Name: 儿童奖励预期与处理的电生理学协议 (视频) | JoVE Journal
Uploaded: 2018-10-04T14:30:00.000+00:00
Duration: 5 min 4 s
Description: 学习使用脑电图测量儿童社会与非社会奖励预期的方法，比较自闭症儿童与典型发育儿童的神经反应差异。该方案为理解自闭症社会动机机制提供了可靠的电生理学评估手段。

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感谢所有参与本研究方案的儿童及其家庭。出版费用由 Brain Products 支付。

涉及人类参与者的程序已获得加州大学河滨分校和加州大学圣地亚哥分校的人类受试者研究伦理委员会/机构审查委员会的批准。
1. 刺激材料准备
注意：以下所述步骤专用于一种市售的图像编辑套件（参见材料表）；但也可使用其他图像编辑软件。
<ol>
	<li>准备一组面部表情照片25 分为两种面部表情（高兴和悲伤）。利用先前收集的行为评分，选择情绪评分高度准确的照片（即超过80%的参与者正确识别出情绪的照片）25. 
	注意：在本实验方案中，共选取了33张成年面孔（18名女性，15名男性）。在18名女性中，9名为白人，4名为非裔美国人，5名为亚裔美国人。在15名男性中，9名为白人，6名为非裔美国人，无亚裔美国人。本案例中，照片已裁剪并置于白色背景上。需要注意的是，NimStim面部表情图库由成年人进行过评分和标准化处理。25因此，儿童或青少年对面部表情的感知可能与用于图像标准化的成年人不同。</li>
	<li>标准化情绪表达刺激材料
	<ol>
		<li>使用图像编辑软件，将照片编辑为灰度图像，然后保存（在本例所用软件中，此操作通过选择 图像 | 模式 | 灰度).</li>
		<li>确保分辨率为 72 像素/英寸，文件宽度为 8.5 英寸，高度为 11 英寸。</li>
		<li>使用直尺调整照片的宽度（以像素为单位），使面部从一侧发际外侧到另一侧发际外侧的宽度为11 cm，从发际线起点到下巴底部的高度为14 cm。</li>
	</ol>
	</li>
	<li>创建打乱面孔箭头刺激材料
	<ol>
		<li>下载 &#34;随机&#34; 插件（http://telegraphics.com.au/sw/product/Scramble）</li>
		<li>解压缩 ZIP 文件并将其移入 &#34;插件&#34; 位于编辑套件的应用程序文件夹内。</li>
		<li>在图像编辑程序中，创建一个 &#34;自定义形状&#34; 在 形状 选项。确保形状为箭头。</li>
		<li>一次打开一张表情面孔图像。使用选择工具仅选中面部，而不选中背景。</li>
		<li>选择 筛选 | Telegraphics | 打乱 | 确定.</li>
		<li>选择 窗口 | 图层 （这应产生一个 &#34;层&#34; 将窗口移至侧面。</li>
		<li>双击 背景，然后点击 好的 并将其重命名为 第0层 （任何名称均可）。</li>
		<li>右键单击 形状 在左侧菜单栏中选择工具，然后选择自定义箭头形状。</li>
		<li>将箭头形状拖动到打乱图像的中央。</li>
		<li>使用 Ctrl + T 将箭头拖动至图像中央，并调整其大小，使其与面部图像相同（例如， 11 × 14 厘米</li>
		<li>使用角度工具确保笑脸的箭头朝上，而悲伤脸的箭头朝下。</li>
		<li>点击 第0层 或步骤1.3.7中给出的名称。</li>
		<li>选择 图层 | 组 与之前相同。</li>
		<li>点击 全选 | 编辑 | 复制合并.</li>
		<li>通过选择在白色背景上创建一个带有箭头的新文件 文件 | 新建新文件的尺寸应为 8.5 x 11 英寸，分辨率为 72 像素/英寸。</li>
		<li>保存文件。 
		注意：保存后，应包含带有悲伤表情、快乐表情的个体照片，以及打乱后的版本。带有向上箭头的打乱图像为快乐的非社会性图像，带有向下箭头的打乱图像为悲伤的非社会性图像。</li>
	</ol>
	</li>
	<li>创建奖励图像
	<ol>
		<li>找到一张金鱼饼干的图片（画面中不包含其他任何物体），并将其下载到计算机中。</li>
		<li>在图像编辑软件中打开金鱼饼干图片，并将其编辑为灰度图像。</li>
		<li>创建两条小金鱼饼干的图像：1）一条为灰度图像；2）一条被划掉例如， 有一个带有一条穿过中间的线的外围圆形/椭圆形。</li>
		<li>使用 复制 | 粘贴，将完整的金鱼饼干图片放置在开心的表情图片周围（例如， 向上的箭头和面带微笑的人。</li>
		<li>使用 复制 | 粘贴，在悲伤的图片周围放置被划掉的金鱼饼干图片（例如， 向下的箭头和皱眉的人像。</li>
	</ol>
	</li>
	<li>在脑电图（EEG）呈现软件中准备刺激材料
	<ol>
		<li>在脑电图呈现软件程序中创建两个刺激模块。其中一个模块为社交性（例如， 微笑和皱眉的面部图片）和非社会性（例如， 向上和向下箭头的图片。</li>
		<li>在每个区块中对刺激材料的呈现顺序进行伪随机化，确保同一图片不会连续出现超过一次，且参与者不会连续看到超过三个向下的悲伤箭头或向上的快乐箭头。</li>
		<li>每次试验的设置应包含以下内容：一个注视十字；两个带有问号的方框（参与者通过按键选择左侧或右侧方框）；一个指向参与者通过按键所选方框的箭头；以及反馈（即上述创建的刺激材料）。 
		注意：尽管参与者选择的是左侧或右侧的盒子，但其选择是否正确（例如， 笑脸或向上的箭头被完整的金鱼包围）或错误（例如， 沮丧的表情或向下的箭头，周围是被划掉的金鱼）所显示的反馈是由步骤1.5.2中描述的随机化程序预先设定的。因此，参与者可能感觉自己的猜测正确或错误，但实际上，他们的选择并不会影响所呈现的反馈图像。</li>
		<li>根据以下时序显示每个试验：1）注视十字持续 500 ms，2）两个内含问号的方框持续 3000 ms，3）两个内含问号的方框，同时出现一个箭头指向参与者所选择的方框，持续 2000 ms，以及 4）反馈（例如， 面孔或打乱面孔图像）呈现1000毫秒。参见 图1. 
		注意：如果参与者在 3000 ms 内未通过按键作出反应，则该次试验结束，随即开始下一次试验。预期的视觉角度为水平视觉角度 14.5°，垂直视觉角度 10.67°。</li>
	</ol>
	</li>
</ol>
2. 行为学实验步骤
<ol>
	<li>根据机构审查委员会（Institutional Review Board）指南，招募患有自闭症谱系障碍（ASD）和未患ASD的参与者。</li>
	<li>对所有参与者实施认知测试（例如，韦氏简明智力量表，WASI26），以确认儿童的认知得分处于低平均水平至平均水平之间（例如，全量表智商至少为70）。 
	注意：确定全量表智商低于70的儿童可能难以理解并记住任务指令，因此将智商70作为排除参与资格的标准。</li>
	<li>对于先前已被诊断为ASD的参与者，实施自闭症诊断观察量表（第二版，ADOS-2）27，以确认其符合纳入标准。</li>
</ol>
3. 脑电图记录
<ol>
	<li>设置参与者。
	<ol>
		<li>确保每位参与者坐在光线较暗的房间内一把舒适的椅子上，并调整椅子位置，使受试者与计算机屏幕的距离为72 cm。向其简要介绍实验流程。 
		注意：在本研究中，受试者被告知以下内容： &#34;你将玩一个猜谜游戏——类似于“猜哪只手”，但这是在电脑上进行的。你会看到两个带有问号的方框，然后使用这个按钮盒来选择你认为正确的是左边还是右边的方框。如果你认为左边的方框是正确的，就按下左侧按钮；如果你认为右边的方框是正确的，就按下右侧按钮。一旦你做出选择，你会看到两个带问号的方框，以及中间出现一个箭头，指示你所选择的方框。接着你会看到自己是否选对了。每答对一次，你将获得一块小金鱼饼干。如果你不喜欢小金鱼饼干，之后可以换成水果软糖。当你答对时，会看到一圈小金鱼饼干的图案，这意味着你赢得了一块小金鱼饼干！当你答错时，会看到一圈被划掉的小金鱼饼干。答错时你不会失去任何已获得的小金鱼饼干，只是这一次不会增加。电脑会自动记录你总共获得的小金鱼饼干数量，等全部结束后，我会给你相应数量的饼干。&#34; 教程结束后，请询问参与者： &#34;那么，你打算做什么？&#34; 随后， &#34;操作成功时会观察到什么现象？&#34; 和 &#34;如果操作不当，会出现什么现象？&#34; 确认他们理解任务。如果他们似乎不理解，请再次解释，直到他们能够正确回答这些问题。</li>
	</ol>
	</li>
	<li>使用符合国际10-20系统的32导Ag/AgCl电极脑电帽，并额外放置垂直（VEOG）和水平（HEOG）眼电电极以记录眼球运动。</li>
	<li>测量受试者的头部，以确定适合其头围尺寸的帽套大小。</li>
	<li>使用钝头针将导电凝胶注入电极，以预先填充帽状电极。</li>
	<li>将脑电帽连接至放大器，放大器设置为70 Hz低通滤波器、直接耦合高通（DC）滤波器、60 Hz陷波滤波器，采样率为500 Hz。</li>
	<li>将EEG帽贴合地戴在受试者头部，使 &#34;Cz&#34; 电极置于头皮中线位置（例如， 鼻根至枕外隆凸的中点，按照10-20系统。</li>
	<li>使用钝头针或无菌木棒轻轻搅动电极内部，以移开任何毛发，确保凝胶与头皮充分接触。</li>
	<li>使用阻抗计（或脑电图计算机）确保低阻抗系统的阻抗低于10 KΩ，高阻抗系统的阻抗低于50 KΩ。</li>
	<li>当帽上所有电极的阻抗水平均达到可接受范围后，放置水平眼电（HEOG）和垂直眼电（VEOG）电极。将 HEOG 电极置于每侧眼睛的外眦处，VEOG 电极分别置于眼睛上方和下方。</li>
	<li>如果任何电极的阻抗水平超过上述可接受阈值，应将其记录在笔记本或计算机中。</li>
	<li>开始实验区组，区组顺序采用平衡设计（例如， 社会与非社会）刺激之间的差异。确保脑电图计算机正在记录，脑电图计算机与记录计算机已同步，且事件正确发送。</li>
	<li>每进行15次试验后（约每2-3分钟），让参与者休息30秒，以便必要时活动身体。 
	注意：尽管未向儿童明确说明关于活动的具体指示，但会告知参与者利用休息时间进行活动 &#34;释放多余精力&#34;, &#34;释放一些能量&#34;，或执行任何其他他们想要进行的动作。</li>
	<li>在区块之间，让参与者休息较长时间（约5分钟）。每个区块结束后，让参与者填写一份包含4个问题的李克特量表，评估他们对猜谜游戏的喜爱程度以及感觉能够答对问题的频率。</li>
	<li>在完成两个实验模块且参与者填写完两份李克特量表问卷后，取下脑电图帽，并让参与者清洗头发。
	<ol>
		<li>提供付款（或等效方式） &#34;奖项&#34;向参与者及其家属。</li>
		<li>清洁并灭菌脑电图帽。</li>
	</ol>
	</li>
</ol>
4. 脑电图数据处理
注意：本节中描述的步骤和命令专用于 EEGLAB 和 ERPlab 工具箱28。
<ol>
	<li>在 ERPlab 中，使用 0.01 Hz 高通滤波器和 30 Hz 低通滤波器对 EEG 数据进行滤波。</li>
	<li>在 ERPlab 中丢弃或在 EEGLAB 中插值处理显示高阻抗和/或记录过程中存在问题的坏通道例如， 在记录过程中与皮肤失去接触。</li>
	<li>使用 脑电图通道操作 使用 ERPlab 中的图形用户界面（GUI），通过左侧和右侧乳突电极信号的平均值对 EEG 数据进行重参考（选择乳突电极为参考的原因在于未使用高密度电极阵列；在此情况下，专家有时建议采用平均参考）29，且由于使用双侧乳突电极的平均值相较于单侧乳突电极可减少偏侧化效应带来的问题30).</li>
	<li>如果使用乳突电极的平均值进行重参考，则这两个电极必须提供清晰的信号。若任一乳突电极的信号质量较差（例如， 若记录过程中出现高阻抗或与皮肤接触丢失的情况，则不应使用该受试者的数据进行分析。</li>
	<li>使用 事件列表 ERPlab 中的下拉菜单以创建一个 脑电图事件列表，并使用刺激计算机将代码分配给各个类别 BINLISTER.</li>
	<li>使用 提取基于时间窗的片段 在 ERPlab 的下拉菜单中，将连续的 EEG 数据分割为与刺激锁定的时间段，并进行基线校正。为测量刺激前负波（SPN），使用 -2200 至 100 ms 的时间段（基线为 -2200 至 -2000 ms）。为测量奖赏加工或刺激后脑活动，使用 -200 至 800 ms 的时间段（基线为 -200 至 0 ms）。</li>
	<li>在 EEGlab 中绘制数据，并标记和剔除似乎包含非眨眼伪迹的片段（例如， 过度噪音或运动干扰。</li>
	<li>选择 运行独立成分分析 对分段后的数据。</li>
	<li>绘制独立组分（选择 图示 | 组件激活并识别由眼球运动和眨眼产生的任何伪迹。</li>
	<li>移除被识别为眼动或眨眼伪迹的成分。为检查标记为移除的成分是否确实与眼动相关，请选择 绘制单次试验数据 可视化已去除识别出的成分后的数据。在眨眼和眼动成分被去除后，确认接受所识别成分的移除。</li>
	<li>在 ERPlab 工具中选择 分段数据中的伪迹剔除 | 滑动窗口峰-峰值检测法本研究中采用了200毫秒的移动窗口、100毫秒的窗口步长以及150毫伏的电压阈值。</li>
	<li>计算平均事件相关电位（ERPs）。确保使用默认设置，即所有标记为剔除的片段将从平均ERP中排除。</li>
	<li>为分析刺激呈现前发生的平均脑活动，应在刺激呈现前的最后200毫秒内进行步骤4.11中的提取操作。例如， -210 至 -10 毫秒）来自目标电极。
	<ol>
		<li>对于刺激前负波（SPN），感兴趣的电极包括：F3/F4、C3/C4、P3/P4 和 T5/T6（注意，在某些系统中，该区域的颞电极标记为 T6/T7 或 T3/T4）。 
		注意：本方案选择-210至-10 ms的时间窗，而非-200至0 ms，以避免与SPN无关的脑活动干扰例如， 反馈刺激在0 ms呈现时神经活动的起始时刻。</li>
	</ol>
	</li>
	<li>要导出数值数据以进行分析，请使用 ERP 测量工具. 
	注意：该工具允许研究人员指定潜伏期或振幅信息、感兴趣的时间窗口以及感兴趣的电极。振幅可计算为给定时间窗口内的局部峰值，也可计算为给定时间窗口的平均振幅。</li>
	<li>将数值数据下载为 .txt 文件。根据需要，将数据导出至 Excel，或复制粘贴到统计分析程序中例如， SPSS 或 JMP）。</li>
</ol>
5. ERSP 分析的处理差异
<ol>
	<li>从第4.11步创建的文件开始（例如， 完成所有伪迹剔除步骤后的分段文件。</li>
	<li>使用 EEGlab &#34;newtimef&#34; 插件以获取每个时间点、频率和试验的时间×频率变换值。</li>
	<li>为测量预期性 alpha 频段活动，计算 8 至 12 Hz 的平均值。</li>
	<li>计算反馈呈现前的平均激活水平例如， -2200 至 -100 毫秒（基线为 -2200 至 -2000 毫秒），使用与 SPN 相同的电极。</li>
	<li>在反馈之前，通过从右半球的对数功率中减去左半球的对数功率来计算α不对称性。 
	注意：为了计算反馈开始后的事件相关同步/去同步（ERSP）激活，需要使用不同的时间窗口对数据重新进行分析，并重新分段为 epochs例如， -200 至 800 毫秒（基线为 -200 至 0 毫秒）。</li>
</ol>
6. 统计分析
<ol>
	<li>将第4节（步骤4.11和4.12）中提取的数值数据粘贴到统计软件（例如，SPSS或JMP）中。</li>
	<li>在统计软件中对事件相关电位（ERPs）的平均值进行重复测量方差分析，以比较半球（左、右）、电极位置（额区、中央区、颞区、顶区）、条件（面孔、箭头）和组别（自闭症谱系障碍、典型发育）之间的脑活动差异。 
	注意：半球、电极位置和条件为被试内因素，组别为被试间因素。
	<ol>
		<li>如果半球或电极位置的差异无统计学意义，则在后续分析中将其合并。</li>
		<li>如果关注行为指标（例如，ADOS严重程度评分）与事件相关电位（ERPs）之间的关系，可进行相关性分析。</li>
	</ol>
	</li>
</ol>

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</ol>

本文的开放获取费用由 Brain Vision LLC 提供。

本文描述了在儿童奖赏范式中事件相关电位（ERP）数据的刺激呈现、数据采集过程及分析方法。在此范式中，儿童在计算机上玩一种类似于“猜哪只手”的猜谜游戏，并会看到反馈信息，提示其猜测正确或错误。在奖赏预期阶段（即反馈出现之前的脑活动）的ERP结果与刺激前负波（SPN）一致。在不同条件之间，结果表明，典型发育（TD）儿童对伴随面孔图像的奖赏刺激的预期强于对伴随非面孔图像的奖赏刺激的预期6。在不同儿童群体之间，结果表明，典型发育儿童对伴随面孔刺激的预期显著强于自闭症儿童。这些结果令人振奋，因为它们提供了有关自闭症儿童如何预期社会性和非社会性信息的重要信息。这对于深入理解自闭症的神经机制以及支持社会动机假说具有重要意义。这些发现为干预措施的制定与优化提供了有用的信息，强调了社会动机对于自闭症谱系障碍（ASD）儿童的重要性；例如，干预措施可能需要明确尝试提高社会伙伴的奖赏价值，以直接影响该人群的社会动机。
 该方案适用于测量自闭症谱系障碍（ASD）儿童与非ASD儿童的预期性脑活动，所得数据表明，此类脑活动可在6岁以上儿童中被可靠且成功地诱发。此外，该方法允许在无奖励属性相关混杂因素的情况下直接比较社会性与非社会性条件（因两种条件下正确反应的奖励均为金鱼饼干）。在本方案中，人脸图像被打乱并生成箭头形状，此处理方式在非社会性（非人脸）条件下保留了人脸刺激的物理属性。该方案可能对未来针对ASD亚群的研究具有参考价值。例如， 一些自闭症谱系障碍（ASD）儿童比其他儿童具有更强的社会动机，这一差异可用于深入理解为何某些儿童对特定干预措施的反应更为有效。 
当前方法存在一些局限性，必须予以考虑。首先，上述范式适用于认知能力处于平均水平、年龄在6至11岁之间、患有或未患自闭症谱系障碍（ASD）的儿童。针对6岁以下典型发育儿童的初步试验未获成功，因为这些儿童对指导语感到困惑，无法理解游戏指令。在当前方案中，排除标准包括全量表智商（IQ）得分低于70。因此，当前范式可能不适用于心理年龄或实际年龄低于6岁的儿童。然而，有可能对现有方案进行修改，使其适用于智商较低或年龄更小的儿童。目前正研究一些针对幼儿（如学步儿童）的适应性调整措施。这些调整包括将任务改为被动式（例如，让儿童观看以可预测时间间隔呈现的块设计刺激），以及采用S1/S2范式24。在这种设计中，S1的内容可靠地提供关于S2内容的信息（例如，若S1为正方形，则S2将为人脸；若S1为圆形，则S2将为箭头）。此外，也可利用当前范式的时间结构来构建一种预期性听觉实验方案。
在自闭症谱系障碍（ASD）中，使用言语与非言语刺激组并测量无语言能力、难以遵循指令或难以注意视觉刺激的ASD儿童的大脑活动将具有重要意义31。与第一个局限性相关的是，需要注意的是，具有平均认知能力的ASD儿童的研究结果可能无法代表整个自闭症谱系——因为自闭症谱系按定义涵盖广泛的功能水平。因此，这些代表性结果不能外推至所有ASD儿童。最后，需要指出的是，本研究方案中使用的刺激材料是由成人而非儿童进行标准化的。因此，未来的研究应考虑使用由儿童进行标准化的面部表情刺激材料。

自闭症谱系障碍（ASD）是一种发育性残疾，其特征是社会交流能力受损（包括语言和非语言交流）以及存在局限性兴趣和/或重复性行为1。鉴于ASD被认为具有神经生物学基础2,3，过去十年中针对ASD儿童的神经科学研究日益普遍也就不足为奇了。尽管已有多种关于ASD脑机制的理论被提出，但其中一个特别受到广泛关注的理论是社会动机假说4。简而言之，社会动机假说认为，ASD儿童与典型发育（TD）同龄人相比参与社会互动较少，是因为社会互动对他们而言奖励性较弱。Chevallier et al. 对该假说进行了综述5。由于该假说直接涉及奖赏系统，特别是ASD个体的奖赏系统是否对社会性信息具有响应性，因此已有大量研究探讨了ASD中的社会奖赏系统6,7,8,9,10,11,12。这些研究的结果存在差异：一些研究发现ASD个体的奖赏系统对社会性和非社会性信息均表现为低反应性；而另一些研究则表明，ASD个体的奖赏系统对非社会性信息反应正常，但对社会性刺激反应减弱。造成这些不一致结果的一个可能原因在于各研究中所使用的刺激材料和实验方法不同。在实验环境中，很难使社会性与非社会性奖励在强度上相匹配；例如，多项研究使用笑脸图片作为社会性奖励，而非社会性奖励则为金钱（e.g., 实验结束后获得金钱奖励7,8,11）。尽管这些研究为后续工作奠定了重要基础，但很难判断研究结果反映的是ASD个体在社会性与非社会性奖励响应性方面的真正差异，还是仅仅源于不同奖励条件之间的不匹配。
本实验方案旨在利用脑电生理学方法研究孤独症谱系障碍（ASD）高功能儿童的奖赏系统。为探讨ASD儿童与非ASD儿童在奖赏预期方面的差异，本研究测量了刺激前负波（stimulus-preceding negativity, SPN）。SPN是一种慢波成分，反映个体对即将出现的奖赏刺激的预期13。SPN的意义通常被理解为情绪预期14,15,16，并被认为与脑岛活动相关17,18。在决策任务中，SPN通常在被试完成运动反应后、反馈呈现前进行测量19,20。SPN对奖赏强度敏感，在奖赏条件下的波幅通常显著大于无奖赏条件15,16,21。尽管SPN通常在决策任务中测量，但已有研究报道，在无任务条件下预期即将到来的情绪性刺激时也可观察到SPN22,23,24。本实验方案的一个关键目标是设计一种实验任务，使社会性与非社会性条件下的奖赏程度相匹配，以消除潜在的混杂因素。另一目标是测试6至11岁之间的年幼儿童。因此，该方案可作为一种适合年龄特点的奖赏任务，使儿童在参与过程中保持兴趣而不易产生挫败感。

<table><tbody><tr><td>EEG 帽</td><td>ElectroCap International</td><td>E1-SM/ E1-S/XSM</td><td>电极帽 - 小号 (50-54 cm)/电极帽 - 小号/特小号</td></tr><tr><td>NeuroScan 4.5</td><td>Neuro Scan</td><td>https://compumedicsneuroscan.com/tag/scan/</td><td>EEG 记录软件</td></tr><tr><td>Stim2</td><td>Neuro Scan</td><td>https://compumedicsneuroscan.com/product/stim2-precise-stimulus-presentation/</td><td>刺激呈现软件</td></tr><tr><td>JMP Pro 11&amp;nbsp;</td><td>SAS</td><td>https://www.jmp.com/en_us/software/buy-jmp.html</td><td>统计分析软件</td></tr><tr><td>NimStim 面部刺激图像集&amp;nbsp;</td><td>无，开源图像&amp;nbsp;</td><td>开源，可从 https://www.macbrain.org/resources.htm 获取&amp;nbsp;</td><td>面部图像&amp;nbsp;</td></tr><tr><td>EEGlab</td><td>无，免费软件</td><td>无，免费软件</td><td>EEG 分析软件（可免费下载）</td></tr><tr><td>ERPlab</td><td>无，免费软件</td><td>无，免费软件</td><td>EEG 分析软件（可免费下载）</td></tr><tr><td>Photoshop</td><td>Photoshop</td><td>https://www.photoshop.com</td><td>Adobe Photoshop，图像编辑软件</td></tr><tr><td>Photoshop 'scramble' 插件</td><td>Telegraphics</td><td>http://telegraphics.com.au/sw/product/Scramble</td><td>用于打乱图像的 Photoshop 插件&amp;nbsp;</td></tr><tr><td>NUAMPS EEG 放大器d</td><td>Neuro Scan</td><td>http://compumedicsneuroscan.com/wp-content/uploads/NuAmps-Brochure.pdf</td><td>EEG 放大器&amp;nbsp;</td></tr></tbody></table>

一种用于测量儿童奖赏预期与加工的电生理学实验方案

An Electrophysiology Protocol to Measure Reward Anticipation and Processing in Children

本文介绍了一种用于测量儿童奖赏相关神经活动的实验方案。该方案使研究人员能够同时测量奖赏预期和奖赏加工过程。其目的是设计一种适用于有或无自闭症的年幼儿童的奖赏任务，同时在两种条件（社会性和非社会性）下控制奖赏属性的一致性。本方案能够在保持奖赏本身完全相同的前提下，比较社会性与非社会性奖赏条件下的脑活动差异。使用该方案，我们发现典型神经发育儿童在社会性条件下表现出更强的预期阶段脑活动。此外，我们发现典型神经发育儿童对社会性奖赏的预期强于被诊断为自闭症的儿童。由于该任务以零食作为奖赏，因此最适合年幼儿童使用。然而，若将零食替换为金钱激励，该方案也可调整后用于青少年或成人人群。本方案设计用于测量脑电生理事件（事件相关电位），但也可根据需要定制用于眼动追踪或功能性磁共振成像（fMRI）研究。

设计实验以系统比较大脑对社会性奖励与非社会性奖励刺激的活动十分复杂，其难点在于难以使社会性与非社会性奖励在价值上等同。 图1 展示了一项实验方案中的刺激材料，该方案旨在研究大脑对奖励的神经反应，同时控制奖励的属性。具体而言，该实验范式的设计目标包括：（i）确保社会性与非社会性试次中的奖励具有一致性；（ii）控制社会性与非社会性试次间刺激的物理属性；（iii）适用于6至11岁有或无自闭症的儿童。
图2展示了参与者在预期社会性与非社会性刺激时的事件相关电位（ERP）反应。需要注意的是，由于当前实验方案旨在测量奖励预期（即SPN），图中显示的时间段主要位于反馈呈现之前（反馈在图中为0 ms）。这些结果表明，典型发育（TD）儿童对伴随面孔出现的奖励刺激的预期反应比自闭症谱系障碍（ASD）儿童更强。此外，尽管TD儿童对面孔刺激的预期显著高于非面孔刺激，但ASD儿童在不同条件下的脑活动并未表现出明显的差异。

<img alt="心理学实验示意图：反馈前选择和反馈阶段，包含箭头和面部反应。" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/58348/58348fig1.jpg" data-altupdatedat="1788250015000" data-alt="图1"> 
图1： 刺激呈现及时间安排示意图。 左侧一列表示社会性（面部）条件的反馈，右侧一列表示非社会性（非面部）条件的反馈。上方显示“正确”答案的反馈，下方显示“错误”答案的反馈。本图经许可转载12。 <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/58348/58348fig1large.jpg" target="_blank">请点击此处查看此图的放大版本。</a>
<img alt="TD儿童与ASD儿童在面孔和箭头刺激下的脑电波形对比图，振幅随时间变化。" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/58348/58348fig2.jpg" data-altupdatedat="1788250015000" data-alt="图2"> 
图2： TD儿童与ASD儿童在SPN区域对社交性/面孔（左）和非社交性/箭头（右）刺激的总平均波形。 TD儿童以实线表示，ASD儿童以虚线表示。用于统计分析的-210至-10 ms时间段以灰色方框标出。本图改编自先前发表的研究6。 <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/58348/58348fig2large.jpg">请点击此处查看该图的放大版本。</a>

本方案旨在测量自闭症儿童与非自闭症儿童在奖励预期和处理方面的表现。具体而言，该方案设计用于在控制不同条件下奖励一致性的前提下，研究社会性和非社会性条件下奖励的神经相关机制。

我们提出了一种用于测量儿童奖赏相关神经活动的实验方案。该方案使研究人员能够同时测量奖赏预期……

该方法有助于回答有关自闭症中社会动机和奖赏系统的关键问题，例如，与正常发育的同龄人相比，自闭症儿童是否从社会性图像中获得的奖赏更少？该技术的主要优势在于，不同条件之间的物理刺激属性得到控制，且奖赏本身在各条件之间保持一致。这些是重要的实验对照。今天协助我完成实验方案的是我的博士生 Laura Alba。首先，在脑电图呈现软件程序中创建两组刺激材料。一个为社交模块，另一个为非社交模块。每个试验的设置应包含以下内容：一个注视十字、两个带有问号的方框、一个指向参与者通过按键选择的方框的箭头，以及一个反馈刺激。最后，刺激材料创建完成后，需确保在实验试次期间为参与者提供一个按钮盒。首先将受试者带入测试室，对其进行认知测试，以确认该儿童的认知评分处于低平均水平至平均水平之间。随后，若受试者符合研究纳入标准，则将其带入测试室进行后续操作。调整椅子，使受试者距离电脑屏幕72厘米。测量受试者的头部尺寸，以确定适合其头围大小的帽型。随后，选择一个包含32个银/氯化银电极、符合国际10-20系统的脑电图（EEG）帽，并将该EEG帽佩戴于受试者头部，确保根据10-20系统将CZ电极置于头皮正中央。然后将导电凝胶注入电极中。将脑电帽连接至放大器，设置低通滤波器为70赫兹，高通滤波器为直接耦合，使用60赫兹陷波滤波器，并将采样率设为500赫兹。随后使用钝头针或无菌木棒在电极内部搅动，以移开任何毛发，确保凝胶与头皮充分接触。使用阻抗仪确保低阻抗系统的阻抗低于10千欧姆，高阻抗系统的阻抗低于50千欧姆。当记录帽上的所有电极均显示阻抗水平可接受后，在每只眼睛的外眦处放置水平眼电（HEOG）电极，并在眼睛上方和下方放置垂直眼电（VEOG）电极。接下来，确保受试者理解任务的指导语以及按钮盒的使用方法。确认脑电图计算机正在记录，然后开始实验区块。每完成15次试验后，提供一次简短的30秒休息时间，以便受试者在需要时活动身体。每个区块结束后，让受试者填写一份李克特量表，评估他们对猜谜游戏的喜爱程度以及他们在游戏中感到能够答对问题的频率。实验结束后，取下脑电帽，并让受试者清洗并吹干头发。最后，对脑电帽进行清洁和消毒，以供下一位受试者使用。这些结果表明，典型发育的（TD）儿童对伴随面部出现的奖励刺激的预期反应比自闭症谱系障碍（ASD）儿童更为强烈。尽管典型发育儿童对人脸刺激的预期显著高于非人脸刺激，但自闭症谱系障碍（ASD）儿童在不同条件下并未表现出明显的脑活动差异。在实施该程序时，重要的是要确保参与者充分理解指导语以及游戏的运作方式。在此程序基础上，可同时采用其他方法，例如眼动追踪或功能性磁共振成像（fMRI），以回答进一步的问题，例如：在执行此类任务时，有或无自闭症的儿童注视的位置有何不同？在执行该任务期间，有或无自闭症的儿童大脑哪些区域被激活？

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Research

科研

JoVE Journal

Behavior

行为

儿童奖励预期与处理的电生理学协议

本报告中，我们介绍一种完全自动化且高度多功能的系统，该系统能够同时检测啮齿类动物的多种认知行为并记录其神经元活动。...

一种用于检测啮齿类动物多认知功能及记录神经元活动的全自动化且高度多功能的系统

本文介绍了一组用于测量人类食物相关动机和食物相关目标价值的方法。...

研究人类的食物奖赏与动机

本文介绍了如何使用情绪性偏差任务和功能性磁共振成像（fMRI）来测量精神分裂症家族性高风险（FHR）儿童和青少年的大脑激活情况。 采用fMRI测量在执行情绪性偏差任务过程中前额-纹状体-边缘区域的功能差异。具有FHR的儿童在青春期表现出异常的功能性激活。...

使用情绪性oddball任务测量具有精神分裂症家族高风险儿童的前额-边缘系统活动

近年来，人们对认知神经科学研究中头皮记录的电活动的皮层源定位越来越感兴趣。本文介绍了在伦敦婴儿实验室如何对2岁及以上儿童进行高密度脑电图（EEG）数据的采集，以及如何处理记录数据以进行皮层源估计。...

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电生理学研究是识别包括自闭症谱系障碍（ASD）在内的发育障碍生物标志物的重要工具，但在这些人群中收集数据仍然具有挑战性。本研究提出了一种适应性训练方案，可配合包含脑电图（EEG）的研究使用，以提高从ASD儿童中成功采集EEG数据的可能性。...

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我们介绍了三种用于评估大鼠及其他小型哺乳动物不同形式冲动行为的实验方案。跨期选择程序用于评估个体对延迟结果的价值贴现倾向。低反应率差异强化和特征阴性辨别分别用于评估在有或无不当反应惩罚条件下动物的反应抑制能力。...

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事件相关电位（ERPs）及其他基于脑电图（EEG）的方法用于提取脑功能障碍生物标志物：以儿童注意缺陷/多动障碍（ADHD）为例

学习使用脑电图测量儿童社会与非社会奖励预期的方法，比较自闭症儿童与典型发育儿童的神经反应差异。该方案为理解自闭症社会动机机制提供了可靠的电生理学评估手段。

一种用于测量儿童奖赏预期与加工的电生理学实验方案

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