcspontját, ezért is lényeges a neuronális fejlődési folyamatok nyomon követése ebben az időszakban.
Az MRI-vizsgálatok meggyőző betekintést nyújtottak az agyban gyermekkorban és serdülőkorban bekövetkező strukturális változásokba. A kéreg érése párhuzamosan halad az emberi fejlődés kognitív mérföldköveivel. Az elsődleges funkciókat, mint például a motoros és érzékszervi rendszereket támogató régiók érnek meg legkorábban, míg az alapvető nyelvi készségekkel és térbeli figyelemmel kapcsolatos temporális-parietális területek később fejlődnek. A magasabb rendű integrációs régiók, mint például a prefrontális és laterális temporális kérgek, az utolsók között érnek meg. Ennek az érésnek a fiziológiai alapját az élményfüggő szinapszis képződés és dendritikus arborizáció mechanizmusai támasztják alá.
Az EEG szerepe az agyi oszcillációk vizsgálatában
Az EEG-t az ideghálózatok által generált elektrofiziológiai aktivitás rögzítésére használják, és így rendkívül érzékeny a fejlődési folyamatok során, valamint patológiás zavarok esetén bekövetkező változásokra. Ezek a generált agyi oszcillációk az érzékszervi és kognitív folyamatok „funkcionális építőköveinek” tekinthetők. Ezért a különböző korú és betegségcsoportok EEG agyi oszcillációi eltérő jellemzőket mutatnak érzékszervi és kognitív feldolgozó rendszereik érettsége és integritása alapján.
Erol Başar elmélete szerint az agy külső és belső ingerekre adott válaszait és dinamikus válaszmechanizmusait a szuszceptibilitási szabályok keretén belül generálja. E keretrendszeren belül megfogalmazódik, hogy az agy a stimuli típusától és a kognitív folyamatoktól függően különböző frekvenciákon reagál. Az oszcillációs aktivitást modulálhatja az inger típusa, legyen az vizuális, auditív vagy tapintási. Hasonlóképpen, a kapott oszcillációs aktivitás változik a kognitív funkció típusától függően, mint például a figyelem, memória vagy problémamegoldás.
Az agyi oszcillációk frekvenciája általában negatív korrelációt mutat az amplitúdójukkal, ami azt jelzi, hogy az amplitúdó csökken a frekvencia növekedésével. Az oszcillációk amplitúdója arányosnak tekinthető a szinkronban aktív idegi elemek számával, lassabban oszcilláló sejtpopulációk több neuronból állnak, mint a gyorsabban oszcilláló sejtek.
Az eseményekhez kapcsolódó oszcillációk két kategóriába sorolhatók az ingerekkel való kapcsolatuk alapján: kiváltott (evoked) és indukált (induced). A kiváltott oszcillációk stimuláció után jelentkeznek, és fázisszinkronban vannak az ingerrel. Ezzel szemben az indukált oszcillációk fázisszinkron nélkül jelentkeznek az ingerrel.
Ez az áttekintés célja az esemény- és feladatfüggő oszcillációk jellemzőinek fejlődési változásainak azonosítása. Ennek érdekében a delta, théta, alfa, béta és gamma frekvenciasávok oszcillációs válaszait vizsgáljuk különböző fejlődési időszakokban, a csecsemőkortól a gyermekkoron át. Ebben a kontextusban a gyermekkori oszcillációk vizsgálata hozzájárul a kognitív fejlődés kutatásának frissített keretrendszeréhez azáltal, hogy hangsúlyozza a frekvenciaspecifikus eseményfüggő oszcillációk és hálózatok funkcionális relevanciáját.
2 perces idegtudomány: Elektroencefalográfia (EEG)
2. Anyagok és módszerek
A szakirodalmi keresést a Medline (PubMed) és Science Direct adatbázisok felhasználásával végeztük. A kulcsszavak között szerepelt az agyi oszcilláció, eseményfüggő és gyermekek (vagy hasonló szavak; csecsemők, kisgyermekek, feladatfüggő). Az első szakirodalmi keresés 2022 augusztusában történt, frissített keresésekkel 2023 augusztusában és 2023 októberében. Ez a cikk az esemény/feladatfüggő agyi oszcillációk fejlődését kívánja megérteni patológiás állapotok nélkül. A diagnosztikai csoportokat vagy eseteket tartalmazó cikkeket kizártuk.
Az alkalmas tanulmányokat a következő kritériumok alapján azonosítottuk:
- Esemény- vagy feladatfüggő oszcillációk bevonása gyermekekben, kisgyermekekben vagy csecsemőkben.
- EEG aktivitás rögzítése, miközben a résztvevők feladatot hajtottak végre (azaz nem nyugalmi állapotú EEG).
- Az EEG teljesítményének, fázisának vagy más idő-frekvencia elemzések vizsgálata a feladat eseményeire adott válaszként, mint például az eseményfüggő növekedések vagy csökkenések.
- Nincs eset-tanulmány vagy áttekintő cikk.
- Angol nyelven íródott.
A cikkeket az open-source Rayyan szoftverbe importáltuk, ahol a duplikált cikkeket kizártuk. Az elfogultság kockázatának minimalizálása érdekében az első és a második szerző önállóan átvizsgálta az összes tanulmány címét és kivonatát az alkalmasság szempontjából, és a tanulmányokat "kizárandó", "talán" vagy "belefoglalandó" kategóriába sorolta. Minden olyan tanulmányt, amelyet bármelyik szerző "belefoglalandó" vagy "talán" kategóriába sorolt, továbbvittek a teljes szöveg átvizsgálására, amelyet ugyanaz a két szerző önállóan végzett el. Végül 86, az összes jogosultsági kritériumnak megfelelő tanulmányt választottunk ki bevonásra. A théta oszcillációkat a gyermekkor leginkább tanulmányozott frekvenciasávjaiként sorolják be.
3. Agyhullámok a csecsemőkortól a gyermekkoron át
3.1. Delta oszcillációk: A korai idegi fejlődés alapjai
Amint azt korábban elismerték, a delta oszcillációk gyermekekben ritkák. Következésképpen tömör áttekintést kell adni a delta oszcillációkról a legkiterjedtebben kutatott témák és koncepciók alapján. A lassú hullámú ritmus, a delta frekvencia tekintetében, túlnyomórészt a mély alvás fázisaiban figyelhető meg, és jelentősen csökken a felnőttek ébrenléti állapotában. A delta aktivitás jelenléte ébrenlét során gyakran agyi sérülés vagy neurológiai károsodásból vagy pszichiátriai rendellenességekből eredő patológiás állapotok jelzőjeként értelmezhető.
Gyermekeknél a delta EEG aktivitás meghaladja a felnőttekét a folyamatos kortikális érés miatt, és gyakran hangsúlyozottabb a tanulási zavarokkal küzdő gyermekeknél. A nyelv és a nyelvelsajátítás tanulmányozása gyermekeknél rendszeres fókuszpont. Az élet korai szakaszai különösen kritikusak, számos neurológiai változás jellemzi őket, amelyek megkönnyítik az új képességek elsajátítását, a nyelv pedig kiemelkedő. A nyelvelsajátítás mind a szemantikai, mind a fonológiai információk feldolgozását magában foglalja, ezáltal kognitív igényeket támasztva.
A korábbi áttekintő cikkünkben, amely a kiváltott és eseményfüggő delta válaszokat tárgyalta, megfigyeltük, hogy a frontális és centrális agyi régiókban a fokozott delta oszcillációs válaszok a különböző feladatokban megnövekedett kognitív igényekkel társultak. Ezzel szemben a temporális, parietális és okcipitális régiókban a fokozott delta válaszok az arckifejezések érzékelésével és az arcok felismerésével voltak összefüggésben felnőtteknél. Bár a felnőtteken végzett kutatások jelentős része kapcsolatot teremtett az eseményfüggő delta oszcillációk és a különböző kognitív, percepciós vagy érzelmi folyamatok között, a gyermekeknél ezeket az oszcillációs válaszokat vizsgáló tanulmányok száma korlátozott.
Egy fejlődési pálya, amelyet a neuroimaging vizsgálatok során figyeltek meg, rávilágít az amygdala és a ventromedialis prefrontális kéreg (vmPFC) közötti konnektivitás változásaira, amely hálózat alapvető fontosságú az érzelmi ingerek feldolgozásához és frissítéséhez. Ezt a pályát egy inverz mintázat jellemzi, amely gyermekkorban pozitív konnektivitásból serdülőkorban és felnőttkorban negatív konnektivitásba megy át.
Egy különböző korcsoportokat vizsgáló tanulmányban a 10 éves gyermekek bilaterálisan elosztott delta válaszokat mutattak a leírt szó párok szemantikai, fonológiai vagy ortográfiai jellemzőinek megítélésére, míg a felnőtteknek magasabb bal oldali lateralizált delta válaszaik voltak. Ezt a különbséget a gyermekek nyelvi hálózatának bal oldali lateralizációjának hiányos érésével magyarázták.
F MRI vizsgálatokból tudjuk, hogy három hónapos korra a csecsemőkéreg már több, beszéd feldolgozása szempontjából funkcionálisan fontos régióra tagolódik, például a Broca-területre és az anterior temporális régiókra, míg a beszédhallgatás során az auditív burkolattal való szinkronizáció alapjául szolgáló neurális mechanizmusokról aktívan vitatkoznak a felnőtt irodalomban.
Egy 3 éves gyermekek és felnőttek szűrt vizuálisan kiváltott potenciáljait összehasonlító tanulmányban a gyermekek delta válaszai hasonlóak voltak a felnőttekéhez. Azonban válaszaik ingerkénti latenciái nagyban változtak. Továbbá, amikor kétértelmű mozgásmintákat érzékeltek, a 10 éves gyermekek delta válaszaiban alacsonyabb inter-trial koherencia volt, mint a felnőtteknél.
A kutatások azt mutatják, hogy csecsemőkben a kortikális jelek a delta és théta frekvenciasávokban igazodnak a beszéd burkolatában megfigyelhető ritmikus mintázatokhoz. Bizonyítékok utalnak arra, hogy az élet első évében a beszéd burkolatának delta sávos követése szignifikánsan robusztusabb a théta sávos követéshez képest, a legerősebb delta követés négy hónaposan figyelhető meg. A delta jel teljesítményspektrális sűrűsége (PSD), amelyet az ingerre adott válaszként produkálnak, következetes szintet tart fenn 4 hónapos kortól, míg a théta sávban a teljesítmény progresszív fejlődést mutat 4-től 11 hónapos korig.
Feltételezték, hogy a beszéd burkolatához kapcsolódó delta teljesítmény alapul szolgálhat az attentionalis és csoportosító mechanizmusoknak, amelyek elengedhetetlenek a beszédjel perceptuális strukturálásához, amint azt felnőtteken végzett kutatások is bizonyítják.
3.2. Általános mozgások és agyi integritás mágneses rezonancia képalkotás alapján
A neurológiai kockázat gyakran az agyi sérülésekkel jár, amelyek a pre- vagy perinatális időszakban fordulnak elő. A neurológiai kockázat egyik elsődleges kimenetele a cerebrális parézis (CP), amelyet a fizikai-motoros eredetű fogyatékosság vezető okának tekintenek. A CP klinikai jelei már nagyon korán megjelennek, de a diagnózist általában a gyermek első két évében állítják fel.
A neuroimaging módszerektől eltérően Prechtl fejlesztette ki az Általános Mozgások (GM) módszert, egy megfigyelésen alapuló módszert, amely nagy prediktív értékkel rendelkezik a neurológiai diszfunkciók, mint például a CP diagnosztizálásában. Ez egy érvényes és megbízható diagnosztikai eszköz, amely képzést igényel az alkalmazójától, és segítséget nyújt az agy plaszticitásával kapcsolatos neurális folyamatok javítására irányuló beavatkozás megkezdésében.
A GM normálisnak vagy abnormálisnak osztályozható; a normális mozgásokon belül a következők találhatók: Writhing Mozgások születéstől a poszttermikus nyolcadik hétig; ezek ellipszoid mozgást, kicsi és mérsékelt amplitúdót, valamint alacsony és mérsékelt sebességet mutatnak. Ezek közé tartoznak a változatos, kiszámíthatatlan és folyékony forgó mozgások; visszafejlődésük egybeesik a Fidgety Mozgások fokozatos megjelenésével.
Az utóbbiak a poszttermikus kilencedik és huszadik hét között találhatók, és folyamatosak, kis amplitúdójúak, mérsékelt sebességűek és változó gyorsulásúak; a nyakon, a törzsön és a végtagokon találhatók, és hiányuk erősen összefügg a CP-vel.
Ha a Writhing Mozgások monotonnak, nem folyékonynak, sorrend és forgó mozgás nélkül jelentkeznek, akkor szegényes repertoárnak (Poor Repertoire, PR) nevezik őket, és megelőzhetik egy másikfajta mozgás megjelenését - olyat, amely mindig abnormális -, az úgynevezett görcsös szinkronizált mozgásokat (Cramped Synchronized Movements, CSM). A CSM hirtelen és szinte egyidejű egész testre kiterjedő összehúzódásokként és az azt követő relaxációként értelmezhető; folyamatos izomaktivációs periódust, majd relaxációs periódust mutatnak. Ha ezeket folyamatosan látjuk, erősen utalnak a spasticus CP kialakulására.
Az abnormálisnak tekintett mozgások másik csoportja a kaotikus mozgások (Chaotic Movements, CM); ezek ritkák és a végtagokon láthatók; rendezetlenek, nagy amplitúdójúak, durvák, hirtelenek, remegőek, és hiányzik belőlük a folyékonyság.
Annak ellenére, hogy a GM-értékelés erős prediktív értékkel bír, korlátozott kutatások kapcsolják össze a GM minőségét specifikus agyi elváltozásokkal. Ez a tanulmány ezt a hiányosságot kezeli azáltal, hogy vizsgálja a GM és a mágneses rezonancia képalkotás (MRI) eredményei közötti összefüggést egy kolumbiai, neurológiai kockázatnak kitett csecsemők kohortjában. A GM rendellenességek és az agyi integritás közötti korreláció feltárásával célunk a korai azonosítási stratégiák javítása, különösen az erőforrás-szegény környezetekben, ahol a neuroimaging hozzáférése korlátozott. A GM minősége és az MRI eredményei közötti kapcsolat megértése hasznos lesz a betegek kezelésében, különösen olyan helyzetekben, ahol a neuroimaging nehéz vagy megfizethetetlen, mint ahogy az számos kolumbiai család esetében is fennáll.
Az 50 gyermekből, akik a tanulmány végére bekerültek a mintába, 35 gyermeknél (70%) normális motoros fejlődést, 5 (10%) gyermeknél gyanús motoros fejlődést, és 10 (20%) gyermeknél abnormális motoros fejlődést állapítottak meg.
A normális motoros fejlődésű 35 gyermek közül csak egyen végeztek MRI-vizsgálatot, mivel kórtörténetében szerepelt a PR, és a második értékelési pillanatban (Fidgety szakasz: 12-16 hét poszttermínus) Szporadikus Fidgety mozgások társultak monoton sarok-sípcsont rugdosási mintázattal és abnormális nyelvmozgásokkal. Ezeket figyelembe vették a gyermek agyi MRI-re való beutalásakor, még azután is, hogy a harmadik értékelési pillanatban (Fidgety szakasz: 17-20 hét poszttermínus) Normális Fidgety mozgásokat figyeltek meg. Ebben az esetben az agyi MRI eredmények normális paramétereken belül voltak; így nem találtak agyi elváltozásokat vagy eltéréseket.
tags: #mozgasfejlodes #google #scholar