Name: גישה חדשנית ניסויית ואנליטית למולטימודליות עצביות פענוח כוונות במהלך אינטראקציה חברתית באופן חופשי על-מתנהג תינוקות אנושיים (וידאו) | JoVE Journal
Uploaded: 2015-10-04T14:00:00.000+00:00
Duration: 11 min 14 s
Description: חקור פענוח עצבי של כוונות בתינוקות במהלך אינטראקציה חברתית חופשית באמצעות EEG ויחידות מדידה אינרציאליות. שיטה זו מאפשרת חקר הבסיס העצבי להתפתחות קוגניטיבית-מוטורית ולקיום של קוגניציה חברתית.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

עבודה זו נתמכה על ידי מכוני יוניס קנדי ​​שרייבר הלאומי לבריאות ילד והתפתחות אדם HD064653-01 # P01 (NICHD) פרס. התוכן הוא באחריות בלעדית של הכותבים ולא בהכרח מייצג את הדעות הרשמיות של NICHD או המכונים הלאומי לבריאות.

<ol><li>Woodward, A. L., Gerson, S. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Mirroring+and+the+development+of+action+understanding%5BTitle%5D)+AND+%22Phil.+Trans.+R.+Soc.+B%22%5BJournal%5D)">Mirroring and the development of action understanding.</a> Phil. Trans. R. Soc. B. 369 (1644), (2014).</li>
<li>Makeig, S., Gramann, K., Jung, T. -P., Sejnowski, T. J., Poizner, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Linking+brain%2C+mind+and+behavior%5BTitle%5D)+AND+%22Int+J+Psychophysiol%22%5BJournal%5D)">Linking brain, mind and behavior.</a> Int J Psychophysiol. 73 (2), 95-100 (2009).</li>
<li>Gramann, K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cognition+in+action%3A+imaging+brain%2Fbody+dynamics+in+mobile+humans%5BTitle%5D)+AND+%22Rev.+Neurosci%22%5BJournal%5D)">Cognition in action: imaging brain/body dynamics in mobile humans.</a> Rev. Neurosci. 22 (6), 593-608 (2011).</li>
<li>GmbH Brain Products. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=%22actiCAP+Operating+Instructions%22">actiCAP Operating Instructions</a>. , Version 006, Author. Munich, Germany. (2013).</li>
<li>Grech, R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Review+on+solving+the+inverse+problem+in+EEG+source+analysis%5BTitle%5D)+AND+%22J+Neuroeng+Rehabil%22%5BJournal%5D)">Review on solving the inverse problem in EEG source analysis.</a> J Neuroeng Rehabil. 5 (25), (2008).</li>
<li>Sanchez, C. E., Richards, J. E., Almli, C. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Neurodevelopmental+MRI+brain+templates+for+children+from+2+weeks+to+4+years+of+age%5BTitle%5D)+AND+%22Dev+Psychobiol%22%5BJournal%5D)">Neurodevelopmental MRI brain templates for children from 2 weeks to 4 years of age.</a> Dev Psychobiol. 54 (1), 77-91 (2012).</li>
<li>Richards, J. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Neurodevelopmental+MRI+Database%5BTitle%5D)+AND+%22%22%5BJournal%5D)">Neurodevelopmental MRI Database.</a> , Available from: 
 <a target="_blank" href="http://jerlab.psych.sc.edu/NeurodevelopmentalMRIDatabase">http://jerlab.psych.sc.edu/NeurodevelopmentalMRIDatabase</a> (2010).</li>
<li>Fuchs, M., Wagner, M., Kastner, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Boundary+element+method+volume+conductor+models+for+EEG+source+reconstruction%5BTitle%5D)+AND+%22Clin.+Neurophysiol%22%5BJournal%5D)">Boundary element method volume conductor models for EEG source reconstruction.</a> Clin. Neurophysiol. 112, 1400-1407 (2001).</li>
<li>Song, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Anatomically+Accurate+Infant+Head+Models+for+EEG+Source+Localization%5BTitle%5D)+AND+%22J+Phys+Conf+Ser%22%5BJournal%5D)">Anatomically Accurate Infant Head Models for EEG Source Localization.</a> J Phys Conf Ser. 434 (1), (2013).</li>
<li>Roche‐Labarbe, N., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((High%E2%80%90resolution+electroencephalography+and+source+localization+in+neonates%5BTitle%5D)+AND+%22Hum+Brain+Mapp%22%5BJournal%5D)">High‐resolution electroencephalography and source localization in neonates.</a> Hum Brain Mapp. 29 (2), 167-176 (2008).</li>
<li>Michel, C. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((EEG+source+imaging%5BTitle%5D)+AND+%22Clin+Neurophysiol%22%5BJournal%5D)">EEG source imaging.</a> Clin Neurophysiol. 115 (10), 2195-2222 (2004).</li>
<li>Hernandez, Z. R., Cruz-Garza, J., Tse, T., Contreras-Vidal, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((L.Decoding+of+intentional+actions+from+scalp+electroencephalography+%28EEG%29+in+freely-behaving+infants%5BTitle%5D)+AND+%22Conf+Proc+IEEE+Eng+Med+Biol+Soc%22%5BJournal%5D)">L.Decoding of intentional actions from scalp electroencephalography (EEG) in freely-behaving infants.</a> Conf Proc IEEE Eng Med Biol Soc. , 2115-2118 (2014).</li>
<li>Bulea, T. C., Prasad, S., Kilicarslan, A., Contreras-Vidal, J. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Sitting+and+Standing+Intention+Can+be+Decoded+from+Scalp+EEG+Recorded+Prior+to+Movement+Execution%5BTitle%5D)+AND+%22Front+Hum+Neurosci%22%5BJournal%5D)">Sitting and Standing Intention Can be Decoded from Scalp EEG Recorded Prior to Movement Execution.</a> Front Hum Neurosci. , 8(2014).</li>
<li>Cuevas, K., Cannon, E. N., Yoo, K., Fox, N. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+infant+EEG+mu+rhythm%3A+methodological+considerations+and+best+practices%5BTitle%5D)+AND+%22Developmental+Review%22%5BJournal%5D)">The infant EEG mu rhythm: methodological considerations and best practices.</a> Developmental Review. 34 (1), 26-43 (2014).</li>
<li>Goncharova, I. I., McFarland, D. J., Vaughan, T. M., Wolpaw, J. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((EMG+contamination+of+EEG%3A+spectral+and+topographical+characteristics%5BTitle%5D)+AND+%22Clin.+Neurophysiol%22%5BJournal%5D)">EMG contamination of EEG: spectral and topographical characteristics.</a> Clin. Neurophysiol. 114 (9), 1580-1593 (2003).</li>
<li>Marins, J. L., Yun, X., Bachmann, E. R., McGhee, R. B., Zyda, M. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((An+extended+Kalman+filter+for+quaternion-based+orientation+estimation+using+MARG+sensors%5BTitle%5D)+AND+%22Proc.+IEEE%2FRSJ+Int.+Conf.+Intelligent+Robots+and+Systems%22%5BJournal%5D)">An extended Kalman filter for quaternion-based orientation estimation using MARG sensors.</a> Proc. IEEE/RSJ Int. Conf. Intelligent Robots and Systems. 4, 2003-2011 (2001).</li>
<li>Mullen, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Real-time+modeling+and+3D+visualization+of+source+dynamics+and+connectivity+using+wearable+EEG%5BTitle%5D)+AND+%22Conf+Proc+IEEE+Eng+Med+Biol+Soc%22%5BJournal%5D)">Real-time modeling and 3D visualization of source dynamics and connectivity using wearable EEG.</a> Conf Proc IEEE Eng Med Biol Soc. , 2184-2197 (2013).</li>
<li>Sugiyama, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Dimensionality+reduction+of+multimodal+labeled+data+by+local+fisher+discriminant+analysis%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Mach.+Learn.+Res%22%5BJournal%5D)">Dimensionality reduction of multimodal labeled data by local fisher discriminant analysis.</a> J. Mach. Learn. Res. 8, 1027-1061 (2007).</li>
<li>Li, W., Prasad, S., Fowler, J. E., Bruce, L. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Locality-preserving+dimensionality+reduction+and+classification+for+hyperspectral+image+analysis%5BTitle%5D)+AND+%22IEEE+Trans.+Geosci.+Remote+Sensing%22%5BJournal%5D)">Locality-preserving dimensionality reduction and classification for hyperspectral image analysis.</a> IEEE Trans. Geosci. Remote Sensing. 50, 1185-1198 (2012).</li>
<li>Cruz-Garza, J. G., Hernandez, Z. R., Nepaul, S., Bradley, K. K., Contreras-Vidal, J. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Neural+decoding+of+expressive+human+movement+from+scalp+electroencephalography+%28EEG%29%5BTitle%5D)+AND+%22Front+Hum+Neurosci%22%5BJournal%5D)">Neural decoding of expressive human movement from scalp electroencephalography (EEG).</a> Front Hum Neurosci. 8 (188), (2014).</li>
<li>Kilicarslan, A., Prasad, S., Grossman, R. G., Contreras-Vidal, J. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((High+accuracy+decoding+of+user+intentions+using+EEG+to+control+a+lower-body+exoskeleton%5BTitle%5D)+AND+%22Conf+Proc+IEEE+Eng+Med+Biol+Soc%22%5BJournal%5D)">High accuracy decoding of user intentions using EEG to control a lower-body exoskeleton.</a> Conf Proc IEEE Eng Med Biol Soc. , 5606-5609 (1109).</li>
<li>Gramann, K., Jung, T. -P., Ferris, D. P., Lin, C. -T., Makeig, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Toward+a+new+cognitive+neuroscience%3A+modeling+natural+brain+dynamics%5BTitle%5D)+AND+%22Front+Hum+Neurosci%22%5BJournal%5D)">Toward a new cognitive neuroscience: modeling natural brain dynamics.</a> Front Hum Neurosci. 8 (444), (2014).</li>
<li>Bulea, T. C., Kilicarslan, A., Ozdemir, R., Paloski, W. H., Contreras-Vidal, J. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Simultaneous+scalp+electroencephalography+%28EEG%29%2C+electromyography+%28EMG%29%2C+and+whole-body+segmental+inertial+recording+for+multi-modal+neural+decoding%5BTitle%5D)+AND+%22J+Vis+Exp%22%5BJournal%5D)">Simultaneous scalp electroencephalography (EEG), electromyography (EMG), and whole-body segmental inertial recording for multi-modal neural decoding.</a> J Vis Exp. 26 (77), (2013).</li>
<li>Odabaee, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Neonatal+EEG+at+scalp+is+focal+and+implies+high+skull+conductivity+in+realistic+neonatal+head+models%5BTitle%5D)+AND+%22NeuroImage%22%5BJournal%5D)">Neonatal EEG at scalp is focal and implies high skull conductivity in realistic neonatal head models.</a> NeuroImage. 96, 73-80 (2014).</li>
<li>Knickmeyer, R. C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+structural+MRI+study+of+human+brain+development+from+birth+to+2+years%5BTitle%5D)+AND+%22J+Neurosci%22%5BJournal%5D)">A structural MRI study of human brain development from birth to 2 years.</a> J Neurosci. 28, 12176-12182 (2008).</li>
<li>Lord, C., Rutter, M., DiLavore, P. C., Risi, S. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aLord%2C+C+%22Autism+Diagnostic+Observation+Schedule%22">Autism Diagnostic Observation Schedule</a>. , Psychological Services. Los Angeles, Calif, Western. (2000).</li>
<li>Gotham, K., Pickles, A., Lord, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Standardizing+ADO+S+scores+for+a+measure+of+severity+in+autism+spectrum+disorders%5BTitle%5D)+AND+%22J+Autism+Dev+Disord%22%5BJournal%5D)">Standardizing ADO S scores for a measure of severity in autism spectrum disorders.</a> J Autism Dev Disord. 39, 693-705 (2009).</li>
<li>Mullen, E. M. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aMullen%2C+EM+%22Mullen+Scales+of+Early+Learning%22">Mullen Scales of Early Learning</a>. , AGS Edition, AGS Publishing. Circle Pines, Minn. (1995).</li>
<li>Wolff, J. J., Gu, H., Gerig, G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((IBIS+Network.+Differences+in+white+matter+fiber+tract+development+present+from+6+to+24+months+in+infants+with+autism%5BTitle%5D)+AND+%22Am+J+Psychiatry%22%5BJournal%5D)">IBIS Network. Differences in white matter fiber tract development present from 6 to 24 months in infants with autism.</a> Am J Psychiatry. 169 (6), 589-600 (2012).</li>
</ol>

Brain Products ו-Brain Vision מימנו באדיבות את דמי הגישה הפתוחה שגובה כתב העת.

הפרוטוקול המתואר מציג מתודולוגיה לאסוף נתונים מתינוקות באופן חופשי-מתנהגים בזמן שהם באינטראקציה עם הנסיין בזמן אמת. היא מעסיקה טכנולוגיה ניידת הדמיה מוחית (EEG קרקפת) כדי ללכוד פעילות עצבית בעת ההקלטה בו זמנית נתונים kinematic עם Imus במקומות אסטרטגיים בגוף. פגישת הניסוי גם הוקלטה על ידי מצלמת וידאו. שלוש מערכות הקלטת נתונים מסונכרנות באמצעות מערכת הדק מותאם אישית. מערכת IMU EEG וקשור לנושא שהוא / היא נעה בחופשיות במהלך פגישת הניסוי. Imus צריך להיות קשור באופן מאובטח כדי להיות מסוגל ללכוד קינמטיקה מדויקת. כדי להבטיח ניידות בלתי מוגבלת מלאה של הנושא, הציוד צריך להיות כמו פולשנית מינימאלית ככל האפשר; לכן השימוש של בעל לתמוך כבלי אלקטרודה של EEG ותיבת בקרת EEG. הנסיין אז אינטראקציה עם התינוק למשך כ 15 דקות. INFANT יעורר רפרטואר תלוי גיל של התנהגויות במהלך האינטראקציה. אלה כוללים מנוחה, להגיע-אחיזה, להגיע-הצעה, לחקור, להתבונן, ולחקות. עם זאת, כמה תינוקות יהיו מוכנים לשתף פעולה בפגישה בשל עייפות, חוסר נוחות, או מתח. ודא כדי לתזמן את הניסוי כאשר הילד הוא דינמי ופעיל ביותר למניעת המופע של תגובות השליליות ממנו / שלה. אופי הניסוי מציג סיכונים לאיכות הנתונים שנרשמו לאורך כל הפגישה. לכן, חשוב לבדוק את כל חיבורים ואיכות נתונים לפני שמתחיל ההקלטה, ולפקח עליהם באופן רציף במהלך הפגישה. אם מערכת ה- EEG הנתונים אינה הקלטת נתוני איכות, לעצור את התוכנה ונתק את כל החיבורים. לפני ההפעלה מחדש של התוכנה או חיבור הציוד חזרה למחשב הנייד, להסיר את כל מקורות רעש האפשריים (כלומר, ספקי כוח) מהקרבה של חומרת ההקלטה. EEחומרת G כוללת מגברי אות שיכול להרים רעש סביבתי אם להציב בסמוך למקורות רעש חשמליים. למקלט IMU, לוודא שאין הפרעה בקו הראיה בין המקלט והניסוי והתינוק. הגדרת ניסוי זה מספקת נתונים עצבי רזולוציה גבוהות זמניים על ידי מדידת פעילות חשמלית על פני השטח של עור הקרקפת. מחקרים שנעשו לאחרונה הראו את הכדאיות של ניצול אותות אלה, יחד עם קינמטיקה כל הגוף, לזהות מידע לסיווג לתנועות הבעה 20, ותנועות פונקציונליות 21,22, המצביע על כך גישת אוסף זה מוצע נתונים יכולה להוביל להבנה טובה יותר של עצבי בסיס של חיקוי בתינוקות. התרומות אחרונות כוללות אלגוריתמי למידת מכונת חזקים להחיל דינמיקת מוח 13,20,21 בונות ערכת כלים גדלו ללמוד פוטנציאלי משטח בse טבעי יותרttings. התקנה מוצעת זה מספק ספקטרום של אפשרויות לשאלות מחקר יש לטפל 2,22. במיוחד, זה יכול להיות מיושם על מחקר התמקד ב) הבנת הבסיס העצבי של התפתחות הקוגניטיבית-מוטורית של תינוקות המבוססים על אוכלוסייה גדולה של נושאים; ב) הבנת הבסיס העצבי של כוונתו של התינוק ב&#39;פעולה והקשר &#39;, שאמורה להיות חזוי של פעולת התנהגות הנכנסת; ג) כימות דפוסים עצביים נפוצים וייחודיים לאפיין אינדיבידואליות והשתנות במוח המתפתח; וד) לומד את הופעתה של תהליכי חיקוי ולמידה. מטרות אלה כרוכים הפריסה של אלגוריתמי למידת מכונה שיכול להתמודד עם נתונים סטטיסטיים עשירים הן בפוטנציאל-מקורו במוח אינפורמטיבי וחפצי תנועה או שריר 12,20,23. מחקר זה מנסה להעריך את המקורות בקליפת המוח ופוטנציאלים שדה חשמליים באמצעות נתוני ה- EEG תינוק. עקבקשיים הטכניים כגון חוסר הידע בערכי מוליכות ראש תינוק ועובי של חומר בקליפת המוח, המודלים מדויקים של מודל הראש הוא משימה קשה. מחקרים נוספים נדרשים להערכות מוליכות רקמה אזוריות פולשנית בתינוקות 24. פילוח משטח קליפת המוח של נתוני MRI תינוק מציג אתגר נוסף בשל העניים לעומת זאת מצאו בתמונות של המוח האנושי מתפתח 25. יש צורך במחקר עתידי לטיפול בקשיים אלה ולהעריך קושרת neurophysiological שונות של פיתוח והתנהגות תינוק. לבסוף, פרוטוקול הניסוי המוצע ושיטות ניתן לפרוס במחקרם של אלה עם נכויות התפתחותיות כגון תינוקות עם הפרעה סבירה ספקטרום האוטיסטי (ASD). ביישום כזה, זה יהיה רצוי לכלול קבוצת ביקורת והערכות התפתחותית מתאימות לאפיין את שני קבוצות (שליטה וASD). לבחינהple, קבוצת מחקר יכולה להיות מורכבת מכל הסיכון הגבוה (לASD) אחים תינוק העריך עם אוטיזם אבחון תצפית תוספת 26, חומרת סימפטומים 27 וסולמות מאלן של מוקדמת למידה 28 לאפיין יכולת הקוגניטיבית כללית. אם סריקות MRI זמינות, משוקלל דיפוזיה תהיה גם רצויות מאוד 29.

אחת היכולות האנושיות הבסיסיות היא היכולת ללמוד ולפרוס פעולות (ייצור פעולה) אסטרטגי בשירות של מטרות ותגמולים, היכולת לתפוס את המטרות של שותפים חברתיים (הבנת פעולה) כדי לייצר תגובות חברתיות מתאימות, והיכולת ללמוד מאחרים באמצעות תצפית וחיקוי 1. הבסיס העצבי של יכולות קוגניטיביות-המוטוריים אלה יוחסו, לפחות בחלקו, למערכת נוירון מראה שנקרא; מערכת שחשבה להיות מעורבת כאשר אחד רואה מישהו מבצע פעולה וכאשר אחד מבצע את הפעולה. עם זאת, הקשר הפוטנציאלי בין מערכת נוירון מראה והבנת פעולה עדיין לא הבין היטב 1. לומד את הופעתה והתפתחותה של מערכת נוירון מראה זה בתינוקות אנושיים כבר הקשו על ידי) המגבלות הטכניות של רכישת נתונים רב מודלי של פעילות מוח בקורלציה לכוונה ונתוני תנועה פרטנית, ב) המגבלות שהוטלו על ידי פרוטוקולי ניסוי ש(,, (למשל אינטראקציה חברתית עם סוכן המתואר בקלטת וידאו את הצורך בשמירה על יציבה עדיין למזער חפצים במהלך electroencephalographic EEG) הקלטות לא טבעיות, וכו &#39;), וג) מחסומי תקשורת / שפה כאשר בודקים תינוקות צעירים / פעוטות שיגבילו מאוד את היכולות של החוקר לתת הוראות ולאמת התנהגויות. להבנה טובה יותר של עצבי השונות ודינמיקת התנהגות בהתנהגות טבעית, פיתחנו גישה ניסויית ואנליטית רומן שמאפשרת הלימוד של מצעים העצביים של התנהגויות המתעוררים תכליתיות וחברתיות אצל ילדים צעירים הזמן נפתרה. באופן ספציפי, אנחנו פרוסים גישת הדמיה מוחית נייד מבוססת EEG (Mobi) 2 לפעילות המוח ושיא תנועה מתינוקות באופן חופשי-מתנהגים במהלך אינטראקציה עם הנסיין. יחידות מדידת אינרציה (Imus) שמשו למוןitor קינמטיקה נושא והניסוי של. טכנולוגית EEG וחיישני אינרציה שמשו ללמוד דפוסים עצביים והפעלות הקשורות לחיקוי פעולת התינוקות והתנהגויות מכווני מטרה באינטראקציה הבלתי רגילה עם הנסיין / שחקן. פעולות כגון יד-אחיזה, להגיע-הצעה, להתבונן, מנוחה, ולחקור כל חלק מהתהליכים קוגניטיביים-המוטוריים המעורבים בחיקוי. יתר על כן, אנו משתמשים בהערכת מקור בתרגום גנרטורים של פוטנציאלים חשמליים בתוך המוח במהלך המשימות התנהגותיות, וכך לומד את דינמיקת spatiotemporal של זרמים עצביים במוח. בדומה לכך אנו לפרוס אלגוריתמי למידת מכונה להעריך ולמדוד את יכולת החיזוי של פעולות אלה על ידי התנהגות זיהוי דפוסי מרחב ובזמן פעולה רלוונטית בפעילות העצבית בחיישן (EEG) ו / או חללי מקור. שילוב ERD המסורתי / ERS, מקור וניתוח פענוח לספק developmen מקיף יותרתיאור טל של הבסיס העצבי של התנהגויות כאלה. התקנה זו מאפשרת לנו לנצל את היתרונות של גישת Mobi 2,3 וללמוד את יחסי הגומלין החברתיים בין התינוקות והניסוי כפי שהם מתרחשים באופן טבעי ללא הגבלות. הפרוטוקול, מרגע שהנושא מגיע לזמן שהוא / היא עוזבת, לוקח כ 1 שעה כדי להשלים. רכישת מיקום האלקטרודה זמן התקנה וIMU / EEG משתנה 15-25 דקות בהתאם לגורמים כגון אורך שיער ושיתוף פעולה בנושא. האתחול והתצורה של הציוד מוסיף עד 10 דקות, והפגישה הבדיקות נמשכת כ -15 דקות. הסרת Imus וכובע EEG, כולל ניקוי ראשו של התינוק מג&#39;ל היפואלרגנית, לוקחת 5-10 דקות.

<table><tbody><tr><td>BrainAmp Amplifier</td><td>מוצרי מוח, Gmbh</td><td></td><td></td></tr><tr><td>actiCAP EEG cap- 64 אלקטרודות *</td> <td>מוצרי מוח, Gmbh</td><td></td><td></td></tr><tr><td>actiCAP Control Box</td><td>Brain Products, Gmbh</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Brain Vision Recorder Software v1.20.0601</td><td>Brain Products, Gmbh</td><td></td><td></td></tr><tr><td>actiCAP Control Box software v1.2.5.2</td><td>Brain Products, Gmbh</td><td></td><td></td></tr><tr><td>CapTrak</td><td>Brain Products, Gmbh</td><td></td><td></td></tr><tr><td>CapTrak software v1.0.0</td><td>Brain Products, Gmbh</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Opal Movement Monitor</td><td>APDM, Inc</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Opal תחנת עגינה</td><td>APDM, Inc</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Opal נקודת גישה אלחוטית</td><td>APDM, Inc</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Motion Studio software v1.0.0.201503302222</td><td>APDM, Inc</td><td></td><td></td></tr><tr><td>תיבת טריגר</td> מצלמת וידאו <td>מותאמת אישית</td><td></td><td></td></tr><tr><td></td><td>HC-W850M, Panasonic Co.</td><td></td><td></td></tr><tr><td>*כובעי ה-EEG מגיעים בגדלים הבאים של היקף ראש לתינוקות: 42, 44, 46, 48, 50 ס"מ. עבור פרוטוקול זה, מומלץ מלאי של 2 כובעים מכל גודל.</td><td></td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

גישה חדשנית ניסויית ואנליטית למולטימודליות עצביות פענוח כוונות במהלך אינטראקציה חברתית באופן חופשי על-מתנהג תינוקות אנושיים

A Novel Experimental and Analytical Approach to the Multimodal Neural Decoding of Intent During Social Interaction in Freely-behaving Human Infants

הבנת התפתחות טיפוסית ולא טיפוסית נותרה אחת השאלות הבסיסיות במדעי המוח האנושיים ההתפתחותיים. באופן מסורתי, פרדיגמות ניסיוניות וכלי ניתוח הוגבלו למשימות מעבדה והקשרים מוגבלים בשל מגבלות טכניות שהוטלו על ידי מערך טכניקות המדידה והניתוח הזמין וגיל הנבדקים. מגבלות אלה מגבילות מאוד את חקר הדינמיקה העצבית ההתפתחותית ורשתות עצביות קשורות העוסקות בקוגניציה, תפיסה ופעולה אצל תינוקות המבצעים "בפעולה ובהקשר". פרוטוקול זה מציג גישה חדשה לחקר תינוקות וילדים צעירים כשהם מארגנים בחופשיות את התנהגותם, ואת השלכותיה בסביבה מורכבת, בלתי צפויה ודינמית מאוד. המתודולוגיה המוצעת משלבת אלקטרואנצפלוגרפיה פעילה של הקרקפת (EEG) מסונכרנת בצפיפות גבוהה, יחידות מדידה אינרציאליות (IMUs), הקלטת וידאו וניתוח התנהגותי כדי ללכוד פעילות מוחית ותנועה לא פולשנית בתינוקות המתנהגים בחופשיות. מערך זה מאפשר לחקור את הדינמיקה של הרשת העצבית במוח המתפתח, בפעולה ובהקשר, כאשר רשתות אלה מגויסות במהלך משימות מוכוונות מטרה, חקר ואינטראקציה חברתית.

<html> איור 8 מציג EEG מדגם ונתוני תאוצה מImus לחלון זמן 16 שניות שנרשם במהלך אינטראקציה בין הנושא והניסוי. נתוני ה- EEG מחדש נדגמו ב 100 הרץ ולאחר מכן להקה לעבור סינון [1-40 הרץ] באמצעות צו 3, מסנן Butterworth אפס שלב. ערוצים עם ערכים גבוה עכבה (Z&gt; 60 ק&quot;ג-אוהם), וערוצים היקפיים, הושלכו 12,15. Imus נרשם תשעה אותות ב128 הרץ: שטף מגנטי, מהירות זוויתית, והאצה ליניארי בשלושה צירים קרטזית. כאן אנו מראים את הגודל של האצה-פיצוי הכובד (GC). ההשפעה של תאוצת הכובד פוצתה על ידי החלת מסנן קלמן לחזות את כיוון IMU במסגרת גלובלית 16. הנתונים מפולחים על ידי בדיקה ויזואלית של הקלטות וידאו (שלב 7.1). קווים אנכיים מוצקים מצביעים על תחילתה של התנהגות של עניין, כקווים אנכיים מנוקדים מייצגים את הסוף של האירוע. class = &quot;jove_content&quot;&gt; השפעה של ממצאי תנועה נמצאת בנתוני ה- EEG שמוצגים באיור 8 סביב 709s. גישה בלתי מוגבלת לאיסוף נתונים בפרוטוקול ניסוי זה הופכת את נתוני ה- EEG רגישים מהבהב עין, תנועות עיניים, תנועה וחפצי electromyographic. נתוני מעובד באמצעות מסנן להקה עובר 3 rd כדי אפס שלב Butterworth להגביל אותו לדלתא-הלהקה (1-4Hz), וטופלו על ידי הפחתה הממוצעת וחלוקת על ידי סטיית התקן. חפצים גבוהים משרעת הוסרו באופן אוטומטי תוך שימוש בשיטה להסרת הלכלוך Subspace (ASR) 17. בנוסף, ערוצים היקפיים אינם נכללים בניתוח נתונים במאמץ למזער זיהום חפץ myoelectric. Frontalis והתכווצויות שרירים temporalis להתמזג עם אות EEG בולטת ביותר במקומות היקפיים: התכווצות Frontalis מופיעה במקומות קדמי, והתכווצות temporalis מופיעה בחזיתית וtempor רוחבמקומות אל 15. כדי לבדוק את טיבם של הנתונים שנאספו עם פרוטוקול זה, היסטוגרמות נתוני ה- EEG היו זממו באיור 9. באיור 9 א, זה מתאר את התפלגות הנתונים של האות הסטנדרטית משלוש אלקטרודות מרחבית נציג. נתוני ה- EEG מראים הפצת multimodal להתנהגויות ניתחו. באיור 9 ערכי הגבנוניות מוצגים כגרף עמודות לקלה יותר בדיקה ויזואלית של נתונים. סיווג בוצע על ידי חילוץ פיגורים של כל ערוץ EEG מבוסס זמן, צמצום ממדית תוך שמירה על הפיזור המקומי של כל כיתה (ניתוח המבחין המקומי של פישר (LFDA)) 18, והכשרה / בדיקת מודל של הקבוצה המצומצמת של תכונות (תערובת גאוס מודלים (GMMs)) 19. דגימות הדרכה / בדיקת נדגמו באופן אקראי על פני 20 חזרות (כלומר, אימות צולבת) כדי למנוע כל OVer-fitting.Training/testing גודל מדגם משתנה בהתחשב במספר הערוצים דחו (כלומר, עכבה גבוהה מ -60 קילו-הרץ), אורכו של מושב ניסוי, ומספר הניסויים וההתנהגויות לידי ביטוי. עם זאת, מספר דגימות אימונים ובדיקות המשמשות לכל כיתה (התנהגות) מתאים ל- 50% מהכיתה לפחות המאוכלסת. כדוגמא, את גודל קבוצת הבדיקה של כל כיתה הוא N = 1,069 דגימות לנתונים תינוק שמוצגים באיור 10. כל הצעדים מראש העיבוד וסיווג חושבו תחת סביבת תכנות MATLAB. איור 11 מתאר את ההליך כולו להערכת מקור EEG שבוצעה במחקר זה באופן צעד-אחר-צעד. פרטים נוספים על כל צעד גם סיכמו בסעיף 8. איור 12 מופעי תוצאות של אירוע קשור (דה) סנכרון (ERD / ERS) בקצב mu (Hz 5-9) ומקורות דיפול במהלך &quot;Reach-ההצעה1; משימה. ERS וERD חושב כאחוז מירידה או עלייה בכוח תדירות-להקה שמתרחש במהלך אירוע (ולהגיע הצעת משימה) מרווח בהשוואה למרווח הייחוס (קטע שצולם לפני האירוע). נתון זה מראה גם האצת גודל-פיצוי כובד שהושגה במהלך המשימה משני פרקי ידיו של התינוק והשחקן. לניתוח דיפול אותות EEG היו מפורקים באמצעות ניתוח מרכיבים עצמאי (רשפ&quot;ת) לחסל את רעש רקע. הערכת המקור בוצעה בקצב mu לאחר עיבוד מקדים ICA באמצעות אלגוריתם מוסיקה קבועה 5. כצפוי, המקורות היו נקודות מעל האזור המוטורי הראשוני הנכון ואילו הנושא באמצעות ידו השמאלית כדי לתפוס את האובייקט. <table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" style=";text-align:right;direction:rtl"><tbody><tr><td> שם המוצר </td><td> חברה </td><td> כמות </td></tr><tr><td> BrainAmp מגבר </td><td> מוצרי מוח, GmbH </td><td> 2 </td></tr><tr&gt; <td> actiCAP EEG חבש כובע, 64 אלקטרודות * </td><td> מוצרי מוח, GmbH </td><td> 10 </td></tr><tr><td> actiCAP תיבת בקרה </td><td> מוצרי מוח, GmbH </td><td> 1 </td></tr><tr><td> תוכנת מוח חזון מקליט </td><td> מוצרי מוח, GmbH </td><td> 1 </td></tr><tr><td> תוכנת actiCAP תיבת הבקרה </td><td> מוצרי מוח, GmbH </td><td> 1 </td></tr><tr><td> CapTrak </td><td> מוצרי מוח, GmbH </td><td> 1 </td></tr><tr><td> תוכנת CapTrak </td><td> מוצרי מוח, GmbH </td><td> 1 </td></tr><tr><td> צג תנועת אופל </td><td> APDM, Inc </td><td> 6 </td></tr><tr><td> תחנת עגינה לאופל </td><td> APDM, Inc </td><td> 6 </td></tr><tr><td> נקודת גישה אלחוטית אופל </td><td> APDM, Inc </td><td> 1 </td></tr><tr><td> תוכנת Motion סטודיו </td><td> APDM, Inc </td><td> 1 </td></tr><tr><td> תיבת הדק </td><td> מותאם אישית </td><td> 1 </td></tr><tr><td> מצלמת וידאו </td><td> HC-W850M, Panasonic ושות &#39; </td><td> 1 </td></tr><tr><td colspan="3"> * כובעי EEG לבוא בגדלי היקף הראש הבאים לתינוקות: 42, 44, 46, 48, 50 סנטימטרים. לפרוטוקול זה, מלאי של 2 כמוסות של כל גודל מומלץ. </td></tr></tbody></table> שולחן ציוד 1. <img alt="איור 1" src="/files/ftp_upload/53406/53406fig1.jpg" /> איור 1. דיאגרמות זרימה. תרשים () זרימה של הגדרת הניסוי. (ב) תרשים זרימה של מושב איסוף הנתונים. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/53406/53406fig1large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.</a> <img alt="איור 2" src="/files/ftp_upload/53406/53406fig2.jpg" /> איור של 2. נושאetup ומוכן לאיסוף נתונים. (א) להציג קדמי של נושא לובש כובע EEG, וארבעה Imus. ייצוג טופוגרפי של כובע 64 ערוץ EEG באמצעות מערכת המיקום האלקטרודה סטנדרטית 10-20 (ב). <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/53406/53406fig2large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן לצפייה גרסה גדולה יותר של דמות זו.</a> <img alt="איור 3" src="/files/ftp_upload/53406/53406fig3.jpg" /> ציוד איור 3. נתונים איסוף וחדר הבדיקות. (א) התקנת ציוד איסוף הנתונים: (1), כובע תיבת בקרת EEG EEG (2), הדק (3), מקלט נתוני IMU אלחוטי (4), מגברי EEG (5), תיבת צעצוע (6), הדק בלחיצת כפתור (7), מחשבים ניידים רכישת נתונים (8), תחנת עגינה לImus (9). (ב) תקריב של כובע EEG, אלקטרודות פעילים ותיבת בקרה. (C) תקריב של Imus ומקלט אלחוטי, trigge<html> r בלחיצת כפתור, מגברי EEG, ומחשבים ניידים איסוף הנתונים. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/53406/53406fig3large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.</a> <img alt="איור 4" src="/files/ftp_upload/53406/53406fig4.jpg" /> איור 4. ייצוג סכמטי של הגדרת ניסוי. בעל תיבת בקרת EEG (10). האפוטרופוס של הנושא יושב על כיסא (11), הנסיין יושב על כיסא (14) והאדם ניטור נתונים יושב על כיסא (17). שאר ההתקנה הניסיונית מוצג:. שולחן אינטראקציה (12), הדק (13), תיבת צעצוע (15), שולחן רכישת נתונים (16), מיקום מצלמת וידאו (18) <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/53406/53406fig4large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של זה דמות.</a> <html> &quot;Src =&quot; / קבצים / ftp_upload / 53406 / /&gt; 53406fig5.jpg &quot; איור 5. צילום מסך של תוכנת שליטת EEG. החיצים מצביעים על סמלים מרכזיים בתוכנה מתוארת בשלב 6.1 ו 6.8. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/53406/53406fig5large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.</a> <img alt="איור 6" src="/files/ftp_upload/53406/53406fig6.jpg" /> מסך איור 6. של תוכנת הקלטת EEG. החיצים מצביעים על סמלים מרכזיים בתוכנה המתוארת בשלב 6.2 ו -6.3. סעיף של נתונים הגולמיים זורם-חיים מוצג. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/53406/53406fig6large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.</a> PG &quot;/&gt; איור 7. צילום מסך של תוכנת Imus. התיבות האדומות להדגיש את הסמלים המרכזיים בתוכנה המתוארת בשלב 6.4. () חלון ראשי הפקודה. (ב) חלון תצורה. חלון הקלטה (C). <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/53406/53406fig7large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.</a> <img alt="איור 8" src="/files/ftp_upload/53406/53406fig8.jpg" /> איור 8. נתונים לדוגמא מהפעלה ניסיונית נציג. נתוני ה- EEG () והאצה מוצגים, שתי הלהקה לעבור סינון [1-40Hz]. אלקטרודות EEG עם עכבה נמוכה (Z &lt;60 ק&quot;ג-אוהם) לאורך כל הפגישה מוצגות. קווים אנכיים מוצקים מצביעים על תחילת התנהגות (B) ובכל זאת מסגרת ייצוגים של התינוק העוסק בהתנהגויות ניתחה:. שים לב, Reach-אחיזה, Reach-הצעה, Imita<html> טה, לחקור, מנוחה. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/53406/53406fig8large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.</a> <img alt="איור 9" src="/files/ftp_upload/53406/53406fig9.jpg" /> איור 9. היסטוגרמות דוגמא של משרעת EEG לשש התנהגויות מזוהות. הנתונים מוצגים) תואמים את הנתונים הגולמיים משלוש אלקטרודות (CP2, FC5, אסיר ציון) נרשמה בפגישה עם תינוקת בת 20 חודשים. היסטוגרמות הם מדורגים המספר הגבוה ביותר של אירועים והגבנוניים של כל היסטוגרמה מוצגת בצד הימין של כל חלקה. שים לב לחלוקת multimodal עבור רוב ההתנהגויות. B) הגבנונית של נתוני מדגם לכל התנהגות. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/53406/53406fig9large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.</a> גיל = &quot;תמיד&quot;&gt; <img alt="איור 10" src="/files/ftp_upload/53406/53406fig10.jpg" /> איור 10. EEG צופה פעולות התנהגותיות בתינוקות מתנהגים בחופשיות 12. מדגם מטריצת בלבול לדיוק הסיווג לתינוקת בת 20 חודש מוצגת. דיוק הפענוח הכולל מוצג בפינה הימנית תחתונה. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/53406/53406fig10large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.</a> <img alt="איור 11" src="/files/ftp_upload/53406/53406fig11.jpg" /> 11. לוקליזציה מקור איור. צעדים הנדרשים ללוקליזציה מקור דיפול תינוק באמצעות MRI אנטומיים ונתוני ה- EEG פונקציונליים. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/53406/53406fig11large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של איור זה</a>יור. <img alt="איור 12" src="/files/ftp_upload/53406/53406fig12.jpg" /> פרופיל ניתוח משימה 12. Reach-הצעת איור.) מול המצלמה של תינוק ביצוע B &quot;Reach-הצעה&quot; משימה.) ממוצע גלובלי כוח שדה של EEG בלהקת מו (5-9 הרץ), מסלולי תנועת גפיים של התינוק והשחקן; Grand ממוצע ההפרעות רפאים אירוע קשור מכל הערוצים. ג) מקורות דיפול לוקליזציה לשני אירועים של &quot;תחילת תנועה&quot; ו &quot;תנועה שלמה&quot;. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/53406/53406fig12large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.</a>

פרוטוקול זה מציג מתודולוגיה חדשה לפענוח עצבי של כוונה מתינוקות המתנהגים בחופשיות במהלך אינטראקציה חברתית לא מתוסרטת עם שחקן. פעילות עצבית נרכשת באמצעות אלקטרואנצפלוגרפיה פעילה בקרקפת (EEG) לא פולשנית בצפיפות גבוהה. נתונים קינמטיים נאספים עם יחידות מדידה אינרציאליות ומתווספים להקלטת וידאו מסונכרנת.

Understanding typical and atypical development remains one of the fundamental questions in developmental human neuroscience. Traditionally, experimental ...

המטרה הכללית של הליך זה היא ללכוד פעילות מוחית ונתונים קינמטיים מתינוקות על ידי שילוב מסונכרן של אלקטרואנצפלוגרפיה (EEG) פעילה בעלת צפיפות גבוהה של קרקפת, יחידות מדידה אינרציאליות והקלטות וידאו. הדבר מושג תחילה על ידי הנחת כובע ה-EEG על ראשו של התינוק והבטחה שרמות העכבה בין כל אלקטרודה לקרקפת הן מקובלות. השלב השני הוא קיבוע יחידות מדידה אינרציאליות על ראשו, זרועותיו וחזהו של התינוק, וכן על פרקי כפות ידיו של הנסיין.בשלב הבא, הנסיין מקייים אינטראקציה עם התינוק במטרה לעורר תגובת חיקוי; השלב הסופי הוא דיגיטציה של הקואורדינטות המרחביות התלת-ממדיות של אלקטרודות ה-EEG. בסופו של דבר, רכישת נתוני EEG ונתונים קינמטיים מתינוקות המתנהגים באופן חופשי מאפשרת לחקור את הבסיס העצבי של התפתחות מוטורית-קוגניטיבית ואת הופעתה של קוגניציה חברתית. יתרון של טכניקה זו על פני גישות אחרות החוקרות קוגניציה חברתית הוא היכולת לרכוש נתוני פעילות עצבית בזמן אמת ובתוך ההקשר במהלך השנתיים הראשונות לחיים.שיטה זו יכולה לסייע במתן מענה לשאלות מפתח בתחום הנוירוסיינס הקוגניטיבי, כגון מהו הקשר המהותי בין שינויים התפתחותיים בארכיטקטורה של המוח לבין התנהגות? להשלכות של טכניקה זו יש השפעה על הטיפול בבעיות של קוגניציה חברתית ובהפרעות מאספקטום האוטיזם, מכיוון שניתן להשתמש בה כדי לחקור אבני דרך התפתחותיות ולמידה באמצעות חיקוי, את האופן שבו תינוקות מעבדים פעולות חזותיות, ואת האופן שבו הם משתתפים בתקשורת חברתית. למרות ששיטה זו יכולה לספק תובנה להבנת התפקוד של מערכת נוירוני המראה במוח האנושי המוקדם, ניתן להחיל אותה גם על מערכות קוגניטיביות אחרות, כגון למידה קשובה, עיבוד שפה ותכנון מוטורי, כדי לחקור את הופעתן והתפתחותן במוח האנושי.בדרך כלל, אנשים שאינם מיומנים בשיטה זו ייתקלו בקושי, כיוון שתינוקות מסוימים עשויים לחוות אי-נוחות בסביבה חדשה, וכן מהחבשת כובע ה-EEG. גורמים כגון נמנום ורעב עלולים אף הם לגרום לאובדן סבלנות של התינוק. התחילו בליווי הוריו של התינוק אל חדר הניסוי ובהסבר קצר על מטרת הניסוי. רשמו את גיל התינוק בחודשים ואת מינו.הכינו את התינוק לבדיקת האלקטרואנצפלוגרם או EEG על ידי מדידת היקף הראש בסנטימטרים. הניחו את סרט המדידה סביב החלק הרחב ביותר של הראש, כך שיעבור מעל הגבות ומסביב לבליטה העורפית (occipital prominence) בחלק האחורי של הראש. לאחר מכן, מדדו את המרחק מה-nasn ל-ian לאורך המישור הסגיטלי המרכזי של פני הקרקפת.מקמו את האלקטרודות על כובע EEG כפי שנקבע במערכת הבינלאומית 10 20. לאחר מכן, התאימו את הכובע לראשו של התינוק. יישרו את אלקטרודת CZ עם קודקוד הראש, ואת אלקטרודות FP1 ו-FP2 על המצח.כווננו את כובע ה-EEG כך שישב באופן סימטרי לאורך המישור הסגיטלי המרכזי של הראש. לאחר מכן, חברו את אלקטרודות הייחוס, ההארקה וההקלטה לתיבת הבקרה. הפעילו את מחווני העכבה, החל מאלקטרודות ההארקה והייחוס.השתמש במזרק קטן כדי להזריק ג'ל אלקטרוליט לחלל שבין הקרקפת לאלקטרודה. ודא שרמת העכבה של האלקטרודה נמוכה מ-60 kilo ohms. האלקטרודות הופכות לצהובות כאשר העכבה יורדת מתחת ל-60 kilo ohms.אם העכבה יורדת מתחת ל-25 kilo ohms, הן יהפכו לירוקות. לאחר מכן, חברו את המגברים למחשב המארח באמצעות יציאת USB בעזרת ממיר סיב אופטי ל-USB. כדי להכין את יחידות המדידה האינרציאליות (IMUs), פתחו את תוכנת ה-IMU.לחצו על "new" בממשק הגרפי והגדירו את רצועות ה-IMU המאובטחות של imus על שני פרקי הידיים, החזה והראש של התינוק. לאחר מכן, הדקו את ה-imus על שני פרקי הידיים של הנסיין. לבסוף, חברו את מארז כניסות ומוצאי הטריגר ל-EEG והשתמשו בו.התחילו בהנחת התינוק על השולחן כך שיפנה לעבר השחקן. בקשו מההורה לשבת על הכיסא שמאחורי התינוק. לאחר מכן, רשמו את ערכי העכבה הראשוניים של אלקטרודות ה-EEG באמצעות תוכנת הבקרה על ידי בחירה בלשונית בדיקת העכבה (impedance check), לחיצה על כפתור הדלקת העכבה (impedance on), ולאחר מכן לחיצה על שמירת העכבה (save impedance).כדי לשמור את העכבות, פתח את תוכנת הקלטת ה-EEG וצור מרחב עבודה על ידי הגדרת ערוץ ה-EEG. בחר את התיקייה לשמירת נתוני הגלם. צור שם קובץ.בחר את מספר הערוצים לשימוש. הגדר תדר דגימה של 1000 hertz ובטל את הסימון באפשרות להפעלת מסננים. ודא שביטלת את הסימון באפשרות להפעלת פילוח (segmentation) כדי להתחיל בהקלטת נתוני EEG.לחץ על monitor, ואז על play בתוכנת הקלטת ה-EEG. לאחר מכן, לחץ על stream ועל record בתוכנת הקלטת ה-IMU. כדי להתחיל בהקלטת נתוני קינמטיקה, הפעל שלושה טריגרים לאיתות על תחילת הניסוי באמצעות כפתור הלחיצה במארז הכניסות והיציאות (input output enclosure).הניחו לתינוק לנוח למשך דקה אחת בזמן הקלטת נתוני הבסיס הראשוניים. בצעו את הניסוי עם התינוק למשך כ-15 דקות. נסו לעורר תגובת חיקוי אצל התינוק.שימו לב למגוון ההתנהגויות שהתינוק עשוי להפגין במהלך הניסוי, כולל הושטה, אחיזה, הגשה, חקירה, תצפית וחיקוי. הפעילו חמישה טריגרים במארז הקלט-פלט כדי לעצור את הניסוי כאשר התינוק מתעייף, או לאחר שחלפו 15 דקות של אינטראקציה בתוכנת הקלטת ה-EEG. לחצו על עצירת הקלטת נתונים בתוכנת ה-IMU.לחצו על stop בתיבת הדיאלוג של הזרם כדי להפסיק את הקלטות ה-IMU. לבסוף, רשמו את ערכי העכבה הסופיים על ידי בחירה בלשונית impedance check בתוכנת הבקרה. לאחר לחיצה על הכפתור impedance on ולחצן save impedance לשמירת העכבות, בצעו דיגיטציה של הקואורדינטות המרחביות בתלת-ממד של אלקטרודות ה-EEG באמצעות סורק תלת-ממד לאלקטרודות EEG והתוכנה המתאימה.כדי לבצע זאת, עבורו לתפריט קובץ (file) ובחר בסביבת עבודה חדשה (new workspace) בתוכנה. טען את קובץ מיקומי האלקטרודות בלשונית הראשונה של סביבת העבודה. לאחר מכן, בסרגל כלי הסריקה, לחץ על התחל סריקה (start scanning).השתמשו במצלמה כדי לסרוק את מיקומי האלקטרודות על ידי מעקב אחר דפוסי האור המשתנים על הכובע. עבור דימוי המקור (source imaging), רכשו תמונות MRI המשוקללות ל-T1 ברזולוציה גבוהה מתוך מאגר ה-MRI הציבורי להתפתחות נוירולוגית, המכיל תבניות MRI ממוצעות כפונקציה של הגיל עבור השנתיים הראשונות לחיים. לבסוף, בצעו רישום משותף (coregister) של מרחבי ה-EEG וה-MRI כדי להשיג את הטרנספורמציה הגאומטרית על ידי התאמת נקודות הייחוס (fiducial points) המסומנות ב-MRI האנטומי ונקודות הייחוס שהתקבלו באמצעות הסורק התלת-ממדי.שימוש בתוכנה לדימות מוח. פרוטוקול זה מציג מתודולוגיה חדשנית לפענוח עצבי של כוונה אצל תינוקות המתנהגים באופן חופשי במהלך אינטראקציה חברתית לא מתוסרטת עם שחקן. כאן, היסטוגרמות של נתוני EEG מתארות את התהודה של האות הסטנדרטי משלוש אלקטרודות מייצגות מרחבית עבור כל אחת מההתנהגויות שנבחנו. EEG ו-IMU מספקים נתונים עצביים ברזולוציה זמנית גבוהה, שיכולים לנבא פעולות התנהגותיות בתינוקות המתנהגים באופן חופשי.כאן מוצגת במטריצת בלבול זו דיוק הסיווג עבור תינוק בן 20 חודשים. דיוק הפענוח הכללי הוא 85.2%. לאחר צפייה בסרטון זה, תגיעו להבנה טובה של אופן איסוף נתוני DEG ונתונים קינמטיים מתינוקות המגלים התנהגות של כישלון בעת שהם משתתפים באינטראקציה חברתית עם הנסיין. לאחר רכישת המיומנות, ניתן לבצע טכניקה זו בשעה אחת אם היא מבוצעת כהלכה.במהלך ביצוע פרוצדורה זו, חשוב להיות קשובים לתגובת התינוק לסביבה, שכן היא עשויה להיות זרה לו או להוות מקור להסחות דעת. חדר קטן וידידותי לילדים ונוכחות של פחות מארבעה אנשים בחדר עשויים לסייע בהפחתת חרדה שעלולה להתעורר אצל התינוק כתוצאה מהסביבה החדשה. בעקבות פרוצדורה זו, ניתן לבצע שיטות אחרות, כגון קישוריות תפקודית ואפקטיבית, כדי לענות על שאלות נוספות, כגון: כיצד האינטראקציה והתיאום בין אזורי מוח תורמים לתפקודי המוח?אנו מאמינים כי טכניקה חדשנית זו תאפשר לחוקרים בתחום הנדסת השיקום הנוירו-קוגניטיבי לחקור את פעילות המוח במצב של הפרעה, כגון אוטיזם.

a-novel-experimental-analytical-approach-to-multimodal-neural

Research

JoVE Journal

Behavior

התנהגות

מאמר זה מדגים עיצוב ניסיוני שבו כל הגוף דמויות אנימציה המשמשים בשיתוף עם בהדמיה מגנטית תפקודית (fMRI) כדי לחקור את וקושרת עצביים של התבוננות באינטראקציות חברתיות וירטואליות.

הדמיה מוחית של חקירה וקושרת עצבית של התבוננות אינטראקציות חברתיות וירטואליות

Electroencephalography מערך צפוף נמצא בשימוש יותר ויותר ללמוד תפקודים קוגניטיביים חברתיים אצל תינוקות ומבוגרים. כאן אנו מציגים מתודולוגיה נקבע כי מהווה שיפור משמעותי על שיטות קונבנציונליות ללימוד EEG אצל תינוקות ומבוגרים.

חקירת קוגניציה חברתית תינוקות ומבוגרים שימוש Electroencephalography מערך דחוס ( ד EEG)

פרוטוקול הרומן הזה נועד להעריך את הבסיסים העצביים של אינטראקציה חברתית אצל תינוקות. הפרדיגמה נועד להקניט מלבד כמה שונה תשומות חברתיות כגון שפה, תשומת לב משותפת, פנים אל פן אינטראקציה להתייחס הפעלה עצבית תינוק. כוח EEG תינוקות נרשם במהלך שני תנאים חברתיים nonsocial.

בתוכו פנים-נושאי פרוטוקול ניסויי כדי להעריך את ההשפעות של קלט חברתי על תינוקות EEG

ילדים צעירים לא פסיבי להתבונן בעולם, אבל מעדיף באופן פעיל לחקור וקיום עם הסביבה שלהם. פרוטוקול זה מספק העקרונות המנחים והמלצות מעשיות לשימוש עוקבים אחר העין נישאת על הראש כדי להקליט תינוקות, סביבות חזותי דינמי של פעוטות, תשומת לב בהקשר של התנהגות טבעית.

נצפה בפעולה: מעקב רכוב ראש העין של תשומת לב ויזואלית דינאמית לילדים במהלך התנהגות נטורליסטי

בפרוטוקול הנוכחי מתאר כיצד לערוך ניסויים hyperscanning fNIRS וניתוח synchrony למוח. יתר על כן, נדון אתגרים ופתרונות אפשריים.

ניסויים Hyperscanning עם ספקטרוסקופיית אינפרא אדום הפונקציונליים

מחקרים מעקב אחר העין באמצעות פרדיגמה מראה מועדף יכולים לשמש כדי ללמוד הבנה מתעוררים של תינוקות, ותשומת לב, העולם החזותי החיצוני שלהם.

חקירת רגישות לתינוקות לשפה חזותית באמצעות מעקב עיניים והפרדיגמה הנראית מועדף

כאן אנו מציגים מודל פרימטים לא אנושי של התערבות אם-תינוק בהפרעות הנקה בנוכחות עיכוב אבהי והזנחה אימהית. סרטון מודל החבר משלים את החינוך לתמיכה בפרימטים ובמטפלים אנושיים ביחס לתינוקות עם בעיות הנקה כגון כאב.

מודל מרמוסט נפוץ של התערבות אם-תינוק בהפרעות הנקה בנוכחות עיכוב אבהי והזנחה אימהית

Wavelet transform coherence (WTC) היא מתודולוגיה נפוצה להערכת הצימוד בין אותות המשמשת במחקרי היפר-סריקה פונקציונליים של ספקטרוסקופיה תת-אדומה קרובה (fNIRS). בעבודה זו מוצג ארגז כלים להערכת הכיווניות של אינטראקציית האות.

מסגרת חדשה להבנת קוהרנטיות בין-מוחית במחקרי היפר-סריקה תפקודית של ספקטרוסקופיה תת-אדומה קרובה (fNIRS)

פרוטוקול זה מתאר כיצד אלקטרואנצפלוגרפיה, אלקטרוקרדיוגרפיה ורישומים התנהגותיים מסונכרנים נלכדו מדיאדות מטפלות בתינוקות בסביבה ביתית.

סריקת EEG ביתית לאינטראקציות חברתיות בין תינוק למטפל

מוצג כאן צינור ניתוח וידאו המתגבר על אתגרים בניטור התנהגותי בסביבות MRI, ומאפשר זיהוי תגובות התנהגותיות ללא הדרכה לרמזים חיצוניים. ניתוח זה יאפשר הבנה מקיפה יותר של שינויים במצב פנימי מעוררים ופעילות כלל-מוחית.

פרופיל תגובות התנהגות אימהיות במהלך הדמיה של כל המוח

פרוטוקול זה נותן מסגרת משולבת המבוססת על שיטות נוירו-אתולוגיות חישוביות מתקדמות להבנת קידוד מוח בהקשרים נטורליסטיים.

פענוח התנהגות טבעית מהטמעה נוירו-אתולוגית

חקור פענוח עצבי של כוונות בתינוקות במהלך אינטראקציה חברתית חופשית באמצעות EEG ויחידות מדידה אינרציאליות. שיטה זו מאפשרת חקר הבסיס העצבי להתפתחות קוגניטיבית-מוטורית ולקיום של קוגניציה חברתית.

גישה חדשנית ניסויית ואנליטית למולטימודליות עצביות פענוח כוונות במהלך אינטראקציה חברתית באופן חופשי על-מתנהג תינוקות אנושיים

גלה סרטונים נוספים