Name: Ein Protokoll der Elektrophysiologie Maßnahme Belohnung Erwartung und Verarbeitung bei Kindern (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2018-10-04T14:30:00.000+00:00
Duration: 5 min 4 s
Description: Erfahren Sie, wie EEG-basierte Elektrophysiologie Belohnungserwartung bei Kindern mit und ohne Autismus misst. Diese Methode erfasst neuronale Korrelate sozialer und nicht-sozialer Belohnungsverarbeitung.

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Wir danken allen Kindern und Familien, die in den Protokollen beschrieben teilgenommen haben. Verlag Gebühren wurden durch Gehirn-Produkte.

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Die Autoren haben nichts preisgeben.

Der aktuelle Artikel beschreibt die Reize, Datenerfassung und Analyse von ERP-Daten in eine Belohnung Paradigma für Kinder. Kinder spielen in diesem Paradigma ein Ratespiel ähnlich wie Pick-a-Hand auf dem Computer und sehen Feedback darüber, ob ihre Vermutung richtig oder falsch ist. ERP-Ergebnisse für Belohnung Erwartung (Aktivität des Gehirns vor dem Beginn der Rückmeldung) entsprachen den Reiz vorausgehenden Negativität (SPN). Zwischen den Bedingungen legen die Ergebnisse nahe, dass TD Kinder Belohnung Reize begleitet von Flächen stärker als Belohnung reizen begleitet von nicht-Gesicht Bilder6 antizipieren. Zwischen Gruppen von Kindern die Ergebnisse deuten darauf hin, dass TD Kinder Gesicht Reize antizipieren, die deutlich mehr als Kinder mit Autismus zu tun. Diese Ergebnisse sind spannend, da sie liefern wichtige Informationen wie soziale und qualitative Informationen erwarten Sie bei Kindern mit Autismus. Dies ist besonders wichtig für das Verständnis der neuronalen Mechanismen des Autismus zu fördern und Unterstützung für die soziale Motivation-Hypothese. Diese Erkenntnisse bieten nützliche Informationen für die Erstellung und Verfeinerung der Interventionen, es unterstreicht die Bedeutung der sozialen Motivation für Kinder mit ASD; Beispielsweise kann es für Interventionen versucht explizit zur Belohnung der Sozialpartner direkt beeinflussen soziale Motivation in dieser Population Wertsteigerung wichtig sein.
Dieses Protokoll eignet sich für die Messung der vorausschauenden Hirnaktivität bei Kindern mit und ohne ASD, und die Daten nachweist, dass diese Art von Aktivität des Gehirns bei Kindern über 6 Jahren zuverlässig und erfolgreich ausgelöst werden. Darüber hinaus mit dieser Methode können soziale und qualitative Bedingungen direkt verglichen werden, ohne die Anwesenheit von verwirrt in Bezug auf Belohnung Eigenschaften (da die Belohnung für richtige Antworten Goldfische unter beiden Bedingungen war). In dem aktuellen Protokoll Gesichter waren verschlüsselt und eine Pfeilform erstellt wurde. Dieses Verfahren bewahrt die körperliche Anregung Eigenschaften von Gesichtern in die Nonsocial (Gesicht) Zustand. Dieses Protokoll kann nützlich sein für zukünftige Untersuchungen in Untergruppen der ASD (z. B. einige Kinder mit ASD sind sozial motiviert als andere), und könnte genutzt werden, um besser zu verstehen, warum manche Kinder effektiver als andere zu reagieren bestimmte Interventionen.
Gibt es Beschränkungen in Bezug auf die aktuellen Ansatz, der berücksichtigt werden muss. Erstens ist das oben beschriebene Paradigma nützlich für Kinder zwischen 6 und 11 Jahren mit und ohne ASD, die kognitive Fähigkeiten im durchschnittlichen Bereich haben. Stammdaten in der Regel entwickeln Kinder jünger als 6 war nicht erfolgreich, wie die Kinder waren von den Richtungen verwirrt und Verstand nicht die Spielanleitung. In das aktuelle Protokoll enthalten Ausschlusskriterien einer Full-Scale IQ-Partitur unter 70. Das aktuelle Paradigma möglicherweise deshalb nicht geeignet für Kinder mit einer geistigen oder chronologischen Alter unter 6. Es kann jedoch möglich, das aktuelle Protokoll zu ändern, so dass es für Personen mit niedriger IQ und jüngere Kinder geeignet ist. Einige Änderungen zu machen, besser geeignet für kleine Kinder wie Kleinkinder werden derzeit untersucht. Solche Modifikationen umfassen die Aufgabe zu passiv (z. B. mit Kinder Armbanduhr Reize, die berechenbaren Abständen in einem Blockdesign angezeigt werden) und mit einem S1/S2 Paradigma24. In solch ein Design, die Inhalte der S1 zuverlässig informiert über den Inhalt der S2 (z. B. wenn S1 ein Quadrat ist, dann werden S2 ein Gesicht; wenn S1 ein Kreis ist, dann werden S2 einen Pfeil). Alternativ könnte die Timing-Struktur des aktuellen Paradigmas verwendet werden, um eine vorausschauende auditive Protokoll zu erstellen.
Im ASD wäre es von Interesse zu verwenden der Spracherkennung im Vergleich zu nicht-Speech Gruppen und Aktivität des Gehirns bei Kindern mit ASD, die non-verbale und haben Schwierigkeiten auf Anweisungen reagieren oder Teilnahme an visuellen Reizen31messen. Bezogen auf die erste Einschränkung, sollte angemerkt werden, dass Ergebnisse von Kindern mit ASD, die kognitive Fähigkeiten im Bereich von durchschnittlich haben wahrscheinlich nicht repräsentativ für das gesamte Autismusspektrum -, die per definitionem eine Vielzahl von funktionierenden Ebenen erfasst. Also werden nicht diese repräsentative Ergebnisse für alle Kinder mit ASD extrapoliert. Zu guter Letzt ist es wichtig zu beachten, dass die Reize in das aktuelle Protokoll verwendet durch Erwachsene anstatt Kinder normiert wurden. Zukünftige Studien sollten daher mit einem Reiz-Satz von Gesichtsausdrücken, die von Kindern normiert.

Autismus-Spektrum-Störung (ASD) ist eine Entwicklungsstörung, die durch Beeinträchtigungen der sozialen Kommunikation (verbale und non-verbale) und das Vorhandensein von eingeschränkten Interesse und/oder repetitive Verhaltensweisen1gekennzeichnet. Angesichts der Tatsache, dass ASD Hypothese ist zu neurologisch-basierten2,3, ist es nicht verwunderlich, dass Neurowissenschaftliche Forschung an Kindern mit ASD in den letzten zehn Jahren weit verbreitet geworden. Obwohl viele Theorien über die Gehirn-Basis von ASD vorgeschlagen wurden, gehört vor allem das umfangreiche Forschungsarbeiten Aufmerksamkeit angesammelt hat die soziale Motivation Hypothese4. Kurz, die soziale Motivation-Hypothese besagt, dass Kinder mit ASD weniger soziale Interaktion betreiben als ihre in der Regel entwickeln (TD) blickt, weil soziale Interaktion nicht ist so lohnend für sie. Chevallier Et Al. liefern einen Überblick über die soziale Motivation Hypothese5. Da diese Hypothese bezieht sich direkt auf das Belohnungssystem, haben insbesondere unabhängig davon, ob das System im ASD auf soziale Informationen reagiert mehrere Studien der sozialen Belohnungssystem im ASD6,7, untersucht 8 , 9 , 10 , 11 , 12. Ergebnisse aus diesen Studien unterschieden haben, mit einigen Nachweis, dass das Belohnungssystem im ASD Überfunktion, sowohl in sozialer als auch in qualitative Informationen und andere darauf hindeutet, dass das Lohn-System in der Regel für die Nonsocial funktioniert Informationen sind aber Überfunktion auf soziale Reize. Ein möglicher Grund für diese inkonsistente Ergebnisse bezieht sich auf die Reize und Methodik in den Protokollen. Es ist schwierig, Sozial- und qualitative Belohnungen in einem experimentellen Kontext entsprechen; zum Beispiel, mehrere Studien haben ein Bild von einem lächelnden Gesicht als soziale Belohnung verwendet, und die qualitative Belohnung ist Währung (z. B. Geld bekommen, nachdem das Experiment komplett7,8,11 ist). Obwohl diese Studien eine wichtige Grundlage für die zukünftige Forschung bilden, ist es schwierig, festzustellen, ob die Ergebnisse beziehen sich auf Unterschiede in der sozialen versus qualitative Belohnung Reaktionsfähigkeit in ASD oder wenn sie aufgrund der Unterschiede zwischen Belohnung Bedingungen.
Das aktuelle Protokoll soll das Belohnungssystem in High-Funktionieren Kinder mit ASD mit Elektrophysiologie untersuchen. Um Unterschiede zwischen Kindern mit und ohne ASD basierend auf Belohnung Erwartung zu erkunden, war die Reiz vorausgehenden Negativität (SPN) gemessen. Der SPN ist eine slow-Wave-Komponente, die die Erwartung einer Belohnung Reiz13reflektiert. Die Bedeutung der SPN ist in der Regel als emotionale Erwartung14,15,16 konzipiert und wird gedacht, um durch Aktivität in der Insula17,18zum Ausdruck kommen. Der SPN wird oft nach dem Teilnehmer eine motorische Reaktion durchführen und vor Beginn der Rückmeldung bei einer Entscheidungsfindung Aufgabe19,20gemessen. Der SPN ist empfindlich gegen Belohnung Größenordnung und konsequent größere Belohnung im Vergleich zu keine-Belohnung Bedingungen15,16,21. Obwohl der SPN in der Regel in der Entscheidungsfindung Aufgaben gemessen wird, haben Forscher berichteten, dass der SPN beobachtet werden kann, als Vorwegnahme der affektiven kommende Reize ohne jede Aufgabe22,23,24. Eine zielt kritische das aktuelle Protokoll auf eine experimentelle Aufgabe zu erfüllen, in der die Prämien zwischen sozialen und qualitative Bedingungen abgestimmt sind, um Potenzial zu beseitigen, verwirrt. Ein weiteres Ziel ist es, Kinder zwischen 6 und 11 Jahren zu testen. Daher kann das Protokoll als Belohnung altersgerechte Aufgaben dienen, die Kinder ansprechende finden können, ohne immer frustriert.

<table><tbody><tr><td>EEG-Kappe</td><td>ElectroCap International</td><td>E1-SM/ E1-S/XSM</td><td>Electro-Cap - Klein (50-54 cm)/Electro-Cap - Klein/Extra klein</td></tr><tr><td>NeuroScan 4.5</td><td>Neuro Scan</td><td>https://compumedicsneuroscan.com/tag/scan/</td> <td>EEG-Aufzeichnungssoftware</td></tr><tr><td>Stim2</td><td>Neuro Scan</td><td>https://compumedicsneuroscan.com/product/stim2-precise-stimulus-presentation/</td> <td>Stimulus-Präsentationssoftware</td></tr><tr><td>JMP Pro 11&nbsp;</td><td>SAS</td><td>https://www.jmp.com/en_us/software/buy-jmp.html</td><td>Statistische Analysesoftware</td></tr><tr><td>NimStim Face Stimulus Set&nbsp;</td><td>N/A, Open-Source-Bilder&nbsp;</td><td>Open Source, verfügbar bei https://www.macbrain.org/resources.htm&nbsp;</td><td>Gesichtsbilder&nbsp;</td></tr><tr><td>EEGlab</td><td>N/A, kostenlose Software</td><td>N/A, kostenlose Software</td><td>EEG-Analyse-Software (kostenloser Download)</td></tr><tr><td>ERPlab</td><td>N/A, kostenlose Software</td><td>N/A, kostenlose Software</td><td>EEG-Analyse-Software (kostenloser Download)</td></tr><tr><td>Photoshop</td><td>Photoshop</td><td>https://www.photoshop.com</td><td>Adobe Photoshop, Bildbearbeitungssoftware</td></tr><tr><td>Photoshop 'Scramble' Plug-in</td><td>Telegraphics</td><td>http://telegraphics.com.au/sw/product/Scramble</td><td>Photoshop-Plug-in zum Verschlüsseln von Bildern&nbsp;</td></tr><tr><td>NUAMPS EEG-VERSTÄRKERd</td><td>Neuro Scan</td><td>http://compumedicsneuroscan.com/wp-content/uploads/NuAmps-Brochure.pdf</td><td>EEG-Verstärker</td></tr></tbody></table>

ein protokoll der elektrophysiologie maßnahme belohnung erwartung und verarbeitung bei kindern

An Electrophysiology Protocol to Measure Reward Anticipation and Processing in Children

Wir präsentieren Ihnen ein Protokoll entwickelt, um die neuronalen Korrelate der Belohnung bei Kindern zu messen. Das Protokoll erlaubt Forschern, Belohnung Erwartung und Verarbeitung zu messen. Es soll eine Belohnung-Aufgabe erstellen, die für kleine Kinder mit und ohne Autismus geeignet ist gleichzeitiger Kontrolle der Belohnung Eigenschaften zwischen zwei Bedingungen: soziale und qualitative. Das aktuelle Protokoll ermöglicht Vergleiche der Hirnaktivität zwischen sozialen und qualitative Belohnung Bedingungen unter Beibehaltung der Belohnung selbst zwischen Bedingungen identisch. Unter Verwendung dieses Protokolls, fanden wir Hinweise darauf, dass neurotypische Kinder verbesserte vorausschauende Hirnaktivität während die sozialen Bedingungen zu demonstrieren. Darüber hinaus fanden wir, dass neurotypische Kinder soziale Belohnung robuster als Kinder mit Autismus Diagnosen erwarten. Da die Aufgabe als Belohnung Snacks verwendet, ist es am besten geeignet für kleine Kinder. Jedoch möglicherweise das Protokoll für die Verwendung mit Jugendlichen oder erwachsenen Bevölkerung angepasst, wenn Snacks durch monetäre Anreize ersetzt werden. Das Protokoll dient zur Messung von elektrophysiologischen Ereignisse (Event-related Potentials), aber es kann für den Einsatz mit Eye-Tracking oder fMRI angepasst werden.

Versuchsplanung, Hirnaktivität mit sozialen versus nicht-soziale Belohnung Reize systematisch zu vergleichen ist komplex, wegen der inhärenten Schwierigkeiten bei der Gleichsetzung von sozialer und nicht-soziale Belohnungen. Abbildung 1 stellt die Reize von ein experimentelles Protokoll für die Untersuchung von neuronalen Antworten zu belohnen und controlling für Belohnung Eigenschaften entwickelt. Dieses Paradigma wurde speziell für (i) Belohnungen konsistent zwischen sozialen und qualitative Studien, (Ii) die Kontrolle halten für altersgerechte für 6 bis 11 jährige Kinder mit körperlichen Reiz Eigenschaften zwischen sozialen und qualitative Studien, und (Iii) sein und ohne Autismus.
Abbildung 2 zeigt ERP-Antworten, wie Teilnehmer soziale und nicht-soziale Reize antizipieren. Es sei darauf hingewiesen, dass da das aktuelle Protokoll entworfen wurde, um Belohnung Erwartung (SPN) zu messen, die dargestellten Epochen weitgehend vor Feedback auftreten sind (die auftreten bei 0 ms in den Abbildungen). Diese Ergebnisse deuten darauf hin, dass in der Regel entwickeln (TD) Kinder Belohnung Reize begleitet von Gesichtern robuster als Kinder mit ASD vorwegnehmen. Darüber hinaus Wenn TD Kinder Gesicht Reize deutlich mehr als nicht-Gesicht antizipieren zeigen Reize, Kinder mit ASD offenbar erhebliche Unterschiede in der Aktivität des Gehirns Bedingungen nicht.

<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/58348/58348fig1.jpg"> Abbildung 1 : Reizdarbietung und Timing schematische. Feedback für die soziale (Gesicht)-Bedingung wird in der linken Spalte angezeigt. Feedback für die qualitative (Gesicht)-Bedingung wird in der rechten Spalte angezeigt. Feedback zur "richtigen" Antworten zeigt sich an der Spitze, und Feedback für "falsche" Antworten wird unten gezeigt. Diese Zahl ist mit Erlaubnis12neu gedruckt. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/58348/58348fig1large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier für eine größere Version dieser Figur.</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/58348/58348fig2.jpg"> Abbildung 2 : Grand gemittelt Wellenformen für TD Kinder und Personen mit ASD aus der SPN als Reaktion auf soziale/Flächen (links) und Nonsocial/Pfeile (rechts). TD-Kinder werden durch eine durchgezogene Linie und Kinder mit ASD durch eine gestrichelte Linie dargestellt. Der Bereich zwischen-210 und-10 ms, für statistische Analysen verwendet wird mit einem grauen Kasten hervorgehoben. Diese Zahl wird von einer früheren Veröffentlichung6geändert. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/58348/58348fig2large.jpg">Bitte klicken Sie hier für eine größere Version dieser Figur.</a>

Dieses Protokoll dient zur Messung von Belohnung Erwartung und Verarbeitung bei Kindern mit und ohne Autismus. Speziell ist das Protokoll der neuronalen Korrelate des Belohnung während der sozialen und qualitative Zustände beim controlling für Belohnung zwischen Bedingungen zu studieren.

Ein Protokoll der Elektrophysiologie Maßnahme Belohnung Erwartung und Verarbeitung bei Kindern

We present a protocol designed to measure the neural correlates of reward in children. The protocol allows researchers to measure both reward anticipation ...

Diese Methode kann helfen, wichtige Fragen über soziale Motivation und das Belohnungssystem bei Autismus zu beantworten. Wie zum Beispiel, werden Kinder mit Autismus weniger durch soziale Bilder belohnt als ihre typischerweise entwickelnden Altersgenossen? Der Hauptvorteil dieser Technik ist, dass physikalische Reizeigenschaften zwischen den Bedingungen kontrolliert werden und die Belohnung selbst zwischen den Bedingungen gleich ist.Dies sind wichtige experimentelle Kontrollen. Helfen Sie mir mit dem Protokoll heute wird meine Doktorandin, Laura Alba. Beginnen Sie mit der Erstellung von zwei Blöcken von Reizen in einem EEG-Präsentationssoftwarepaket.Ein sozialer Block und der andere nicht-sozial. Richten Sie jede Testversion so ein, dass sie Folgendes enthält: Ein Fixierungskreuz, zwei Felder mit Fragezeichen, ein Pfeil, der auf das Feld zeigt, das der Teilnehmer per Tastendruck auswählt, und einen Feedback-Stimulus. Schließlich stellen Sie nach der Erstellung der Reize sicher, dass dem Teilnehmer während des Versuchs eine Schaltfläche zur Verfügung steht.Beginnen Sie damit, den Teilnehmer in einen Testraum zu begleiten. Verabreichen Sie dem Teilnehmer kognitive Tests, um zu bestätigen, dass das Kind eine kognitive Punktzahl innerhalb des niedrigen durchschnittlichen bis durchschnittlichen Bereichs hat. Wenn der Teilnehmer für die Studie in Frage kommt, begleiten Sie ihn anschließend in den Testraum.Stellen Sie den Stuhl so ein, dass der Teilnehmer 72 Zentimeter vom Computerbildschirm entfernt ist. Messen Sie den Kopf des Teilnehmers, um zu bestimmen, welche Größenkappe für die Kopfgröße geeignet ist. Als nächstes wählen Sie eine EEG-Kappe mit 32 Silber/Silberchlorid-Elektroden im internationalen 10-20-System und passen die EEG-Kappe an den Kopf des Teilnehmers an, so dass die CZ-Elektrode in der Mitte der Kopfhaut platziert wird, wie nach dem 10-20-System.Dann leitfähiges Gel in die Elektroden injizieren. Schließen Sie die EEG-Kappe mit einem Tiefpassfilter bei 70 Hertz, einem direkt gekoppelten Hochpassfilter, einem 60-Hertz-Kerbfilter und einer Abtastrate von 500 Hertz an den Verstärker an. Dann verwenden Sie eine stumpfe Nadel oder sterilen Holzstab, um in der Elektrode zu wirbeln, um jedes Haar zu bewegen und lassen Sie das Gel die Kopfhaut zu kontaktieren.Verwenden Sie ein Impedanzmessgerät, um sicherzustellen, dass die Impedanz unter 10 Kiloohm für ein System mit niedriger Impedanz und unter 50 Kiloohm für ein System mit hoher Impedanz liegt. Nachdem alle Elektroden auf der Kappe akzeptable Impedanzniveaus aufweisen, horizontale oder HEOG-, Augenbewegungselektroden am Kanthus jedes Auges platzieren und die vertikalen oder VEOG-Elektroden über und unter dem Auge platzieren. Stellen Sie als Nächstes sicher, dass der Teilnehmer die Anweisungen für die Aufgabe und die Verwendung der Schaltflächenbox versteht.Überprüfen Sie, ob der EEG-Computer aufzeichnet, und beginnen Sie dann mit den experimentellen Blöcken. Geben Sie kurze, 30 Sekunden Pausen, nach jeder 15 Testzeit, damit der Teilnehmer sich bei Bedarf bewegen kann. Lassen Sie den Teilnehmer nach jedem Block eine Likert-Skala ausfüllen, wie sehr er das Ratespiel genossen hat und wie oft er das Gefühl hatte, dass er richtige Antworten bekommen konnte.Sobald das Experiment abgeschlossen ist, nehmen Sie die EEG-Kappe aus und lassen Sie den Teilnehmer sein Haar waschen und trocknen. Reinigen und sterilisieren Sie schließlich die EEG-Kappe für den nächsten Teilnehmer. Diese Ergebnisse deuten darauf hin, dass in der Regel entwickelnde oder TD-Kinder Belohnungsreize antizipieren, die von Gesichtern begleitet werden, die robuster sind als Kinder mit ASD.Während TD-Kinder Gesichtsreize deutlich stärker erwarten als Nicht-Gesichtsreize, zeigen Kinder mit ASD offensichtlich keine signifikanten Unterschiede in der Gehirnaktivität zwischen den Erkrankungen. Beim Versuch dieses Verfahrens ist es wichtig, zu überprüfen, ob der Teilnehmer die Anweisungen und die Funktionsweise des Spiels vollständig versteht. Nach diesem Verfahren könnten andere Methoden, z. B. Eye Tracking oder FMRI, gleichzeitig durchgeführt werden, um zusätzliche Fragen zu beantworten, wie: Wo suchen Kinder mit und ohne Autismus während dieser Art von Aufgabe oder welche Bereiche des Gehirns werden bei Kindern mit und ohne Autismus während dieser Aufgabe aktiviert?

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