Clásico corto retardo Eyeblink acondicionado en niños menores de un año
1 de septiembre de 2018
Este protocolo describe un eyeblink acondicionado paradigma apropiado para experimentos con bebés de un año de edad. Equipo comercial o por encargo se puede utilizar para entregar los estímulos, y análisis y recolección de datos se deben realizar en las grabaciones de videos.
El objetivo general de este procedimiento es evaluar el aprendizaje asociativo en niños de un año de edad utilizando el condicionamiento de parpadeo. El paradigma del condicionamiento del parpadeo es útil para detectar ciertos tipos de déficits de aprendizaje y memoria. Por ejemplo, los adultos y los niños con trastorno del espectro alcohólico fetal tienen déficits en el condicionamiento del parpadeo.
Esto se debe a interrupciones en sus circuitos cerebelosos. El condicionamiento del parpadeo se refiere a una asociación aprendida entre un tono auditivo y una bocanada de aire en la córnea que estimula un parpadeo. Con el emparejamiento repetido de los dos estímulos, los niños pueden aprender a parpadear cuando escuchan el tono, anticipándose a la inhalación.
Este método se puede utilizar para investigar los déficits del neurodesarrollo. Aunque es difícil de administrar en niños pequeños, cuanto antes podamos detectar y tratar a estos niños, más probabilidades habrá de que logren el mejor resultado posible. Las unidades de acondicionamiento Eyeblink están disponibles comercialmente o se pueden hacer a medida.
La puesta a punto requerirá el siguiente equipamiento: una unidad de soplo de aire capaz de administrar una bocanada de aire directamente a la córnea, utilizando un compresor de aire con regulador de presión. Esto debe estar unido a una diadema ajustable o sombrero que pueda usar el bebé. Dos altavoces de audio portátiles con ajustes de volumen ajustables.
Una cámara de video con al menos una velocidad de fotogramas de 60 hercios para capturar las respuestas de parpadeo. Control computacional del equipo, de modo que el tono y la bocanada de aire se pueden administrar automáticamente con una sincronización precisa y a intervalos variables. El estímulo condicionante del parpadeo descrito aquí consiste en un tono de 750 milisegundos, que se superpone y termina con una bocanada de aire de 100 milisegundos.
Para examinar los cambios en el aprendizaje asociativo a lo largo del tiempo, entregue las pruebas en bloques de 10, con un total de 50 pruebas. En cada bloque, incluya una prueba de tono sin la bocanada de aire. Esto le permitirá evaluar directamente para el aprendizaje asociativo.
En cada bloque, también se incluye una prueba de soplo de aire sin el tono. Esto le permitirá confirmar que la unidad de soplo de aire está colocada correctamente y que el niño es sensible al soplo de aire. Coloque dos parlantes portátiles a cada lado del bebé.
Coloque al bebé en el regazo del cuidador. Mientras un investigador distrae al bebé, un segundo investigador puede colocar la diadema en la cabeza del bebé y ajustar el tamaño. Coloque el tubo flexible que sostiene la boquilla de soplo de aire y el sensor de infrarrojos de modo que estén aproximadamente de uno a tres centímetros del ojo del niño.
Antes de comenzar el experimento, compruebe que la unidad de soplo de aire esté colocada correctamente. Para ello, administre una sola bocanada de aire de prueba en el ojo del bebé y observe si se produce un parpadeo. Es posible que sea necesario reposicionar la diadema.
Los métodos automatizados de detección de parpadeo incluidos en las configuraciones comerciales suelen ser poco fiables en los lactantes pequeños, ya que es difícil mantener el sensor lo suficientemente cerca del ojo para detectar el parpadeo. En su lugar, se debe utilizar el análisis de la cámara de vídeo fotograma a fotograma para detectar las respuestas de parpadeo de los bebés. Para hacer esto, use una cámara de video de mano para rastrear manualmente la mirada del bebé durante el experimento.
El análisis fotograma a fotograma de las grabaciones de vídeo puede lograrse fácilmente utilizando un sencillo software de edición de vídeo. Detecte el inicio del tono o la bocanada de aire utilizando la forma de onda de audio. Para registrar el inicio del parpadeo, busque el primer fotograma en el que los ojos comiencen a cerrarse.
Los investigadores también pueden querer notar el pico del parpadeo, donde los ojos están completamente cerrados. Calcule el número de fotogramas intermedios y convierta este tiempo de respuesta en milisegundos en función de la velocidad de fotogramas de su cámara. Las respuestas condicionadas son parpadeos que comienzan antes de que se administre la bocanada de aire.
Las respuestas incondicionadas son parpadeos reflejos al soplo de aire que se producen más de 650 milisegundos después del inicio del tono. También se observarán otros tipos de respuestas. Por ejemplo, las respuestas de sobresalto son parpadeos que ocurren dentro del primer intervalo de 200 milisegundos después del tono y representan una respuesta refleja al tono auditivo o parpadeos sincronizados con el estímulo.
Por último, las respuestas fallidas son ensayos en los que no se detectó ningún parpadeo en respuesta a la bocanada de aire. Esto puede indicar que la bocanada de aire no estaba llegando al ojo. Aunque el análisis de vídeo fotograma a fotograma requiere cierta interpretación subjetiva, este método puede utilizarse para medir de forma fiable la latencia del parpadeo desde el inicio del estímulo.
Nuestra comparación de 94 respuestas de parpadeo muestra una concordancia muy alta entre dos observadores que se encuentran dentro de un límite de acuerdo de 250 milisegundos. Esta variabilidad es lo suficientemente baja como para distinguir las respuestas condicionadas de las incondicionadas. Las respuestas que difieren significativamente deben ser reevaluadas por ambos observadores.
Es probable que las respuestas sean muy variables entre los lactantes. Los niños que han logrado el acondicionamiento responderán antes de que se administre la bocanada de aire. También pueden parpadear cuando el tono se presenta sin la bocanada de aire, que se muestra en los cuadrados rojos.
Sin embargo, algunos bebés no muestran evidencia de condicionamiento durante el experimento. En este caso, las respuestas de parpadeo se producen después del inicio de la bocanada de aire, lo que sugiere que se trata de parpadeos reflejos. Además, cuando el tono se emite de forma aislada, el lactante no anticipa la entrega de la bocanada de aire.
El condicionamiento se describe mejor como el cambio en el número de respuestas condicionadas a lo largo de múltiples ensayos o múltiples sesiones experimentales. El paso más importante para obtener resultados fiables es mantener la posición correcta de la unidad de soplo de aire durante todo el experimento. El bebé debe parpadear en respuesta a la mayoría de las pruebas de soplo de aire.
En este ejemplo, las respuestas de parpadeo a la bocanada de aire disminuyen en el transcurso del experimento, lo que indica que la unidad de bocanada de aire no se mantuvo en la posición correcta. El bebé no logrará el condicionamiento del parpadeo si no puede sentir la bocanada de aire de la córnea. El condicionamiento del parpadeo es un paradigma útil para evaluar el desarrollo neuronal en los niños.
Lo que hemos encontrado es que la grabación de video y el posterior análisis fuera de línea es un método más confiable cuando se usa esta técnica en niños pequeños.
Descripción general
Este protocolo describe un paradigma de condicionamiento del parpadeo diseñado para bebés de un año de edad, con el fin de evaluar el aprendizaje asociativo. El método utiliza estímulos auditivos y táctiles para analizar las capacidades de aprendizaje y memoria en niños pequeños.
Componentes Clave del Estudio
Área de la ciencia
- Neurociencia
- Psicología del desarrollo
- Evaluación conductual
Antecedentes
- La condicionamiento del parpadeo es un método para estudiar el aprendizaje asociativo.
- Puede revelar déficits de aprendizaje en poblaciones como aquellas con trastorno del espectro alcohólico fetal.
- La circuitría cerebelosa es crucial para este tipo de aprendizaje.
- La detección temprana de problemas neurodesarrolladores puede mejorar los resultados.
Objetivo del estudio
- Evaluar el aprendizaje asociativo en bebés mediante un paradigma de condicionamiento controlado.
- Identificar posibles déficits de aprendizaje en niños pequeños.
- Investigar la relación entre estímulos sensoriales y respuestas condicionadas.
Métodos Utilizados
- Uso de una unidad de soplo de aire y altavoces para presentar estímulos.
- Grabación de video para analizar las respuestas del lactante.
- Análisis cuadro por cuadro para detectar respuestas de parpadeo.
- Bloques de ensayo para evaluar los cambios en las respuestas condicionadas a lo largo del tiempo.
Resultados principales
- Las respuestas condicionadas se midieron según el momento de los parpadeos en relación con los estímulos.
- Se observó variabilidad en las respuestas entre los lactantes.
- El condicionamiento exitoso se indicó mediante parpadeos anticipatorios antes de la administración del chorro de aire.
- La fiabilidad del análisis de video se confirmó mediante el acuerdo entre observadores.
Conclusiones
- La condicionamiento del parpadeo es eficaz para evaluar el desarrollo neural en bebés.
- La posición adecuada del equipo es fundamental para obtener resultados precisos.
- La intervención temprana puede facilitarse mediante este método de evaluación.
Preguntas frecuentes
Relevancia Ejecutiva para el Sector Empresarial
La evaluación del aprendizaje asociativo en bebés proporciona una visión temprana del neurodesarrollo dependiente del cerebelo, permitiendo la desestimación predictiva de riesgos en modelos preclínicos de trastornos neurológicos. Este método apoya la validación de objetivos al vincular estímulos sensoriales con resultados conductuales medibles, facilitando la comprensión mecanicista de las vías de aprendizaje. La detección temprana de déficits permite la priorización ajustada al riesgo en las líneas de desarrollo terapéutico.
Aplicaciones Estratégicas en I+D de Biotecnología Farmacéutica
Descubrimiento Temprano y Validación de Blancos
- Valor científico: Analiza las vías de aprendizaje dependientes del cerebelo para validar dianas implicadas en trastornos del neurodesarrollo.
- Valor operativo: Proporciona una lectura conductual cuantificable para evaluar la integridad funcional de los circuitos neuronales.
- Valor predictivo: Permite la identificación temprana de resultados positivos en cribados fenotípicos que modulan el aprendizaje asociativo.
Desarrollo de Pruebas y Tamizaje
- Valor científico: Establece un sistema relevante para la enfermedad para medir asociaciones estímulo-respuesta en sistemas neuronales en desarrollo.
- Valor operativo: Utiliza análisis de video cuadro por cuadro para garantizar la detección reproducible y cuantitativa de la latencia y el momento del parpadeo.
- Preparación del ensayo: Permite una entrega estandarizada de estímulos (tono y soplo de aire) con control temporal preciso para una evaluación confiable de compuestos.
Investigación Traductiva y Preclínica
- Continuidad Translacional: Conecta los ensayos conductuales en lactantes con modelos preclínicos al evaluar mecanismos conservados de aprendizaje dependientes del cerebelo.
- Reducción Mecanicista de Riesgos: Aclara si los déficits observados se deben a alteraciones en el procesamiento sensorial o a verdaderos trastornos del aprendizaje asociativo.
- Confianza Predictiva: Las respuestas condicionadas (parpadeos antes del soplo de aire) sirven como biomarcador de circuitos neuronales íntegros, ayudando en las decisiones de avance o detención.
Integración de la tubería y flujo de trabajo
El método se integra en las primeras etapas del descubrimiento para evaluar la función de los circuitos neuronales, aportando información para la identificación de compuestos prometedores y la validación preclínica de terapéuticas dirigidas a vías del desarrollo neurológico.
- Biología del descubrimiento: Apoya la comprobación de hipótesis sobre los efectos de genes o compuestos en el aprendizaje y la memoria mediados por el cerebelo.
- Selección: Permite la estandarización de ensayos mediante una temporización precisa de los estímulos y bloqueo automatizado de ensayos para una recolección de datos consistente.
- Análisis: Genera mediciones cuantitativas de variables dependientes (latencia del inicio del parpadeo, clasificación de la respuesta) para comparar condiciones experimentales.
- Investigación traslacional: Conecta la evaluación del neurodesarrollo infantil con la continuidad preclínica mediante paradigmas compartidos de aprendizaje cerebeloso.
- Reutilización empresarial: El marco puede adaptarse a distintos modelos para evaluar neurotoxicidad del desarrollo o la recuperación terapéutica.
Impacto Operativo y Empresarial
- Valor científico: Reduce la ambigüedad mecanicista al distinguir el aprendizaje condicionado de las respuestas reflejas o de sobresalto.
- Valor operativo: El análisis de video cuadro por cuadro garantiza la fiabilidad cuando la detección automatizada falla, mejorando la calidad de los datos.
- Valor estratégico: Mejora las decisiones de ir/no ir al proporcionar biomarcadores tempranos y trasladables de la integridad del circuito neural.
- Impacto en la cartera: Permite un avance ajustado al riesgo basado en el perfil neurodesarrollador en poblaciones sensibles.
Consideraciones de Implementación
- Requiere experiencia en pruebas conductuales infantiles y evaluación del neurodesarrollo.
- Depende de equipos de grabación de video con una frecuencia de cuadro ≥60 Hz y sistemas precisos de presentación de estímulos.
- Necesita estandarización entre equipos para la sincronización de estímulos, la posición del infante y los protocolos de clasificación de respuestas.
- Debe tener en cuenta la variabilidad en la colaboración del infante y el seguimiento de la mirada durante el análisis manual de video.
- Limitado por la necesidad de análisis cuadro por cuadro debido a la detección automatizada de parpadeos poco fiable en este grupo de edad.
