مقاربة الرواية التجريبية والتحليلية لالمتعدد الوسائط العصبية فك نوايا خلال التفاعل الاجتماعي في التصرف بحرية-الرضع الإنسان

الهدف العام من هذا الإجراء هو تسجيل نشاط الدماغ والبيانات الكينماتيكية من الرضع من خلال دمج تخطيط كهربائية الدماغ النشط وعالي الكثافة المتزامن مع وحدات القياس العطالي وتسجيلات الفيديو. ويتم تحقيق ذلك أولاً بوضع غطاء تخطيط كهربائية الدماغ (EEG) على رأس الرضيع والتأكد من وصول مستويات الممانعة بين كل قطب كهربائي وفروة الرأس إلى الحدود المقبولة. وتتمثل الخطوة الثانية في تثبيت وحدات القياس العطالي على رأس الرضيع وذراعيه وصدره، بالإضافة إلى معصمي الباحث.

بعد ذلك، يتفاعل الباحث مع الرضيع في محاولة لتحفيز استجابة تقليدية، وتتمثل الخطوة النهائية في تحويل الإحداثيات المكانية ثلاثية الأبعاد لأقطاب الـ EEG إلى صيغة رقمية. وفي النهاية، يتيح الحصول على بيانات الـ EEG والبيانات الكينماتيكية من الرضع الذين يتصرفون بحرية استقصاء الأساس العصبي للتطور الحركي المعرفي وظهور الإدراك الاجتماعي. وتكمن ميزة هذه التقنية مقارنة بالنهج الأخرى التي تدرس الإدراك الاجتماعي في قدرتنا على رصد النشاط العصبي أثناء الممارسة وفي سياقها خلال العامين الأولين من العمر.

يمكن لهذه الطريقة أن تساعد في الإجابة على أسئلة جوهرية في مجال العلوم العصبية المعرفية، مثل ما هي العلاقة الجوهرية بين التغيرات النمائية في بنية الدماغ والسلوك؟ وتمتد آثار هذه التقنية نحو علاج مشكلات الإدراك الاجتماعي واضطرابات طيف التوحد لأنها يمكن أن تُستخدم لدراسة المعالم النمائية والتعلم عن طريق التقليد، وكيفية معالجة الرضع للأفعال البصرية، وكيفية انخراطهم في التواصل الاجتماعي. ورغم أن هذه الطريقة يمكن أن توفر رؤى لفهم آلية عمل نظام الخلايا العصبية المرآتية في الدماغ البشري في مراحله المبكرة، إلا أنه يمكن تطبيقها أيضاً على أنظمة معرفية أخرى، مثل التعلم الانتباهي، ومعالجة اللغة، والتخطيط الحركي لدراسة ظهورها وتطورها داخل الدماغ البشري.

بشكل عام، قد يواجه الأشخاص الجدد في تطبيق هذه الطريقة بعض الصعوبات لأن بعض الرضع قد يشعرون بعدم الارتياح في البيئة الجديدة، وكذلك عند ارتداء غطاء EEG. كما يمكن لعوامل مثل النعاس والجوع أن تجعل الرضيع غير صبور. ابدأ بمرافقة والدي الرضيع إلى الغرفة التجريبية وشرح الغرض من التجربة بإيجاز. ثم قم بتسجيل عمر الرضيع بالأشهر وجنسه.

قم بتحضير الرضيع لإجراء تخطيط كهربائية الدماغ (EEG) عن طريق قياس محيط الرأس بالسنتيمتر. ضع شريط القياس حول أوسع جزء من الرأس، بحيث يمر فوق الحاجبين وحول البروز القذالي في الجزء الخلفي من الرأس. بعد ذلك، قم بقياس المسافة من الـ nasn إلى الـ ian على طول المستوى السهمي المتوسط لسطح فروة الرأس.

ضع الأقطاب الكهربائية على غطاء تخطيط كهربائية الدماغ (EEG) وفقاً لما يحدده النظام الدولي 10-20. بعد ذلك، قم بتثبيت الغطاء على رأس الرضيع. قم بمحاذاة القطب CZ مع قمة الرأس، والقطبين FP1 وFP2 على الجبهة.

قم بتعديل غطاء EEG بحيث يستقر بشكل متماثل على طول المستوى السهمي المتوسط للرأس. بعد ذلك، قم بتوصيل قطب التأريض المرجعي وأقطاب التسجيل بصندوق التحكم. قم بتشغيل مؤشرات المعاوقة، بدءًا من قطبي التأريض والمرجع.

استخدم محقنة صغيرة لحقن هلام الإلكتروليت في المسافة الموجودة بين فروة الرأس والقطب الكهربائي. تأكد من أن مستوى الممانعة للقطب الكهربائي أقل من 60 kilo ohms. يتحول لون الأقطاب الكهربائية إلى اللون الأصفر عندما تنخفض الممانعة إلى أقل من 60 kilo ohms.

إذا انخفضت المعاوقة إلى أقل من 25 kilo ohms، يتحول لونها إلى الأخضر. بعد ذلك، قم بتوصيل المضخمات بجهاز الكمبيوتر المضيف عبر منفذ USB باستخدام محول من الألياف البصرية إلى USB. ولتحضير وحدات القياس بالقصور الذاتي أو الـ imus، افتح برنامج IMU.

انقر على "new" في الواجهة الرسومية، ثم قم بعملية التكوين (configure) لضبط أحزمة IMU الخاصة بجهاز imus بشكل آمن على كل من معصمي الرضيع وصدره ورأسه. بعد ذلك، قم بتثبيت جهاز imus بإحكام على معصمي الباحث. وأخيراً، قم بتوصيل غلاف مدخلات ومخرجات المحفز بجهاز EEG وباشر الاستخدام.

ابدأ بوضع الرضيع على الطاولة بحيث يكون مواجهاً للممثل. اطلب من الوالد الجلوس على الكرسي خلف الرضيع. بعد ذلك، قم بتسجيل قيم المعاوقة الأولية لأقطاب تخطيط كهربائية الدماغ (EEG) باستخدام برنامج التحكم عن طريق اختيار علامة تبويب فحص المعاوقة (impedance check)، والنقر على زر تشغيل المعاوقة (impedance on)، ثم النقر على حفظ المعاوقة (save impedance).

لحفظ قيم المعاوقة، افتح برنامج تسجيل تخطيط كهربائية الدماغ (EEG) وأنشئ مساحة عمل عن طريق ضبط قناة تخطيط كهربائية الدماغ. حدد المجلد الذي سيتم حفظ البيانات الخام فيه. ثم أنشئ اسماً للملف.

حدد عدد القنوات المراد استخدامها. حدد التردد 1000 hertz كتردد لأخذ العينات وقم بإلغاء تحديد خيار تفعيل المرشحات. تأكد من إلغاء تحديد خيار تفعيل التقسيم لبدء تسجيل بيانات تخطيط كهربائية الدماغ (EEG).

انقر على monitor، ثم play في برنامج مسجل EEG. بعد ذلك، انقر على stream و record في برنامج تسجيل IMU. لبدء تسجيل بيانات الكينماتيكا، قم بتطبيق ثلاث إشارات تحفيز (triggers) للإشارة إلى بدء التجربة باستخدام زر الضغط الموجود في غطاء الإدخال والإخراج (input output enclosure).

اترك الرضيع يرتاح لمدة دقيقة واحدة أثناء تسجيل بيانات الخط الأساسي الأولية. أجرِ التجربة مع الرضيع لمدة 15 دقيقة تقريبًا. حاول تحفيز استجابة تقليد من الرضيع.

لاحظ تنوع السلوكيات التي قد يظهرها الرضيع أثناء التجربة، بما في ذلك الوصول، والقبض، والمد، والعرض، والاستكشاف، والملاحظة، والتقليد. قم بتفعيل خمس محفزات في حاوية المدخلات والمخرجات لإيقاف المجرب عندما يشعر الرضيع بالتعب، أو بعد مرور 15 دقيقة من التفاعل في برنامج تسجيل EEG. انقر على إيقاف تسجيل البيانات في برنامج IMU.

انقر فوق "إيقاف" (stop) في مربع حوار البث لإنهاء تسجيلات وحدة القياس بالقصور الذاتي (IMU). أخيراً، قم بتسجيل قيم المعاوقة النهائية عن طريق تحديد علامة تبويب فحص المعاوقة (impedance check) في برنامج التحكم. انقر فوق زر تشغيل المعاوقة (impedance on) ثم انقر فوق حفظ المعاوقة (save impedance) لحفظ قيم المعاوقة، ثم قم برقمنة الإحداثيات المكانية ثلاثية الأبعاد لأقطاب تخطيط كهربائية الدماغ (EEG) باستخدام الماسح الضوئي ثلاثي الأبعاد لأقطاب تخطيط كهربائية الدماغ والبرنامج الخاص به.

للقيام بذلك، انتقل إلى الملف (file) واختر مساحة عمل جديدة (new workspace) في البرنامج. قم بتحميل ملف موضع القطب الكهربائي في علامة التبويب الأولى من مساحة العمل. ثم في شريط أدوات المسح، انقر فوق بدء المسح (start scanning).

استخدم الكاميرا لمسح مواقع الأقطاب الكهربائية من خلال تتبع أنماط الضوء المتغيرة على الغطاء. وبالنسبة لتصوير المصدر، قم بالحصول على صور رنين مغناطيسي عالية الدقة ذات وزن T1 من قاعدة بيانات الرنين المغناطيسي العامة للنمو العصبي، والتي تحتوي على نماذج رنين مغناطيسي متوسطة كدالة للعمر للسنتين الأوليين من الحياة. وأخيرًا، قم بإجراء التسجيل المشترك بين فضاء EEG وفضاء MRI للحصول على التحويل الهندسي عن طريق مطابقة النقاط المرجعية المحددة في الرنين المغناطيسي التشريحي والنقاط المرجعية التي تم الحصول عليها باستخدام الماسح الضوئي ثلاثي الأبعاد (3D scanner).

استخدام برنامج تصوير الدماغ. يقدم هذا البروتوكول منهجية جديدة لفك التشفير العصبي للقصد لدى الرضع الذين يتصرفون بحرية أثناء التفاعل الاجتماعي غير المخطط له مع ممثل. هنا، تصف الرسوم البيانية لبيانات EEG توزيع الإشارة الموحدة من ثلاثة أقطاب كهربائية ممثلة مكانياً لكل من السلوكيات التي تم تحليلها. يوفر كل من EEG وIMU بيانات عصبية ذات دقة زمنية عالية، والتي يمكنها التنبؤ بالأفعال السلوكية لدى الرضع الذين يتصرفون بحرية.

تظهر هنا دقة التصنيف لرضيع يبلغ من العمر 20 شهراً في مصفوفة الارتباك هذه. وتبلغ دقة فك التشفير الإجمالية 85.2%. بعد مشاهدة هذا الفيديو، يجب أن يكون لديك فهم جيد لكيفية جمع بيانات DEG والبيانات الكينماتيكية من الرضع الذين يظهرون سلوك فشل أثناء تفاعلهم الاجتماعي مع الباحث. وبمجرد إتقان هذه التقنية، يمكن تنفيذها في غضون ساعة واحدة إذا تم أداؤها بشكل صحيح.

عند محاولة تنفيذ هذا الإجراء، من المهم مراعاة كيفية تفاعل الرضيع مع البيئة المحيطة، حيث قد تكون غريبة بالنسبة له أو تسبب له تشتتًا. إن وجود الغرفة الصغيرة الصديقة للأطفال وبقاء أقل من أربعة أشخاص في الغرفة يمكن أن يساعد في تقليل أي قلق قد ينتاب الرضيع نتيجة البيئة الجديدة. عقب هذا الإجراء، يمكن إجراء طرق أخرى مثل الاتصال الوظيفي والفعال للإجابة على أسئلة إضافية مثل: كيف يساهم التفاعل والتنسيق بين مناطق الدماغ في وظائف الدماغ؟

نعتقد أن هذه التقنية المبتكرة ستسمح للباحثين في هندسة إعادة التأهيل المعرفي العصبي باستكشاف نشاط الدماغ في الحالات المرضية مثل التوحد.