Name: Un protocollo di elettrofisiologia alla previsione di ricompensa di misura ed elaborazione nei bambini (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2018-10-04T14:30:00.000+00:00
Duration: 5 min 4 s
Description: Scopri un protocollo di elettrofisiologia per misurare l'anticipazione della ricompensa nei bambini con e senza autismo. Questo metodo EEG rivela differenze nel processamento di stimoli sociali e non sociali nel cervello.

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Ringraziamo tutti i bambini e le famiglie che hanno partecipato i protocolli descritti. Spese di pubblicazione sono state pagate da Brain Products.

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<li>Kotani, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Source+analysis+of+stimulus-preceding+negativity+constrained+by+functional+magnetic+resonance+imaging%5BTitle%5D)+AND+%22Biological+Psychology%22%5BJournal%5D)">Source analysis of stimulus-preceding negativity constrained by functional magnetic resonance imaging.</a> Biological Psychology. 111, 53-64 (2015).</li>
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<li>Poli, S., Sarlo, M., Bortoletto, M., Buodo, G., Palomba, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Stimulus-preceding+negativity+and+heart+rate+changes+in+anticipation+of+affective+pictures%5BTitle%5D)+AND+%22International+Journal+of+Psychophysiology%22%5BJournal%5D)">Stimulus-preceding negativity and heart rate changes in anticipation of affective pictures.</a> International Journal of Psychophysiology. 65 (1), 32-39 (2007).</li>
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</ol>

Gli autori non hanno nulla a rivelare.

L'articolo attuale descrive gli stimoli, processo di raccolta dati e analisi di dati ERP in un paradigma di ricompensa per i bambini. In questo paradigma, i bambini giocare un gioco a quiz simile a pick-a-mano sul feedback computer e vedere se la loro ipotesi è corretta o errata. Risultati ERP per anticipazione di ricompensa (attività cerebrale prima dell'inizio del feedback) erano costanti con la negatività di stimolo-precedente (SPN). Tra le condizioni, i risultati indicano che i bambini TD anticipano stimoli di ricompensa accompagnati dai volti più fortemente di stimoli di ricompensa accompagnati da immagini non-facciali6. Tra i gruppi di bambini, i risultati indicano che i bambini TD anticipano stimoli viso che significativamente più di bambini con autismo fare. Questi risultati sono entusiasmanti, come essi forniscono importanti informazioni sulle informazioni come sociale e asociali sono anticipati in bambini con autismo. Ciò è particolarmente importante per favorire la comprensione dei meccanismi neurali dell'autismo e fornire supporto per l'ipotesi di motivazione sociale. Questi risultati forniscono informazioni utili per la creazione e il perfezionamento degli interventi, come sottolinea l'importanza della motivazione sociale per i bambini con ASD; ad esempio, può essere importante per gli interventi di esplicitamente tenta di aumentare il valore di ricompensa delle parti sociali per colpire direttamente la motivazione sociale in questa popolazione.
Questo protocollo è utile per misurare l'attività cerebrale anticipatoria in bambini con e senza ASD e i dati forniscono la prova che questo tipo di attività cerebrale può essere suscitato in modo affidabile e con successo nei bambini dai 6 anni. Inoltre, questo metodo consente sociale e asociali condizioni per essere confrontati direttamente senza la presenza di confonde legate alla proprietà di ricompensa (dato che la ricompensa per le risposte corrette era pesce rosso in entrambe le condizioni). Nel protocollo attuale, facce erano uova strapazzate e una forma di freccia è stata creata. Questa procedura consente di mantenere le proprietà di stimolo fisico delle facce nella condizione di nonsocial (non-facciali). Questo protocollo può essere utile per le indagini future in sottogruppi di ASD (ad es., alcuni bambini con ASD sono socialmente più motivati rispetto ad altri) e potrebbero essere utilizzati per meglio comprendere perché alcuni bambini rispondono in modo più efficace rispetto ad altri per taluni interventi.
Non ci sono limitazioni per l'approccio corrente che devono essere presi in considerazione. In primo luogo, il paradigma descritto sopra è utile per i bambini tra i 6 e gli 11 anni con e senza ASD che abbiano capacità cognitive nella gamma media. Dati pilota di età inferiore ai 6 bambini con sviluppo tipico non sono riusciti, come i bambini erano confusi dalle direzioni e non hanno capito le istruzioni del gioco. Nel protocollo attuale, criteri di esclusione incluso un scala reale Punteggio QI inferiore a 70. Di conseguenza, il paradigma corrente non può essere appropriato per i bambini con un mentale o età anagrafica inferiore a 6. Tuttavia, è possibile modificare l'attuale protocollo, quindi è opportuno per gli individui con IQs inferiore e i bambini più piccoli. Alcune modifiche per renderlo più appropriato per i bambini piccoli come i più piccoli attualmente stanno studiandi. Tali modifiche includono la modifica dell'attività per essere passivo (per esempio, avendo bambini orologio stimoli che compaiono a intervalli prevedibile in un disegno di blocco) e utilizzando un paradigma di S1/S224. In tale progetto, il contenuto di S1 in modo affidabile fornisce informazioni sul contenuto di S2 (ad es., se S1 è un quadrato, poi S2 sarà un volto; se S1 è un cerchio, poi S2 sarà una freccia). In alternativa, la struttura di temporizzazione del paradigma corrente potrebbe essere utilizzata per creare un protocollo uditivo anticipatorio.
In ASD, sarebbe di interesse per usare i comandi vocali versus gruppi di non-discorso e misurare l'attività cerebrale in bambini con ASD che sono non-verbale e hanno difficoltà a rispondere alle istruzioni o per partecipare a stimoli visivi31. Concernenti la prima limitazione, si deve osservare che risultati da bambini con ASD che hanno capacità cognitive nell'intervallo medio non sono probabilmente rappresentante dello spettro autismo intero - che, per definizione, cattura una vasta gamma di livelli di funzionamento. Di conseguenza, questi risultati rappresentativi non possono essere estrapolati a tutti i bambini con ASD. Infine, è importante notare che gli stimoli utilizzati nel protocollo corrente erano normati da adulti, piuttosto che i bambini. Pertanto, gli studi futuri dovrebbero considerare utilizzando un set di stimolo delle espressioni facciali normate dai bambini.

Disturbo dello spettro autistico (ASD) è una disabilità dello sviluppo caratterizzata da menomazioni in comunicazione sociale (verbale e non verbale) e la presenza di interessi limitati e/o comportamenti ripetitivi1. Dato che ASD è supposto per essere basato su neurologico2,3, non sorprende che la ricerca in neuroscienza che coinvolgono i bambini con ASD è diventato altamente prevalente nell'ultimo decennio. Anche se sono state proposte molte teorie circa la base del cervello dell'ASD, uno in particolare che ha raccolto l'attenzione considerevole ricerca è la motivazione sociale ipotesi4. Brevemente, l'ipotesi di motivazione sociale afferma che i bambini con ASD impegnati nella interazione meno sociale che loro in genere in via di sviluppo (TD) coetanei perché l'interazione sociale non è più gratificante per loro. Chevallier et al. forniscono una revisione delle ipotesi motivazione sociale5. Perché questa ipotesi si riferisce direttamente al sistema di ricompensa, in particolare o meno il sistema in ASD è sensible a reagire alla informazione sociale, più studi hanno studiato il sistema di ricompensa sociale ASD6,7, 8 , 9 , 10 , 11 , 12. i risultati di questi studi hanno differito, con alcune prove che fornisce il sistema di ricompensa in ASD è ipoattivo alle informazioni asociali e sociale che altri suggerendo che il sistema di ricompensa in genere funzioni per nonsocial informazioni, ma sono ipoattivo agli stimoli sociali. Uno dei motivi possibili per questi risultati incoerenti riguarda gli stimoli e la metodologia utilizzata nell'uso dei protocolli. È difficile da eguagliare ricompense sociali e asociali, in un contesto sperimentale; ad esempio, gli studi multipli hanno utilizzato una foto di un volto sorridente come la ricompensa sociale, e la ricompensa asociali è monetaria (ad esempio, ottenere denaro dopo l'esperimento è completa7,8,11). Anche se questi studi forniscono una base importante per la ricerca futura, è difficile determinare o meno i risultati si riferiscono alle differenze sociali contro la reattività asociali ricompensa in ASD o se essi sono dovuti alle differenze tra ricompensa condizioni.
L'attuale protocollo è destinato per studiare il sistema di ricompensa in bambini ad alto funzionamento con ASD utilizzando elettrofisiologia. Per esplorare le differenze tra i bambini con e senza ASD basato sulla previsione di ricompensa, è stata misurata la negatività di stimolo-precedente (SPN). Il SPN è una componente di lento-wave che riflette un'aspettativa di una ricompensa stimolo13. Il significato del nome SPN in genere è concettualizzato come anticipazione emotiva14,15,16 ed è pensato per essere riflessa da attività a insula17,18. Il SPN è spesso misurato dopo i partecipanti eseguire una risposta motoria e prima dell'inizio di feedback durante un compito decisionale19,20. Il SPN è sensibile alla grandezza di ricompensa ed è costantemente più grande ricompensa contro i no-ricompensa condizioni15,16,21. Se il SPN è in genere misurato durante compiti decisionali, i ricercatori hanno riferito che il nome SPN può essere osservato quando anticipando stimoli affettivi imminenti senza alcun compito22,23,24. Uno degli obiettivi critico dell'attuale protocollo è per eseguire un'attività sperimentale in cui le ricompense tra condizioni sociali e asociali sono abbinate per eliminare potenziali confonde. Un altro obiettivo è a prova di bambini tra i 6 e gli 11 anni. Di conseguenza, il protocollo può servire come un compito di ricompensa adatti alla loro età che i bambini possono trovare coinvolgenti senza diventare frustrato.

<table><tbody><tr><td>Cuffia EEG</td><td>ElectroCap International</td><td>E1-SM/ E1-S/XSM</td><td>Electro-Cap - Piccola (50-54 cm)/Electro-Cap -Small/Extra Small</td></tr><tr><td>NeuroScan 4.5</td><td>Neuro Scan</td><td>https://compumedicsneuroscan.com/tag/scan/</td> <td>Software di registrazione EEG</td></tr><tr><td>Stim2</td><td>Neuro Scan</td><td>https://compumedicsneuroscan.com/product/stim2-precise-stimulus-presentation/</td> <td>Software di presentazione degli stimoli</td></tr><tr><td>JMP Pro 11&nbsp;</td><td>SAS</td><td>https://www.jmp.com/en_us/software/buy-jmp.html</td><td>Software di analisi statistica</td></tr><tr><td>NimStim Face Stimulus Set&nbsp;</td><td>N/A, immagini open source&nbsp;</td><td>Open source, disponibile all'indirizzo https://www.macbrain.org/resources.htm&nbsp;</td><td>Immagini del viso&nbsp;</td></tr><tr><td>EEGlab</td><td>N/A, software gratuito</td><td>N/A, software gratuito</td><td>Software di analisi EEG (download gratuito)</td></tr><tr><td>ERPlab</td><td>N/A, software gratuito</td><td>N/A, software gratuito Software</td> di <td>analisi EEG (download gratuito)</td></tr><tr><td>Photoshop</td><td>Photoshop</td><td>https://www.photoshop.com</td><td>Adobe Photoshop, software di modifica delle immagini</td></tr><tr><td>Photoshop plug-in 'scramble'</td><td>Telegraphics</td><td>http://telegraphics.com.au/sw/product/Scramble</td><td>plug-in di Photoshop per codificare le immagini&nbsp;</td></tr><tr><td>NUAMPS EEG AMPLIFIERd</td><td>Neuro Scan</td><td>http://compumedicsneuroscan.com/wp-content/uploads/NuAmps-Brochure.pdf</td><td>EEG amplifier&nbsp;</td></tr></tbody></table>

un protocollo di elettrofisiologia alla previsione di ricompensa di misura ed elaborazione nei bambini

An Electrophysiology Protocol to Measure Reward Anticipation and Processing in Children

Vi presentiamo un protocollo progettato per misurare i correlati neurali della ricompensa in bambini. Il protocollo permette ai ricercatori di misurare sia di anticipazione di ricompensa e di elaborazione. Il suo scopo è quello di creare un'attività di ricompensa che è appropriata per i bambini con e senza autismo tenendo sotto controllo la proprietà di ricompensa tra due condizioni: sociale e asociali. Il protocollo attuale consente comparazioni di attività cerebrale tra condizioni sociali e asociali premiare mantenendo la ricompensa stessa identica tra condizioni. Usando questo protocollo, abbiamo trovato prove che i bambini neurotipici dimostrano l'attività anticipatoria migliorata del cervello durante la condizione sociale. Inoltre, abbiamo trovato che i bambini neurotipici anticipano ricompensa sociale più robusto rispetto ai bambini con diagnosi di autismo. Come l'attività utilizza snack come ricompensa, è più appropriato per i bambini piccoli. Tuttavia, il protocollo può essere adattato per l'uso con popolazioni di adolescenti o adulte se spuntini vengono sostituiti da incentivi monetari. Il protocollo è progettato per misurare eventi elettrofisiologici (potenziali evento-correlati), ma esso può essere personalizzato per l'utilizzo con eye-tracking o fMRI.

Progettazione di esperimenti di confrontare sistematicamente attività cerebrale con sociale contro stimoli di ricompensa non sociale è complessa, a causa delle difficoltà inerenti a equiparare ricompense sociali e non sociale. Figura 1 rappresenta stimoli da un protocollo sperimentale progettato per indagare le risposte neurali alla ricompensa mentre controllavano per proprietà di ricompensa. In particolare, questo paradigma è stato progettato per (i) mantenere ricompense coerenti tra sperimentazioni sociali e asociali, (ii) il controllo per la proprietà di stimolo fisico tra sperimentazioni sociali e asociali e (iii) essere adeguate all'età da 6 a 11-anno-vecchi bambini con e senza autismo.
Figura 2 descrive le risposte ERP come anticipano ai partecipanti stimoli sociali e non sociale. Si noti che poiché il protocollo attuale è stato progettato per misurare l attesa ricompensa (SPN), le epoche visualizzate sono in gran parte prima dell'inizio di feedback (che si verificano a 0 ms nelle figure). Questi risultati indicano che in genere in via di sviluppo i bambini (TD) anticipano stimoli di ricompensa accompagnati dai volti più robusto rispetto ai bambini con ASD. Inoltre, anche se i bambini TD anticipano faccia stimoli significativamente più di non-facciali stimoli, i bambini con ASD evidentemente non mostrano differenze significative nell'attività cerebrale tra condizioni.

<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/58348/58348fig1.jpg"> Figura 1 : Schema di presentazione dello stimolo e la tempistica. Feedback per la condizione sociale (faccia) è mostrato nella colonna di sinistra. Feedback per la condizione (non-facciali) asociali è mostrato nella colonna di destra. Feedback per risposte "corrette" appare in alto, e di seguito è riportato il feedback per risposte "errate". Questa figura è ristampata con permesso12. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/58348/58348fig1large.jpg" target="_blank">Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/58348/58348fig2.jpg"> Figura 2 : Grand media di forme d'onda per TD bambini e quelli con ASD dal nome SPN in risposta a sociale/facce (a sinistra) e nonsocial/frecce (a destra). Bambini di TD sono rappresentati da una linea continua e i bambini con ASD da una linea tratteggiata. L'area tra -210 e ms-10, utilizzato per l'analisi statistica, viene evidenziato con una casella grigia. Questa figura è stata modificata da una precedente pubblicazione6. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/58348/58348fig2large.jpg">Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.</a>

Questo protocollo è progettato per misurare la ricompensa attesa e trattamento nei bambini piccoli con e senza autismo. In particolare, il protocollo è progettato per studiare i correlati neurali della ricompensa durante condizioni sociali e asociali mentre controllavano per ricompensa tra condizioni.

Un protocollo di elettrofisiologia alla previsione di ricompensa di misura ed elaborazione nei bambini

We present a protocol designed to measure the neural correlates of reward in children. The protocol allows researchers to measure both reward anticipation ...

Questo metodo può aiutare a rispondere a domande chiave sulla motivazione sociale e sul sistema di ricompensa nell'autismo. Ad esempio, i bambini con autismo sono meno ricompensati dalle immagini sociali rispetto ai loro coetanei tipicamente in via di sviluppo? Il vantaggio principale di questa tecnica è che le proprietà di stimolo fisico sono controllate tra le condizioni e la ricompensa stessa è la stessa tra le condizioni.Si tratta di importanti controlli sperimentali. Ad aiutarmi con il protocollo di oggi sarà la mia dottoranda, Laura Alba. Inizia creando due blocchi di stimoli in un pacchetto software di presentazione EEG.Un blocco sociale e l'altro non sociale. Impostare ogni versione di valutazione per contenere quanto segue:Una croce di fissazione, due caselle con punti interrogativi, una freccia che punta alla casella scelta dal partecipante tramite la pressione del pulsante e uno stimolo di feedback. Infine, una volta creati gli stimoli, assicurarsi che una casella di pulsanti sia disponibile per fornire al partecipante durante lo studio sperimentale.Inizia scortando il partecipante in una sala prove. Somministrare test cognitivi al partecipante per confermare che il bambino ha un punteggio cognitivo all'interno dell'intervallo medio-medio basso. Successivamente, se il partecipante è idoneo per lo studio, scortalo nella sala prove.Regolare la sedia in modo che il partecipante sia a 72 centimetri di distanza dallo schermo del computer. Misurare la testa del partecipante per determinare quale limite di dimensione è appropriato per la dimensione della testa. Successivamente, selezionare un cappuccio EEG con 32 elettrodi cloruro argento/argento nel sistema internazionale 10-20 e montare il cappuccio EEG sulla testa del partecipante in modo che l'elettrodo CZ sia posizionato al centro del cuoio capelluto, secondo il sistema 10-20.Quindi iniettare gel conduttivo negli elettrodi. Collega il tappo EEG all'amplificatore con un filtro passa basso a 70 hertz, un filtro passa alto accoppiato direttamente, un filtro di tacca da 60 hertz e una frequenza di campionamento di 500 hertz. Quindi utilizzare un ago smussato o un bastoncino di legno sterile per ruotare all'interno dell'elettrodo per spostare eventuali capelli e consentire al gel di contattare il cuoio capelluto.Utilizzare un misuratore di impedenza per assicurarsi che l'impedenza sia inferiore a 10 kiloohm per un sistema a bassa impedenza e inferiore a 50 kiloohm per un sistema ad alta impedenza. Dopo che tutti gli elettrodi sul cappuccio mostrano livelli di impedenza accettabili, posizionano elettrodi di movimento oculare orizzontali o HEOG al canthus di ogni occhio e posizionano gli elettrodi verticali, o VEOG, sopra e sotto l'occhio. Assicurarsi quindi che il partecipante comprenda le istruzioni per l'attività e come usare la casella del pulsante.Verificare che il computer EEG sta registrando e quindi iniziare i blocchi sperimentali. Fornire brevi pause di 30 secondi, dopo ogni 15 prove per consentire al partecipante di spostarsi, se necessario. Dopo ogni blocco, fai in modo che il partecipante compili una scala Likert su quanto gli è piaciuto il gioco di indovinare e con quale frequenza sentivano di poter ottenere risposte corrette.Una volta completato l'esperimento, togliere il cappuccio EEG e consentire al partecipante di lavare e asciugare i capelli. Infine, pulire e sterilizzare il tappo EEG per il partecipante successivo. Questi risultati suggeriscono che in genere i bambini in via di sviluppo, o TD, anticipano gli stimoli di ricompensa accompagnati da volti più robusti rispetto ai bambini con ASD.Mentre i bambini TD prevedono stimoli facciali significativamente più degli stimoli non facciali, i bambini con ASD non mostrano evidentemente differenze significative nell'attività cerebrale tra le condizioni. Durante il tentativo di questa procedura, è importante ricordare di verificare che il partecipante comprenda appieno le indicazioni stradali e il funzionamento del gioco. Seguendo questa procedura, altri metodi, ad esempio il tracciamento oculare o FMRI, potrebbero essere eseguiti contemporaneamente al fine di rispondere a domande aggiuntive come, dove sono i bambini con e senza autismo che guardano durante questo tipo di attività o, quali aree del cervello vengono attivate nei bambini con e senza autismo durante questo compito?

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Un protocollo dettagliato per un paradigma sperimentale per valutare l'efficacia con cui i bambini regolano l'emozione è descritto. I bambini sono assegnati in modo casuale ad utilizzare specifiche strategie di regolazione delle emozioni, le emozioni negative sono suscitato con filmati, e cambiamenti nella successiva indice psicofisiologia la misura in cui la regolazione delle emozioni è efficace.

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Presentiamo tre protocolli che valutano le diverse forme di impulsività nei ratti e altri piccoli mammiferi. Le procedure intertemporali valutano la tendenza a sconto il valore dei risultati in ritardo. Rinforzo differenziale di tassi bassi e caratteristica negativa discriminazione valutare capacità di inibizione di risposta con e senza punizione per risposte inadeguate, rispettivamente.

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I metodi EEG vengono applicati per estrarre biomarcatori delle disfunzioni cerebrali. L'attenzione si concentra sui potenziali (ERP) multicanale registrati in un'attività GO/NOGO cued. Gli artefatti non cerebrali vengono corretti e gli ERP vengono confrontati con i dati normativi. Gli esempi riguardano biomarcatori per la diagnosi di ADHD e la previsione della risposta ai farmaci.

Potenziali correlati agli eventi (ERP) e altri metodi basati su EEG per l'estrazione di biomarcatori della disfunzione cerebrale: esempi dal disturbo da deficit di attenzione/iperattività pediatrica (ADHD)

Scopri un protocollo di elettrofisiologia per misurare l'anticipazione della ricompensa nei bambini con e senza autismo. Questo metodo EEG rivela differenze nel processamento di stimoli sociali e non sociali nel cervello.

Un protocollo di elettrofisiologia alla previsione di ricompensa di misura ed elaborazione nei bambini

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