Longitudinal study of extra-stimulated, full-term control infants, and preterm infants: High-density EEG analysis of cortical activity in response to visual motion

Abstract

Elektroencefalogram (EEG) ble brukt til å undersøke effekten av å motta ekstra motorstimulering og effekten av for tidlig fødsel i løpet av det første postnatalåret på utviklingen av visuell bevegelsesoppfatning. Spedbarn som fikk ekstra motorstimulering, en kontrollgruppe og premature spedbarn ble presentert for et optisk flytparadigme i førlokomotorisk alder og etter at de opplevde flere uker med egenprodusert bevegelse. EEG-data ble registrert med en rekke 128-kanals sensorer. Visuelle fremkalte potensialer (VEP) og tidsmessig spektral evolusjon (TSE, tidsavhengige amplitudeendringer) ble analysert. VEPresultatene viste at ekstra-stimulerte spedbarn hadde signifikant kortere ventetid som respons på visuell bevegelse enn deres jevnaldrende kontrollfamilier og premature spedbarn i løpet av det første leveåret. For tidlige spedbarn reduserte ikke VEP-latensene med alderen signifikant som en funksjon av visuell bevegelsesoppfatning og diskriminerte ikke bevegelsesforholdene. Forskjeller i induserte aktiviteter ble også observert med desynkronisert theta-båndaktivitet i alle tre spedbarnsgruppene, med synkronisert alfa-beta-båndaktivitet bare observert hos ekstra-stimulerte spedbarn ved den andre økten. Premature spedbarn viste mer utbredte desynkroniserte theta-båndaktiviteter i den andre testøkten sammenlignet med de to andre gruppene. Det ble konkludert med at utviklingsprogresjonen i visuell bevegelsesoppfatning i løpet av det første leveåret observert hos spedbarn i kontrollgruppen som hadde fått en tradisjonell norsk oppdragelse, kunne tilskrives nevral modning og utbrudd av egenprodusert bevegelse. Imidlertid ble den større forbedringen hos ekstra-stimulerte spedbarn tilskrevet deres ekstra stimulering. De dårligere responsene hos premature spedbarn kan være relatert til svekkelse av den dorsale visuelle strømmen som er spesialisert i prosessering av visuell bevegelse.

Electroencephalogram (EEG) was used to investigate the effects of receiving extra motor stimulation and the effects of preterm birth during the first postnatal year on the development of visual motion perception. Infants receiving extra motor stimulation, a control group, and preterm infants were presented with an optic flow paradigm at pre-locomotor age and after they experienced several weeks of self-produced locomotion. EEG data were recorded with an array of 128-channel sensors. Visual evoked potentials (VEPs) and temporal spectral evolution (TSE, time-dependent amplitude changes) were analysed. VEP results showed extra-stimulated infants had significantly shorter latencies in response to visual motion than their full-term control peers and preterm infants during the course of the first year of life. Preterm infants did not significantly decrease their VEP latencies with age as a function of visual motion perception and did not discriminate between the motion conditions. Differences in induced activities were also observed with desynchronised theta-band activity in all three infant groups, with synchronised alpha-beta band activity observed only in extra-stimulated infants at the second session. Preterm infants showed more widespread desynchronised theta-band activities in the second testing session compared to the two other groups. It was concluded that the developmental progression in visual motion perception during the first year of life observed in the infants in the control group that had received a traditional Norwegian upbringing could be attributed to neural maturation and onset of self-produced locomotion. However, the greater improvement in extra-stimulated infants was attributed to their enriched stimulation. The poorer responses in the preterm infants could be related to impairment of the dorsal visual stream specialized in the processing of visual motion.