Een Protocol van de elektrofysiologie bij maatregel beloning anticipatie en verwerking bij kinderen
October 4th, 2018
Dit protocol is ontworpen voor het meten van beloning anticipatie en verwerking bij jonge kinderen met en zonder autisme. Het protocol is in het bijzonder ontworpen om te bestuderen van de neurale correlaten van beloning tijdens sociale en nonsocial voorwaarden voor beloning tussen de voorwaarden van de beheersing.
Deze methode kan helpen bij het beantwoorden van belangrijke vragen over sociale motivatie en het beloningssysteem bij autisme. Zoals, zijn kinderen met autisme minder beloond door sociale beelden in vergelijking met hun typisch ontwikkelende leeftijdsgenoten? Het belangrijkste voordeel van deze techniek is dat fysieke stimulus eigenschappen worden gecontroleerd tussen de omstandigheden en de beloning zelf is hetzelfde tussen de voorwaarden.
Dit zijn belangrijke experimentele controles. Ik help me met het protocol vandaag is mijn promovendus, Laura Alba. Begin met het creëren van twee blokken stimuli in een EEG-presentatiesoftwarepakket.
Het ene sociale blok en het andere niet-sociaal. Stel elke proef in met het volgende:Een fixatiekruis, twee vakken met vraagtekens, een pijl die naar het vak wijst dat de deelnemer kiest via de druk op de knop en een feedbackprikkel. Tot slot, zodra de stimuli zijn gemaakt, ervoor te zorgen dat een knop vak beschikbaar zal zijn om te bieden aan de deelnemer tijdens de experimentele proef.
Begin met het begeleiden van de deelnemer naar een testruimte. Toedienen van cognitieve tests aan de deelnemer om te bevestigen dat het kind een cognitieve score heeft binnen het lage gemiddelde tot gemiddelde bereik. Als de deelnemer vervolgens in aanmerking komt voor de studie, begeleidt u hen naar de testruimte.
Pas de stoel zo aan dat de deelnemer 72 centimeter van het computerscherm verwijderd is. Meet het hoofd van de deelnemer om te bepalen welke groottekap geschikt is voor de grootte van het hoofd. Selecteer vervolgens een EEG-dop met 32 zilver/zilverchlorideelektroden in het internationale 10-20-systeem en pas de EEG-dop op het hoofd van de deelnemer, zodat de CZ-elektrode in het midden van de hoofdhuid wordt geplaatst, volgens het 10-20-systeem.
Injecteer vervolgens geleidende gel in de elektroden. Sluit de EEG-dop aan op de versterker met een low pass-filter op 70 hertz, een direct gekoppeld high pass-filter, een 60 hertz-notchfilter en een samplingrate van 500 hertz. Gebruik dan een afgestompte naald of steriele houten stok om in de elektrode te wervelen om elk haar te bewegen en de gel in staat te stellen de hoofdhuid te bereiken.
Gebruik een impedantiemeter om ervoor te zorgen dat impedantie lager is dan 10 kiloohms voor een laag impedantiesysteem en minder dan 50 kiloohms voor een hoog impedantiesysteem. Nadat alle elektroden op de dop aanvaardbare impedantieniveaus vertonen, plaats horizontaal, of HEOG, oogbeweging elektroden op de canthus van elk oog, en plaats de verticale, of VEOG, elektroden boven en onder het oog. Zorg er vervolgens voor dat de deelnemer de instructies voor de taak begrijpt en hoe het knopvak moet worden gebruikt.
Controleer of de EEG-computer wordt opgenomen en begin vervolgens met de experimentele blokken. Zorg voor korte pauzes, 30 seconden pauzes, na elke 15 proeven om de deelnemer te bewegen, indien nodig. Laat de deelnemer na elk blok een Likert-schaal invullen over hoeveel ze genoten van het gokspel en hoe vaak ze vonden dat ze de juiste antwoorden konden krijgen.
Zodra het experiment is voltooid, neem de EEG-dop en laat de deelnemer te wassen en drogen hun haar. Tot slot, schoon en steriliseren van de EEG-dop voor de volgende deelnemer. Deze resultaten suggereren dat zich meestal ontwikkelende, of TD-kinderen, anticiperen op beloningsstimuli vergezeld van gezichten die robuuster zijn dan kinderen met ASS.
Terwijl TD-kinderen anticiperen op significant meer gezicht stimuli dan niet-gezicht stimuli, kinderen met ASS blijkbaar niet vertonen significante verschillen in hersenactiviteit tussen de voorwaarden. Tijdens het proberen van deze procedure, is het belangrijk om te onthouden om te controleren of de deelnemer volledig begrijpt de aanwijzingen en hoe het spel werkt. Na deze procedure kunnen andere methoden, bijvoorbeeld eye tracking of FMRI, gelijktijdig worden uitgevoerd om aanvullende vragen te beantwoorden, zoals, waar zijn kinderen met en zonder autisme op zoek tijdens dit soort taken of, welke gebieden van de hersenen worden geactiveerd bij kinderen met en zonder autisme tijdens deze taak?
Overzicht
Dit protocol meet beloningsanticipatie en -verwerking bij kinderen met en zonder autisme, met een focus op de neurale correlaten van beloning in sociale en niet-sociale contexten.
Belangrijke studiecomponenten
Wetenschapsgebied
- Neurowetenschappen
- Psychologie
- Autismeonderzoek
Achtergrond
- Het begrijpen van sociale motivatie en beloningssystemen bij autisme is cruciaal.
- Kinderen met autisme kunnen anders reageren op sociale stimuli in vergelijking met typisch ontwikkelde leeftijdsgenoten.
- Experimentele controles zijn essentieel voor nauwkeurige meting van reacties.
- EEG wordt gebruikt om hersenactiviteit tijdens beloningsanticipatietaken te beoordelen.
Doel van de studie
- Om verschillen in beloningsverwerking tussen kinderen met autisme en typisch ontwikkelde kinderen te onderzoeken.
- Om te verkennen hoe sociale en niet-sociale beloningen in de hersenen worden verwerkt.
- Om een betrouwbare methode voor het meten van deze verschillen vast te stellen.
Gebruikte methoden
- Creatie van sociale en niet-sociale stimulusblokken in EEG-software.
- Uitvoering van cognitieve tests om de deelname van deelnemers te waarborgen.
- Gebruik van EEG-caps met specifieke elektrodeplaatsingen voor gegevensverzameling.
- Implementatie van pauzes en Likert-schaalbeoordelingen tijdens proeven.
Belangrijkste resultaten
- Typisch ontwikkelde kinderen vertonen meer anticipatie voor sociale stimuli vergeleken met kinderen met autisme.
- Er werden geen significante verschillen in hersenactiviteit tussen condities waargenomen bij kinderen met autisme.
- De vreugde en waargenomen prestatie van de deelnemers werden na het experiment beoordeeld.
- Aanvullende methoden zoals eye tracking kunnen extra inzichten bieden.
Conclusies
- Sociale stimuli roepen sterkere beloningsreacties op bij typisch ontwikkelde kinderen.
- Kinderen met autisme kunnen mogelijk niet op dezelfde manier differentiëren tussen sociale en niet-sociale beloningen.
- Het begrijpen van deze verschillen kan interventies en ondersteuningsstrategieën informeren.
Veelgestelde vragen
Executive Industry Relevance
This protocol enables mechanistic de-risking of social motivation hypotheses in neurodevelopmental disorder research by isolating neural responses to reward anticipation. It supports target validation by providing quantifiable electrophysiological readouts that differentiate typical and atypical reward processing. The approach enhances predictive confidence in preclinical models of autism spectrum disorder by standardizing stimulus control and measurement conditions.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Scientific Value: Interrogates therapeutic hypotheses regarding social reward pathway function in pediatric populations.
- Operational Value: Enables biological de-risking through controlled comparison of social versus nonsocial reward anticipation.
- Predictive Value: Supports portfolio triage by identifying neural biomarkers predictive of treatment response in ASD.
Screening & Assay Development
- Assay Readiness: Prepares validated electrophysiological systems for downstream compound screening in neurodevelopmental indications.
- Quantitative Output: Delivers standardized event-related potential measurements enabling reliable compound evaluation.
- Platform Scalability: Supports adaptation to adolescent/adult models via incentive substitution, enhancing cross-study reproducibility.
Translational & Preclinical Research
- Translational Continuity: Bridges discovery findings to preclinical validation through disease-relevant system alignment.
- Risk-Adjusted Advancement: Informs go/no-go decisions by quantifying target engagement in social processing circuits.
- Mechanistic De-risking: Reduces ambiguity in target validation by isolating reward anticipation from motor or perceptual confounds.
Pipeline & Workflow Integration
The method fits within the discovery continuum from target hypothesis testing to lead identification, providing neural correlates that inform mechanistic understanding of reward pathways.
- Discovery Biology: Supports hypothesis testing of social motivation mechanisms through isolated variable manipulation.
- Screening: Delivers assay-ready, reproducible electrophysiological outputs for compound effect assessment.
- Analytics: Generates time-locked neural measurements enabling statistical comparison of anticipatory versus consumptive reward phases.
- Translational Research: Connects to preclinical work via conserved reward circuitry metrics applicable across species.
- Enterprise Reuse: Establishes a reusable neurophysiological platform for multisite studies in neurodevelopmental drug development.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Increases predictive confidence in target validation by reducing mechanistic ambiguity in social reward processing.
- Operational Value: Ensures standardization and reproducibility through fixed stimulus parameters and controlled reward properties.
- Strategic Value: Improves go/no-go decision quality by providing objective neural endpoints for target engagement.
- Portfolio Impact: Enables risk-adjusted prioritization of compounds targeting social motivation pathways.
Implementation Considerations
- Requires expertise in pediatric EEG acquisition and neurodevelopmental assessment protocols.
- Dependent on amplifier systems with specific filtering capabilities (70 Hz low-pass, 60 Hz notch, 500 Hz sampling).
- Necessitates cross-team standardization of stimulus timing, button box response collection, and break scheduling.
- Involves adaptation considerations when extending to adolescent/adult populations via incentive substitution (e.g., monetary rewards).
- Limited by the need for participant compliance with task instructions and sustained attention during trial blocks.
