Summary
이 프로토콜은 eyeblink을 패러다임 실험에 적합 한 세 유아와 컨디셔닝에 대해 설명 합니다. 상업 또는 주문 품 장비는 자극을 제공 사용할 수 있습니다 그리고 데이터 수집 및 분석 비디오 녹화에 수행 되어야 합니다.
Abstract
클래식 eyeblink 조절 (EBC) 조건 자극 (청각 음색)와 unconditioned 자극 (각 막에 공기의 퍼프) 사이 배운된 협회를 말합니다. Eyeblink 조절 종종 실험적으로 소 뇌 의존 학습과 연관 학습의이 종류를 기본 메모리에 이상이 감지에 사용 됩니다. 성인과 청소년에 실험 상용 장비를 사용 하 여 관리 하는 비교적 간단한 동안, 유아에서 eyeblink 조절 더 어려운 장비의 정확한 위치는 그들의 불 쌍 한 준수 때문 도전 이다. 컨디셔닝 1 세 유아에서를 위해 퍼프 유아의 각 막에 공기를 제공 하는 주문 품 또는 적응된 상업용 체계를 사용할 수 있습니다. 주요 과제는 성공적으로 탐지 하 고 분류 행동 응답에 있다. 우리는 자동화 된 블 링크 감지 방법이이 인구에서 신뢰할 수 있는 하지 않습니다 그리고 그 컨디셔닝 실험 분석 해야 합니다 보충 비디오 카메라 녹음의 프레임별으로 분석을 사용 하 여 보고 합니다. Eyeblink 조절 발달 변화를 연구 하 고이 패러다임 신경 장애를 가진 아이 들을 검색할 수 있습니다 여부를 확인할이 메서드를 적용할 수 있습니다.
Introduction
EBC는 고전적인 조건 일반적으로 학습 및 인간과 다른 동물에 메모리를 평가 하는 데 사용 되는 형태입니다. 기존의 EBC 패러다임 '무조건된' 자극 (재귀 eyeblink, unconditioned 응답을 유도 하는 각 막에 어 퍼프)으로 무해 한 '조건된' 자극 (청각 음색) 사이 배운된 협회를 말합니다. 연관 학습 시간이 지남에 조건 응답 수에 조건 자극과 조건으로 eyeblinks를 분류 및 unconditioned 응답은 증가 제시 하 여 평가 또는 이상 한 세션 이상 연관 나타낼 수 있습니다. 학습 발생 합니다.
패러다임을 컨디셔닝 eyeblink 연관 학습 장애가 있는 개인을 식별 하기 위해 사용할 수 있습니다. 지연 컨디셔닝 어디 조건 자극 (CS) 시작 하기 전에 하지만 겹치는 unconditioned 자극 (미국)-소 뇌 회로1,2에 의해 제어 되 고 성인과 신경 장애를 가진 어린이 중단 3정신 분열 증, 자폐증4,5, 그리고 태아 알코올 스펙트럼 장애6,7을 포함 하 여. 임상 관점에서 유아에서 컨디셔닝 eyeblink 검사 이전 검색 및 이러한 신경 성 질환의 치료 지원 수 있습니다. 그러나, 청소년 각 막에 어 퍼프6,7,8 참을 수 실험의 기간에 대 한 안정적인 머리/눈 위치를 유지할 수 있는 하는 동안 유아는 덜 준수 하 고 기존의 eyeblink 탐지 장비 및 소프트웨어는 충분 하지 않습니다.
우리가 짧은 지연 검사 하는 간단한 프로토콜을 설명 하는 여기 eyeblink 조절 한 세 어린이, 프로토콜에서 적응 되어 앞에서 설명한 다른9,,1011. 이 프로토콜은 각 막에 공기의 제어 퍼프를 전달할 수 있는 모든 상업적 또는 맞춤 시스템을 사용 하 여 시행 될 수 있습니다. 그러나, 상업 eyeblink 탐지 소프트웨어 (예, 적외선 카메라에서 신호를 처리 하는 샌디에고 악기의 EyeBlink 탐지 시스템), 대신 우리는, 그리고 다른9,,1011, 감지 하 고 분류 한 세 유아에서 eyeblink 응답 비디오 카메라 녹음의 프레임별으로 분석을 사용 하 여 것이 좋습니다.
Protocol
여기에 설명 된 모든 방법을 승인 북부 B 건강 및 장애 윤리 위원회, 참조 번호: 13/NTB/181.
1. 기술 요구 사항
- 각 막에 직접 공기의 퍼프를 관리 할 수에 어 퍼프 단위를 사용 합니다. 이것은 유연한를 사용 하 여 달성 될 수 있다 공기 압축기는 공기 탱크를 통해 에 연결 된 튜브. 유아의 안전을 위해, 공기 압력을 제한 하는 조정 가능한 압력 레 귤 레이 터이 맞게 하 고 한계에 어 퍼프 기간.
참고: 상용 시스템 시스템 압축기를 통합 하 고 공기 탱크를 요구 하지 않습니다. - 조정 가능한 머리 띠 나 모자 유아에 의해 착용 될 수 있다 하 고 있습니다 눈 옆에 튜브에 어 퍼프의 적절 한 위치를 사용 합니다.
- 가변 볼륨 설정으로 2 명의 휴대용 오디오 스피커를 설정 합니다.
- 디자인 하 고 색조와에 어 퍼프 정확한 타이밍 그리고 다양 한 간격으로 자동으로 관리 될 수 있도록 전산 제어 장비를 설정 합니다.
- 수동으로 eyeblink 응답을 기록 하는 60 Hz 프레임 속도와 휴대용 비디오 카메라를 설정 합니다. 가청 톤을 기록 하 여 또는 소프트웨어 패키지에 프로그램 평가판 발병 표시기를 촬영 하 여 재판 개시를 캡처할 수 있는 비디오 카메라를 사용 하 여 응답 시간을 측정.
- 설치 및 프레임-의해-프레임 스텝 모두 오디오 및 비디오 구성 요소 (예를 들어, Adobe Premiere Pro) 자극 및 깜박임 응답 사이의 시간 간격을 측정 하는 연구를 수 있도록 허용 하는 어떤 비디오 편집 소프트웨어를 실행.
2. 실험 패러다임
- 10의 단위로 시험을 관리 합니다. 각 블록은 다음과 같은 시험을 포함 해야 합니다.
- 8 짝된 재판, 중복 하는 100 ms에 어 퍼프 (~1/20 psi)9,10,11종료 750-ms 톤 (80 dB, 1 kHz)의 각 학습 재판으로 구성 되어 포함 됩니다.
- 한 짝이 없는 재판, 연관 학습을 나타내는 조건된 eyeblink 응답에 대 한 테스트에 어 퍼프의 부재에서 혼자 제시 단일 750-ms 톤으로 구성 된이 포함 됩니다.
- 톤에 어 퍼프에 각 막 민감도 대 한 테스트의 부재와 헤드의 정확한 위치에 혼자 제시 단일 100 ms 공기 퍼프 재판 구성 된 somatosensory 재판 을 포함 한다.
- 무작위 연속 시도 사이의 간격 (예를 들어, 약 12의 평균 시험 시간 간격으로 8-16 s s)9,,1011.
- 약 12 분의 전체 세션 동안 단일 세션에서 5 연속 블록 (즉, 총 50 재판)를 측정 합니다.
- 컨디셔닝 지속 여부를 테스트 하려면 50 재판 적어도 1 h 간격의 두 개의 EBC 세션을 관리 합니다.
3. 시험 절차
- 실험 사이 일관 된 조명 레벨을 적당히 불된 룸 (~ 300 럭 스)에서 EBC를 수행 합니다.
- 유아, 머리의 양쪽에서 대략 40 cm의 양쪽에 두 명의 휴대용 스피커를 위치.
- 유아의 머리에 주문 품 헤드를 놓고 머리 크기를 조정 합니다.
- 그래서이 머리 (그림 1)의 축 비행기에서 ~ 45 ° 각도로 아이의 오른쪽 눈에서 약 1-3 cm는에 어 퍼프 노즐 및 인접 한 적외선 센서를 들고 유연한 튜브를 배치 합니다.
- 실험을 시작 하기 전에 실험 설정에 대 한 제공 각 막 공기 퍼프 최적화를 확인 하십시오. 유아의 눈에 퍼프 단일 테스트 공기를 전달 하 고는 eyeblink 발생 하 고이 비디오 카메라에서 볼 수 있는지 여부를 관찰. 아무 eyeblink 관찰 되는 경우에 어 퍼프 단위는 눈에 가까운 헤드 위치 조정.
- 실험의 기간에 걸쳐 유아의 eyeblink 응답을 기록 합니다. 보기의 필드는 유아의 눈으로 지시 되는 비디오 카메라를 배치 합니다. 카메라는 작은 안구의 움직임을 분별 하지만 너무 가까이 그 까다로운 경우 유아는 프레임 밖으로 이동할 수는 충분히 가까이 해야 합니다.
- 경험은 자극 타이밍에 마스크를 확인 하십시오. EBC 사용자 인터페이스는 다음 재판 때 발생 합니다 경우, 그들은 알고 때 다음 자극 전달 됩니다 있도록 컴퓨터 인터페이스에서 향하게 하 연구원을 부탁 드립니다. 이 잠재적으로 유아의 배운된 반응에 기여 하 고 스스로 자극에 응답에서 연구원을 되지 것입니다.
4. 1 세 유아를 위한 실험 설정 최적화
- 두 연구자는 실험을 수행할 수 있는지 확인 하십시오.
- 유아에 헤드를 배치할 때 옆쪽으로 직면 하는 그들의 무릎에 유아를 간병인 요청. 반면 두 번째 연구원 종사 유아 유아의 머리, 뒤 및 측면에서 접근을 연구원 수 있습니다.
- 헤드를 배치 하 고 노즐을 배치로 신속 하 고 유아의 준수를 보장 하기 위해 최대한 침착 하 게 수행 되어야 한다. 노즐에 위치 하는 동안 그들의 머리를 선회에서 유아를 방지 노즐의 끝에 손을 삽입 합니다.
- 실험을 통해 간병인의 무릎에 유아를 유지.
참고: 높은 자 실험 사이 보다 일관 된 환경을 제공할 수 있습니다, 하는 동안이 고 수 있습니다 불안을 증가 많은 유아에 준수를 줄일. - 실험 기간 동안 밴드와 함께 방해 하는 경향는 유아, 부드러운 산만 사용 합니다.
- 헤드 밴드는 일반적으로 실험 기간 동안 이동합니다. 유아는 더 이상 공기에 응답 퍼프 또는 헤드는 눈에서 크게 이동 실험을 일시 중지 고 계속 하기 전에 헤드 위치를 조정.
- Eyeblink 움직임;의 크기를 증가 하기 위하여 실험 기간 동안 보고 아이 격려 이 방법은 eyeblink 감지 향상 시킬 수 있습니다.
참고:이 유아 그들의 시선 위에 약간 (예를 들어, 해제 오디오 나이-적절 한 만화) 유아 친화적인 비디오를 재생 하는 모니터 앞을 배치 하 여 얻을 수 있습니다.
5. Eyeblink 탐지를 사용 하 여 비디오 카메라 녹화
- 두 연구원은 각 실험에 대 한 eyeblink 응답을 독립적으로 정의 하자.
- 비디오 편집 소프트웨어를 사용 하 여 각 재판 다음 재판 개시 2000 ms 대기 시간에 대 한 분석.
- 오디오 파형을 사용 하 여 평가판 발병의 첫 번째 프레임을 감지.
- 짝 (CS + 미국) 짝이 없는 (CS만) 재판 정의 가청 톤의 시작 부분에서 시험 개시.
- 미국 (에 어 퍼프) 제시는 somatosensory 재판에 대 한 카메라의 마이크에 어 퍼프에 의해 만들어진 미묘한 100 ms 소음을 감지할 수 있도록 pretesting 수행 합니다. 그렇지 않으면, 비디오 녹화 프로그램 평가판 발병 표시기의 소프트웨어 패키지에 도움이 됩니다 감지에 어 퍼프 발병.
- 비디오 트랙을 사용 하 여 깜박 응답 감지. 모두 다음으로 블 링크 대기 시간 기록: 깜박 발병의 첫 번째 프레임 눈 꺼 풀을; 시작 눈 꺼 풀은 폐쇄 극대로 피크의 첫 번째 프레임을 깜박.
- 필요에 따라 모호한 응답을 처리 하는 전략을 개발 합니다. 다음 예제를 참조 하십시오.
- 합리적으로 제외 부분 점멸, 눈 꺼 풀을 완전히 ~ 50% 이상 실패 했을 때 발생할 수 있는.
- 외부 잡음에 의해 또는 깜박임 응답 보기에서 추가 분석에서 가려진은 톤/에 어 퍼프 발병을 은폐 하는 재판을 제외 합니다.
- 여러 점멸 관찰 된다 재판에서 재판 개시 다음 첫 번째 깜박 응답 분석.
- 자극 개시 하 고 깜빡임 피크 사이의 비디오 프레임의 번호를 기록 합니다. 비디오 카메라의 샘플링 레이트에 따라 실시간으로 대기 시간을 변환 합니다.
6. EBC 응답 분류
- 그 재판 eyeblink 응답 발생을 감지 후 자극 증상 (그림 2) 기준으로 대기 시간에 따라 깜박임의 유형을 정의 합니다.
- 정의 깜박 응답 놀라게 톤; 후 첫 200 ms 간격 내에서 발생 하는 경우 청각 음색, 또는 음색 발병에 어 퍼프에 독립적으로 발생 한 것이 우연히 타임 점멸 반사 반응을 나타냅니다.
참고: 응답에 대 한 대응 (CS + 미국) 관찰 될 수 있습니다 놀라게 하거나 홀된 (CS만) 시험, 청각 음색을 전달 합니다. - 에 어 퍼프;에 대 한 응답에서 발생 하는 경우 깜박 somatosensory 응답 으로 정의 그것은 각 막 현재 투구 구성으로에 어 퍼프에 민감한 인지 표시 합니다. Unconditioned 응답 (아래 참조)의 유형입니다.
- 이상의 650 ms 톤 발병 후 발생 하는 공기 짝 (CS + 미국) 동안 퍼프 재판 somatosensory 응답으로 unconditioned 응답 을 정의 합니다.
- 에 어 퍼프에 맞춰 타임 최적으로 점멸으로 조건부 응답 을 정의 합니다. 그들은 쌍 또는 짝이 없는 재판에 대 한 톤 발병 후 350 650 ms 사이 시작 하 고 연관 학습 CS와 미국 사이 발생 한 것을 나타냅니다.
- 아니 깜박임 공기 퍼프;에 대 한 응답에서 검색 된 경우 실패 한 응답으로 재판을 정의 이 대 한 대응 (CS + 미국) 관찰 될 수 있다 예 심 또는 somatosensory 재판. 이러한 응답에 어 퍼프는 눈을 도달 하지 나타냅니다.
- 정의 깜박 응답 놀라게 톤; 후 첫 200 ms 간격 내에서 발생 하는 경우 청각 음색, 또는 음색 발병에 어 퍼프에 독립적으로 발생 한 것이 우연히 타임 점멸 반사 반응을 나타냅니다.
7입니다. 연관 학습의 분석
참고: 방법의 수는 이전 설명 연관 학습9,,1011 창 (잠시 여기서 설명)를 평가 하기 위해. 연구팀은 이러한 메서드를 수정 하거나 자신의 연관 학습 발생 했는지, 그들의 실험 설계에 따라 정의를 개발 해야 합니다.
- 먼저, 실험에 사용 가능한 데이터가 수집 된, 기술적인 오류 등 제외.
- 모든 가능한 somatosensory 재판에서 eyeblink 응답의 비율을 계산 하 여에 어 퍼프에 감도 계산 합니다.
- 연관 학습 10 타석의 순차 블록에서 조건부 응답의 비율을 비교 하 여 실험 기간 동안 발생 하는 여부를 평가 합니다. 실험의 과정을 통해 조건부 응답의 백분율 증가 컨디셔닝 발생 했음을 나타낼 수 있습니다.
참고: 또는, 시간이 지남에 eyeblink 대기 시간에 변화를 모델링 사용 될 수을 유아 실험의 과정에서 그들의 응답 시간을 적응 하고있다. - 연관 학습 실험 세션에서 또는 두 실험 그룹 간에 발생 하는 여부를 평가 합니다. 컨디셔닝 (예를 들어, > 40% 조건 응답 실험 세션 내에서) 발생 여부를 정의 하는 임의의 기준 사용6,9.
Representative Results
한 살짜리 유아에서 Eyeblink 조절의 용이성:
Eyeblink 조절 검사 하는 데 필요한 실험 설정 1 세 유아에 대 한 도전 이다. 우리가 실시 한 실험에서 35% (11 유아) 머리 띠를 착용 하거나 각 막에 어 퍼프를 받는 그들은 용납 하지 않을 것 때문에 실험에 참여 하지 못했습니다 (n = 31 유아 시도). 약 절반 (52%, n = 16 유아) 완료 또는 부분적으로 50 재판의 첫 세트를 완료 (중간 [IQR] = 22.5 [0-50] 시험 완료). 나머지 두 개의 실험 세션에 참가 했다.
신뢰할 수 있는 실험 결과 달성 실험 내내 머리 띠와에 어 퍼프 단위의 정확한 위치 해야 합니다. 실험에 참가 할 그 유아, 각 막에 어 퍼프 배달 (77 ± 6%에 어 퍼프의 유도 깜박 응답; 재판의 대다수를 위해 달성 될 수 있다 n = 13 유아/557 공기 퍼프 재판을 시도). 나머지 시험 '실패 한 실험'는 유아는에 어 퍼프에 민감한 나타냅니다.
그림 3 50 재판의 두 조화 실험 동안에 어 퍼프 배달 성공을 보여 줍니다. 관찰 된 eyeblinks의 수는에 어 퍼프 재판 (즉, somatosensory 또는 짝 재판)의 설명 되어 있습니다. 그 헤드 수 있습니다 되었습니다 하위 최적의 위치는 실험의 끝으로 나타내는 10 타석의 각 연속 블록에 첫 유아 감소에서 응답을 깜박. 반면, 두 번째 유아는 상대적으로 좋은 감도를 어 퍼프, 성공적으로 10 타석의 각 후속 블록에 깜박 응답 도출에 어 퍼프 시험의 적어도 90%를 보여 줍니다.
Eyeblink 감지 성공률 분석 비디오 카메라를 사용 하 여:
휴대용 비디오 카메라 수동으로 유아의 눈 추적 연구 함으로써 eyeblink 응답을 캡처의 신뢰할 수 있는 방법을 제공 합니다. 수동 프레임-의해-프레임 분석 재판의 90 ± 3%에서 응답을 식별 하기 위해 사용 되었다 (n = 13 유아/608 재판 시도). 남은 재판 그 촬영 하는 동안 유아의 눈이 가려진 했다 나타냅니다.
비디오 분석에는 주관적 해석 필요 합니다, 하지만이 방법은 안정적으로 자극 발병에서 eyeblink 대기 시간을 측정 하 사용할 수 있습니다. 깜박임 응답 시간 2 명의 독립적인 관찰자에 의해 측정의 분석 이었다 그것에 의하여 측정 사이의 평균 차이 28.4 ms와 ±의 계약의 95% 한계 263.9 ms 좋은 간 평가자 신뢰도 보여 줍니다 (그림 4: n = 4 두 관측/94에 의해 분석 실험 깜박 응답). 조건된 eyeblinks 그 300 ms 창 내에서 그가 정의 고려, 이로써 충분 한 정밀도를 구별 unconditioned 응답에서 조건. 참고 중요 한 불일치와 그 재판 관찰자 사이 다음 상담 쉽게 재평가 될 수 있습니다.
한 살짜리 유아에서 Eyeblink 조절:
두 개의 조절 실험 그림 5A 와 5B 짝과 짝이 없는 실험을 위한 실험의 과정을 통해 eyeblink 응답 대기 시간을 설명. 에 어 퍼프의와 조건부 응답을 정의 하는 대기 시간 창 밖에 발병 후 첫 번째 EBC 세션 피크 중 첫 번째 유아에서 eyeblink 응답. 또한,이 유아는 짝이 없는 중에 응답 하지 못함 (만 톤) 시험. 함께,이 유아 음색 및 공기 연결을 배웠다 하지 나타냅니다 퍼프 EBC 패러다임에 그들의 초기 노출 하는 동안. 비교에서는, 그들의 두 번째 EBC 세션에 참여 하는 두 번째 유아 정기적으로 공기 퍼프 발병 전에 깜박이 및 유아 50의 초기 세션을 따르는 eyeblink 조절 달성 했다 나타내는 모든 짝이 없는 재판에 응답 재판입니다. 그림 5C 세션6,9,,1011의 여러 실험을 통해 연관 학습을 평가 하는 일반적인 방법을 보여 줍니다. 두 유아에서 조건부 응답의 수는 각 블록에 모든 짝와 짝이 없는 재판의 10 타석의 연속 블록에 설명 되어 있습니다. 이 경우 두 유아 최소한의 변경 중에 보여 연관 학습 실험, 이미 발생 한 컨디셔닝 (유아 1, 세션 1) 또는 그 조절의 부족을 보여주는 (유아 2, 세션 2).
그림 1 : 한 세 유아 참가자와 Eyeblink 조절 설정. 에 어 퍼프 단위를 지 원하는 맞춤 헤드 표시 됩니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.
그림 2 : 자극 및 응답 eyeblink 조절 패러다임에 대 한 정의 적합 한 세 아이 들과 함께 실험. (A) 쌍 실험, 750-ms 가청 톤 (조건 자극 [CS]) 겹치는 및 100 ms에 어 퍼프 (unconditioned 자극 [미국])와 함께 종료 됩니다. 자극 증상을 기준으로 그들의 타이밍 따라 깜박 응답 (응답 놀라게: 0-200 ms, 조건 응답 [CR]: 350-650 ms; unconditioned 응답 [UR]: 650-2000 ms). 응답 정의 짝이 없는 (CS만) 재판에 대 한 동일 합니다. (B) Somatosensory 재판 제공 단일 100 ms에 어 퍼프 (미국), 그리고 300 ms 창 내에서 발생 하는 점멸 somatosensory 응답 (SSR)로 분류 됩니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.
그림 3 : Eyeblink 조절 한 세 유아 공기 퍼프 감도 변화를 보여주는 실험의 예. 에 어 퍼프에 감도 10 타석의 각 후속 블록에서 모든 공기 퍼프 재판의 공기 퍼프 (somatosensory 재판 또는 짝된 재판으로 전달)에 대 한 관찰 된 응답의 수로 설명 되어 있습니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.
그림 4 : 영-알트 플롯 깜박 응답 시간에 계약을 보여주는 두 명의 독립적인 관찰자에 의해 비디오 카메라 녹화에서 측정. 회색 선 측정 (측정 간의 평균 차이 정의), 계약 (LOA, 평균 차이 ± 1.96 표준 편차로 정의)의 위와 더 낮은 한계 사이 바이어스를 나타냅니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.
그림 5 : Eyeblink 조절 한 세 유아 조건부 응답에 있는 변화를 보여주는 실험의 예. 깜박임 응답 시간에 대 한 대응 (CS + 미국) 표시 됩니다 재판 (검은 원), 그리고 홀된 (CS만) 재판 (회색 사각형). 회색 바에 어 퍼프의 타이밍 나타내고 검은 줄 조건부 응답을 정의 하는 데 사용 하는 350-650 ms 사이의 대기 시간을 나타냅니다. X에 대 한 응답을 유도 하지 못한 재판 표시 됩니다-축. (A) 깜박 응답 일반적으로 컨디셔닝 창 밖에을 짝이 없는 재판 eyeblink 응답을 유도 하지 못했습니다. (B) 응답은 적절 하 게 시간 초과에 맞춰에 어 퍼프의 발생으로 하 고 짝이 없는 반응과 짝된 재판 시작 조건 응답. (C) 실험의 과정을 통해 컨디셔닝 10 타석의 각 연속 블록에 조건부 응답 (모든 짝와 짝이 없는 재판의 설명), 수로 보여 줍니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.
Discussion
수정 및 문제 해결:
상업 또는 주문 품 eyeblink 컨디셔닝 시스템 주제에 실험적으로 제어 방식으로 자극을 제시 하 고 행동 응답을 검색 해야 합니다. 이것은 비-침략 적 절차, 비록 덜 준수 인구 (예를 들어, 유아)에 이러한 실험에 대 한 기술 요구 사항은 도전 이다. 물리적으로 눈에 머리-마운트 연결 컨디셔닝 양12,13실험 등 동물 실험에 대 한 가능 하다. 자녀와 연결 된 공기-퍼프 배달 단위6,,78 머리 띠를 착용 하는 것을 용납 수 있습니다 고 산만으로 텔레비전을 사용 하 여 일정 눈 위치를 유지 하는 격려 될 수 있다. 아주 어린 유아에서 준수 이전 유아 나이의 1 년을 접근 수 면14, 동안 컨디셔닝에 의해 얻을 수 있지만 일반적으로 쉽게 산만 하 고, 그들에 게 고유 하 게 도전적인 인구를 만드는 있다. 도전에 불구 하 고 eyeblink 조절 실험 일부 깨어, 한-올해-된 유아에 대 한 수 있습니다. 우리의 성공률은 그 이전에는 문학 (40%-50% 준수)9, 아마 유아의 기질에 의해 실험의 하루에 반영 하는 성공의 가능성과 보고 비슷합니다.
프로토콜 내에서 중요 한 단계:
상용 EBC 설정, 적응 또는 젊은 유아9,,1011에 대 한 이전 설명 대로 사용자 공기 압력 발생기를 사용 하 여 것이 좋습니다. 초기 도전 작은 필요, 실험을 통해 정확한 위치에 어 퍼프 배달 단위 수정 투구 유지 하고있다. 시력 보호 투구를 스스로 제거 하려고 호환 되지 않는 유아에 대 한 특별 한 관심입니다. 따라서, 유아 항상 밀접 하 게 모니터링할 수 있어야 합니다. 밴드를 착용 하거나 눈에 어 퍼프를 받는 이들의 비율 용납 하지 않을 것입니다 (여기, ~ 35%), 비록이 실험 프로토콜 허용 하는 경우 유아를 부드럽게 산만 하 여 향상 시킬 수 있습니다 그리고이 노골적으로 유아와 방해 하지 않는 경우 동작입니다. 실험을 마친 아이 들을 위한에 어 퍼프만 재판 투구 부족 또는 응답 컨디셔닝의 실험을 통해에 어 퍼프의 가난한 배달 발생할 수 있습니다으로 올바르게 배치 했다 확인에 필수적입니다.
수동 비디오 분석은 시간이 걸리는, 유아 eyeblink 응답의 자동화 된 측정은 현재 달성 하기 어렵습니다. 적외선 센서 상업 EBC 설정 (에 어 퍼프 단위에 인접 한 머리 띠에 위치)와 함께 제공 된 1 kHz 샘플링 속도, 각 막에서 순간 순간 반사율을 기록 하 고 점멸 반사율의 변화를 측정 하 여 검출 될 수 있다 자극 증상에 따라. 기준선 반사율에서 중요 한 변화는 eyeblink 발생 했습니다 감지 하 고 깜박 응답 분류 자동된 분석을 사용할 수 있습니다 나타냅니다. 그러나, 우리와 다른9,,1011 건의 연구 한 세 어린이 점멸 감지 하 상업 EBC 체제와 함께 제공 되는 각 막 적외선 반사율 측정에 의존 하지 말아야. 이 방법은 성인 참가자 또는 더 오래 된 아이 들6,7에 적합 있을 수 있습니다, 우리는 안정적으로 점멸 한-올해-옜 날이이 메서드를 사용 하 여 검색을 수 없었습니다. 여기, 기준선 반사율에 사소한 변화는 eyeblink 적외선 센서에 의해 감지 되지 않는 나타내는 재판 epoch의 관찰 된다. 또한, 거짓 긍정적인 봉우리는 일반적으로 관찰, 센서의 위치를 변경 하는 유아의 머리 움직임에 의해 발생 하는. 성인에서 테스트 파일럿이 나왔다는 참가자가 성공적으로 유지 될 수 없는 eyeblinks-조건 검색 하는 각 막의 1-2 cm 이내 위치 공기 퍼프 단위 이상 약간 시력 그들의 수평 라인을 집중 해야 합니다. 유아와 함께 일관 되 게. 또한, 유아의 작은 interpalpebral 균열 크기 만들기 깜박임 탐지 더 성인 보다 어려운 이상 어린이 각 막 반사를 줄일 수 있습니다.
기존의 방법에 관하여 의미:
수동 비디오 카메라 분석 및 1 kHz 반사율 측정에 비해 60 Hz 비디오의 낮은 시간적 해상도 대 한 필요에도 불구 하 고 비디오 녹화의 향상 된 성공률 게이 우수한 방법은 적외선 센서. 각 막에 어 퍼프 또한 상업 적외선 센서로 동일한 투구 첨부 파일에 의해 제공 됩니다, 비록 자극 전달에 어 퍼프 힘으로 조정 될 수 있다 적외선 센서 보다 위치에 탄력 있을 수 필요한 나타납니다. 이 머리 띠, 유아 준수를 감소 하는 경향이의 과도 한 조정을 방지 합니다. 적외선 센서를 사용 하 여 높은 성공률을 달성할 수 있는 연구자 여전히 비디오 카메라 분석을 지원 해야 합니다. 시련에 대 한 비디오 녹화 구별할 수 있는 진정한 응답 또는 잘못 된 재판 감지 eyeblink 응답 적외선 센서에 의해 기록 된 곳에, (즉, 여부 아이 올바른 위치에 어 퍼프 단위를 입고 있던 여부 그들은 깜박 하지 않았다, 또는 여부 적외선 센서는 블 링크 감지 하지 못했습니다). 마찬가지로, 비디오 녹화는 거짓 긍정적인 결과 확인 하는 데 필요한 재판 동안 움직임 또한 점멸 인척 하는 유물을 생성할 수 있습니다. 눈-추적 장치15,16 와 전도9,10,14 의 꼬리 륜 근육은 다른 자동 깜박임 탐지의이 논문의 범위를 초과 하는 각 시험에 대 한 위치에 어 퍼프 단위의 시각적 확인 없이 이러한 메서드는 적외선 eyeblink 탐지 소프트웨어를 여기에 설명 된 동일한 단점을 고통을 가능성이 높습니다.
이전 눈 깜박임 컨디셔닝에 게시 작업에 초점을 맞춘 젊은 유아, 일반적으로 4-5 개월; 이 작품 이전 유아 (12 ± 1 개월의 나이)와이 연령 그룹 선물 독특한도 전에 사용 기법을 설명 하 여 문학이이 본문에 추가 합니다. 다른 작가 또한 유아9,10,,1114(혼자 또는 함께 전도) 비디오 분석을 사용 했다. 여기에 제시 된 결과 프레임별으로 비디오 분석은 유아, eyeblinks를 감지 하는 가장 좋은 방법은 전도 및 적외선 모니터링 얼굴 및 머리 때문에 문제 될 수 있는 제안이 이전 결과와 일치 아주 어린 아이 들에 있는 운동. 이 작품 또한 그 유아 개발할 수 조건부 응답 매우 젊은 나가에 적어도 650 ms 지연 간격9찾기 지원.
미래의 응용 프로그램:
연구의 제한 된 수 eyeblink 컨디셔닝 인간 유아에 있는 실험을 시도 했습니다, 자극 매개 변수가 고려 되어야 한다 신중 하 게 미래에 실험. 컨디셔닝 나이17 의 10 일 관찰 되었습니다 나타나고 적어도 생활14의 첫 번째 달, 내 비록 오래 간 자극 간격 (예를 들어, 1500 ms) 초기18의이 초기 단계에서 더 성공 하 . 비교에서는, 접근 하는 6 개월 나이의 어린이 수 더 안정적으로 단련 짧은 간격10의 경우, 비록 보다 성공적으로 성인19에서. 음과이 프로토콜에 1 세 아이 4-또는 5-달 오래 된 유아9,10,11도에 컨디셔닝 유도 성공적으로 수에 대 한 제안에 어 퍼프의 650 ms 간격 이전 어린이6,7. 이것은 최적의 간격으로 음과 공기 퍼프 적응이 프로토콜 추가 실험은이 조사 하는 데 필요한 있지만 유아 나이10, 감소 된 발달 eyeblink 조절 통제 된다 추가 매개 변수입니다.
이 방법의 제한 사항:
EBC를 설정 하려면 어려울 수 있습니다 하 고 문제 해결 각 개별 상황에 필요할 수 있습니다. 컨디셔닝 발생 때 결정 정의 하기 어려운 이며 여러 재판 또는 세션 동안 관찰 최고의. 예를 들어 다른 연구 사용 10 타석의 각 블록 내에서 40%의 임의 조절 속도 조절을 정의 하 고 연속 실험 세션6,,910, 사이 어떤 변화를 비교 11. 성공적으로 조화를 관찰 하는 시험의 필수 수를 완료 어려울 수 있습니다, 따라서, 어린 아이에서 달성 하기 위해.
데이터 분석에 관해서, 자발적인 (내 생) 점멸9에서 자극 갖는 점멸을 분리는 특정 과제 중 하나. 자연 스러운 eyeblinks의 속도 개인 사이 이지만 행동 상태 방 습도 등 환경 요인에 의해 영향을 받을 수 있습니다. 이중 점멸 발생 시간 (예를 들어, 400 ms)20의 아주 짧은 공간에서 두 개의 완전 한 눈 꺼 풀 폐쇄 때이 재귀와 동시에 발생 하는 자발적인 점멸 반영 가능 (조건 또는 무조건) eyeblink입니다. 우리는 때때로 우리의 데이터 집합에서 이중 점멸을 관찰 하 고,이 프로토콜을 사용 하 여, 우리만 첫 번째 블 링크를 대기 시간 기록. 그러나, 이러한 시련을 삭제 분석 자극 갖는 점멸만 캡처는 확실 하 게를 증가할 수 있습니다.
연구원은 또한 대기 시간 창에는 조건을 정의 하는 또는 unconditioned 응답으로 깜박 발병 또는 깜박임 피크 (눈 꺼 풀 폐쇄) 대기 시간을 정의할 것인지 결정 해야 합니다. 여기 우리가 보수적 쌍 또는 짝이 없는 시험 확실성에 어 퍼프 발병 전에 보다에 어 퍼프에 깜박 시작 됩니다 제공을 650 ms 전에 봉우리 깜박으로 조건부 응답을 정의 했습니다. 그러나,이 대기 시간 창 수 확장할 수 짝이 없는 재판에 대 한 아무에 어 퍼프 제시 응답의 대기 시간을 정의 하는 피크 블 링크를 사용 하는 경우에 특히. 여기에 중요 한 원리는 모든 인스턴스는 같은 방식으로 의해 처리 모든 심사 관 이며이 조건 어떤 데이터 분석 개시 전에 결정 됩니다.
요약 하자면, 프레임별으로 비디오 분석 젊은 유아 클래식 EBC 응답 평가의 안정적이 고 재현 가능한 메서드를 제공할 수 있습니다. 포괄적인 발달 평가 완전히 초기에서 neurodevelopment 특성화 하는 데 필요한 있지만 이러한 조치 행동, 학습의 측정을 제공 합니다.
Disclosures
저자는 공개 없다.
Acknowledgments
이 연구는 뉴질랜드 안과 비전 연구 재단, 건강 승진 기관, 오클랜드의 대학 교수진 연구 개발 기금에 의해 지원 되었다 그리고 오클랜드의 대학 대학원 의학 PBRF 기금.
우리는 오클랜드 대학의 (섀 넌 소년과 Harpreet 싱) 깜박 응답 측정에 계약 검토 하 수동 비디오 분석을 완료에서 두 명의 Optometry 학생 들에 게 감사.
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 |
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