כאן אנו מציגים פרוטוקול לרכישה ורישום של אותות אלקטרואנצפלוגרפיים (EEG) מילדים נוירו-דיפרגנטיים לפני, במהלך ואחרי השתתפות במפגשי טיפול בעזרת דולפינים (DAT).
מאמר שיטה
כאן אנו מציגים פרוטוקול לרכישה ורישום של אותות אלקטרואנצפלוגרפיים (EEG) מילדים נוירו-דיפרגנטיים לפני, במהלך ואחרי השתתפות במפגשי טיפול בעזרת דולפינים (DAT).
פרוטוקול זה מפרט את השלבים החיוניים לרכישה ורישום של אותות אלקטרואנצפלוגרפיים (EEG) בילדים נוירו-דיפרנציאליים לפני, במהלך ואחרי השתתפות במפגשי טיפול בעזרת דולפינים (DAT). מטרתו העיקרית היא לספק נתונים עקביים ואמינים המאפשרים הערכה מדויקת של פעילות המוח בשלבים שונים של התהליך הטיפולי. הפרוטוקול קובע מסגרת ברורה להשוואת אותות ה-EEG המתקבלים, ומבטיח שכל הקלטה עומדת בסטנדרטים הנדרשים לניתוח ופרשנות יעילים. לשם כך נעשה שימוש בגישה מקיפה המשלבת כלים אלקטרוניים ושיטות מתמטיות, כגון ניתוח ספקטרלי כוח, כדי לזהות שינויים בפעילות המוחית של ילדים במהלך ההתערבות. יתר על כן, מובטחת שכפול התוצאות, ומעדיף תוקף ועקביות במחקרים מדעיים הקשורים לטיפול. פרוטוקול זה, על ידי סטנדרטיזציה של רכישת נתונים, מבקש לייעל את התוצאות הטיפוליות ולספק בסיס איתן להשוואת מחקרים שונים על השפעת DAT על גיוון עצבי בילדות. יתר על כן, הוא מספק מערכת חזקה למחקר עתידי, המאפשר פרשנות אובייקטיבית של השפעות הטיפול ושיפור התערבויות.
ההבדלים התרבותיים בין קבוצות אנושיות שונות תלויים במידה רבה ביכולות הקוגניטיביות שלהם. בעוד שחלק מהאנשים יכולים להסתגל לנורמות התרבותיות הללו, אחרים מתמודדים לעתים קרובות עם דחיקה לשוליים. לכן, חיוני שאנשים אלה ישתתפו במפגשים המקדמים את שילובם בחברה האנושית1.
ילדים עם הפרעות נוירו-התפתחותיות, כגון הפרעת קשב וריכוז (ADHD) או הפרעת הספקטרום האוטיסטי (ASD), זקוקים לרוב לשילוב של טיפולים פיזיים ואלטרנטיביים לשיקום מקיף ויעיל 2,3. חשוב לציין כי בנוסף לטיפולים הקונבנציונליים, פותחו טיפולים אלטרנטיביים כדי לטפל באופן הוליסטי בהיבטים הפיזיים, הרגשיים והרוחניים של המטופלים. טיפולים אלה נועדו להשלים את הגישות המסורתיות ולקדם החלמה מלאה יותר 2,4. כאשר הם מומלצים על ידי אנשי מקצוע בתחום הבריאות, טיפולים אלה יכולים לשמש כהשלמה חשובה לרפואה הקונבנציונלית3.
טיפול אלטרנטיבי אחד שזכה לעניין ציבורי גובר בשל התקדמותו בשיכוך כאבים ושיפור במיומנויות הלמידה בילדים עם מוגבלויות הוא טיפול בעזרת דולפינים (DAT)5. טיפול זה ממנף את האינטראקציה בין בני אדם לדולפינים, בדרך כלל דולפינים בהריון או מניקות, בסביבה מימית כדי לשפר את איכות חייהם של ילדים בעלי יכולות שונות.
נכון לעכשיו, DAT חסרה שיטה סטנדרטית לחלוטין, שכן נצפו שינויים בתהליכים המיושמים על מטופלים, מטפלים ו/או מומחים מעורבים, משך הפגישה ותדירותה, כמו גם סוג הדולפין והכשרתו להשגת השפעות טיפוליות6,7,8. על פי Jette et al.9, הסטנדרטיזציה של טיפולים אלה משפרת את איסוף הנתונים למחקר, שכן איסוף נתונים עקבי מאפשר מחקרים השוואתיים ופיתוח אסטרטגיות טיפוליות חדשות מבוססות ראיות.
היעדר מערכת לכידת נתונים סטנדרטית ב-DAT מסבך את ההערכה האובייקטיבית של השפעותיה, ומגביל את יכולת ההשוואה של התוצאות בין מחקרים. למרות הפופולריות הגוברת של DAT, המסגרת המתודולוגית המשמשת לניטור שינויים במטופלים משתנה במידה ניכרת בהתאם למוסד ולצוות המחקר, וכתוצאה מכך תוצאות לא עקביות ואפילו סותרות10,11.
שונות זו העלתה חששות בקרב הקהילה המדעית, מכיוון שאין פרמטרים אמינים למדידת יעילות טיפולית במונחים של שיפורים קוגניטיביים, רגשיים או התנהגותיים בחולים12. היעדר תקנים משפיע גם על פיתוח פרוטוקולים קפדניים, מה שעלול להוביל לפרשנויות מוטות של תוצאות שהושגו במחקרי DAT שונים.
שונות בהליכי רכישת אותות אלקטרואנצפלוגרפיים (EEG), כגון מיקום אלקטרודות, כיול ציוד ותנאים סביבתיים, עלולה להציג חוסר עקביות בתוצאות, ולסבך את הפרשנות של השפעות טיפוליות והשוואות בין מחקרים13,14. לכן, חיוני לתקנן את תהליך לכידת הנתונים עבור אותות EEG בטיפולים אלה כדי להשיג נתונים מדויקים ואמינים יותר, ובכך לתרום לאופטימיזציה של שיטות טיפוליות ולספק ראיות מוצקות ליעילות של DAT.
פרוטוקול סטנדרטי מקדם שקיפות רבה יותר במחקרים. כאשר משתמשים בשיטות אחידות, ניתן לשתף נתונים ונהלים בצורה פתוחה ויעילה יותר, מה שמאפשר לחוקרים אחרים לאמת ולאמת את התוצאות. זה חשוב במיוחד בתחומים מתפתחים או לא נחקרים, שבהם חוקרים מסתמכים במידה רבה על שכפול ותיקוף של מחקרים קודמים כדי לקדם את ההבנה של הנושא15.
מערכת לכידת נתונים סטנדרטית, במיוחד כזו המבוססת על שימוש בכלים נוירופיזיולוגיים כגון אלקטרואנצפלוגרפיה, יכולה לספק נתונים מדויקים יותר על ההשפעות של DAT על הפעילות המוחית של חולים נוירו-דיפרנציאליים. למרות ש-EEG היא שיטה לא פולשנית ונמצאת בשימוש נרחב לחקר פעילות המוח, היישום שלה במעקב אחר טיפולים אלטרנטיביים נותר לא עקבי, מה שמשפיע על האמינות והתוקף של הנתונים שהתקבלו16.
טיפולים אלטרנטיביים, כגון DAT, מציעים לחוקרים הזדמנות לחקור את השפעות הטיפולים על מוחם של מטופלים על ידי ניתוח אותות מוחיים כמו EEG, בשילוב עם טכניקות מתמטיות וכלי בינה מלאכותית כדי להעריך את היעילות והיעילות של התערבויות שונות.
מחקר זה, אם כן, מתאר פרוטוקול בדיקה מוצע להערכת תוצאות הטיפול במקסיקו לילדים המאובחנים עם הפרעות נוירו-התפתחותיות, המשלב DAT. הצעה זו פותחה בקפידה בשיתוף פעולה עם Delfiniti México, מומחים באינטראקציה בין אדם לדולפין, תוך התמקדות לא רק בפעילויות שחייה אלא גם בהתערבויות טיפוליות בתיווך דולפינים.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
הערה: המתודולוגיה ששימשה במחקר זה אושרה על ידי ועדת האתיקה של המכון הפוליטכני הלאומי של מקסיקו בהתאם למכתב התחייבות לסודיות D/1477/2020. מסמך זה מאשר את שיטת איסוף הדגימות ואת הטיפול האתי שניתן לדולפינים הבקבוקיים על ידי צוות המחקר. הובטח שימוש אחראי בנתוני המשתתפים, והתקבלה הסכמתם לשימוש בנתונים בניסויים. לפני איסוף הדגימה וחיבור המכשיר, ההליך הוסבר ביסודיות למשתתפים, שהיו חופשיים לפרוש מהמחקר אם הם לא מסכימים. אלה שהסכימו להשתתף חתמו על טופס הסכמה מדעת בכתב. בנוסף, המשתתפים קיבלו הודעה על הבדיקות שיש לבצע; עם זאת, חלקם לא הבינו לגמרי את הנהלים לפני שנכנסו למיכל עם היונקים.
הערה: פרוטוקול זה מתאר את השלבים המפורטים לרכישה ורישום של אותות אלקטרואנצפלוגרפיים (EEG) מילדים מגוונים עצביים לפני, במהלך ואחרי השתתפות במפגשי טיפול בעזרת דולפינים (DAT). פרוטוקול זה מחולק לשמונה שלבים.
1. הסכמת המטופל
2. הכנת הסביבה
| הידרופון | קצב דגימה 96000 sps |
| רגישות הידרופון 8103 25.41e-6; V/PA | |
| רגישות ממיר טעינה 2647A 0.001 V/pC | |
| מודול ThinkGear ASIC 1 (TGAM1) | תדירות דגימה 512 sps |
| בלוטות' גרסה 3.0 | |
| לוג'יטק C920 | תדר דגימה18 sps |
| מחשב נייד Windows11 | דגם: Machenike T58-V |
| מעבד: i7-10870H (2.2GHz-5GHz/ 8 ליבות) | |
| GPU: NVIDIA Geforce RTX3060 GPU למחשב נייד ערוץ כפול, עד 32G | |
| אחסון: M.2 PCIE. כונן קשיח בגודל 2.5 אינץ' | |
| מסך: 144Hz 15.6 אינץ' FHD |
טבלה 1: חומרים הנדרשים לניטור טיפול בעזרת דולפינים (DAT). טבלה זו מפרטת את הציוד הדרוש לקליטה והקלטה של אותות EEG לפני, במהלך ואחרי DAT.
| כיול ציוד | |
| אות גרוע | אות EEG לוכד זרמים חשמליים מתאי עצב מופעלים בקליפת המוח, הניתנים לזיהוי על ידי מערכות EEG. מערכות אלו מתפקדות כממשקי מוח-מחשב (BCI), תוך שימוש באלקטרודות פני השטח הממוקמות על פי מערכת המיקום הבינלאומית 10-20, ה-ThinkGear TGAM1 הוא ממשק מוח-מחשב לא פולשני המתעד ומנתח אותות עצביים, ומשיג רמת דיוק של 98%. זה אפשרי תוך התחשבות בשלמות הנתונים, השלכת אותן דגימות שבהן הדגל או המחוון הנקרא ערך באיכות ירודה שווה לאפס. |
| התכונות של פעילות גלי המוח המנוטרות על ידי החיישן מכומתות באמצעות ערכי דגל ייעודיים: שטוחות אות (25), עודף אות (26), יחס הספק (27) וזיהוי מחוץ לראש (29). אינדיקציות דגל במקביל אפשריות; לדוגמה, ערך דגל של 51 עבור איכות אות לא אופטימלית מצביע על אי עמידה הן בקריטריון השטיחות והן בקריטריון העודף. ערכי הדגל נבחרו בקפידה כדי להבטיח את הייחודיות של כל שילוב אפשרי. בנוסף, ערך דגל של 200 מעיד על מצב בו החיישן רשם מצבים מחוץ לראש למשך ארבע שניות. | |
| אות ה- RAW של סדרת הזמן בתדר דגימה של 512 הרץ, המאפשר דגימה של עד 256 הרץ, ובכך מאפשר להפריד את האותות לרצועות או מקצבים בסיסיים של גלי המוח, כמו גם לבטל את תדר 60 הרץ, עקב הפרעות אלקטרומגנטיות מקו החשמל AC דרך מסנן חריץ של 60 הרץ, כלומר מסנן עצירת פס. | |
| חיבור בלוטות' | כדי לחבר חיישן TGAM1 למחשב באמצעות Bluetooth, ודא תחילה שהחיישן מופעל וה-Bluetooth של המחשב מופעל. התאם את החיישן על-ידי חיפוש התקנים בהגדרות ה- Bluetooth של המחשב, בחירת חיישן TGAM1 והזנת קוד ההתאמה (בדרך כלל "0000" או "1234"). לאחר ההתאמה, פתח את האפליקציה שתשתמש בחיישן, בחר אותו כהתקן הקלט והגדר את יציאת ה-COM הנכונה במידת הצורך. בדוק את החיבור על ידי אימות העברת נתונים באפליקציה, ופתור בעיות על ידי בדיקת טווח, הפעלה מחדש של התקנים או עדכון מנהלי התקנים במידת הצורך. |
טבלה 2: כיול ציוד. טבלה זו מספקת תיאור מפורט של כיול רכיבי הציוד המשמש.
3. גירוי לפני DAT

איור 1: מערכת בינלאומית 10-20 למיקום אלקטרודות חוץ-גולגולתיות. החיישן חייב ליצור קשר בנקודהFP1 23. אנא לחץ כאן לצפייה בגרסה גדולה יותר של איור זה.

איור 2: שימוש במכשיר אלקטרואנצפלוגרפי. איור זה מציג את הדרך הנכונה למקם את התקן ה-EEG. אנא לחץ כאן לצפייה בגרסה גדולה יותר של איור זה.

איור 3: רכישה והקלטה של אותות EEG לפני DAT. איור זה מראה את התהליך של רכישת אותות EEG לפני תחילת הטיפול. אנא לחץ כאן לצפייה בגרסה גדולה יותר של איור זה.
גירוי 4. DAT

איור 4: רכישה והקלטה של אותות EEG במהלך DAT. איור זה מראה את תהליך רכישת אותות EEG במהלך הטיפול. אנא לחץ כאן לצפייה בגרסה גדולה יותר של איור זה.
5. גירוי לאחר DAT

איור 5: רכישה ורישום של אותות EEG לאחר DAT. איור זה מראה את תהליך רכישת אותות EEG לאחר הטיפול. אנא לחץ כאן לצפייה בגרסה גדולה יותר של איור זה.
6. השגת נתוני EEG

איור 6: עיבוד EEG. עיבוד נתוני EEG גולמיים נשלט על ידי ממשק משתמש כדי לקדם הבנה אינטואיטיבית ביחס למחזור תפיסה-פעולה. אנא לחץ כאן לצפייה בגרסה גדולה יותר של איור זה.

איור 7: סביבת הפיתוח המשולבת (IDE) עבור אותות EEG. המערכת תציג משאבים זמינים במחשב, כולל מכשירים מחוברים כמו מצלמות רשת וחומרת רכישת EEG. אנא לחץ כאן לצפייה בגרסה גדולה יותר של איור זה.

איור 8: חלון תצורת המערכת. מציג את חלון תצורת המערכת, שבו ההתקנים מוגדרים ומותאמים אישית. אנא לחץ כאן לצפייה בגרסה גדולה יותר של איור זה.

איור 9: חלון מידע למטופל. מציג את חלון פרטי המטופל, המשמש להזנת פרטים חיוניים כגון שם, אבחנה ופרמטרים של ניסוי. אנא לחץ כאן לצפייה בגרסה גדולה יותר של איור זה.

איור 10: התחל דגימת נתונים. איור זה מציג את רכישת הנתונים הראשונים על ידי הפעלת קטע דגימת EEG. אנא לחץ כאן לצפייה בגרסה גדולה יותר של איור זה.

איור 11: דגימה מלאה שנלקחה מהמטופל. האיור מראה מתי התוכנה השלימה את לכידת הדגימות של המטופל. אנא לחץ כאן לצפייה בגרסה גדולה יותר של איור זה.
7. ניתוח נתוני EEG

איור 12: חלון ניתוח נתונים. איור זה מציג את קטע הניתוח של הממשק הראשי. אנא לחץ כאן לצפייה בגרסה גדולה יותר של איור זה.
(1)
(2)
(3)
(4)
(5)
איור 13: תוצאות מעיבוד EEG. יציאות שנוצרו על ידי המערכת, המציגות את הנתונים הגולמיים ואת אותות ה-EEG המעובדים (A), עיבוד האותות דרך פריודוגרמה FFT (B), הספקטרוגרמה (C) והספקטרוגרמה המסוננת של מעבר הפס (D). אנא לחץ כאן לצפייה בגרסה גדולה יותר של איור זה.
8. תקשורת תוצאות
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
מחקר זה מתאר את תהליך הרכישה והניתוח של אותות EEG באמצעות ממשק משתמש מדומה ב-IDE, בתוספת יישום של שיטה סטנדרטית לאיסוף נתונים. גישה זו מספקת מסגרת התייחסות המאפשרת השוואה בין מחקרים ומבטיחה שחזור, ומאפשרת לחוקרים אחרים לשכפל את הנהלים ולהשיג תוצאות עקביות בהקשרים שונים.
איור 7 נותן תצוגה מסכמת של ה-IDE. בעת הטעינה, המערכת מציגה משאבים הזמינים במחשב ומציינת את מספר מצלמות האינטרנט שניתן לחבר.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
טיפול בעזרת דולפינים (DAT) התגלה כשיטה טיפולית לאנשים עם אוטיזם והתפתחותי24,25. DAT מציע למשתתפים חוויות רעננות ומעשירות חיים, מעוררות עניין ומעורבות חושית ברקע עוצר נשימה25,26. עם זאת, ישנן מספר מגבלות המשפיעות על פירוש היעילות של DAT, כולל הדרישות לעיצובים ניסויים מבוקרים ונתונים מוצקים כדי לאשר יתרונות בשל כך שרבים מהם מסתמכים על ראיות אנקדוטליות ודיווחי מקרה ולא על נת...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
למחברים אין מה לחשוף.
מאמר זה נתמך על ידי המכון הפוליטכני הלאומי (Instituto Politécnico Nacional) של מקסיקו באמצעות פרויקט מס' 20250776, שהוענק על ידי מזכירות המחקר והתואר השני (Secretaría de Investigación y Posgrado), Secretaría de Ciencia, Humanidades, Tecnología e Innovación (SECIHTI). בנוסף, המחקר המתואר בעבודה זו נערך במרכז לחקר המחשוב (Centro de Investigación en Computación). יש לציין כי מחקר זה הוא חלק עיקרי מעבודת הדוקטורט שכותרתה Estandarización de la recolección de señales EEG de niños neurodivergentes durante Terapias Asistidas por Delfines, bajo el Paradigma de la Ciencia de Sistemas, הנתמכת על ידי עבודתה של ברנדה לורנה פלורס הידלגו, עבודה בבימויים של ד"ר אוסוולדו מוראלס מטמורוס וד"ר חסוס חיימה מורנו אסקובר. יתר על כן, תמיכה התקבלה באמצעות המלגה שהוענקה עם CVU 1145035 על ידי Secretaría de Ciencia, Humanidades, Tecnología e Innovación (SECIHTI).
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
| שם | חברה | מספר קטלוג | הערות |
|---|---|---|---|
| ממיר טעינה | Hottinger Brü אל & Kjæ r | רגישות 2647A 0.001 V/pC תדירות דגימה 512 sps | |
| הידרופון | Hottinger Brü אל & Kjæ r | 8103 | קצב דגימה 96000 sps רגישות 8103 25.41e-6; V/PA |
| מחשב נייד Windows11 | מאצ'ניקה | מאצ'ניקה T58-V | מעבד: i7-10870H (2.2GHz-5GHz/ 8Cores) GPU: NVIDIA Geforce RTX3060 GPU למחשב נייד ערוץ כפול, עד 32G אחסון: M.2 PCIE. מסך 2.5 אינץ' HDD : 144Hz 15.6 אינץ' FHD |
| מודול ThinkGear ASIC 1 | נוירוסקיי | TGAM1 | בלוטות' גרסה 3.0 |
| מצלמת רשת | לוג'יטק | C920 | תדר דגימה18 sps |
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
בקש הרשאה לשימוש חוזר בטקסט או באיורים של מאמר JoVE זה
בקש הרשאה