Ein Protokoll der Elektrophysiologie Maßnahme Belohnung Erwartung und Verarbeitung bei Kindern
October 4th, 2018
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.
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?
Überblick
Dieses Protokoll misst die Belohnungserwartung und -verarbeitung bei Kindern mit und ohne Autismus und konzentriert sich auf die neuronalen Korrelate der Belohnung in sozialen und nicht-sozialen Kontexten.
Wichtige Studienkomponenten
Wissenschaftsbereich
- Neurowissenschaften
- Psychologie
- Autismusforschung
Hintergrund
- Das Verständnis der sozialen Motivation und Belohnungssysteme bei Autismus ist entscheidend.
- Kinder mit Autismus können anders auf soziale Reize reagieren als typischerweise sich entwickelnde Gleichaltrige.
- Experimentelle Kontrollen sind für die genaue Messung der Reaktionen unerlässlich.
- EEG wird verwendet, um die Gehirnaktivität während Belohnungserwartungsaufgaben zu beurteilen.
Zweck der Studie
- Untersuchung der Unterschiede in der Belohnungsverarbeitung zwischen Kindern mit Autismus und typischerweise sich entwickelnden Kindern.
- Erforschung der Verarbeitung sozialer und nicht-sozialer Belohnungen im Gehirn.
- Etablierung einer zuverlässigen Methode zur Messung dieser Unterschiede.
Verwendete Methoden
- Erstellung von sozialen und nicht-sozialen Reizblöcken in EEG-Software.
- Durchführung von kognitiven Tests zur Sicherstellung der Teilnehmereignung.
- Verwendung von EEG-Kappen mit spezifischen Elektrodenplatzierungen zur Datenerfassung.
- Implementierung von Pausen und Likert-Skala-Bewertungen während der Versuche.
Hauptergebnisse
- Typischerweise sich entwickelnde Kinder zeigen eine größere Erwartung für soziale Reize im Vergleich zu Kindern mit Autismus.
- Bei Kindern mit Autismus wurden keine signifikanten Unterschiede in der Gehirnaktivität zwischen den Bedingungen beobachtet.
- Der Genuss und die wahrgenommene Leistung der Teilnehmer wurden nach dem Experiment bewertet.
- Weitere Methoden wie Eye Tracking könnten zusätzliche Erkenntnisse liefern.
Schlussfolgerungen
- Soziale Reize lösen stärkere Belohnungsreaktionen bei typischerweise sich entwickelnden Kindern aus.
- Kinder mit Autismus unterscheiden möglicherweise nicht auf die gleiche Weise zwischen sozialen und nicht-sozialen Belohnungen.
- Das Verständnis dieser Unterschiede kann Interventionen und Unterstützungsstrategien beeinflussen.
Häufig gestellte Fragen
Executive Industry Relevance
This protocol enables mechanistic de-risking of social motivation hypotheses in neurodevelopmental disorder research by isolating neural responses to reward anticipation. It supports target validation by providing quantifiable electrophysiological readouts that differentiate typical and atypical reward processing. The approach enhances predictive confidence in preclinical models of autism spectrum disorder by standardizing stimulus control and measurement conditions.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Scientific Value: Interrogates therapeutic hypotheses regarding social reward pathway function in pediatric populations.
- Operational Value: Enables biological de-risking through controlled comparison of social versus nonsocial reward anticipation.
- Predictive Value: Supports portfolio triage by identifying neural biomarkers predictive of treatment response in ASD.
Screening & Assay Development
- Assay Readiness: Prepares validated electrophysiological systems for downstream compound screening in neurodevelopmental indications.
- Quantitative Output: Delivers standardized event-related potential measurements enabling reliable compound evaluation.
- Platform Scalability: Supports adaptation to adolescent/adult models via incentive substitution, enhancing cross-study reproducibility.
Translational & Preclinical Research
- Translational Continuity: Bridges discovery findings to preclinical validation through disease-relevant system alignment.
- Risk-Adjusted Advancement: Informs go/no-go decisions by quantifying target engagement in social processing circuits.
- Mechanistic De-risking: Reduces ambiguity in target validation by isolating reward anticipation from motor or perceptual confounds.
Pipeline & Workflow Integration
The method fits within the discovery continuum from target hypothesis testing to lead identification, providing neural correlates that inform mechanistic understanding of reward pathways.
- Discovery Biology: Supports hypothesis testing of social motivation mechanisms through isolated variable manipulation.
- Screening: Delivers assay-ready, reproducible electrophysiological outputs for compound effect assessment.
- Analytics: Generates time-locked neural measurements enabling statistical comparison of anticipatory versus consumptive reward phases.
- Translational Research: Connects to preclinical work via conserved reward circuitry metrics applicable across species.
- Enterprise Reuse: Establishes a reusable neurophysiological platform for multisite studies in neurodevelopmental drug development.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Increases predictive confidence in target validation by reducing mechanistic ambiguity in social reward processing.
- Operational Value: Ensures standardization and reproducibility through fixed stimulus parameters and controlled reward properties.
- Strategic Value: Improves go/no-go decision quality by providing objective neural endpoints for target engagement.
- Portfolio Impact: Enables risk-adjusted prioritization of compounds targeting social motivation pathways.
Implementation Considerations
- Requires expertise in pediatric EEG acquisition and neurodevelopmental assessment protocols.
- Dependent on amplifier systems with specific filtering capabilities (70 Hz low-pass, 60 Hz notch, 500 Hz sampling).
- Necessitates cross-team standardization of stimulus timing, button box response collection, and break scheduling.
- Involves adaptation considerations when extending to adolescent/adult populations via incentive substitution (e.g., monetary rewards).
- Limited by the need for participant compliance with task instructions and sustained attention during trial blocks.
