Summary
Bu iletişim kuralı bir eyeblink paradigma deneyleri için uygun bir yaşındaki bebekler ile Klima açıklar. Ticari veya özel yapım donanımları uyaranlara sunmak için kullanılabilir ve veri toplama ve analizi üzerinde video kayıtları yapılmalıdır.
Abstract
Klasik eyeblink (EBC) Klima öğrenilen Birliği arasında bir şartına uyarıcı (bir işitsel sesi) ve bir unconditioned uyarıcı (kornea için hava bir nefes) anlamına gelir. Eyeblink Klima kez deneysel olarak bağımlı serebellar öğrenme ve ilişkisel öğrenme bu tür altında yatan bellek anormallikler tespit etmek için kullanılır. Yetişkin ve büyük çocuk deneyler depo donatımı kullanarak yönetmek nispeten basit olmakla birlikte, eyeblink Klima bebeklerde daha doğru konumlandırma zor donatımın yapar onların zavallı uyum nedeniyle meydan okuyor. Klima bir yaş bebeklerde elde etmek için bir ısmarlama veya bir adapte ticari sistem hava puf bebeğin kornea için teslim etmek için kullanılabilir. Büyük zorluk başarıyla algılama ve davranış yanıt-e doğru sınıflandırmak yatıyor. Biz otomatik blink algılama yöntemleri bu nüfus içinde güvenilir değildir ve deneyler Klima kare kare analizi ek video kamera kayıtları ile analiz edilmelidir olduğunu rapor etmektedir. Bu yöntem eyeblink Klima gelişimsel değişiklikleri incelemek için ve bu paradigma sinir hastalıkları olan çocuklar algılayabilir olup olmadığını incelemek için uygulanabilir.
Introduction
EBC klasik koşullanma öğrenme ve hafıza insanların ve diğer hayvanların içinde değerlendirmek için çok kullanılan bir biçimidir. Geleneksel EBC paradigma bir zararsız 'şartına' uyarıcı (bir işitsel sesi) 'koşulsuz' uyarıcı (yansımalı bir eyeblink, unconditioned yanıt indükler bir kornea hava üfleme) arasında öğrenilen bir ilişki anlamına gelir. İlişkisel öğrenme şartına uyarıcı ve eyeblinks şartına olarak sınıflandırılması ve unconditioned yanıt bir artış şartına yanıt sayısı zaman içinde sunarak değerlendirilir veya üzerinde daha çok bir seansta ilişkisel gösterebilir öğrenme meydana gelen.
Paradigma Merkezi Klima eyeblink bireyler ilişkisel öğrenme bozuklukları ile tanımlamak için kullanılabilir. Şartına uyarıcı (CS) önce başlar ama unconditioned uyarıcı (ABD) ile çakışıyor gecikme Klima-nerede-serebellar devresi1,2tarafından kontrol edilir ve yetişkin ve çocuklarda nörolojik bozuklukları olan ve bozulur Şizofreni3, otizm4,5ve fetal alkol spektrum bozukluğu6,7de dahil olmak üzere. Klinik bir bakış açısından, bebeklerde Merkezi Klima eyeblink inceleyerek önceki algılama ve bu nörolojik bozuklukların tedavisinde destekleyebilir. Ancak, büyük çocuk kornea hava puf6,7,8 tahammül ve istikrarlı baş/göz yerini deney süresince korumak iken, bebeklerde daha az uyumlu ve geleneksel eyeblink tespit donanımları ve yazılımları yeterli değildir.
Burada kısa gecikme incelemek için basit bir protokol tanımlayan iletişim kurallarından adapte edilmiş eyeblink Klima bir yaşındaki çocuklarda daha önce açıklanan başka bir yerde9,10,11. Bu iletişim kuralı için kornea hava kontrollü bir puf sunma yeteneğine sahip herhangi bir ticari veya özel yapım sistemi kullanılarak yönetilebilir. Ancak, yerine ticari eyeblink algılama yazılımı (Örneğin, bir kızılötesi kamera bağlamışlar gelen sinyalleri işleyen San Diego gerecin EyeBlink algılama sistemi), biz ve diğerleri9,10,11, kare kare analizi video kamera kayıtları bulmak ve bir yaş bebeklerde eyeblink yanıt-e doğru sınıflandırmak için kullanmanızı öneririz.
Protocol
Tüm yöntem tanımlamak burada Kuzey B sağlık ve sakatlık Etik Komitesi, referans numarası tarafından onaylanmış olan: 13/NTB/181.
1. Teknik Şartlar
- Kornea için doğrudan bir nefes Hava yönetme yeteneğine sahip bir hava puf birimi kullanın. Bu esnek bir kullanılarak elde edilebilir tüp Kompresör hava bir hava tankı ile için bağlı. Bebeğin güvenliği sağlamak için bu hava basıncı sınırlayan bir ayarlanabilir basınç regülatörü ile uygun ve sınırları puf süresi hava.
Not: Ticari olarak mevcut sistemleri kompresör sistemi içinde birleştirmek ve bir hava tankı gerektirmez. - Bir ayarlanabilir kafa bandı veya bebek tarafından takılabilir ve göz boru hava puf uygun konumlandırma izin veren şapka kullanın.
- İki taşınabilir hoparlörler ile ayarlanabilir ses düzeyi ayarlarını ayarlayın.
- Tasarım ve sesi ve hava puf hassas zamanlama ile ve değişen aralıklarla otomatik olarak yönetilebilen ekipman Hesaplamalı kontrolünü ayarlayın.
- Eyeblink yanıt-e doğru el ile kaydetmek için taşınabilir bir video kamera ile en az 60 Hz kare hızı ayarlayın. Yanıt sürelerini ölçmek için deneme başlangıçlı sesli sesi kayıt veya yazılım paketi programlanmış bir deneme başlangıçlı göstergesi filme yakalayabilir bir video kamera kullanın.
- Yükleyin ve araştırmacı uyarıcı ve yanıp sönme yanıt arasındaki zaman aralığını ölçmek izin vermek için ses ve video bileşenleri (Örneğin, Adobe Premiere Pro) kare kare atlama sağlar herhangi bir video düzenleme yazılımı çalıştırın.
2. deneysel paradigma
- 10 blok çalışmalarda yönetmek. Her blok aşağıdaki deneme türlerini içermesi gerekir.
- Sekiz eşleştirilmiş denemelernerede ile çakışıyor ve 100-ms hava puf (~1/20 psi)9,10ile,11sona erer 750-ms sesi (80 dB, 1 kHz), her öğrenme deneme oluşur, içerir.
- Yalnız ilişkisel öğrenme gösteren bir şartına eyeblink yanıt için test etmek için hava puf yokluğunda sunulan bir tek 750-ms sesi oluşur bir unpaired deneme, içerir.
- Yalnız sunulan hava puf için kornea duyarlılığı için test etmek için sesi yokluğu ve kafa bandı doğru konumlandırma bir tek 100-ms hava puf deneme oluşan bir somatosensor deneme içerir.
- Ardışık denemeler arasındaki süreyi rasgele (Örneğin, 8-16 s, yaklaşık 12 ortalama deneme süresi aralığını ile s)9,10,11.
- Toplam oturum süresi yaklaşık 12 dk için tek bir oturumda beş ardışık blok (yani, toplam 50 denemeler) ölçmek.
- Klima devam olup olmadığını sınamak için 50 denemeler en az 1 h ayrı iki EBC oturum yönetme.
3. test prosedürü
- EBC (~ 300 lux) orta derecede aydınlatılmış bir odada deneyler arasında tutarlı aydınlatma seviyeleri ile gerçekleştirin.
- Bebek, yaklaşık 40 cm başın her iki taraftan her iki tarafında iki taşınabilir hoparlörler getirin.
- Özel yapım kafa bandı bebeğin başının üstüne yerleştirin ve kafa büyüklüğü için ayarlayın.
- Böylece bunlar yaklaşık 1-3 cm kafa (Şekil 1) Aksiyel uçaktan ~ 45 ° açıyla çocuğun sağ gözünden hava puf meme ve bitişik kızılötesi sensör tutan esnek tüp getirin.
- Deneme başlamadan önce deneysel set-up kornea hava puf sunmak üzere optimize edilmiştir başvurun. Bir tek test hava puf bebeğin göz için teslim ve bir eyeblink oluşur ve video kamera üzerinde görünür olup olmadığını gözlemlemek. Hiçbir eyeblink gözlem yapılırsa, hava nefes ünitesi göze daha yakın olması kafa bandı konumlandırma ayarlayın.
- Deneme süresi boyunca bebeğin eyeblink yanıt-e doğru kaydetmek. Video kameranın görüş alanı bebeğin gözleri doğru yönlendirilir şekilde konumlandırın. Kameranın küçük göz hareketleri ayırt, ama öyle ki o telaşlı hale gelirse bebek çerçevenin dışına taşıyabilirsiniz uzak yakın olmalıdır.
- Denemecileri uyarıcı zamanlama maskelenir emin olun. Ne zaman bir sonraki deneme ortaya çıkar EBC Kullanıcı arabirimi gösterir, böylece ne zaman sonraki uyarıcı teslim edilecektir onlar farkında değildir kendilerini uzak bilgisayar arayüzü yönlendirmek için araştırmacı isteyin. Bu-ecek önlemek araştırmacı için uyarıcı kendilerini yanıt ve potansiyel olarak bebeğin öğrenilen yanıt-e doğru katkıda bulunmak.
4. bir yaş bebekler için deneysel ayarı optimize
- İki araştırmacı deney yapmak kullanılabilir olduğundan emin olun.
- Kafa bandı bebek üzerinde yerleştirirken, Bebek yan bakan onların kucağına konumlandırmak için caregiver sor. İkinci bir araştırmacı bebek ilgilendiği sürece bu araştırmacı tarafından gelen ve bebeğin başının arkasında yaklaşım sağlar.
- Kafa bandı yerleştirilmesi ve meme konumlandırma çabuk ve bebeğin uyum sağlamak mümkün olduğunca sakin bir şekilde yapılmalıdır. Meme ucu üzerinde bir el koyarak Bebek meme içine konumlandırma sırasında kafalarını kapatmasını engeller.
- Bebek bakıcı'nın kucağına deneme boyunca tutun.
Not: yüksek sandalye deneyler arasında daha tutarlı bir ortam sağlayabilir iken, bu anksiyete artabilir ve uyum çok bebeklerde azaltmak. - Kafa bandı ile deneme sırasında müdahale eğilimli bebekler için nazik oyalama kullanın.
- Kafa bandında sık deneme sırasında taşır. Bebek artık ise hava geri yanıt puf ya da kafa bandı önemli ölçüde göz uzak taşındı deneme duraklatmak ve devam etmeden önce kafa bandı konumunu ayarla.
- Çocuk deneme sırasında eyeblink hareketleri büyüklüğü artırmak için bakmak için teşvik; Bu şekilde eyeblink algılama geliştirilmiş.
Not: Bu bebek bir bebek dostu video (Örneğin, devre dışı ses ile uygun yaş çizgi film) biraz onların bakış açısı üzerinde oynarken bir monitör önünde koyarak sağlanabilir.
5. Eyeblink algılama kullanarak Video kamera kayıtları
- İki araştırmacı bağımsız olarak tanımlamak eyeblink yanıt her deneme için izin.
- Her deneme deneme başlangıçlı takip bir 2.000-ms gecikme süresi için çözümlemek için video düzenleme yazılımı kullanın.
- Ses dalga formu deneme başlangıçlı ilk karesini algılamak için kullanır.
- Eşleştirilmiş (CS + için u.s.) ve unpaired (sadece CS) denemeler, sesli sesi başlangıcından itibaren deneme başlangıçlı tanımlayın.
- Nerede sadece ABD (Hava puf) sunulan somatosensor denemeler için kamera mikrofon hava puff tarafından oluşturulan ince 100-ms gürültü tespit edebilen emin olmak için pretesting gerçekleştirin. Aksi takdirde, video programlanmış deneme başlangıçlı göstergesidir kayıt belgili tanımlık bilgisayar yazılımı paket hava puf başlangıçlı saptamada yardımcı olacak.
- Video izlemek yanıp sönme yanıt algılamak için kullanır. Kayıt yanıp sönme gecikmesi olarak her iki birini: Blink başlangıçlı-ilk çerçeve göz kapaklarının başladığı kapatmak için; Yanıp sönme tepe-ilk kare nerede göz kapaklarının sonuna kadar kapalıdır.
- Gerektiği gibi belirsiz yanıtları işlemek için stratejiler geliştirmek. Aşağıdaki örneklere bakın.
- Makul göz kapakları ~ % 50 tarafından tamamen kapatmak başarısız olduğunda da oluşabilir kısmi sönüyorsa, hariç.
- Sesi/hava puf başlangıçlı gereksiz gürültü veya nerede yanıp sönme yanıt daha fazla analiz görünümünden gelen gizlenmiş nerede gizli denemeler hariç.
- Birden fazla yanıp söner nerede gözlenen çalışmalarda deneme başlangıçlı takip ilk yanıp sönme yanıt analiz.
- Uyarıcı başlangıçlı ve yanıp sönme tepe arasında video kareleri kaydedin. Gecikme süresi içine gerçek zamanlı video kamera örnekleme oranına göre dönüştürmek.
6. EBC yanıt sınıflandırma
- Bir eyeblink yanıt oluştuğu Bu denemeler algıladıktan sonra yanıp sönme, onun gecikme uyarıcı başlangıçlı (Şekil 2) göre temel türünü tanımlar.
- Sinyal sesinden sonra ilk 200-ms aralığında gerçekleştiği takdirde bir yanıp bir Yanıt korkutmak olarak tanımlamak; Bunlar işitsel sesi veya tesadüfen hava puf bağımsız olarak oluşacak sesi başlangıçlı ile süreli yanıp söner bir refleks tepki gösterir.
Not: korkutmak yanıt gözlenen eşleştirilmiş (CS + u.s. için) veya işitsel sesi teslim edildiği unpaired (sadece CS) deneme. - Hava puf karşılık olarak gerçekleştiği takdirde bir yanıp somatosensor yanıt olarak tanımlamak; Bu kornea geçerli başlığın yapılandırma ile hava puf duyarlı olup olmadığını gösterir. Bu bir unconditioned yanıt (aşağıya bakın) türüdür.
- Unconditioned yanıt-e doğru daha fazla 650 ms sonra sesi başlangıçlı meydana hava puf eşleştirilmiş (CS + u.s.) sırasında denemeler somatosensor yanıt olarak tanımlayın.
- Şartına yanıt-e doğru en iyi şekilde hava puf ile aynı tarihte zamanlı yanıp söner tanımlamak için kullanılır. 350-650 ms eşleştirilmiş veya unpaired denemeler için sesi başlangıçlı sonra arasında başlatılan ve ilişkisel öğrenme CS ve ABD arasında oluşmuş gösterir.
- Hiçbir yanıp sönme hava puf karşılık olarak algılandı bir deneme yanıt başarısız olarak tanımlayın; Bunlar görülebilir eşleştirilmiş (CS + u.s. için) çalışmalar veya somatosensor denemeler. Bu yanıtları hava puf göz ulaşmıyor gösterir.
- Sinyal sesinden sonra ilk 200-ms aralığında gerçekleştiği takdirde bir yanıp bir Yanıt korkutmak olarak tanımlamak; Bunlar işitsel sesi veya tesadüfen hava puf bağımsız olarak oluşacak sesi başlangıçlı ile süreli yanıp söner bir refleks tepki gösterir.
7. ilişkisel öğrenme Analizi
Not: Birkaç yöntem daha önce ilişkisel öğrenme9,10,11 (burada kısaca açıklanan) değerlendirmek için tarif edilmiştir. Araştırmacılar bu yöntemleri değiştirmek veya ilişkisel öğrenme, bağlı olarak deneysel tasarım oluşup oluşmadığını tanımlamak için kendi geliştirmek gerekir.
- İlk olarak, hangi kullanılabilir veri yok, teknik hatalar olanlar gibi toplanan denemeler hariç.
- Hava puf karşı hassasiyetini tüm olası somatosensor denemeler eyeblink tepkiler yüzdesi hesaplayarak hesaplayın.
- İlişkisel öğrenme şartına yanıt 10 deneme sürümlerini ardışık bloklar halinde yüzdesi karşılaştırarak deneme sırasında oluştu değerlendirmek. Bir artış şartına yanıt deneme boyunca yüzdesi olarak klima oluştu gösterir.
Not: Alternatif olarak, eyeblink gecikme süreleri değişiklik zaman içinde modelleme bebek onların yanıt süreleri deneme süresince benimsemiştir değerlendirmek için kullanılabilir. - İlişkisel öğrenme deneysel oturumları arasında veya iki deneysel grup arasında oluşan değerlendirmek. Klima (Örneğin, > %40 şartına yanıt deneysel bir oturumu içinde) oluşup oluşmadığını tanımlamak için rasgele bir ölçütü seçmek6,9.
Representative Results
Eyeblink Klima bir yaş bebeklerde söylenenin:
Eyeblink Klima incelemek için gerekli deneysel set-up bir yaş bebekler için meydan okuyor. Biz yapılan deneylerde % 35 (11 bebekler) katılmak onlar taç giyen veya kornea için hava nefes alma tahammül değil çünkü denemede başarısız oldu (n = 31 bebekler çalıştı). Yaklaşık yarısı (% 52, n = 16 bebekler) tamamlandı veya kısmen tamamlanmış 50 denemeler ilk kümesi (medyan [IQR] 22,5 = [0 - 50] Denemeler tamamlandı). Kalan iki deneysel oturumunda katıldı.
Güvenilir deneysel sonuçlar elde edilmesi kafa bandı ve hava puf ünite deneme boyunca doğru konumlandırma gerektirir. Denemede katılacak bu bebekler için hava puf teslim kornea (yanıp sönme yanıt; 77 ± %6 hava Puffs indüklenen denemeler çoğunluğu için elde edilebilir n = 13 bebekler/557 hava puf denemeler çalıştı). Kalan deneme 'bebek hava puf hassas değildi denemeler başarısız' temsil eder.
Şekil 3 50 denemeler iki Klima deneyler sırasında hava puf teslim başarı göstermektedir. Gözlenen eyeblinks sayısı hava puf denemeler (yani, ya somatosensor ya da eşleştirilmiş denemeler) yüzdesi olarak tanımlanır. Ardışık blokların 10 denemeler, kafa bandı deneme sonuna doğru alt en iyi şekilde konumlandırılmış olduğunu gösteren ilk bebek azalma gelen yanıtları göz kırp. Buna ek olarak, ikinci bebek için hava puff, hava puf denemeler başarılı bir şekilde yanıp sönme yanıt 10 deneme daha sonraki her bloğu olarak alabilme en az % 90 ile nispeten iyi duyarlılık gösterir.
Eyeblink algılama başarı oranları: video kamera analizi ile
El bir video kamera araştırmacı el ile bebeğin gözleri izlemek izin vererek eyeblink yanıt-e doğru esir alma için güvenilir bir yöntem sağlar. El ile kare kare analizi denemelerin % 90 ± 3 yanıtlarını tanımlamak için kullanılan (n = 13 bebekler/608 denemeler çalıştı). Kalan deneme içinde çekimler sırasında bebeğin gözleri gizlenmiş temsil.
Video analiz öznel yorumlarını gerektirse de, bu yöntem güvenilir uyarıcı başlangıçlı üzerinden eyeblink gecikme süresi ölçmek için kullanılabilir. İki bağımsız gözlemciler tarafından ölçülen yanıp sönme yanıt süreleri bizim analiz sayede ölçümler arasındaki ortalama fark oldu 28,4 ms ve anlaşma ± % 95 sınırları 263.9 ms iyi arası Oylayıcısı güvenilirlik gösterilmiştir (Şekil 4: n = 4 İki gözlemci/94 tarafından analiz deneyler yanıt-e doğru kırpmak). Klimalı eyeblinks olarak o sonbahar 300-ms penceresinde tanımlanan göz önüne alındığında, bu ayırt etmek yeterli hassas unconditioned yanıtlardan şartına sağlar. Bu çalışmalarda önemli anlaşmazlık ile kolayca yeniden değerlendirmeye aşağıdaki istişare gözlemciler arasında olabilir.
Eyeblink Klima bir yaş bebeklerde:
İki Klima Şekil 5A ve 5B gösterilen deneyler eşleştirilmiş ve unpaired denemeler için deney boyunca eyeblink Yanıt gecikme süreleri göstermektedir. Hava üfle ve bir şartına yanıt tanımlar gecikme süresi pencerenin dışındaki başlangıçlı sonra ilk EBC oturum zirve sırasında ilk bebek eyeblink tepkiler. Ayrıca, bu bebek unpaired cevap başarısız (sadece ses) denemeler. Birlikte, bu bu bebek sesi ve hava ilişkilendirmek öğrendi değil olduğunu gösteren puf EBC paradigma maruz kaldıkları ilk sırasında. İçinde karşılaştırma, ikinci EBC oturumuna katılan, ikinci bebek, düzenli olarak hava puf başlangıçlı önce yanıp söner ve bebek eyeblink Klima 50 ilk oturumun ardından elde etti gösteren tüm unpaired denemeler için yanıt verir denemeler. Şekil 5C ilişkisel öğrenme üzerinde oturumları6,9,10,11birden fazla denemeler değerlendirirken, tipik bir yöntem gösterilmektedir. Her iki bebekler şartına yanıt sayısı ardışık blok 10 deneme sürümlerini ve eşleştirilmiş ve unpaired katıldığı tüm testlerin her blok yüzdesi olarak açıklanmıştır. Bu durumda, her iki bebeklerin en az değişiklikleri ilişkisel öğrenme deneme sırasında klima (bebek 1, oturum 1) ya da o Klima eksikliği gösteren zaten oluştu göster (bebek 2, oturum 2).
Resim 1 : Bir yaşında bebek katılımcı ile Eyeblink Klima set-up. Hava puf birimi destekleyen özel yapım kafa bandı gösterilir. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.
Resim 2 : Uyaranlara ve yanıt tanımları bir eyeblink Klima paradigma için uygun bir yaşındaki çocuk ile deneyler için. (A)eşleştirilmiş denemeler sırasında 750-ms sesli sesi (şartına uyarıcı [CS]) ile çakışıyor ve bir 100-ms hava üfleme (unconditioned uyarıcı [US]) ile sona erer. Yanıp sönme yanıt-e doğru onların zamanlama uyarıcı başlangıçlı göre göre değişir (Yanıt korkutmak: 0 - 200 ms; şartına yanıt [CR]: 350-650 ms; unconditioned yanıt [UR]: 650-2.000 ms). Yanıt tanımları unpaired (sadece CS) denemeler için aynıdır. (B) somatosensor denemeler puf (bizi) yalnızca bir tek 100-ms hava teslim ve 300-ms penceresi içinde oluşan yanıp söner somatosensor yanıt (SSR) sınıflandırılır. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.
Şekil 3 : Hava puf duyarlılık içinde değişim gösteren bir yaş bebeklerde deneyler Merkezi Klima eyeblink örneği. Hava puf için duyarlılık (somatosensor bir deneme veya eşleştirilmiş bir deneme olarak teslim) hava puf tüm hava puf denemeler, sonraki her blok 10 deneme sürümlerini yüzdesi olarak gözlenen yanıt sayısı olarak tanımlanır. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.
Şekil 4 : Video kamera kayıtları iki bağımsız gözlemciler tarafından itibaren ölçülen yanıp sönme yanıt süreleri sözleşmede gösteren Bland Altman arsa. Gri çizgiler (ölçümler arasındaki ortalama fark olarak tanımlanan) ölçümleri ve sözleşmesi (LOA, ortalama fark ± 1,96 standart sapmalar tanımlanan) alt ve üst sınırları arasında sapma gösterir. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.
Şekil 5 : Örnek deneyler şartına yanıt varyasyon gösteren bir yaş bebeklerde Merkezi Klima eyeblink. Yanıp sönme yanıt süreleri eşleştirilmiş (CS + u.s. için) gösterilir denemeler (siyah daireler) ve unpaired (sadece CS) denemeler (gri kareler). Gri bar hava puf zamanlamasını gösterir ve siyah çizgiler arasındaki 350-650 şartına yanıt tanımlamak için kullanılan ms gecikme süresi gösterir. Bir yanıt temin için başarısız denemeler are göstermek üstünde x-eksen. (A)yanıp sönme yanıt genellikle klima pencere dışında ayrılır ve unpaired denemeler başarısız bir eyeblink yanıt temin. ()B) yanıt yeterli hava puf oluşumu ile aynı tarihte zamanlı ve unpaired yanıt ve eşleştirilmiş deneme başlatmak şartına yanıt. (C) iklimlendirme deney boyunca 10 denemeler birbirini izleyen her bloğunda şartına yanıt (tüm eşleştirilmiş ve unpaired denemeler yüzdesi olarak açıklanan), sayı olarak gösterilmektedir. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.
Discussion
Değişiklikler ve sorun giderme:
Ticari veya özel yapım eyeblink Sistemleri Merkezi Klima uyaranlara konuya deneysel olarak denetimli bir biçimde sunmak ve davranışsal yanıt algılayamaz. Bu non-invaziv bir işlem olmakla birlikte, daha az uyumlu nüfus (Örneğin, bebeklerde) bu deneyler için teknik gereksinimleri zor. Fiziksel olarak göze baş bağlama bağlama deneyleri koyunlar12,13' te merkezi klima gibi hayvan deneyleri için mümkündür. Büyük çocuk ve bir ekli hava-puf teslim birim6,7,8 ile taç giyen tahammül televizyon bir oyalama olarak kullanarak bir sabit göz konumunu korumak için teşvik olabilir. Uyum çok genç bebeklerde uyku14sırasında klima büyük bebekler bir yıl-in yaş yaklaşan elde edilebilir, ancak genellikle kolayca şaşırmış, yapım onları benzersiz olarak zorlu bir nüfus vardır. Zorluklara rağmen eyeblink Klima deneyler bazı uyanık, bir yaşındaki bebekler için mümkündür. Bizim başarı oranları daha önce edebiyat (~ %40 - %50 uyum)9, muhtemelen bebeğin mizaç tarafından deneme günü yansıyan başarı olasılığı ile rapor benzer.
Protokol içindeki kritik adımlar:
Biz piyasada bulunan EBC set-up adapte veya bir ölçüye göre hava basıncı jeneratör önce açıklandığı gibi küçük bebeklerin9,10,11kullanarak öneririz. İlk challenge hava-puf teslim birim daha küçük bir gerektirir, deney boyunca doğru pozisyonda başlığın değiştiren sürdürmektedir. Göz Emanet başlığın kendilerini kaldırmak için çalışan uyumsuz bebekler için belirli bir husustur. Bu nedenle, bebekler her zaman yakından izlenmesi gerekir. Çocuk bir kısmı kafa bandı giyen veya hava puf göze alma tolere etmeyeceğini (burada, ~ %35), bu deneysel protokol bu izin veriyorsa, yavaşça bebek rahatsız edici tarafından geliştirilmiş rağmen ve bu açıktan açığa bebek engel yok davranış. Deneyi tamamlayan çocuklar için hava-puf-sadece denemeler eksikliği ya da ters yanıt Klima hava puf deneme boyunca fakir teslimini neden olabilir gibi başlığın doğru yerleştirilmiş onaylamak için gereklidir.
El ile video analiz zaman alıcı olmakla birlikte, Bebek eyeblink yanıt-e doğru otomatik ölçü Şu anda elde etmek zordur. Kızılötesi sensörler (Hava puf birimine bitişik kafa bandı üzerinde konumlandırılmış) ticari EBC set-up ile birlikte an an yansıma kornea 1 kHz örnekleme oranı üzerinden kayıt ve yanıp söner Değiştir yansıtma içinde ölçerek tespit edilebilir uyarıcı başlangıçlı takip. Önemli değişikliklerden temel yansıma bir eyeblink oluştu ve otomatik analiz saptamak ve yanıp sönme yanıt-e doğru sınıflandırmak için kullanılan gösterir. Ancak, biz ve diğerleri9,10,11 öneririz araştırmacılar yanıp söner bir yaşındaki çocuklarda algılamak için ticari EBC set-up ile sağlanan kızılötesi kornea yansıma ölçümleri güvenmemelisiniz. Bu yöntem yetişkin katılımcıların veya büyük çocuk6,7için uygun olsa da, biz güvenilir bir şekilde yanıp söner bir bu yöntemi kullanarak yaş içinde algılayamadı. Burada, temel yansıma ihmal edilebilir değişiklik eyeblink kızılötesi algılayıcı tarafından algılanmaz gösteren duruşma dönem, süreniz görülmektedir. Buna ek olarak, yanlış pozitif doruklarına yaygın olarak, hangi makinesinin sensörünün yerleştirilmesini değiştirme bebeğin baş hareketleri tarafından neden olduğu gözlenmektedir. Katılımcı veya biraz üzerinde onların yatay görüş, başarılı bir şekilde muhafaza edilmesi eyeblinks koşulları algılamak için 1-2 içinde kornea frekansına hava puf ünitesi ile odaklanmalıdır yetişkinlerde test pilotu öneriyor bir bebek ile tutarlı bir şekilde. Buna ek olarak, küçük interpalpebral fissür boyutu bebeklerde kornea yansıma, blink algılama daha zor daha yetişkin veya daha büyük çocuk yapma azaltabilir.
Önemi ile ilgili mevcut Yöntemler:
El ile video kamera analiz ve 60 Hz video 1-kHz yansıma ölçümleri ile karşılaştırıldığında daha düşük zamansal çözünürlük için ihtiyaç rağmen geliştirilmiş başarı oranları video kayıtları bu kızılötesi sensör için üstün bir yöntem yapmak. Kornea hava üfle de aynı başlığın ek olarak ticari bir kızılötesi sensör tarafından teslim rağmen uyarıcı teslim hava puf gücü olarak ayarlanabilir olarak kızılötesi sensör konumlandırma için daha esnek olması için gerekli görünüyor. Bu bebek uyum azaltmak eğilimi kafa bandı aşırı düzeltilmesi önler. Kızılötesi sensör kullanarak daha yüksek başarı oranları elde edebilirsiniz araştırmacılar hala video kamera analizi destekleyen gerektirebilir. Deneyler için kızılötesi algılayıcı tarafından kaydedilen tespit eyeblink yanıt nerede, video kayıtları doğru yanıt veya geçersiz denemeler arasında ayırt edebilirsiniz (yani, çocuk doğru konumda hava puf ünitesi üzerinde vardı ister kırpmamak, veya olup kızılötesi sensör yanıp algılamak başarısız oldu). Hareketleri deneme sırasında da yanıp söner gibi davrandığından eserler üretmek olabilir gibi aynı şekilde, video kayıtları yanlış pozitif sonuçlar, onaylamak gereklidir. Göz izleme cihazı15,16 elektromiyografi9,10,ve14 çevresi kaslarından kas başka vardır bu yazının kapsamı dışındadır blink algılama yöntemleri otomatik Her deneme için konumlandırma hava puf birimi görsel onayı, bu yöntemler burada açıklanan kızılötesi eyeblink algılama yazılımı olarak aynı dezavantajları muzdarip olasılığı olmasına rağmen.
Daha önce eseri göz yanıp sönme Klima üzerinde küçük bebekler, genellikle 4-5 ay-in yaş üzerinde odaklanmıştır; Bu eser büyük bebekler (12 ± 1 ay yaş) ve bu yaş grubu sunar benzersiz zorluklar ile teknikleri kullanmak için açıklayarak bu edebiyat vücuda ekler. Diğer yazarlar da video analiz (tek başına veya elektromiyografi ile birlikte) ile bebeklerin9,10,11,14kullandık. Burada sunulan sonuçlar elektromiyografi ve kızılötesi izleme yüz ve kafa nedeniyle sorunlu olabilir gibi kare kare video analiz eyeblinks bebeklerde, tespit için en iyi yöntem olduğunu gösteriyor bu önceki bulgular ile uyumludur hareketleri çok küçük çocuklarda. Bu eser de bebekler şartına yanıt çok genç yaş bile, en az 650-ms gecikme aralığı9için geliştirebilir bulma destekler.
Gelecekteki uygulamalar:
Olarak çalışmalar sınırlı sayıda insan bebeklerde deneyleri Merkezi Klima eyeblink teşebbüs, uyarıcı parametreleri dikkatli deneyler gelecekte düşünülmelidir. Klima gibi erken yaş17 10 gün olarak gözlenen ve en az hayat14ilk ay içinde her ne kadar bir uzun arası uyarıcı aralığı (Örneğin, 1.500 ms) bebeklik18 Bu çok erken aşamalarında daha başarılı gibi görünüyor . Buna karşılık, altı ay-in yaş yaklaşan çocuk daha güvenilir bir şekilde bir daha kısa aralığı10ile her ne kadar şartına başarılı bir şekilde daha az yetişkin19. Sesi ve bu protokol bir yaşındaki çocuklarda başarıyla gibi 4 veya 5-aylık bebeklerin9,10,11' de de Klima teşvik edebilirsiniz için önerilen hava puf 650-ms aralığını büyük Çocuk6,7. Bu eyeblink Klima developmentally, sesi ve ek deneyler bu protokolü adapte bunlar araştırmak için gerekli olmasına rağmen bebek yaş10ile azalan hava puf arasındaki optimum gecikme ile düzenlenir olduğunu göstermektedir parametreleri daha fazla.
Bu teknik sınırlamaları:
EBC kurmak zor olabilir ve tek tek her durumda sorun giderme gerektirebilir. Otelde klima oluştu belirlemek tanımlamak zordur ve en iyi çok denemeler veya oturumları üzerinde görülmektedir. Örneğin, diğer çalışmalar %40 10 denemelerin her bloğun bir rasgele Klima oranı Klima tanımlamak için kullanılan ve art arda gelen deneysel oturumları6,9,10arası herhangi bir değişiklik karşılaştırıldığında, 11. Denemeler Klima gözlemlemek için gerekli sayıda başarıyla tamamlayan bu nedenle, genç çocuklarda elde etmek zor olabilir.
Veri Analizi gelince biri belirli sorunlar kendiliğinden (endojen) yanıp söner9uyarıcı uyarılmış yanıp söner ayırıyor. Spontan eyeblinks oranı bireyler arasında farklı ama oda nem gibi davranışsal Birleşik gibi çevresel faktörlerden etkilenebilir. Çift Kişilik yanıp söner oluşur saat (Örneğin, 400 ms)20çok kısa bir alanda iki tam göz kapağı kilitler vardır ve bunlar kendiliğinden söner bir reflexive aynı anda meydana gelen yansıtmak mümkün (klimalı veya koşulsuz) eyeblink. Biz bazen bizim veri kümesinde Çift Kişilik yanıp söner gözlenen ve bu iletişim kuralını kullanan, biz sadece ilk kırpmak için gecikme süresi kaydedildi. Ancak, bu çalışmalarda atarak analiz uyarıcı uyarılmış yanıp söner yalnızca yakalama kesinlik artabilir.
Araştırmacılar ayrıca kararlar gecikme süresi penceresinde bir şartına tanımlanacağı veya unconditioned yanıt, hem de gecikme süresi yanıp sönme başlangıçlı veya yanıp sönme tepe (göz kapağı kapatma) tanımlamak için gerekir. Burada biz konservatif olarak 650 ms eşli ya da unpaired çalışmalarda yanıp hava puf başlangıçlı önce yerine hava puf yanıt olarak başlatılan kesinlik sağlamak için önce doruklarına bir yanıp bir şartına yanıt tanımladınız. Özellikle kullanarak yanıt gecikme tanımlamak için en yüksek yanıp Eğer ancak, bu gecikme süresi pencere unpaired denemeler için nerede yok hava puf sunulur, uzun olabilir. Önemli burada tüm örnekleri ile aynı şekilde, tüm sınav tarafından dağıtılır olduğunu ve bu ölçütü herhangi bir veri analizleri başlatılıyor önce belirlenir ilkesidir.
Özet olarak, kare kare video analiz Genç bebeklerde klasik EBC yanıt-e doğru değerlendirilmesi, güvenilir ve tekrarlanabilir bir yöntem sağlar. Kapsamlı bir gelişimsel değerlendirme açıkların bebeklik döneminde tam olarak karakterize etmek için gerekli olmakla birlikte bu ölçüleri davranış, öğrenme bir ölçü sağlamak.
Disclosures
Yazarlar ifşa gerek yok.
Acknowledgments
Bu çalışmada Yeni Zelanda Optometri vizyon Araştırma Vakfı tarafından sağlık Tanıtım Ajansı, Auckland Üniversitesi fakülte Araştırma Geliştirme Fonu, desteklenen ve tıp PBRF Auckland Üniversitesi okul fon.
İki Optometri öğrenciler için yanıp sönme yanıtı ölçmeler sözleşmede incelemek için el ile video analizi tamamlayan Auckland Üniversitesi (Shannon çocuk ve Harpreet Singh) üzerinden minnettarız.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Eyeblink conditioning system | San Diego Instruments | Model #2325-0145-W | includes portable airpuff unit and infrared emitter/receiver mounted to adjustable headband; eyeblink stimulus and response detection software; PC interface |
| 4K Ultra HD action camera | RV77 | Model SJ9000 | micro SD/TF card recording 90fps at 720p |
References
- Freeman, J. H., Steinmetz, A. B. Neural circuitry and plasticity mechanisms underlying delay eyeblink conditioning. Learning & Memory. 18 (10), 666-677 (2011).
- Mccormick, D. A., et al. The engram found? Role of the cerebellum in classical conditioning of nictitating membrane and eyelid responses. Bulletin of the Psychonomic Society. 18 (3), 103-105 (1981).
- Bolbecker, A. R., et al. Eye-blink conditioning deficits indicate temporal processing abnormalities in schizophrenia. Schizophrenia Research. 111 (1-3), 182-191 (2009).
- Sears, L. L., Finn, P. R., Steinmetz, J. E. Abnormal classical eye-blink conditioning in autism. Journal of Autism and Development Disorders. 24 (6), 737-751 (1994).
- Oristaglio, J., et al. Children with autism spectrum disorders show abnormal conditioned response timing on delay, but not trace, eyeblink conditioning. Neuroscience. 248, 708-718 (2013).
- Jacobson, S. W., et al. Impaired eyeblink conditioning in children with fetal alcohol syndrome. Alcoholism: Clinical and Experimental Research. 32 (2), 365-372 (2008).
- Jacobson, S. W., et al. Impaired delay and trace eyeblink conditioning in school-age children with fetal alcohol syndrome. Alcoholism: Clinical and Experimental Research. 35 (2), 250-264 (2011).
- Ohlrich, E. S., Ross, L. E. Acquisition and differential conditioning of the eyelid response in normal and retarded children. Journal of Experimental Child Psychology. 6 (2), 181-193 (1968).
- Ivkovich, D., Eckermann, C. O., Krasnegor, N. A., Stanton, M. E. Using eyeblink conditioning to assess neurocognitive development. Eyeblink Classical Conditioning: Volume I. Woodruff-Pak, D., Steinmetz, J. E. , Springer. Boston, MA. 119-142 (2002).
- Klaflin, D. I., Stanton, M. E., Herbert, J., Greer, J., Eckerman, C. O. Effect of delay interval on classical eyeblink conditioning in 5 month old human infants. Developmental Psychobiology. 41 (4), 329-340 (2002).
- Ivkovich, D., Collins, K. L., Eckerman, C. O., Krasnegor, N. A., Stanton, M. E. Classical Delay Eyeblink Conditioning in 4- and 5-Month-Old Human Infants. Psychological Science. 10 (1), 4-8 (1999).
- Nation, K., et al. Video-based data acquisition system for use in eye blink classical conditioning procedures in sheep. Behavior Research Methods. , 1-14 (2016).
- Johnson, T. B., Stanton, M. E., Goodlett, C. R., Cudd, T. A. Eyeblink classical conditioning in the preweanling lamb. Behavioral Neuroscience. 122 (3), 722-729 (2008).
- Reeb-Sutherland, B. C., et al. One-month-old Human Infants Learn About the Social World While They Sleep. Developmental Science. 14 (5), 1134-1141 (2011).
- Kulke, L., Atkinson, J., Braddick, O. Automatic Detection of Attention Shifts in Infancy: Eye Tracking in the Fixation Shift Paradigm. PLoS One. 10 (12), e0142505 (2015).
- Meng, X., Uto, Y., Hashiya, K. Observing Third-Party Attentional Relationships Affects Infants' Gaze Following: An Eye-Tracking Study. Frontiers in Psychology. 7, 2065 (2016).
- Naito, T., Lipsitt, L. P. Two attempts to condition eyelid responses in human infants. Journal of Experimental Child Psychology. 8 (2), 263-270 (1969).
- Little, A. H., Lipsitt, L. P., Rovee-Collier, C. Classical conditioning and retention of the infant's eyelid response: effects of age and interstimulus interval. Journal of Experimental Child Psychology. 37 (3), 512-524 (1984).
- Hoffman, H. S., Cohen, M. E., Devido, C. J. A comparison of classical eyelid conditioning in adults and infants. Infant Behavior and Development. 8 (3), 247-254 (1985).
- Nakanishi, M., Mitsukura, Y., Wang, Y., Wang, Y. T., Jung, T. P. Online Voluntary Eye Blink Detection using Electrooculogram. IEICE Proceeding Series. , (2012).
