ارزیابی ناهنجاری سیستم شنیداری در کودکان مبتلا به اختلال طیف اوتیسم با استفاده از پتانسیل‌های وابسته به رویداد مغزی (ERPs)

داسار, فرزانه; قشونی, مجید; صادقی بجستانی, قاسم

doi:10.22041/ijbme.2020.114368.1524

نوع مقاله : مقاله کامل پژوهشی

نویسندگان

¹ دانشجوی کارشناسی ارشد، گروه مهندسی پزشکی، واحد مشهد، دانشگاه آزاد اسلامی، مشهد، ایران

² استادیار، گروه مهندسی پزشکی، واحد مشهد، دانشگاه آزاد اسلامی، مشهد، ایران

³ استادیار، گروه مهندسی پزشکی، مرکز تحقیقات علوم اعصاب محاسباتی، دانشگاه بین‌المللی امام رضا (ع)، مشهد، ایران

10.22041/ijbme.2020.114368.1524

چکیده

اوتیسم یک بیماری عصبی رشدی شامل اختلال در تعامل و ارتباطات اجتماعی و رفتار تکراری یا کلیشهای است. در تعدادی از کودکان مبتلا به اوتیسم (تندکار) میزان حساسیت به تحریک‌های صوتی بسیار بیش‌تر از حد نرمال و در بعضی دیگر از این کودکان (کندکار) این حساسیت کم‌تر از حد نرمال است. هدف پژوهش حاضر ارائه‌ی راهکاری برای ارزیابی سیستم شنیداری کودکان تندکار وکندکار با استفاده از پتانسیلهای وابسته به رویداد مغزی (ERPs) است. سیگنال‌ مغزی از 10 کودک مبتلا به اوتیسم (2 دختر) با میانگین سنی 7/7 سال و انحراف استاندارد 31/2 سال اخذ شده است. به منظور ثبت ERP، 2000 تحریک شنیداری بر اساس الگوی منفی‌گرایی عدم انطباق (MMN) برای شرکت کنندگان پخش شده است. این تحریک‌ها شامل 1600 تحریک استاندارد با فرکانس 1000 هرتز، تحریک انحرافی با فرکانس 1300 هرتز و تحریک نویز با فرکانس‌های 500، 1000، 1500 و 2000 هرتز میباشد. به منظور تحلیل داده‌ها، 18 ویژگی‌ زمانی در هر سه نوع تحریک (استاندارد، انحرافی و نویز) از مولفه‌های ERP استخراج شده و در نهایت ویژگی‌های معنیدار برگزیده شده است. بر اساس نتایج حاصل از تحریک‌های انحرافی، افزایش معنیداری در مجموع ناحیه‌ی مثبت کانال Pz (028/0=p) در گروه تندکار نسبت به گروه کندکار مشاهده شده است. هم‌چنین در تحریک‌های نویز، افزایش معنیداری در مجموع ناحیه‌ی مثبت کانال C4 (028/0=p) و مجموع ناحیه‌ی مثبت کانال Pz (009/0=p) در گروه کندکار نسبت به گروه تندکار مشاهده شده است. در نتیجه در کودکان مبتلا به اوتیسم تندکار، هنگام مواجهه با صداهای انحرافی، فعالیت نورونی در ناحیه‌ی آهیانهای افزایش یافته، اما در کودکان مبتلا به اوتیسم کندکار، هنگام مواجهه با صداهای نویز، افزایش فعالیت نورونی در نواحی مرکزی و آهیانهای رخ داده است. بنابراین روش ارائه شده در این مقاله در ارزیابی کودکان طیف اوتیسم از نظر میزان حساسیت به حس شنوایی سودمند است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

پردازش سیگنال‌های حیاتی

عنوان مقاله [English]

Evaluation of Auditory System Abnormalities in Autism Spectrum Disorder using Event Related Potentials (ERPs)

نویسندگان [English]

Farzaneh Dasar ¹
Majid Ghoshuni ²
Ghasem Sadeghi Bajestani ³

¹ M.Sc. Student, Department of Biomedical Engineering, Mashhad Branch, Islamic Azad University, Mashhad, Iran

² Assistant Professor, Department of Biomedical Engineering, Mashhad Branch, Islamic Azad University, Mashhad, Iran

³ Assistant Professor, Center for Computation Neuroscience Researchs, Department of Biomedical Engineering, Imam Reza International University, Mashhad, Iran

چکیده [English]

Autism spectrum disorder is a developmental disorder that involves disorders in social interaction and communication and repetitive or stereotypical behavior. In some children with autism, the sensitivity to acoustic stimuli is much higher than normal (hypersensitive) versus in some other children, this sensitivity is less than normal (hyposensitive). In this study a method for evaluation of auditory system of hypersensitive and hyposensitive autism children using event related potentials (ERPs) was presented. The EEG signal was recorded from 10 autism children (2 girls) with average age of 7.7±2.31 years. In order to record ERPs, 2000 audio stimulation based on the MissMatch Negetivity (MMN) Pattern was presented to participants. These stimulus include 1600 standard sounds with a frequency of 1000 Hz, deviant at 1300 Hz, and noise at frequencies of 1500-1000, 500 and 2000 Hz. In order to analyze ERP data, 18 time domain features have been extracted from the ERP components in all three types of stimulation (standard, deviation, noise). Based on the results, in the deviant stimuli, total positive area of the Pz channel in the hypersensitive group was significantly increased (p=0.028) compared to the hyposensetive group. Also, in the noise stimuli, total positive area in C4 and Pz channels has significantly increased (p=0.028, p=0.009) in the hyposensitive group compared to hypersensetive group. In conclusion, when hypersensitive children were exposed to deviant stimulue, neural activity was increased in parietal lobe, wheras in hyposensitive children neural activity increased in central and parietal lobe during noise stimulue. Therefore, this method can be useful in assessing children's autism spectrum in terms of hearing loss sensitivity.

کلیدواژه‌ها [English]

Autism Spectrum Disorder
Hearing Sensitivity
ERP
Mismatch Negativity

مراجع

[1] L.Kanner, 1943 “Autistic Disturbances of Affective Contact,” Nerv. Child, vol.2, pp.217-307.

[2] E. J. Marco, L. B. N. Hinkley, S. S. Hill, and S. S. Nagarajan, 2011 “Sensory Processing in Autism : A Review of Neurophysiologic Findings,” vol. 69, no. 5, pp. 48–54.

[3] https://www.autismspeaks.org/science-news/cdc-increases-estimate-autisms-prevalence-15-percent-1-59-children

[4] J. Strzelecka, “Electroencephalographic studies in children with autism spectrum disorders,” Res. Autism Spectr. Disord, vol. 8, no. 3, pp. 317–323, 2014.

[5] Cantor, D. S., & Chabot, R. “ QEEG studies in the assessment and treatment of childhood disorders”. Clinical EEG and Neuroscience, 40(2), 113–121, 2009.

[6] Cantor, D. S., Thatcher, R. W., Hrybyk, M., & Kaye, H. “Computerized EEG analyses of autistic children” Journal of Autism and Developmental Disorders, 16(2),169–187, 1986.

[7] H. Elhabashy, O. Raafat, H. Raafat, and K. Abdullah, “Quantitative EEG in autistic children,” pp. 176–182, 2015.

[8] O. Gurau, W.J. Bosl and C.R. Newton, “How Useful is electroencephalography in the Diagnosis of Autism Spectrum Disorders and the Delineation of Subtypes: A Systematic Review”, Frontiers in Psychiatry, 8:1-14, 2017.

[9] Bajestani, G.S, Hashemi Golpayegani, M., Sheikhani, A. and Ashrafzadeh, F. “Poincaré section analysis of the electroencephalogram in autism spectrum disorder using complement plots”, Kybernetes, Vol. 46 No. 2, pp. 364-382, 2017.

[10]Bajestani, G.S., Sheikhani, A., Golpayegani, M.R.H., Ashrafzadehi, F. and Hebrani, P., 2016. Cybernetic approach in identification of brain pattern variations in autism spectrum disorder. Biomedical Engineering: Applications, Basis and Communications, 28(01), p.1650006.

[11]Sadeghi Bajestani, Ali Sheykhani, Seyed Mohammad Reza Hashemi, Farah Ashrafzadeh, Paria Hebrani, (2015). Extraction of dynamic variations in electroencephalogram signal pattern of autistic children using Poincare section, Journal of Control, 9(3), 19-36. magiran.com/p1577053

[12]Bajestani, G.S., Sheikhani, A., Golpayegani, M.R.H., Ashrafzadeh, F. and Hebrani, P., 2016. A Hierarchical Model for Autism Spectrum Disorder (HMASD). Razavi International Journal of Medicine, 4(3).

[13]Vlaskamp, C. et al. “Auditory Processing in Autism Spectrum Disorder: Mismatch Negativity Deficits”, pp. 1–9, 2017.

[14]Kern,J. K., Trivedi, M. H.,Grannemann, B. D., Garver, C. R.,Johnson, D. G., Andrews, A. A., et al. “Sensory correlations in autism. Autism: The International Journal of Research and Practice”, 11(2), 123–134, 2007.

[15]Marco, E. J., Hinkley, L. B., Hill, S. S., & Nagarajan, S. S.”Sensory processing in autism: A review of neurophysiologic findings”. Pediatric Research, 69(5 Pt 2), 48R–54, 2011.

[16]Dawson, G., & Watling, R. “Interventions to facilitateauditory, visual, and motor integration in autism: A review of the evidence”. Journal of Autism and Developmental Disorders, 30(5), 415-421, 2000.

[17]Iarocci, G., & McDonald, J. “Sensory integration and the perceptual experience of persons with autism”. Journal of Autism and Developmental Disorders, 36(1), 77–90, 2006.

[18]Coleman, M., & Gillberg, C, The autisms (4th) NewYork: Oxford University Press, 2012.

[19]D. Aa, K. Wa, and A. Mk, “Auditory Manifestations and Intervention in Children with Autism Spectrum Disorders,” vol. 1, no. 1, 2015.

[20]C. R. Stewart, S. S. Sanchez, E. L. Grenesko, C. M. Brown, C. P. Chen, and B. Keehn.“Sensory Symptoms and Processing of Nonverbal Auditory and Visual Stimuli in Children with Autism Spectrum Disorder,” 2015.

[21]Y. L. Chien, M. Hsien, H. Susan, and S. Fen, “Mismatch Negativity and P3a in Adolescents and Young Adults with Autism Spectrum Disorders: Behavioral Correlates and Clinical Implications,”J. Autism Dev. Disord., vol. 0, no. 0, p. 0, 2017.

[22]S. Schwartz, B. Shinn-cunningham, and H. Tager-flusberg, “Neuroscience and Biobehavioral Reviews Meta-analysis and systematic review of the literature

[23]J. Matsuzaki, K. Kagitani-shimono, H. Sugata, and R. Hanaie, “Delayed Mismatch Field Latencies in Autism Spectrum Disorder with Abnormal Auditory Sensitivity: A Magnetoencephalographic Study,” vol. 11, no. September, pp. 1–11, 2017.

[24]M. A. Dunn, Æ. H. Gomes, and Æ. J. Gravel, “Mismatch Negativity in Children with Autism and Typical Development,” pp. 52–71, 2008

[25]Waveforms from Näätänen, R., & Kreegipuu, K., “The mismatch negativity (MMN)”. In S. J. Luck & E. S. Kappenman (Eds.), The Oxford Handbook of Event-Related Potential Components New York: Oxford University Press. © Oxford University Press. (pp. 143-157). 2012.

[26]R. Ferri, M. Elia, N. Agarwal, B. Lanuzza, S. A. Musumeci, and G. Pennisi,“The mismatch negativity and the P3a components of the auditory event-related potentials in autistic low-functioning subjects,” vol. 114, pp. 1671–1680,2003.

[27]Kalatzis I., Piliouras N., Ventouras E., Papageorgiou C.C., Rabavilas A.D. and Cavouras D,“Design and implementation of an SVM-based computer classification system for discriminating depressive patients from healthy controls using the P600 component of ERP signals”, Computer Methods and Programs in Biomedicine, Vol. 75, pp 11-22,2004.

نشریه‌ی علمی مهندسی پزشکی زیستی

ارزیابی ناهنجاری سیستم شنیداری در کودکان مبتلا به اختلال طیف اوتیسم با استفاده از پتانسیل‌های وابسته به رویداد مغزی (ERPs)

مراجع

مراجع

دوره 14، شماره 1
اردیبهشت 1399
صفحه 13-22

ارزیابی ناهنجاری سیستم شنیداری در کودکان مبتلا به اختلال طیف اوتیسم با استفاده از پتانسیل‌های وابسته به رویداد مغزی (ERPs)

مراجع

مراجع

دوره 14، شماره 1اردیبهشت 1399صفحه 13-22

دوره 14، شماره 1
اردیبهشت 1399
صفحه 13-22