Badanie poznania społecznego u niemowląt i dorosłych za pomocą elektroencefalografii gęstej (dEEG)

Ogólnym celem tego filmu jest zademonstrowanie protokołu badania poznania społecznego u niemowląt lub dorosłych przy użyciu elektroencefalografii o gęstej matrycy. Osiąga się to poprzez uprzednie przygotowanie zestawu eksperymentalnego do zbierania danych i przygotowanie siatki czujników ogniw hydraulicznych do zastosowania. Po drugie, nakładana jest siatka czujnika geodezyjnego z komórkami wodnymi i mierzone są impedancje elektrod.

Następnie wykonywane są nagrania bazowe i eksperyment jest wdrażany. Ostatnim krokiem procedury jest analiza danych. Ostatecznie można uzyskać wyniki, które wykazują wyraźną aktywność neuronalną związaną ze społecznymi procesami poznawczymi poprzez analizę aktywności elektrycznej powierzchni skóry głowy z wysoką rozdzielczością czasową.

Cześć, nazywam się Kemi i jestem asystentką naukową w laboratorium psychobiologii rozwojowej niemowląt dr Davida Haleya. Dzisiaj razem z Joanną będziemy demonstrować ten protokół badania. Cześć, jestem Joanna.

Metoda ta może być wykorzystana do odpowiedzi na kluczowe pytania z zakresu neuronauki rozwojowej, takie jak to, w jaki sposób mózg wykorzystuje funkcje poznawcze do przetwarzania bodźców społecznych. Główną przewagą tej techniki nad istniejącymi metodami obrazowania mózgu i konwencjonalnymi systemami EEG jest wysoka rozdzielczość czasowa, lepsza rozdzielczość przestrzenna i łatwość zastosowania siatki czujników. Cześć, nazywam się David Haley.

Używamy systemu EEG do badania aktywności mózgu u rodziców i niemowląt podczas zadań społecznych i poznawczych Przed przybyciem uczestnika do laboratorium upewnij się, że komputer sterujący eksperymentem, oprogramowanie stacji sieciowej i elementy geodezyjnego systemu EEG działają prawidłowo. Pamiętaj też, aby usunąć wszystkie niepotrzebne i potencjalnie rozpraszające przedmioty z pokoju eksperymentów. Ustaw pomieszczenie zgodnie z wdrażanym paradygmatem eksperymentalnym.

Mogą to być zarówno zadania komputerowe, jak i różne paradygmaty interakcji między rodzicami, niemowlętami i eksperymentalnymi niemowlętami. Jak zostanie pokazane w tym filmie, upewnij się, że kamery wideo są naładowane i ustaw kamery pod kątem idealnym dla obecnej konfiguracji eksperymentalnej. Kiedy uczestnik dotrze do laboratorium, opisz protokół aplikacji sieci czujnika GDS i wyjaśnij mu szczegóły eksperymentu.

Upewnij się, że uczestnik lub jego opiekun prawny dobrze rozumie protokół eksperymentu i uzyskaj pisemną i świadomą zgodę przed przystąpieniem do eksperymentu. W przypadku badań EEG często przydatne jest uzyskanie od uczestnika pewnych informacji, które mogą mieć wpływ na rejestrowaną aktywność elektryczną mózgu. Takie informacje można uzyskać, stosując ustandaryzowane kwestionariusze, które pomogą w szybkim przebiegu eksperymentu.

Zaleca się, aby obecnych było dwóch eksperymentatorów, jeden do administrowania kwestionariuszami, a drugi do przeprowadzenia przygotowań sieci czujnika geoge do komórek wodnych, jak opisano w następnej sekcji niniejszego protokołu. Na początek przygotuj roztwór elektrolitu soli wodnej składający się z jednego litra wody destylowanej, 11 gramów chlorku potasu i pięciu mililitrów szamponu dla dzieci, upewniając się, że dokładnie mieszasz, aż cały chlorek potasu rozpuści się w roztworze. Następnie za pomocą miarki zmierz obwód głowy uczestnika.

Rejestrując pomiar w centymetrach, pobierz siatkę czujnika geodezyjnego z komórką hydrokomórkową o odpowiedniej wielkości. Wybierz rozmiar, który obejmuje zakres obwodów głowy, w których mieści się pomiar uczestnika. Zanurz końcówkę czujnika w siatce czujnika w przygotowanym roztworze elektrolitu i pozwól mu moczyć się przez pięć minut.

Upewnij się, że końcówka złącza jest z dala od cieczy. Zaleca się używanie timera lub stopera, aby zagwarantować dokładny pomiar czasu. Teraz otwórz oprogramowanie stacji sieciowej na komputerze sterującym i rozpocznij eksperymentalną sesję kontrolną.

Pozwól na wykonanie pomiarów zera i wzmocnienia przed podłączeniem złącza sieci czujnika i zebraniem danych, czekając, aż siatka czujnika zakończy zanurzanie się w elektrolicie, zaproś uczestnika do pokoju eksperymentów i poproś go, aby usiadł na solidnym krześle bez kółek. W przypadku małych uczestników poproś opiekuna niemowlęcia o siedzenie na krześle, a niemowlę siedzi pionowo na jego kolanach, tak aby cała główka niemowlęcia była dostępna. Za pomocą taśmy mierniczej i ołówka z markerem do Chin wykonaj pomiary od ucha do ucha nad czubkiem głowy i zaznacz punkt środkowy.

Następnie zmierz od NA do wcięcia nad czubkiem głowy. I znowu zaznacz punkt środkowy. Wierzchołek można zidentyfikować jako punkt środkowy, w którym przecinają się punkty środkowe tych dwóch pomiarów.

Po zakończeniu namaczania wyjmij siatkę czujnika z roztworu elektrolitu i umieść ją na czystym, suchym ręczniku. Delikatnie poklep siatkę czujnika ręcznikiem, aby usunąć nadmiar roztworu elektrolitu. Następnie przekaż końcówkę złącza siatki czujnika drugiemu eksperymentatorowi, aby trzymał ją podczas aplikacji sieci.

Teraz podnieś siatkę czujnika, wkładając obie ręce do wnętrza siatki. Trzymaj siatkę tak, aby kciuki były mocno, ale delikatnie dociśnięte po obu stronach najbardziej środkowej elektrody czołowej, a małe palce były mocno dociśnięte do opaski łączącej najbardziej wysunięty do tyłu rząd elektrod. Uważaj, aby nie rozciągnąć nadmiernie siatki.

Pozostałe sześć palców powinno być luźno w siatce, aby środkowa część mogła opaść bezwładnie, przykucnąć lub uklęknąć, aby znaleźć się na wysokości oczu uczestnika od tyłu do przodu, przeciągnij siatkę czujnika nad głowę uczestnika. Często przydatna jest obecność dodatkowego eksperymentatora podczas nakładania siatki sensorycznej na niemowlę uczestniczące. Aby odwrócić uwagę niemowlęcia i zminimalizować ruch opuszkami palców, delikatnie pociągnij za opaskę siatki i wyreguluj ją tak, aby elektroda wierzchołkowa znajdowała się na punkcie wierzchołka oznaczonym ołówkiem China Marker.

Zaciśnij paski na ucho i podbródek, sprawdź anatomiczne lokalizacje punktów orientacyjnych, aby zobaczyć, czy siatka jest prawidłowo ustawiona i dokonaj niezbędnych korekt. Przed rozpoczęciem eksperymentu behawioralnego należy zmierzyć impedancję elektrody. Podłącz końcówkę złącza sieci czujnika do interfejsu.

Obróć dźwignię, aby zablokować go na miejscu i włącz aparat. Następnie w sterowni otwórz nową sesję w oprogramowaniu stacji sieciowej. Wprowadź dane uczestnika i kliknij przycisk Rozpocznij sesję.

Ponieważ sygnały wideo i EEG są zsynchronizowane, na ekranie powinien pojawić się obraz wideo na żywo z pokoju eksperymentalnego. Teraz wybierz menu rozwijane panelu, otwórz impedancję i kliknij przycisk pomiaru. Na ekranie pojawi się montaż sieci czujnika hydro cell go dsic.

Przeciągnij to okno do krawędzi ekranu, aby otworzyło się na monitorze w pomieszczeniu eksperymentalnym. Upewnij się, że każda elektroda jest osadzona bezpośrednio na skórze głowy uczestnika. Zapoznaj się z oknem pomiaru z utrudnieniami, wyświetlając montaż matrycy na monitorze.

Czujniki, które nie mają dobrego kontaktu ze skórą głowy, będą wyświetlane na czerwono. Zanotuj te numery czujników elektrod. Teraz użyj pipety i nałóż niewielką ilość wcześniej przygotowanego roztworu elektrolitu, aby poprawić impedancję tych czujników.

Elektrody na montażu zmienią kolor na zielony, ponieważ ich impedancja poprawi się, gdy impedancje będą zadowalające. W przypadku wszystkich elektrod kliknij przycisk zapisywania i zamykania w oknie pomiaru impedancji w sterowni. Teraz w stacji sieciowej otwórz wyświetlacz gęstego kształtu fali.

Przewiń przebieg i zwróć uwagę na wszystkie kanały, które wyświetlają szum o wysokiej amplitudzie z powodu słabego kontaktu ze skórą głowy. Wróć do pokoju eksperymentów i dostosuj położenie hałaśliwych elektrod tak, aby miały bezpośredni kontakt ze skórą głowy. Może być potrzebna większa ilość roztworu elektrolitu.

Zapisy wyjściowe spoczynku są ważne w badaniach EEG z gęstą matrycą, ponieważ istnieje wysoki stopień zmienności elektrycznej aktywności mózgu między uczestnikami. Dlatego przed rozpoczęciem paradygmatu eksperymentalnego należy wykonać podstawowe zapisy EEG spoczynkowej elektrycznej aktywności mózgu uczestnika dla niemowląt. Rodzic lub opiekun powinien pozostać w pokoju, a niemowlę siedzi cicho na jego kolanach.

Film taki jak Baby Mozart może być odtwarzany, aby upewnić się, że niemowlęta pozostaną spokojne i nieruchome w tej podstawowej fazie. Baby Mozart to audiowizualne połączenie muzyki klasycznej i kolorowych, ruchomych projektów, które można wyświetlić na monitorze w sali eksperymentów. Teraz w stacji sieciowej kliknij przycisk nagrywania, aby rozpocząć nagrywanie wideo i danych falowych na gęstym wyświetlaczu przebiegu, znaczniki zdarzeń można wstawić, aby powiązać zdarzenia behawioralne z aktywnością elektryczną w całym eksperymencie.

Wstaw znacznik zdarzenia linii bazowej na linii bazowej rekordu wyświetlacza fali dla ustandaryzowanego okresu czasu około dwóch minut. W badaniach EEG z gęstą matrycą ważne jest, aby co najmniej dwóch eksperymentatorów było obecnych przez cały czas trwania badania. Jeden eksperymentator będzie odpowiedzialny za interakcję z uczestnikiem i wdrożenie paradygmatu behawioralnego.

Drugi eksperymentator pozostanie w sterowni i będzie odpowiedzialny za monitorowanie przekazu wideo i wstawianie znaczników zdarzeń na gęstym wyświetlaczu przebiegu, gdy wystąpi odpowiednie zdarzenie. Teraz rozpocznij eksperyment behawioralny, używając paradygmatu interakcji twarzą w twarz dla uczestnika niemowlęcia. Tutaj realizowany jest paradygmat imitacji, w którym eksperymentator przedstawia niemowlęciu szereg dyskretnych czynności za pomocą pacynki królika.

Pamiętaj, aby monitorować gęste wyświetlanie przebiegu przez cały czas trwania eksperymentu, aby określić, czy jakiekolwiek kanały wyświetlają rosnące poziomy szumów. Po zakończeniu eksperymentu ostrożnie poluzuj i zdejmij siatkę czujnika z głowy uczestnika. Zapewnij ręcznik, którym wytrzesz nadmiar roztworu elektrolitu.

Następnie spłucz, zdezynfekuj i osusz siatkę. Na koniec przekaż uczestnikowi wszelkie pozostałe kwestionariusze, które należy wypełnić w ramach protokołu. Te surowe kształty fal EEG pokazują wahania zarejestrowanego napięcia na pojedynczej elektrodzie w ciągu pierwszych 1000 milisekund każdej z trzech faz eksperymentalnych.

Demonstracja wyjściowa i różnice w natychmiastowym wycofaniu. Na poziomie powierzchni aktywność elektryczna mózgu w różnych regionach mózgu może być również wizualizowana jako mapa topograficzna amplitud napięcia. Amplitudy są reprezentowane na całej powierzchni głowy podczas trzech faz paradygmatu potrząsania rękawicą, a jednostki spektrum kolorów są wyrażone w mikrowoltach.

Po obejrzeniu tego filmu powinieneś dobrze zrozumieć, jak badać poznanie społeczne u dorosłych i niemowląt za pomocą EEG o wysokiej gęstości. Wykazaliśmy to poprzez przygotowanie i zastosowanie sieci czujników oraz poprzez pozyskiwanie i analizę danych EEG.