Summary
Этот протокол описывает eyeblink принадлежности парадигма подходит для экспериментов с один летний младенцев. Коммерческие или заказное оборудование может использоваться для доставки на раздражители, и сбор и анализ данных должны выполняться на видеозаписи.
Abstract
Классическая eyeblink принадлежности (EBC) относится к узнали ассоциацию между условный раздражитель (слуховой тон) и unconditioned стимул (слоеные воздуха роговицы). Eyeblink принадлежности часто используется для обнаружения аномалий в мозжечковой зависимых обучения и памяти, которая лежит в основе этот тип обучения ассоциативные экспериментально. В то время как эксперименты у взрослых и детей старшего возраста относительно просто можно администрировать с помощью торгового оборудования, кондиционирования eyeblink в младенцев более сложной из-за их плохой соблюдения, которая делает правильное позиционирование оборудования трудно. Для достижения кондиционирования в один летний младенцев, на заказ или адаптированных коммерческая система может использоваться для доставить в воздухе слоеного младенца роговицы. Основная задача заключается в успешно обнаруживать и классифицировать поведенческих реакций. Мы сообщаем, что методы обнаружения автоматизированная мигает являются ненадежными в этой группе населения, и что кондиционирования эксперименты должны быть проанализированы с использованием анализа по кадрам дополнительные камеры видео записей. Этот метод может применяться для изучения развития изменения в eyeblink принадлежности и изучения ли эта парадигма может обнаружить детей с неврологическими расстройствами.
Introduction
ЕДК является формой классической кондиционирования, который обычно используется для оценки обучения и памяти в организме человека и других животных. Обычные парадигмы EBC относится к узнали ассоциацию между безобидным «кондиционером» стимул (слуховой тон) с «безусловный» стимул (слоеного роговицы воздуха, что вызывает рефлекторный eyeblink, unconditioned ответ). Ассоциативные обучения оценивается, представив условный стимул и классификации eyeblinks, как и unconditioned ответы на увеличение количества условных реакций со временем, или более одной сессии, может указывать ассоциативной обучение происходит.
Eyeblink кондиционирование парадигма может использоваться для выявления лиц с нарушениями ассоциативные обучения. Задержка в принадлежности где условный раздражитель (CS) начинается раньше, но перекрывается стимулов unconditioned (США)-управляется мозжечковой цепь1,2и нарушается у взрослых и детей с неврологическими расстройствами, включая3шизофрении, аутизм4,5и плода алкоголь спектра расстройства6,7. С клинической точки зрения изучение eyeblink принадлежности у грудных детей может поддерживать ранее обнаружение и лечение этих неврологических расстройств. Однако в то время как детей старшего возраста могут терпеть роговицы воздуха слоеного6,,78 и может поддерживать стабильные головы/глаз позиции в течение всего эксперимента, младенцев менее совместимым и обычных eyeblink обнаружение оборудования и программного обеспечения не является достаточным.
Здесь мы опишем простой протокол для изучения короткой задержки eyeblink принадлежности в один летний детей, которая была адаптирована из протоколов ранее описанных в других9,10,11. Этот протокол может управляться с помощью любой коммерческой или на заказ системы, способной доставлять контролируемых слоеного воздуха роговицы. Однако, вместо eyeblink коммерческого обнаружения программного обеспечения (например, Сан-Диего инструмент EyeBlink обнаружения системы, которая обрабатывает сигналы от инфракрасной камеры) мы и другие9,10,11, рекомендуем использовать анализ кадра видео камеры записей для обнаружения и классификации eyeblink ответы в один летний младенцев.
Protocol
Все методы, описанные здесь были одобрены Северной B здравоохранения и инвалидности Комитета по этике, справочный номер: 13/NTB/181.
1. технические требования
- Использование воздуха слоеного единицы, способной управляющей слоеного воздуха непосредственно на роговице. Это может быть достигнуто с помощью гибкой трубки придает воздуха танк через воздушный компрессор. Для обеспечения безопасности ребенка, соответствует это регулируемым давлением регулятора, который ограничивает давление воздуха и пределы воздуха слоеного продолжительность.
Примечание: Коммерчески доступных систем включения компрессора в рамках системы и не требуют баллон с воздухом. - Использование Регулируемое оголовье или шапка, которую можно носить младенца и позволяет соответствующее позиционирование слоеного воздуха, трубы около глаз.
- Созданы две портативные аудио колонки с регулировкой громкости.
- Дизайн и настроить вычислительной контроля оборудования, так что слоеного тон и воздухе может управляться автоматически с точные сроки и различные промежутки времени.
- Настройка портативные видеокамеры с меньшей частотой кадров 60 Гц вручную записывать eyeblink ответы. Для измерения времени отклика, используйте видео камеру, которая может захватить начала судебного разбирательства, либо путем записи звуковой сигнал съемки пробную начала показатель запрограммирован в пакет программного обеспечения.
- Установите и запустите любое программное обеспечение редактирования видео, позволяющий по кадрам степпинга аудио и видео компоненты (например, Adobe Premiere Pro) чтобы разрешить исследователя для измерения интервала времени между стимулом и ответом мигает.
2. Экспериментальная парадигма
- Администрирование процессов в блоках из 10. Каждый блок должен содержать следующие типы судебного разбирательства.
- Включать восемь парных испытаний, где каждого судебного процесса обучения состоит из 750-ms тон (80 дБ, 1 кГц), который перекрывает и завершается с 100-ms воздуха слоеного (~1/20 psi)9,10,11.
- Включить непарных суда, которая состоит из одного 750-ms тон, представлены только в отсутствие воздуха слоеного для проверки кондиционерами eyeblink ответ, указывающий ассоциативные обучения.
- Включать соматосенсорные суда , состоящий из пробу слоеного воздуха один 100-ms, представлены только в отсутствие тон для проверки роговицы чувствительность к слойка воздуха и правильное позиционирование заставку.
- Случайный интервал между последовательными испытания (например, 8-16 s, с интервалом приблизительно 12 средняя продолжительность судебного разбирательства s)9,10,11.
- Измерьте пять последовательных блоков (то есть, в общей сложности 50 испытаний) за один сеанс, за время всего сеанса приблизительно 12 мин.
- Чтобы проверить ли принадлежности сохраняется, администрирование двух сессий EBC 50 испытания по крайней мере 1 час друг от друга.
3. Порядок проведения тестирования
- Выполняют ЕДК в умеренно освещенной комнате (~ 300 люкс) с уровнем последовательное освещение между экспериментов.
- Позиции двух портативные колонки по обе стороны от младенца, примерно 40 см с обеих сторон головы.
- Разместите заказ оголовье на голову младенца и скорректировать размер головы.
- Позиция гибкая трубка, держа сопла воздуха слоеного и прилегающих инфракрасный датчик так, что они примерно 1-3 см от правый глаз ребенка ~ 45° углом от осевой плоскости головы (рис. 1).
- Перед началом эксперимента, проверьте, что экспериментальная установка оптимизирована для обеспечения роговицы воздуха слойка. Доставить один тест воздуха слоеного младенца глаза и наблюдать ли eyeblink происходит и видно на видео камеру. Если наблюдается не eyeblink, настройте заставку позиционирования, так что слоеного воздуха ближе к глазу.
- Запишите ответы младенца eyeblink протяжении всего эксперимента. Положение камеры видео так, что поле зрения направлена на глаза ребенка. Камера должна быть достаточно близко, чтобы различить малые глаз движения, но не так близко, что младенец может двигаться за пределами кадра, если он становится суетливым.
- Убедитесь, что экспериментаторов маскируются стимул сроков. Если ЕДК пользовательский интерфейс указывает, когда будет происходить следующее заседание, попросите исследователь ориентироваться от компьютерного интерфейса, так что они не знают, когда следующий стимул будет доставлен. Это позволит предотвратить исследователь ответ на раздражитель сами и потенциально способствуют уроки ответов младенца.
4. Оптимизация экспериментальная установка для один летний младенцев
- Убедитесь, что два исследователя доступны для проведения эксперимента.
- При размещении заставку на младенца, спросите воспитателя в положение ребенка на коленях с видом сбоку. Это позволяет исследователю подход со стороны и за голову младенца, в то время как второй исследователь привлекает младенца.
- Размещение заставку и позиционирование сопла должна выполняться как быстро и спокойно, как можно обеспечить соблюдение младенца. Размещение руки за кончик насадки предотвращает превращение их головы в сопло во время позиционирования младенца.
- Держите ребенка на коленях воспитателя на протяжении всего эксперимента.
Примечание: Хотя-стульчик может предоставить более единообразную среду между эксперименты, это может повысить возбудимость и уменьшить соблюдения многих детей. - Для младенцев, склонны вмешиваться заставку во время эксперимента используйте мягкий отвлечение.
- Оголовье обычно движется во время эксперимента. Если ребенок уже не отвечая на воздухе слоеного или заставку переехал значительно от глаз, приостановить эксперимент и отрегулировать положение заставку перед продолжением.
- Поощрять ребенка искать во время эксперимента, с тем чтобы увеличить масштабы eyeblink движений; Таким образом, eyeblink обнаружения может быть улучшена.
Примечание: Это может быть достигнуто путем размещения младенца перед монитором, играя младенческой дружественных видео (например, соответствующие возрасту мультфильм с аудио, выключен) чуть выше их видимости.
5. Eyeblink обнаружения с помощью камеры видео записи
- Пусть два исследователя независимо определить eyeblink для каждого эксперимента.
- Используйте видео редактирования программного обеспечения для анализа каждого судебного разбирательства для 2000 мс задержки, после начала судебного разбирательства.
- Используйте аудио сигнала для обнаружения первый кадр начала судебного разбирательства.
- Для парных (CS + США) и непарных (CS только) испытаний, определение суда начала с самого начала звуковой сигнал.
- Соматосенсорные испытаний, где представлена только США (слоеные воздуха) выполнения проверок для обеспечения что микрофон камеры может обнаружить тонкие 100-ms шум, создаваемый слоеного воздуха. В противном случае видео запись Судебная начала индикатора запрограммирован в программное обеспечение пакет поможет обнаружения начала слоеного воздуха.
- Используйте видео-трек для обнаружения мгновение ответа. Запись мерцания задержку в следующем: Blink начала первый кадр, где веками начинают закрывать; Мигать пик первый кадр, где максимально закрываются веки.
- При необходимости, разрабатывать стратегии для обрабатывать неоднозначные ответы. Следующие примеры.
- Разумно исключите частичное мигает, которые могут возникнуть, когда веки не полностью закрыть более чем ~ 50%.
- Исключите испытания, где начала слоеного тон/воздуха скрывается посторонний шум, или где мгновение ответ скрывается от точки зрения, от дальнейшего анализа.
- В испытаниях, где наблюдаются несколько мигает анализируете первый ответ мигать, после начала судебного разбирательства.
- Запишите количество видео кадров между наступлением стимул и пик мигает. Преобразуйте задержку в режиме реального времени на основании дискретизации видео-камеры.
6. EBC ответ классификации
- После обнаружения этих судебных процессов, в которых произошло eyeblink ответ, определяют тип мигает, на основании его задержки относительно начала стимула (рис. 2).
- Определить мгновение как испугать ответ , если это происходит в течение первого интервала 200 мс после звукового сигнала; они представляют собой рефлекторный ответ на слуховой тон, или мигает, истекшим совпадению с началом тона, которые имели бы место независимо от слоеного воздуха.
Примечание: Старт-рефлекс реакции могут наблюдаться для парных (CS + США) или непарные испытаний (только для CS), где слуховой сигнал доставляется. - Определить мгновение как соматосенсорные ответ , если это происходит в ответ на слоеное воздуха; Он указывает, является ли роговица чувствительна к слойка воздуха с текущей конфигурацией головной убор. Это тип unconditioned реакции (см. ниже).
- Определите unconditioned ответы как соматосенсорные ответы на испытания слоеного парных (CS + США) воздуха, которые происходят более чем 650 ms после наступления тон.
- Определение условных реакций как мигает, которые оптимально приурочен к слойка воздуха. Они инициируются между 350 до 650 МС после наступления тон для парных или непарные испытания и указывают, что ассоциативный обучения между CS и США могли иметь место.
- Определить пробу как сбой ответы , если не мигает был обнаружен в ответ на слоеное воздуха; Это можно наблюдать для парных (CS + США) испытания или соматосенсорные испытаний. Эти ответы показывают, что слоеного воздуха не достигает глаз.
- Определить мгновение как испугать ответ , если это происходит в течение первого интервала 200 мс после звукового сигнала; они представляют собой рефлекторный ответ на слуховой тон, или мигает, истекшим совпадению с началом тона, которые имели бы место независимо от слоеного воздуха.
7. анализ ассоциативные обучения
Примечание: Ряд методов были ранее описаны оценить ассоциативные обучения9,10,11 (кратко описано здесь). Исследователи должны изменять эти методы или разрабатывать свои собственные, чтобы определить, произошла ли ассоциативные обучения, в зависимости от их экспериментальный дизайн.
- Во-первых исключите судебные процессы, в которых была собрана не пригодные для использования данные, такие как страны с техническими ошибками.
- Вычислить чувствительность к слойка воздуха путем вычисления процент ответов eyeblink от всех возможных соматосенсорные испытаний.
- Оценить ли ассоциативные обучения произошла во время эксперимента, сравнивая процент условных реакций в последовательные блоки 10 испытаний. Увеличение доли условных реакций в течение эксперимента может указывать произошла принадлежности.
Примечание: в качестве альтернативы, моделирование изменений в eyeblink задержки со временем могли бы использоваться для оценки ли ребенок адаптировался времени их отклика в ходе эксперимента. - Оценить ли ассоциативные обучение происходит через экспериментальных сессий или между двух экспериментальных групп. Использовать произвольные критерии для определения, произошло ли принадлежности (например, > 40% условных реакций в рамках экспериментальной сессии)6,9.
Representative Results
Тестируемость Eyeblink кондиционирования в один летний младенцев:
Экспериментальные установки, необходимые для изучения eyeblink принадлежности является сложной задачей для один летний младенцев. В экспериментах, мы провели, 35% (11 младенцев) удалось участвовать в эксперименте, потому что они не потерпят носить заставку или получения воздуха слоеного роговицы (n = 31 младенцев попытка). Около половины (52%, n = 16 младенцев) завершены или частично завершен первый набор 50 испытаний (медиана [ИКР] = 22,5 [0 - 50] завершенных судебных разбирательств). Остальные участвовали в двух экспериментальных сессиях.
Достижение надежного экспериментальных результатов требует правильное позиционирование блока слоеного оголовье и воздуха на протяжении всего эксперимента. Для тех детей, которые участвуют в эксперименте воздуха слоеного доставка роговицы может быть достигнута в большинстве судебных процессов (77 ± 6% затяжек воздуха индуцированной мгновение ответа; n = 13 младенцев/557 воздуха слоеного испытаний попытки). Остальные суды представляют собой «ошибка испытаний», в котором ребенок не был чувствителен к слойка воздуха.
Рисунок 3 показывает воздуха слоеного доставки успех во время двух экспериментов принадлежности 50 испытаний. Количество наблюдаемых eyeblinks описан как процент от воздуха слоеного испытаний (т.е., соматосенсорные или парные испытания). Мигать ответов от первой детской снижение каждого последовательных блок 10 испытаний, указав, что затылочный ремень может югу оптимально расположен к концу эксперимента. Напротив второе младенцев иллюстрирует относительно хорошая чувствительность к слойка воздуха, с по крайней мере 90% воздуха слоеного испытаний успешно вызывая мигает ответ в каждом последующем блоке 10 испытаний.
Eyeblink успех детектирование с помощью анализа видео камеры:
Портативные видео камеры обеспечивает надежный способ захвата eyeblink ответы, позволяя исследователь вручную отслеживать глазами ребенка. Руководство по кадрам анализа была использована для выявления ответов от 90 ± 3% испытаний (n = 13 младенцев/608 испытаний попытки). Остальные суды представляют собой те, в которых ребенка глаза были закрыты во время съемок.
Хотя видео анализ требует субъективного толкования, этот метод может использоваться для надежного измерения задержки eyeblink от наступления стимул. Анализ времени отклика мигает, измеряется двумя независимыми наблюдателями показывает хорошую надежность Интер оценщик, whereby средняя разница между измерениями было 28.4 ms и 95% пределы соглашения ± 263,9 мс (Рисунок 4: n = 4 эксперименты, анализируемой двух наблюдателей/94 мигать ответы). Учитывая, что обусловлено eyeblinks определяются как те, попадающих в окно 300-ms, это позволяет достаточно четко различать кондиционером от unconditioned ответов. Обратите внимание, что эти испытания с значительные разногласия могут быть легко пересмотренные после консультаций между наблюдателями.
Eyeblink кондиционирование в один летний младенцев:
Два принадлежности эксперименты, показано на рисунке 5А и 5B иллюстрируют eyeblink задержки ответа в течение эксперимента для парные и непарные испытания. Eyeblink ответы от первого ребенка в первый пик EBC сессии после начала воздушных слоеного и за пределами окна задержка, которая определяет условный рефлекс. Кроме того, этот ребенок не может ответить на любой из непарных (только тон) испытания. Вместе, это означает, что этот ребенок научился не связать тон и воздухе слоеного во время их первоначального воздействия ЕДК парадигмы. В сравнении второе младенцев, который участвует в их второй сессии ЕВС, регулярно мигает до наступления слоеного воздуха и реагирует на все непарных испытания, о том, что ребенок достиг eyeblink принадлежности после первоначальной сессии 50 испытания. Рисунок 5 c иллюстрирует типичный метод оценки обучения ассоциативные процессы с участием нескольких сессий6,9,10,11. Количество условных реакций от обоих младенцев описан в последовательных блоков 10 судебных процессов и в процентах от всех парные и непарные испытания в каждом блоке. В этом случае оба младенцев Показать минимальные изменения в ассоциативные обучения во время эксперимента, иллюстрирующие отсутствие кондиционирования (младенец 1, Секция 1) или что кондиционером уже произошло (ребенок 2, сессия 2).
Рисунок 1 : Eyeblink принадлежности set-up с участником один летний младенческой. Показано на заказ оголовье, поддерживая слоеного воздуха. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.
Рисунок 2 : Стимулы и ответ определения для eyeblink принадлежности парадигма подходит для экспериментов с детьми один год старое. (A) во время парные испытаний, 750-ms звуковой сигнал (условный стимул [CS]) перекрывается и завершается с слойка воздуха 100 мс (unconditioned стимул [США]). Мигает ответов в зависимости от их времени относительно начала стимула (испугать ответ: 0 - 200 мс; условный рефлекс [CR]: 350-650 ms; unconditioned ответ [UR]: 650-2000 мс). Ответ определения идентичны для непарных (CS только) испытания. (B) соматосенсорные испытания доставить один 100-ms воздуха слоеного (США) только, и мигает, которые происходят в пределах 300-ms окна классифицируются как соматосенсорные ответы (ССР). Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.
Рисунок 3 : Пример eyeblink принадлежности эксперименты в один летний младенцев, иллюстрирующие вариации чувствительности слоеного воздуха в. Чувствительность к слойка воздуха описывается как количество наблюдаемых реакций к воздуха слоеного (доставлено как соматосенсорные суда или как парные судебного разбирательства) в процентах от всех испытаний слоеного воздуха, в каждый последующий блок 10 испытаний. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.
Рисунок 4 : Сюжет Bland-Альтман, иллюстрирующие соглашения в мгновение времени отклика измеряется от камеры видео записи двумя независимыми наблюдателями. Серые линии показывают смещения между измерениями (определяется как средняя разница между измерениями) и верхний и нижний пределы соглашения (ЛОА, определяется как разность ± 1,96 стандартных отклонений). Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.
Рисунок 5 : Пример eyeblink принадлежности эксперименты в один летний младенцев, иллюстрирующий различия в условных реакций. Время отклика мигает отображаются для парных (CS + США) испытания (черные круги) и непарных (CS только) испытания (серый квадрат). Серая полоса указывает сроки воздуха слоеного и черные линии указывают задержка между ms 350-650, используемый для определения условный рефлекс. Испытания, которые удалось выявить ответ отображаются на x-оси. (A) мигает ответы обычно выходят за пределы окна принадлежности, и непарных испытания не добиться ответа eyeblink. ()B) ответы адекватно приурочен к возникновение слоеного воздуха, и непарных ответы и парных испытания инициировать условный рефлекс. Принадлежности (C) в течение эксперимента иллюстрируется как количество условных реакций (описано в процентном отношении все парные и непарные испытания), в каждом последовательных блок 10 испытаний. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.
Discussion
Модификации и устранения неполадок:
Коммерческие или на заказ eyeblink систем кондиционирования должны быть способны обнаруживать поведенческих реакций и представить стимулы к теме экспериментально контролируемым образом. Хотя это неинвазивные процедуры, технические требования для проведения этих экспериментов в менее совместимый населения (например, новорожденных) является сложной задачей. Физически придавая Голова гора глаз можно для экспериментов на животных, например кондиционирования эксперименты в овец12,13. Детей старшего возраста могут терпеть носить заставку с прилагаемой воздуха слоеного доставки блок6,7,8 и может быть предложено поддерживать постоянный глаз позицию с помощью телевидения как развлечение. Хотя соблюдение в очень маленьких детей может быть достигнуто путем принадлежности во время сна14, пожилые младенцев, приближается один год, как правило, легко отвлекаются, делая их уникально сложной населения. Несмотря на проблемы возможно для некоторых младенцев просыпаются, один год старый eyeblink принадлежности эксперименты. Наш успех ставки аналогичны сообщалось ранее в литературе (~ 40% - 50% соответствие)9, с вероятность успеха, вероятно отражение темперамент младенца в день эксперимента.
Важнейшие шаги в рамках протокола:
Мы рекомендуем адаптировать имеющиеся настройки EBC, или с помощью генератора заказных воздуха давление как описывалось ранее, для молодых младенцев9,10,11. Первоначальной задачей является поддержание воздуха слоеного приемного устройства в правильном положении на протяжении всего эксперимента, которая требует меньше, изменение головной убор. Глаза безопасности вызывает особую озабоченность для несоответствующих младенцев, которые пытаются удалить головной убор сами. Таким образом младенцев необходимо тесно контролировать во все времена. Доля детей, не потерпит носить заставку или получения воздуха слоеного глаз (здесь, ~ 35%), хотя это может быть улучшено, нежно отвлекая младенца, если это позволяет экспериментальный протокол, и если это не мешает открыто с младенцем поведение. Для детей, которые завершить эксперимент воздух слойка только испытания необходимы для подтверждения, что головной убор был расположен правильно, как отсутствие или разворота кондиционирования ответов может быть вызвано плохой доставки слоеного воздуха на протяжении всего эксперимента.
Хотя руководство видео анализ времени, автоматизированных меры младенческой eyeblink ответов в настоящее время трудно достичь. Инфракрасные датчики поставляются с коммерческих структурах EBC (располагается на заставку, прилегающих к слойка воздуха) запись-момент отражения от роговицы с скоростью 1 кГц, и мигает могут быть обнаружены путем измерения коэффициента отражения После появления стимула. Значительные изменения от базовых отражения указывают, что eyeblink произошло, и автоматизированный анализ может использоваться для обнаружения и классификации ответов мигает. Однако мы и другие9,10,11 предположить, что исследователи не следует полагаться на инфракрасный роговицы отражения измерений с коммерческой EBC структурах для выявления мигает в один летний детей. Хотя этот метод может быть подходящим для взрослых участников или старшего возраста детей6,7, мы были не в состоянии надежно обнаружить мигает в один летних с помощью этого метода. Здесь по длине пробную эпохи, указав, что eyeblink не обнаружено, инфракрасный датчик наблюдается незначительное изменение в базовой линии отражения. Кроме того ложные положительные пики часто наблюдаются, которые вызваны младенца движения головы, которые меняют расположение датчика. Пилотное тестирование в взрослых предполагает, что участник должен сосредоточиться на или чуть выше их горизонтальной линии визирования, с воздуха слоеного подразделения расположены в пределах 1-2 см роговицы, успешно обнаруживать eyeblinks условия, которые не могут быть сохранены последовательно с младенцем. Кроме того небольшой interpalpebral фиссур размер грудных детей может уменьшить роговицы отражения, что делает обнаружение мерцания более сложным, чем у взрослых или пожилых детей.
Значение в отношении существующих методов:
Несмотря на необходимость анализа ручной видеокамерой и Нижняя временное разрешение 60 Гц видео по сравнению с измерения коэффициента отражения 1 кГц темпы улучшения успех видеозаписи сделать это превосходный метод для инфракрасного датчика. Хотя слоеного роговицы воздуха также выступил же головной убор вложение как коммерческие инфракрасный датчик, стимул доставки появляется, быть более устойчивыми к позиционирования чем инфракрасный датчик, как прочность слоеного воздуха может быть скорректирована как требуется. Это позволяет избежать чрезмерного регулировки головного ремня, которая имеет тенденцию к сокращению младенческой соответствия. Исследователи, которые можно добиться более высоких показателей успешной, с помощью инфракрасного датчика может по-прежнему требуют поддержки анализа видео камеры. Для испытания там, где ответ не обнаружить eyeblink, записанная на инфракрасный датчик, видеозаписи можно отличить истинное ответы или недействительными испытаний (т.е., ли ребенок носил слоеного воздуха в правильное положение, ли они не мигает, или ли инфракрасный датчик удалось обнаружить мигает). Равным образом видеозаписи необходимо подтвердить ложных положительных результатов, как движений в ходе судебного разбирательства может также производить артефакты, выдавая мигает. Глаз отслеживание аппарат15,16 и электромиографии9,10,14 круговой мышцы глазного являются другие автоматизированные методы обнаружение мерцания, которые выходят за рамки настоящего документа, Хотя без визуального подтверждения слоеного устройство позиционирования для каждого судебного разбирательства, эти методы, которые могут страдать же недостатки, как программное обеспечение обнаружения ИК eyeblink, описанных здесь.
Ранее опубликованные работы на глаз Моргните принадлежности была сосредоточена на молодых младенцев, обычно 4-5 месяцев; Эта работа добавляет этот орган литературы, описывая методы для использования с пожилые младенцев (12 ± 1 месяц возраста) и уникальные проблемы, которую представляет эта возрастная группа. Другие авторы также использовали видео-анализа (самостоятельно или в сочетании с электромиографии) с младенцев9,10,,1114. Представленные здесь результаты согласуются с этими предыдущими выводами, которые предлагаю-кадра видео анализ является лучшим методом обнаружения eyeblinks новорожденных, как электромиография и инфракрасный контроль может быть проблематичным из-за лица и головы движения в очень маленьких детей. Эта работа также поддерживает вывод, что грудных детей может развиться условных реакций даже в очень юном возрасте, по крайней мере для интервала задержки 650-ms9.
Будущих приложений:
Как ограниченное количество исследований пытались eyeblink принадлежности эксперименты в человеческих младенцев, стимул параметры следует тщательно рассмотреть в будущем эксперименты. Принадлежности было отмечено 10 дней возраста17 в кратчайшие сроки и по крайней мере в течение первого месяца жизни14, хотя промежуток времени между стимулом (например, 1500 мс) представляется более успешным в этих самых ранних стадиях становления18 . В сравнении, дети, приближается к шести месяцев может быть более надежно обусловлено короче интервал10, с, хотя менее успешно, чем в19взрослых. 650-ms интервал между тон и порыв воздуха, предложил для один летний детей в этот протокол может успешно вызвать кондиционирования в 4 - или 5-месячного младенцев9,10,11, а также в пожилых дети6,7. Это свидетельствует о том, что вследствие порока развития регулируется eyeblink принадлежности, с оптимальной задержки между тон и слоеного воздуха, уменьшаясь с детского возраста10, хотя необходимы дополнительные эксперименты, адаптации этот протокол расследовать эти Дополнительные параметры.
Ограничения этой техники:
ЕДК может быть сложным для установки и может потребоваться устранение неполадок в каждой конкретной ситуации. Определение, когда произошла принадлежности трудно определить и лучше наблюдать за несколько испытаний или сессий. Например другие исследования использовали показатель произвольных принадлежности 40% в течение каждого блока 10 испытаний для определения принадлежности и сравнить любые изменения между экспериментальных сессий6,9,10, 11. Успешно завершив требуемое количество судебных разбирательств для наблюдения за принадлежности таким образом, можно трудно достичь в маленьких детей.
В отношении анализа данных одна из конкретных задач разделение стимул вызвала мигает Спонтанное мигает (эндогенные)9. Интенсивность спонтанного eyeblinks отличается между людьми, но может быть под влиянием экологических факторов, таких, как влажность в помещении, а также поведения государств. Двойной мигает происходят, когда есть два полное веко закрытия в очень короткий промежуток времени (например, 400 мс)20, и вполне возможно, что они отражают Спонтанное мигает, происходящих в то же время как рефлексивного (кондиционером или безусловный) eyeblink. Иногда мы наблюдали двойной мигает в нашем наборе данных, и используя этот протокол, мы записали задержку в первое мгновение только. Однако отменяя эти испытания могут увеличить определенность, что анализ является захват стимул вызвала мигает только.
Исследователи также должны принимать решения на окне задержка в для определения условных или unconditioned ответ, а так же определить задержку начала мигать или мигает пик (веко закрытия). Здесь мы определили консервативно условный рефлекс как мгновение, что пики до 650 ms в паре или непарные испытаниях, чтобы обеспечить определенность, что мгновение инициируется перед началом слоеного воздуха, а не в ответ на воздухе слоеного. Однако это задержка окно может быть продлено непарных испытания где представлена не слоеные воздуха, особенно если с использованием мигания пик для определения задержки ответа. Важным принципом здесь является, что все экземпляры рассматриваются таким же образом, все эксперты, и что данный критерий определяется до начала анализа любых данных.
В целом кадр за кадром видео анализ может дать надежных и воспроизводимых метод оценки классической EBC ответы в маленьких детей. Эти меры обеспечивают одну меру обучения поведение, хотя всеобъемлющей оценки развития требуется полностью характеризуют развитие нервной системы в младенчестве.
Disclosures
Авторы не имеют ничего сообщать.
Acknowledgments
Это исследование было поддержано в Новой Зеландии Оптометрические видение исследовательский фонд, агентство по поощрению здравоохранения, Фонд развития исследований факультета университета Окленда, и университета Окленда школы медицины PBRF фонда.
Мы благодарны двух оптометрии студентов из университета Окленда (Shannon мальчик и Harpreet Сингх) который завершил ручной видео анализ для изучения соглашения в мгновение ответ измерений.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Eyeblink conditioning system | San Diego Instruments | Model #2325-0145-W | includes portable airpuff unit and infrared emitter/receiver mounted to adjustable headband; eyeblink stimulus and response detection software; PC interface |
| 4K Ultra HD action camera | RV77 | Model SJ9000 | micro SD/TF card recording 90fps at 720p |
References
- Freeman, J. H., Steinmetz, A. B. Neural circuitry and plasticity mechanisms underlying delay eyeblink conditioning. Learning & Memory. 18 (10), 666-677 (2011).
- Mccormick, D. A., et al. The engram found? Role of the cerebellum in classical conditioning of nictitating membrane and eyelid responses. Bulletin of the Psychonomic Society. 18 (3), 103-105 (1981).
- Bolbecker, A. R., et al. Eye-blink conditioning deficits indicate temporal processing abnormalities in schizophrenia. Schizophrenia Research. 111 (1-3), 182-191 (2009).
- Sears, L. L., Finn, P. R., Steinmetz, J. E. Abnormal classical eye-blink conditioning in autism. Journal of Autism and Development Disorders. 24 (6), 737-751 (1994).
- Oristaglio, J., et al. Children with autism spectrum disorders show abnormal conditioned response timing on delay, but not trace, eyeblink conditioning. Neuroscience. 248, 708-718 (2013).
- Jacobson, S. W., et al. Impaired eyeblink conditioning in children with fetal alcohol syndrome. Alcoholism: Clinical and Experimental Research. 32 (2), 365-372 (2008).
- Jacobson, S. W., et al. Impaired delay and trace eyeblink conditioning in school-age children with fetal alcohol syndrome. Alcoholism: Clinical and Experimental Research. 35 (2), 250-264 (2011).
- Ohlrich, E. S., Ross, L. E. Acquisition and differential conditioning of the eyelid response in normal and retarded children. Journal of Experimental Child Psychology. 6 (2), 181-193 (1968).
- Ivkovich, D., Eckermann, C. O., Krasnegor, N. A., Stanton, M. E. Using eyeblink conditioning to assess neurocognitive development. Eyeblink Classical Conditioning: Volume I. Woodruff-Pak, D., Steinmetz, J. E. , Springer. Boston, MA. 119-142 (2002).
- Klaflin, D. I., Stanton, M. E., Herbert, J., Greer, J., Eckerman, C. O. Effect of delay interval on classical eyeblink conditioning in 5 month old human infants. Developmental Psychobiology. 41 (4), 329-340 (2002).
- Ivkovich, D., Collins, K. L., Eckerman, C. O., Krasnegor, N. A., Stanton, M. E. Classical Delay Eyeblink Conditioning in 4- and 5-Month-Old Human Infants. Psychological Science. 10 (1), 4-8 (1999).
- Nation, K., et al. Video-based data acquisition system for use in eye blink classical conditioning procedures in sheep. Behavior Research Methods. , 1-14 (2016).
- Johnson, T. B., Stanton, M. E., Goodlett, C. R., Cudd, T. A. Eyeblink classical conditioning in the preweanling lamb. Behavioral Neuroscience. 122 (3), 722-729 (2008).
- Reeb-Sutherland, B. C., et al. One-month-old Human Infants Learn About the Social World While They Sleep. Developmental Science. 14 (5), 1134-1141 (2011).
- Kulke, L., Atkinson, J., Braddick, O. Automatic Detection of Attention Shifts in Infancy: Eye Tracking in the Fixation Shift Paradigm. PLoS One. 10 (12), e0142505 (2015).
- Meng, X., Uto, Y., Hashiya, K. Observing Third-Party Attentional Relationships Affects Infants' Gaze Following: An Eye-Tracking Study. Frontiers in Psychology. 7, 2065 (2016).
- Naito, T., Lipsitt, L. P. Two attempts to condition eyelid responses in human infants. Journal of Experimental Child Psychology. 8 (2), 263-270 (1969).
- Little, A. H., Lipsitt, L. P., Rovee-Collier, C. Classical conditioning and retention of the infant's eyelid response: effects of age and interstimulus interval. Journal of Experimental Child Psychology. 37 (3), 512-524 (1984).
- Hoffman, H. S., Cohen, M. E., Devido, C. J. A comparison of classical eyelid conditioning in adults and infants. Infant Behavior and Development. 8 (3), 247-254 (1985).
- Nakanishi, M., Mitsukura, Y., Wang, Y., Wang, Y. T., Jung, T. P. Online Voluntary Eye Blink Detection using Electrooculogram. IEICE Proceeding Series. , (2012).
