Wykorzystanie nierówności w modelu rasowym do ilościowego określenia behawioralnych efektów integracji wielozmysłowej

Opracowanie powtarzalnej metody obliczania wielkości efektów integracji wielozmysłowej ma istotne znaczenie, ponieważ ułatwi przyszłe badania translacyjne w różnych populacjach klinicznych. Główną zaletą naszej techniki jest to, że jesteśmy w stanie określić ilościowo solidny fenotyp integracji wielozmysłowej, który jest następnie związany z ważnymi wynikami poznawczymi i motorycznymi w starzeniu się, takimi jak równowaga, upadki, chód i funkcje wykonawcze. Zacznij od użycia oprogramowania do prezentacji bodźców, aby zaprogramować prosty eksperyment w czasie reakcji z trzema warunkami eksperymentalnymi: samym wizualnym, samym somatosensorycznym i jednoczesnym wzrokowo-somatosensorycznym.

Użyj generatora bodźców z trzema skrzynkami sterującymi. Lewa i prawa skrzynka sterownicza zawierają obustronne niebieskie diody elektroluminescencyjne, które świecą w celu stymulacji wizualnej oraz dwustronne silniki o amplitudzie drgań 0,8 G, które wibrują w celu stymulacji somatosensorycznej, a także plastikową obudowę stymulatorów. Następnie umieść środkową atrapę skrzynki kontrolnej w równej odległości od lewej i prawej skrzynki kontrolnej i przyklej wizualną naklejkę celu, która będzie służyć jako punkt fiksacji.

Po przygotowaniu eksperymentu odprowadź uczestnika do sali testowej. Poproś uczestnika, aby usiadł prosto i wygodnie oparł ręce na lewej i prawej skrzynce kontrolnej. Strategicznie umieść palce wskazujące na silnikach wibracyjnych zamontowanych z tyłu skrzynki sterowniczej, a kciuki z przodu skrzynki sterowniczej pod diodami LED, aby nie blokować światła.

Upewnij się, że bodźce somatosensoryczne są niesłyszalne, zapewniając uczestnikom słuchawki, na których ciągły biały szum jest odtwarzany na komfortowym poziomie. Poproś uczestnika, aby użył pedału nożnego umieszczonego pod prawą stopą jako podkładki odpowiedzi. Wreszcie, niech uczestnik reaguje na każdy bodziec tak szybko, jak to możliwe, niezależnie od tego, czy go czuje, widzi, czy czuje i widzi.

Rozpocznij analizę od wykluczenia uczestników, którzy nie są w stanie osiągnąć dokładności 70% lub większej w odniesieniu do któregokolwiek z warunków bodźca. Uznaj badania za niedokładne, jeśli uczestnik nie zareaguje na bodziec w ustalonym okresie czasu reakcji, i ustaw odpowiedni czas reakcji (RT) na nieskończoność, zamiast wykluczać badanie z analizy. Dane RT są sortowane w kolejności rosnącej według warunków eksperymentalnych.

Umieść warunki wizualne, somatosensoryczne i VS w osobnych kolumnach posortowanych danych RT. Upewnij się, że każdy wiersz reprezentuje jedną próbę, a każda komórka reprezentuje rzeczywisty RT. Należy pamiętać, że nie należy stosować procedur przycinania danych, które usuwają bardzo wolne RT, ponieważ spowoduje to niekorzystny rozkład danych RT. Upewnij się, że RT, które są wyraźnie odstające, są ustawione na nieskończoność.

Następnie, aby umieścić dane RT w koszu, zidentyfikuj najszybszy i najwolniejszy RT. Odejmij najwolniejszy RT od najszybszego, aby obliczyć zakres RT danej osoby we wszystkich warunkach testowych. Dane przedziału RT od 0% do 100% w krokach co 5%, biorąc najszybszą wartość RT i stopniowo dodając 5% do poprzednio obliczonego zakresu RT, aż zostanie uwzględnione 100% danych RT, co daje 21 przedziałów czasowych. Następnie, w komputerowym arkuszu kalkulacyjnym, użyj funkcji częstotliwości, gdzie tablica pierwsza równa się rzeczywistym RT dla jednego z warunków eksperymentalnych, a tablica druga równa się 21 skwantowanym przedziałom RT obliczonym wcześniej podzielonym przez całkowitą liczbę prób, 45, na warunek.

Następnie utwórz skumulowaną częstotliwość rozkładu (CDF), sumując sumę prawdopodobieństw w skwantyzowanych przedziałach dla każdego z trzech warunków eksperymentalnych. CDF stanu multisensorycznego reprezentuje rzeczywisty CDF. Aby obliczyć przewidywany CDF, zsumuj dwa jednosensoryczne CDF z górnym limitem ustawionym na jeden.

Użyj tej formuły dla każdego z 21 skwantyzowanych przedziałów czasu. Zacznij od zerowego percentyla i kontynuuj aż do 100. percentyla dla przedziału 21. Następnie, aby przeprowadzić Test Nierówności Modelu Rasy, odejmij przewidywany CDF od rzeczywistego CDF dla każdego z 21 skwantowanych przedziałów czasowych, aby uzyskać wartości różnicy.

Wykreśl te 21 wartości jako wykres liniowy, gdzie oś x reprezentuje każdy z skwantowanych przedziałów czasowych, a oś y reprezentuje różnicę prawdopodobieństwa między rzeczywistymi i przewidywanymi CDF. W tym przypadku wartości dodatnie przy dowolnym opóźnieniu wskazują na integrację bodźców jednozmysłowych i odzwierciedlają naruszenie RMI. Aby określić ilościowo efekt multisensoryczny na poziomie grupy, należy uśrednić grupowo indywidualne dane RMI u wszystkich uczestników.

Użyj arkusza kalkulacyjnego, aby przypisać osoby do wierszy i przedziały czasu do kolumn. Następnie w nowym arkuszu kalkulacyjnym umieść wcześniej obliczone 21 wartości różnicowych w poszczególnych wierszach, a wartości średnie w przedziałach czasowych, aby utworzyć jeden uśredniony przez grupę przebieg różnicowy. Następnie wykreśl średnią 21 wartości grupy jako wykres liniowy, gdzie oś x reprezentuje każdy z skwantyzowanych przedziałów czasu, a oś y reprezentuje różnicę prawdopodobieństwa między CDF.

Na koniec oblicz obszar pod krzywą dla każdej osoby, używając danych uczestnika jako przykładu. Zsumuj wartość różnicy CDF w pierwszym przedziale czasu z wartością różnicy CDF w drugim przedziale, a następnie podziel przez dwa. Sprawdź wzrokowo każdą kolejną parę przedziałów czasu zawierających wartości dodatnie.

Następnie zsumuj te wyniki, aby wygenerować całkowite AUC fali różnicowej CDF w naruszonym zakresie percentyla od 0,00 do 0,10. Wyniki wskazują na uśrednione dla grupy naruszenie występujące w zakresie od zera do 10% percentyla dla próby 333 starszych osób dorosłych. Całkowita liczba wartości dodatnich, zero, jeden, dwa lub trzy, dla tych trzech kwantyli, od 0,00 do 0,10, określa, do której wielozmysłowej grupy klasyfikacyjnej dana osoba jest przypisana, odpowiednio z niedoborem, słabym, dobrym lub wyższym.

Jak już wcześniej opisaliśmy, bardzo ważne jest, aby unikać procedur przycinania danych, ponieważ powoduje to odchylenie rozkładów RT. Powolne czasy reakcji i pominięte próby muszą być ustawione na nieskończoność. Głównym celem było opracowanie solidnego fenotypu integracji multisensorycznej.

To powiedziawszy, jesteśmy świadomi różnicowych wzorców integracji multisensorycznej w starzeniu się, a naszym następnym krokiem będzie odkrycie sieci neuronowych odpowiedzialnych za takie procesy integracyjne, jednocześnie określając, w jaki sposób określone zmiany strukturalne lub funkcjonalne przyczyniają się do różnicowych wzorców integracji. Pracujemy nad identyfikacją neuronalnych korelatów związanych z integracją wzrokowo-somatosensoryczną w starzeniu się i wierzymy, że takie odkrycia dostarczą wglądu w kilka chorób, w tym między innymi chorobę Alzheimera i Parkinsona.