（密な配列の脳波を用いた乳児と大人で社会的認知を調査 _D EEG）

Summary

密な配列の脳波は、幼児と成人の社会的な認知機能を研究するためにますます使用されています。ここでは、乳幼児と成人の脳波研究のための従来の方法論についての有意な改善を表して確立された方法論を提示する。

Abstract

脳活動を測定するための非侵襲的なウィンドウや他の現在の脳のイメージング技術^1,2によって卓越した時間分解能を提供する密な配列の脳波は_、（D EEG）、、幼児や成人の社会的認知機能の研究にますます利用されています。脳波_dは研究者が、感度の前例のないレベルで脳の活動パターンを調べることが可能とされていますが、従来の脳波記録システムは1を含む一定の制限を、直面しています）貧しい空間分解能とソースローカライゼーション^3,4、2）耐えての被験者のための物理的な不快感頭皮の表面、およびデータの収集と処理に複数のソフトウェアパッケージを使用する学習の研究者3）複雑に多数の電極の個々のアプリケーション。ここでは、乳幼児と成人の脳波研究のための従来の方法論についての有意な改善を表している確立された方法論の概要を紹介します。いくつかの分析ソフトウェアの技術が電気的測地線によって、脳波_dの空間分解能を向上させるためにHydroCel測地センサーネット（HCGSNを）音源定位の間接的な指標を確立するために使用することができますが、株式会社（EGI）、等しい距離を維持して密な感覚配列頭皮の全ての表面上に隣接する記録電極の間で、さらに標準の_D EEGシステムに比べて空間分解能^4,5,6を高めます。スポンジベースHCGSNは大人^7,8、子供^9,10,11、および研究および^4,5,6,13,14臨床の両方で乳児¹²での使用に理想的、迅速かつ頭皮の摩耗のない適用することができます。 ^、15の設定。この機能は、他の_D EEGシステムに比べて平均的なネットアプリケーションの時間を短縮することで大幅なコストと時間の節約が可能になります。また、HCGSNは大幅に収集、処理、 _および d脳波データの解析を簡素化、データのすべてのフェーズのための統一された、シームレスなソフトウェアアプリケーションが含まれています。

HCGSNは、電解質溶液で満たされたときに、密封された微小環境と電極 - 頭皮のインターフェイスを作成する、ロープロファイル電極の台座を備えています。すべてのジオデシック_D EEGシステムでは、脳波センサーは、部屋の環境に起因する電気的ノイズの少量と一緒に、参加者の頭皮から発信される電圧の変化を検出する。測地センサネットのすべてのセンサーからの電気信号は、増幅器、それらは自動的に処理される、パッケージが同時に受信され、データ収集用コンピュータ（DAC）に送信されます。一度DACが受信した、頭皮電気的活動は、EGIのソフトウェアに含まれているフィルタリングとアーティファクトの検出ツールを使用して分析するための成果物から単離することができる。一般的に、HCGSNは徐々に頭皮-電極界面の品質を低下させる、唯一の2時間まで電解質溶液が乾燥するためにタイムアウト以上にわたり連続して使用することができます。

トロント大学の親子リサーチラボでは、我々は、成人および小児の両方の参加者に社会的な認知メモリを含むプロセス、感情、目標、志向性、期待、および実行機能を研究するために_D脳波を使用しています。

Protocol

1。実験セットアップの準備

1. 前のラボでの参加者の到着のために、ジオデシック脳波システム（GES）のコンポーネントおよび実験制御用コンピュータとソフトウェアが（ネット局）が正しく動作していることを確認してください。
2. 実験室からすべての不要な、潜在的に複雑に入り組んで項目を削除します。
3. 実装されている特定の実験的なパラダイムに従った実験室をセットアップします。ここでは、さまざまな親と乳児と実験者と乳児の相互作用のパラダイムにE -プライムのプレゼンテーションソフトを介して投与コンピュータベースの作業に至るまでのパラダイムを使用してください。
4. ビデオカメラが充電されていることを確認し、現在の実験のセットアップのための理想的な角度でカメラを手配。

2。情報交換

1. ラボでの参加者の到着時に、ジオデシックセンサーネットアプリケーションのプロトコルを説明し、実験を説明する。
2. 参加者は実験的なプロトコルについて十分に理解していることを確認した後、彼または彼女（または彼または彼女の法定後見人）が実験に進む前に同意書に署名することを確認してください。
3. 脳波研究のために、それが記録された電気的脳活動に影響を与えると予想される参加者の特定の情報から取得しておくと便利です。例えば、眠気、最後の食事、そして最後の睡眠についての情報が参考になります。ヘイリーの研究室では、このような情報が標準化された質問票を投与することによって得られる。アンケートを管理するための1、および以下に詳述HCGSNの準備を行うためにいずれかの実験は、タイムリーに進める手助けする、それが存在する2つの実験者を持つことはお勧めです。

3。 HydroCel測地センサーネットアプリケーションの準備

1. 塩化カリウムのすべてが溶液中に溶解するまで十分に攪拌することを確認し、蒸留水、塩化カリウム、そして赤ちゃんのシャンプーのHydroCel食塩電解質溶液を準備します。
2. 巻き尺を使用して、センチメートルで測定を記録し、参加者の頭部の円周を測定します。
3. 適切な大きさHCGSN - すなわち、参加者の頭囲の属する年の頭の円周の範囲を包含するものを取得します。
4. 水没センサーの電解質溶液中のHCGSNの終わり、それが離れてすべての液体からのコネクタの端を維持することを確認され、5分間浸漬することができます。正確なタイミングを保証するために、タイマーやストップウォッチを使用することをお勧めします。
5. 制御コンピュータにネットステーションのソフトウェアを開き、HCGSNのコネクタを接続してデータを収集する前に取られるゼロとゲインの測定を可能にする実験的な制御セッションを開始する。

4。 HydroCel測地センサネットの適用

収集された脳波データの有効かつ一貫性のある分析を可能にするために、ネット申請手続きは非常に標準化されなければならない。そのような標準化は、参加者から参加者への電極の正確で一貫性のある配置を確保するために参加者の頭（前述のように）の測定を行うことにより達成される。最適なネットポジショニングが最初に達成されていない場合は、ネットを削除し再適用。

1. 電解質溶液に浸漬終了するセンサネットを待っている間、実験室に参加者を案内し、椅子に座って彼または彼女を指示する。椅子は、センサネットの適用中に不要な動きを避けるために、車輪なしにする必要があります。乳児の参加者の場合には、乳児の保護者が乳児の頭部全体がアクセス可能で、乳児はまだ残るように腰で乳児を保持している、乳児が自分の膝の上に座位で椅子に座っている。
2. 巻き尺と中国のマーカーの鉛筆を使用して、以下の測定を行うことで頂点を見つけてマークします。
   1. 頭の上に耳への耳
   2. 頭の上にイニオンへ[後]頭骨
   頂点は、これら2つの測定が交差する点として識別することができます。
3. 電解質のバケットからセンサネットを取り外し、きれいな、乾いたタオルの上に置きます。静かに過剰電解質溶液を除去するためタオルでセンサーネットをなでる。
4. 参加したり、ネットアプリケーションの間に保持する2番目の実験者にHCGSNのコネクタの端を与える。
5. ネットの内側に両手を入れ、HCGSNを拾う。親指は、電極の最も後方の行を接続するバンドにしっかりと押し込まれている中央の、最も前面電極とあなたの小指の指の両側に（かつ慎重に）しっかりと押されていることをネットなどを保持する。ネットの伸び過ぎをしないように注意してください。あなたの残りの6つの指は中心部分がぐったり物を落とさないようにするためにネット内に緩んでいるはず。
6. しゃがままたはあなたが目になるように膝をつく参加者とのレベル。
7. 背面から前面へ、参加者の頭の上にセンサーネットを引く。それは、乳児の注意をそらすと、ヘッドの移動を最小限に抑えるために、幼児の参加者にセンサネットを適用するときに2番目の実験者の存在を持つことがしばしば有用です。
8. 頂点電極は、以前に中国のマーカーの鉛筆でマークされた頂点に座っているように、指先を使って、ネットのバンドを軽く引いて、それを調整する。耳とあごのストラップを締めます。ネットが正しく配置されているかどうかを確認し、必要な調整を行うために解剖学的ランドマークの位置とネット対称性を点検。

5。測定電極のインピーダンス

脳波は、参照サイトと測定部位間の電位差（電圧）として測定されます。頭皮-電極界面での高インピーダンスは測定電圧、信号振幅の減衰、およびノイズの存在下で増加の低下を引き起こす。特定の研究でフィルタリング買収後（例えば、従来のERPの研究は）このノイズを取り除くことができますが、ハイインピーダンスは一般的に取得した脳波データの忠実性が損なわれます。インピーダンスは、脳波データを記録するために開始する前に許容仕様の範囲内であることを確認することが重要です。

1. インタフェースケーブルにHCGSNのコネクタ側を接続し、所定の位置にロックするレバーを回す。カメラの電源を入れます。
2. 制御室では、ネットステーションで新しいセッションを開き、参加者の情報を入力し、セッションを開始]をクリックします。ビデオと_D EEG信号が同期されているため、実験室からのライブビデオフィードが画面に表示されます。
3. パネルのドロップダウンメニュー、オープンインピーダンスを選択し、Measureボタンをクリック。 HCGSNセンサアレイのモンタージュが画面に表示されます。それは実験室のモニター上に開くように、画面の端にウィンドウをドラッグします。
4. 各電極は、参加者の頭皮に直接装着されているので、使い捨てピペットを使用して、熊手はさておき、参加者の髪を。
5. モニターにHCGSNモンタージュを表示するインピーダンス測定ウィンドウを参照してください。頭皮との良好な接触を行っていないセンサーは赤色表示されます。電極センサの番号をメモしておいてください。これらのセンサのインピーダンスを向上させるためにピペットとすでに準備電解質溶液の少量を使用してください。そのインピーダンスが改善されるとしてモンタージュ上の電極は緑色に変わります。
6. インピーダンスが満足である場合（すなわち、モンタージュ上のすべての電極が緑色である場合）、制御室におけるインピーダンス測定のウィンドウ上で保存して閉じるボタンをクリックします。
7. ネットステーションでは、高密度波形表示を開きます。波形をスクロールして、悪い頭皮の接触に起因する高振幅のノイズが表示されているすべてのチャネルを、注意してください。

6。ベースラインの記録をとった

実験的なパラダイムを開始する前に、参加者の安静時の電気的脳活動のいくつかのベースライン_D脳波記録を取る。参加者から参加者への電気的脳活動の変動の高度があるので、休息ベースラインのレコーディングは、連続的な_D脳波の研究で重要である。その結果、ほとんど連続的な_D脳波の研究では、各実験条件と事前に実験のベースラインの位相の違いを分析し、被験者内実験的な設計を実装する必要があります。イベントに関連する脳波の研究では、ベースラインの位相は必要ないかもしれません。

1. 実験室で一人で参加者をそのままにして彼を指示または彼女は静かに座って、動きを最小限に抑えます。乳児の参加者にとっては、親/保護者は、乳児が自分の膝で静かに座っている部屋に残るはずです。ヘイリーラボでは、 赤ちゃんモーツァルト 、クラシック音楽とカラフルな移動のデザインのオーディオビジュアルの組み合わせを、タイトルの映画は、乳児はまだ落ち着いて留まっているように再生されます。インタラクティブなベースラインの位相が常に理想的ではないかもしれないが、それはベースラインの記録をとる前に幼児を静めるために事前にベースライン相として使用することができます。
2. ネットステーションでは、録画映像と波形データを開始するために録音ボタンをクリック。高密度波形表示では、イベントマーカーは、実験を通して電気的活動への行動イベントをリンクするために挿入することができます。波形表示で"ベースライン"イベントマーカを挿入します。
3. 標準化された期間のベースラインを記録します。ヘイリーラボでは、標準ベースラインのフェーズは、2分間続きます。

7。実験の実行

_D脳波の研究では、それは研究全体に存在する少なくとも二つの実験者が不可欠です。一つの実験第二実験者は、高密度波形表示を監視する一方、参加者との対話と行動のパラダイムを実装する責任を負います。

1. 実験的なパラを実装するdigm。
2. チャネルが増加しノイズレベルを表示しているかどうかを判断する実験を通して高密度波形表示を監視する。増加しノイズが増加するインピーダンスの反射かもしれない。許容インピーダンスレベルは、より多くの電解質溶液を使用することによって回復することができます。これは、実験プロトコルの切れ目で行われる必要があります。

8。報告会参加者

1. 実験が完了すると、慎重に参加者の頭からHCGSNを緩め、取り外します。 、すすぎ消毒、そしてネットを乾燥させる。
2. 参加者に余分な電解質溶液を拭き取りとタオルを与える。
3. 参加者に完了する必要がある残りのアンケートを与える。

9。分析

dEEGデータを取得するために使用される同じEGIのソフトウェアは、データ収集からデータ解析までスムーズかつ容易な移行を可能にする、データを分析するために使用されます。 HCGSNも環境に由来する電気的ノイズを拾うので、それを分析する前に、データが最初に濾過して洗浄しなければならない。必要なすべてのツールは、ネットステーションに含まれています。

1. ネットステーションでは、上でクリックして、波形のツールパネルを開きます。目的のパラメータを設定した後、取得したフィルタリングを介してデータファイルとアーティファクトの検出ツールを実行します。アーチファクト検出ツールは、まばたきや眼球運動に起因するスパイクを識別し、不正なチャンネルを検出します。多くの場合、追加の手で編集し、アーティファクト除去は、（あなたが目が点滅し、動きを制御できないような乳児の集団、を扱う場合は特に）が必要になる場合があります。
2. セグメントデータは、その挿入されたイベントのマーカーに基づいてさまざまな実験条件を分離するように。
3. 任意の分析を適用します。ヘイリーラボでは、周波数解析は、脳活動の特性周波数は、実験条件間で、異なる脳の領域の間にどのように変化するかを分析するために使用されます。波のパワーの減少は、その領域の神経細胞の活性の増加の可能性を反映しています。

10。代表的なデータ

図1脳波の波形は、単一電極（電極30）で、時間（秒）で記録された電圧（μV）で変動を示す。ベースライン、デモンストレーション、および即時のリコール：波形は、3の実験段階のそれぞれの最初の1000ミリ秒の間に収集されたデータを表します。

参加児の3つの実験のフェーズ（ベースライン、デモンストレーション、即時想起）中に頭皮全体（128電極モンタージュ）から収集された図2。生データ。データは、地形図として提示し、脳領域間の表面レベルの脳の電気的活性の違い（μV）と人形のタスクの実験段階を示しています。

Discussion

EGIからHydrocel測地センサネットは、成人および小児の両方の参加者から_dの脳波データを取得する非侵襲的かつ簡単に適用される方法を構成している。この技術は、電気的活動の微妙な変化に反映される認知活動を調査するために複雑な行動パラダイムでの使用に最適です、移動性の増加の機会と高時間および空間分解能を兼ね備えています。乳児の認知と幼児の集団での使用に適した脳のイメージング技術の相対的な希少性の開発を検討する上で関心の高まりを考えると、HCGSNの使用は、乳児の認知をより深く理解するために私たちをリード、増加する可能性があります。