(덴스 배열 Electroencephalography를 사용하여 유아 및 성인의 사회적 인식을 조사 _D EEG)

이 비디오의 전반적인 목표는 고밀도 배열 뇌전도(dense array electroencephalography)를 사용하여 영유아 또는 성인의 사회적 인지를 조사하는 프로토콜을 시연하는 것입니다. 이를 위해 먼저 데이터 수집을 위한 실험 설정을 준비하고, 적용을 위한 하이드로 셀(hydro cell) 센서 넷을 준비합니다. 그다음, 하이드로 셀 지오데식(geodesic) 센서 넷을 적용하고 전극 임피던스를 측정합니다.

다음으로 기선 측정을 수행하고 실험을 실시합니다. 절차의 마지막 단계는 데이터를 분석하는 것입니다. 궁극적으로, 높은 시간 해상도로 두피 표면의 전기 활동을 분석함으로써 사회 인지 과정과 관련된 뚜렷한 신경 활동을 보여주는 결과를 얻을 수 있습니다.

안녕하세요, 저는 David Haley 박사의 부모-영아 발달 심리생물학 연구실의 연구 보조원인 Kemi입니다. 오늘은 Joanna와 함께 이 연구 프로토콜을 시연하겠습니다. 안녕하세요, 저는 Joanna입니다.

이 방법은 뇌가 인지를 사용하여 사회적 자극을 어떻게 처리하는지와 같은 발달 신경과학 분야의 핵심 질문들에 답하는 데 사용될 수 있습니다. 기존의 뇌 영상법 및 전통적인 EEG 시스템과 비교했을 때 이 기술의 주요 장점은 높은 시간 분해능, 개선된 공간 분해능, 그리고 센서 넷의 적용이 용이하다는 점입니다. 안녕하세요, 저는 David Haley입니다.

우리는 사회적 및 인지적 과제를 수행하는 동안 부모와 영유아의 뇌 활동을 연구하기 위해 EEG 시스템을 사용합니다. 참가자가 실험실에 도착하기 전에 실험 제어 컴퓨터, 넷 스테이션(net station) 소프트웨어 및 geodesic EEG 시스템 구성 요소가 적절하게 작동하는지 확인하십시오. 또한, 실험실에서 불필요하거나 주의를 산만하게 할 수 있는 모든 물건을 제거하십시오. 실행할 실험 패러다임에 따라 실험실 환경을 설정하십시오.

이러한 과제는 컴퓨터 기반 작업부터 부모, 영아 및 실험적 영아 상호작용 패러다임까지 다양할 수 있습니다. 이 비디오에서 보여주듯, 비디오 카메라가 충전되었는지 확인하고 현재 실험 설정에 이상적인 각도로 카메라를 배치하십시오. 참가자가 실험실에 도착하면 GDS 센서 넷 애플리케이션 프로토콜을 설명하고 실험의 세부 사항을 안내하십시오.

실험을 진행하기 전, 피험자 또는 법정 대리인이 실험 프로토콜을 충분히 이해했는지 확인하고 서면 동의서를 받으십시오. EEG 연구의 경우, 기록되는 뇌 전기 활동에 영향을 미칠 것으로 예상되는 특정 정보를 피험자로부터 수집하는 것이 유용한 경우가 많습니다. 이러한 정보는 표준화된 설문지를 작성하게 함으로써 실험이 효율적으로 진행되도록 하여 수집할 수 있습니다.

설문지를 작성하고 이 프로토콜의 다음 섹션에 기술된 하이드로 셀 지오지 센서 넷(hydro cell geoge sensor net) 준비를 수행하기 위해 두 명의 실험자가 함께 있는 것이 권장됩니다. 우선, 증류수 1 L, 염화칼륨 11 g, 베이비 샴푸 5 mL를 사용하여 하이드로 셀 식염 전해질 용액을 준비하며, 염화칼륨이 용액에 모두 녹을 때까지 충분히 저어줍니다. 그 다음, 줄자를 사용하여 참가자의 머리 둘레를 측정합니다.

측정값을 센티미터(cm) 단위로 기록하고, 적절한 크기의 하이드로 셀 지오데식 센서 넷(hydro cell geodesic sensor net)을 준비합니다. 피험자의 측정값이 포함되는 머리 둘레 범위에 맞는 크기를 선택하십시오. 센서 넷의 센서 끝부분을 준비된 전해질 용액에 담가 5분 동안 충분히 적십니다.

커넥터 끝부분이 액체에 닿지 않도록 주의하십시오. 정확한 시간 측정을 위해 타이머나 스톱워치를 사용하는 것이 좋습니다. 이제 제어 컴퓨터에서 네트워크 스테이션 소프트웨어를 실행하고 실험 제어 세션을 시작하십시오.

센서 넷 커넥터를 연결하고 데이터를 수집하기 전, 센서 넷이 전해질에 충분히 담가질 때까지 기다리는 동안 제로점 및 게인 측정을 수행하십시오. 그동안 피험자를 실험실로 안내하여 바퀴가 없는 견고한 의자에 앉게 합니다. 영유아 피험자의 경우, 보호자가 의자에 앉아 영유아가 상체를 세운 채 보호자의 무릎 위에 앉도록 하여 영유아의 머리 전체에 접근할 수 있도록 하십시오. 줄자와 차이나 마커 연필을 사용하여 머리 위쪽을 통해 양쪽 귀 사이의 거리를 측정하고 그 중앙 지점을 표시하십시오.

그런 다음 NA에서 머리 꼭대기를 지나 외후두결절(inion)까지의 거리를 측정합니다. 그리고 다시 그 중간 지점을 표시합니다. 정수리(vertex)는 이 두 측정값의 중간 지점들이 서로 교차하는 지점으로 정의할 수 있습니다.

침지가 완료되면 전해질 용액에서 센서 망을 꺼내 깨끗하고 마른 수건 위에 놓습니다. 수건으로 센서 망을 가볍게 두드려 과잉 전해질 용액을 제거합니다. 그런 다음, 망을 적용하는 동안 보조 실험자가 잡을 수 있도록 센서 망의 커넥터 끝부분을 전달합니다.

이제 양손을 그물 안쪽에 넣어 센서 네트를 들어 올립니다. 엄지손가락으로는 가장 앞쪽 중앙 전극의 양옆을 단단하면서도 부드럽게 누르고, 새끼손가락으로는 가장 뒤쪽 전극 열을 연결하는 밴드를 단단히 누르도록 네트를 잡습니다. 이때 네트가 과하게 늘어나지 않도록 주의하십시오.

나머지 여섯 손가락은 망 내부에서 느슨하게 유지하여 중앙 부분이 자연스럽게 내려앉도록 합니다. 참여자의 눈높이에 맞게 몸을 웅크리거나 무릎을 굽혀 뒤에서 앞으로 센서 망을 참여자의 머리에 씌웁니다. 영유아 참여자에게 센서 망을 씌울 때는 보조 실험자가 함께 있는 것이 유용합니다. 영유아의 주의를 분산시켜 움직임을 최소화하면서, 손가락 끝으로 망의 밴드를 부드럽게 당겨 정점 전극이 차이나 마커 펜슬로 표시된 정점 지점에 위치하도록 조정합니다.

귀 끈과 턱 끈을 조이고 해부학적 지표 위치를 검토하여 넷이 올바르게 배치되었는지 확인한 후 필요한 조정을 수행합니다. 행동 실험을 시작하기 전, 전극 임피던스를 측정해야 합니다. 센서 넷의 커넥터 끝부분을 인터페이스 케이블에 연결하십시오.

레버를 돌려 고정시킨 후 카메라 전원을 켭니다. 그런 다음 제어실에서 넷 스테이션 소프트웨어의 새 세션을 엽니다. 참가자 정보를 입력하고 세션 시작을 클릭합니다.

비디오와 EEG 신호가 동기화되어 있으므로, 실험실의 실시간 비디오 피드가 화면에 나타나야 합니다. 이제 패널의 드롭다운 메뉴에서 impedance를 선택하고 measure 버튼을 클릭하십시오. hydro cell go dsic 센서 넷 어레이의 몽타주가 화면에 표시됩니다.

이 창을 화면 가장자리로 드래그하여 실험실 모니터에 표시되도록 하십시오. 각 전극이 피험자의 두피에 직접 밀착되었는지 확인하십시오. 모니터에 표시된 어레이 몽타주가 나타나는 임피던스 측정 창을 참조하십시오.

두피와 접촉이 원활하지 않은 센서는 빨간색으로 표시됩니다. 이러한 전극 센서 번호를 기록하십시오. 이제 피펫을 사용하여 이전에 준비한 전해질 용액을 소량 도포함으로써 해당 센서들의 임피던스를 개선하십시오.

임피던스가 만족스러운 수준으로 개선되면 몽타주 상의 전극들이 녹색으로 변합니다. 모든 전극에 대해, 컨트롤 룸의 임피던스 측정 창에 있는 저장 및 닫기 버튼을 클릭하십시오. 이제 net station에서 조밀 파형 디스플레이(dense waveform display)를 엽니다.

파형을 스크롤하며 두피 접촉 불량으로 인해 고진폭 노이즈가 표시되는 채널이 있는지 확인하십시오. 실험실로 돌아가 노이즈가 발생하는 전극의 위치를 재조정하여 두피와 직접 접촉하도록 하십시오. 전해질 용액을 더 추가해야 할 수도 있습니다.

참가자 간의 뇌 전기 활동에 상당한 변동성이 존재하기 때문에, 고밀도 어레이 EEG 연구에서는 휴지기 기저선 기록이 중요합니다. 따라서 실험 패러다임을 시작하기 전, 영유아 참가자의 경우 휴지기 뇌 전기 활동에 대한 기저선 EEG 기록을 일부 수행해야 합니다. 부모 또는 보호자는 영유아가 무릎 위에 조용히 앉아 있는 동안 방에 함께 머물러야 합니다.

이 기저 단계(baseline phase) 동안 영아가 차분하고 정적인 상태를 유지할 수 있도록 Baby Mozart와 같은 영상을 재생할 수 있습니다. Baby Mozart는 클래식 음악과 다채로운 움직이는 디자인이 결합된 시청각 자료로, 실험실 내 모니터를 통해 보여줄 수 있습니다. 이제 넷 스테이션(net station)에서 녹화 버튼을 클릭하여 비디오 및 파형 데이터를 기록하기 시작하십시오. 조밀한 파형 디스플레이(dense waveform display)에 이벤트 마커를 삽입하여 실험 전 과정 동안 행동 이벤트와 전기적 활성도를 연결할 수 있습니다.

표준화된 약 2분간의 시간 기간 동안 파형 디스플레이 기록 기저선에 베이스라인 이벤트 마커를 삽입하십시오. 고밀도 배열 EEG 연구에서는 연구 전 과정 동안 최소 두 명의 실험자가 참석하는 것이 필수적입니다. 한 명의 실험자는 피험자와 상호작용하고 행동 패러다임을 실행하는 역할을 담당합니다.

두 번째 실험자는 제어실에 머물며 비디오 피드를 모니터링하고, 관련 이벤트가 발생할 때 밀집 파형 디스플레이에 이벤트 마커를 삽입하는 역할을 담당합니다. 이제 영아 피험자를 대상으로 대면 상호작용 패러다임을 사용하여 행동 실험을 시작하십시오. 여기서는 실험자가 토끼 인형을 사용하여 영아에게 일련의 개별적인 동작을 제시하는 모방 패러다임이 구현됩니다.

실험 전 과정 동안 밀집 파형 디스플레이를 모니터링하여 노이즈 레벨이 증가하는 채널이 있는지 확인하십시오. 실험이 완료되면 참가자의 머리에서 센서 넷을 조심스럽게 풀어서 제거하십시오. 과잉 전해질 용액을 닦아낼 수 있도록 수건을 제공하십시오.

그런 다음 그물을 헹구고 소독하여 건조합니다. 마지막으로, 프로토콜의 일부로 작성해야 할 나머지 설문지를 참여자에게 제공합니다. 이 raw EEG 파형은 세 가지 실험 단계 각각의 처음 1000 milliseconds 동안 단일 전극에서 기록된 전압의 변동을 보여줍니다.

기초선 시연과 즉각 회상 간의 차이. 뇌 영역 전반에 걸친 표면 수준의 뇌 전기 활동은 전압 진폭의 지형도로 시각화할 수 있습니다. 진폭은 미튼 쉐이크 패러다임의 세 단계 동안 머리 전체 표면에서 표시되며, 색상 스펙트럼의 단위는 microvolts입니다.

이 영상을 시청하고 나면, 고밀도 EEG를 사용하여 성인과 영유아의 사회 인지 능력을 연구하는 방법에 대해 충분히 이해하게 될 것입니다. 본 영상에서는 센서 넷의 준비 및 적용 과정과 EEG 데이터의 획득 및 분석 과정을 통해 이를 시연하였습니다.