Klasyczna kondycjonowanie mrugania z krótkim opóźnieniem u dzieci rocznych

Ogólnym celem tej procedury jest ocena uczenia się asocjacyjnego u rocznych dzieci za pomocą warunkowania mrugania. Paradygmat warunkowania mrugania oczami jest przydatny do wykrywania pewnych rodzajów deficytów uczenia się i pamięci. Na przykład dorośli i dzieci z alkoholowymi zaburzeniami płodowymi mają deficyty w kondycjonowaniu mrugania oczami.

Wynika to z zakłóceń ich obwodów móżdżku. Kondycjonowanie mrugania oczami odnosi się do wyuczonego związku między tonem słuchowym a podmuchem powietrza do rogówki, który stymuluje mrugnięcie. Dzięki wielokrotnemu parowaniu tych dwóch bodźców dzieci mogą nauczyć się mrugać, gdy usłyszą dźwięk, w oczekiwaniu na zaciągnięcie się.

Metoda ta może być stosowana do badania deficytów neurorozwojowych. Chociaż podanie leku u małych dzieci jest trudne, im wcześniej uda nam się je wykryć i leczyć, tym większe prawdopodobieństwo, że osiągną one najlepszy możliwy wynik. Urządzenia kondycjonujące Eyeblink są dostępne na rynku lub mogą być wykonane na zamówienie.

Konfiguracja będzie wymagała następującego sprzętu: urządzenia do zaciągania się powietrzem zdolnego do podawania podmuchu powietrza bezpośrednio do rogówki, za pomocą sprężarki powietrza z regulatorem ciśnienia. Powinien być przymocowany do regulowanej opaski na głowę lub czapki, którą może nosić niemowlę. Dwa przenośne głośniki audio z regulowanymi ustawieniami głośności.

Kamera wideo z częstotliwością odświeżania co najmniej 60 Hz do rejestrowania reakcji na mruganie. Obliczeniowa kontrola sprzętu, dzięki czemu ton i podmuch powietrza mogą być podawane automatycznie z precyzyjnym czasem i w różnych odstępach czasu. Opisany tutaj bodziec kondycjonujący mrugnięcie składa się z 750-milisekundowego tonu, który nakłada się na siebie i kończy 100-milisekundowym zaciągnięciem powietrza.

Aby zbadać zmiany w uczeniu się asocjacyjnym w czasie, przeprowadź próby w blokach po 10, w sumie 50 prób. W każdym bloku dołącz jedną próbę tonową bez podmuchu powietrza. Umożliwi to bezpośrednią ocenę uczenia się asocjacyjnego.

W każdym bloku dołącz również jedną próbę zaciągnięcia się powietrzem bez tonu. Umożliwi to potwierdzenie, że jednostka zaciągania się powietrzem jest prawidłowo ustawiona i że dziecko jest wrażliwe na zaciągnięcie powietrzem. Umieść dwa przenośne głośniki po obu stronach niemowlęcia.

Ułóż niemowlę na kolanach opiekuna. Podczas gdy jeden badacz odwraca uwagę niemowlęcia, drugi badacz może umieścić opaskę na głowie niemowlęcia i dostosować go do rozmiaru. Ustaw elastyczną rurkę przytrzymującą dyszę zaciągania się powietrzem i czujnik podczerwieni tak, aby znajdowały się one w odległości od jednego do trzech centymetrów od oka dziecka.

Przed rozpoczęciem eksperymentu sprawdź, czy jednostka zaciągania się powietrzem jest prawidłowo ustawiona. W tym celu należy wprowadzić pojedynczy testowy wdmuch powietrza do oka niemowlęcia i obserwować, czy pojawia się mrugnięcie okiem. Może być konieczna pewna zmiana położenia pałąka.

Zautomatyzowane metody wykrywania mrugania zawarte w komercyjnych konfiguracjach są często zawodne u małych niemowląt, ponieważ trudno jest utrzymać czujnik wystarczająco blisko oka, aby wykryć mrugnięcie. Zamiast tego należy zastosować analizę kamery wideo klatka po klatce do wykrywania reakcji na mruganie oczami u niemowląt. Aby to zrobić, użyj ręcznej kamery wideo, aby ręcznie śledzić wzrok niemowlęcia podczas eksperymentu.

Analizę nagrań wideo klatka po klatce można łatwo przeprowadzić za pomocą prostego oprogramowania do edycji wideo. Wykryj początek sygnału lub zaciągnięcie się powietrzem za pomocą kształtu fali dźwiękowej. Aby zarejestrować początek mrugania, poszukaj pierwszej klatki, w której oczy zaczynają się zamykać.

Badacze mogą również chcieć zwrócić uwagę na szczyt mrugnięcia, w którym oczy są maksymalnie zamknięte. Oblicz liczbę pośrednich klatek i przelicz ten czas odpowiedzi na milisekundy w oparciu o liczbę klatek na sekundę aparatu. Reakcje warunkowe to mrugnięcia, które rozpoczynają się przed dostarczeniem podmuchu powietrza.

Reakcje bezwarunkowe to odruchowe mrugnięcia do podmuchu powietrza, które pojawiają się ponad 650 milisekund po pojawieniu się dźwięku. Obserwowane będą również inne rodzaje reakcji. Na przykład reakcje zaskoczenia to mrugnięcia, które występują w ciągu pierwszych 200 milisekund po sygnale i reprezentują odruchową reakcję na ton słuchowy lub mrugnięcia zbiegające się w czasie z bodźcem.

Wreszcie, nieudane odpowiedzi to próby, w których nie wykryto mrugnięcia w odpowiedzi na zaciągnięcie się powietrzem. Może to oznaczać, że podmuch powietrza nie docierał do oka. Chociaż analiza wideo klatka po klatce wymaga pewnej subiektywnej interpretacji, tę metodę można wykorzystać do wiarygodnego pomiaru opóźnienia mrugania oczami od początku bodźca.

Nasze porównanie 94 odpowiedzi na mrugnięcie pokazuje bardzo wysoką zgodność między dwoma obserwatorami, która mieści się w limicie 250 milisekund. Zmienność ta jest wystarczająco niska, aby odróżnić reakcje uwarunkowane od bezwarunkowych. Odpowiedzi, które znacznie się różnią, powinny zostać ponownie ocenione przez obu obserwatorów.

Odpowiedzi mogą być bardzo różne u różnych niemowląt. Dzieci, które osiągnęły kondycję, zareagują przed dostarczeniem podmuchu powietrza. Mogą również migać, gdy ton jest prezentowany bez podmuchu powietrza, pokazanego przez czerwone kwadraty.

Jednak niektóre niemowlęta nie wykazują żadnych oznak warunkowania podczas eksperymentu. W tym przypadku reakcje mrugania pojawiają się po rozpoczęciu zaciągania się powietrzem, co sugeruje, że są to mrugnięcia odruchowe. Ponadto, gdy ton jest podawany w izolacji, niemowlę nie przewiduje porodu z zaciągnięciem się powietrzem.

Kondycjonowanie najlepiej opisać jako zmianę liczby uwarunkowanych odpowiedzi w wielu próbach lub wielu sesjach eksperymentalnych. Najważniejszym krokiem w uzyskaniu wiarygodnych wyników jest utrzymanie prawidłowego ustawienia jednostki zaciągania się powietrzem przez cały czas trwania eksperymentu. Niemowlę powinno mrugać w odpowiedzi na większość prób zaciągania się powietrzem.

W tym przykładzie reakcje mrugania na zaciągnięcie powietrzem zmniejszają się w trakcie eksperymentu, co wskazuje, że jednostka zaciągania się powietrzem nie była utrzymywana we właściwej pozycji. Niemowlę nie osiągnie kondycjonowania mrugania, jeśli nie będzie w stanie wyczuć zaciągnięcia się powietrza w rogówce. Kondycjonowanie mrugania oczami jest użytecznym paradygmatem do oceny rozwoju neuronalnego u dzieci.

Odkryliśmy, że nagrywanie wideo i późniejsza analiza offline jest bardziej niezawodną metodą w przypadku stosowania tej techniki u małych dzieci.