Name: Hiperskanowanie EEG w domu w interakcjach społecznych między niemowlęciem a opiekunem (Wideo) | JoVE Journal
Uploaded: 2024-05-31T14:00:00.000+00:00
Duration: 8 min 8 s
Description: Poznaj metodę hiperskanowania EEG w domu do badania interakcji społecznych między niemowlęciem a opiekunem. Protokół synchronizuje EEG, EKG i dane behawioralne podczas zabawy, zapewniając ekologiczną trafność badań rozwojowych.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

Praca została sfinansowana z Prezydenckiego Grantu Podoktorskiego z Uniwersytetu Technologicznego Nanyang, który został przyznany VR.

Real-Life EEG and ECG Synchronization in Infant-Caregiver Interactions

<ol><li>Hari, R., Henriksson, L., Malinen, S., Parkkonen, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Centrality+of+social+interaction+in+human+brain+function%5BTitle%5D)+AND+%22Neuron%22%5BJournal%5D)">Centrality of social interaction in human brain function.</a> Neuron. 88 (1), 181-193 (2015).</li>
<li>Endevelt-Shapira, Y., Djalovski, A., Dumas, G., Feldman, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Maternal+chemosignals+enhance+infant-adult+brain-to-brain+synchrony%5BTitle%5D)+AND+%22Sci+Adv%22%5BJournal%5D)">Maternal chemosignals enhance infant-adult brain-to-brain synchrony.</a> Sci Adv. 7 (50), eabg6867 (2021).</li>
<li>Santamaria, L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Emotional+valence+modulates+the+topology+of+the+parent-infant+inter-brain+network%5BTitle%5D)+AND+%22NeuroImage%22%5BJournal%5D)">Emotional valence modulates the topology of the parent-infant inter-brain network.</a> NeuroImage. 207, 116341(2020).</li>
<li>Nguyen, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+effects+of+interaction+quality+on+neural+synchrony+during+mother-child+problem+solving%5BTitle%5D)+AND+%22Cortex%22%5BJournal%5D)">The effects of interaction quality on neural synchrony during mother-child problem solving.</a> Cortex. 124, 235-249 (2020).</li>
<li>Reindl, V., Gerloff, C., Scharke, W., Konrad, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Brain-to-brain+synchrony+in+parent-child+dyads+and+the+relationship+with+emotion+regulation+revealed+by+fNIRS-based+hyperscanning%5BTitle%5D)+AND+%22NeuroImage%22%5BJournal%5D)">Brain-to-brain synchrony in parent-child dyads and the relationship with emotion regulation revealed by fNIRS-based hyperscanning.</a> NeuroImage. 178, 493-502 (2018).</li>
<li>Reindl, V., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Conducting+hyperscanning+experiments+with+functional+near-infrared+spectroscopy%5BTitle%5D)+AND+%22J+Vis+Exp%22%5BJournal%5D)">Conducting hyperscanning experiments with functional near-infrared spectroscopy.</a> J Vis Exp. (143), e58807(2019).</li>
<li>Gardner, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Methodological+issues+in+the+direct+observation+of+parent-child+interaction%3A+Do+observational+findings+reflect+the+natural+behavior+of+participants%5BTitle%5D)+AND+%22Clin+Child+Fam+Psychol+Rev%22%5BJournal%5D)">Methodological issues in the direct observation of parent-child interaction: Do observational findings reflect the natural behavior of participants.</a> Clin Child Fam Psychol Rev. 3, 185-198 (2000).</li>
<li>Xu, J., Zhong, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Review+on+portable+EEG+technology+in+educational+research%5BTitle%5D)+AND+%22Comput+Hum+Behav%22%5BJournal%5D)">Review on portable EEG technology in educational research.</a> Comput Hum Behav. 81, 340-349 (2018).</li>
<li>Troller-Renfree, S. V., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Feasibility+of+assessing+brain+activity+using+mobile%2C+in-home+collection+of+electroencephalography%3A+methods+and+analysis%5BTitle%5D)+AND+%22Dev+Psychobiol%22%5BJournal%5D)">Feasibility of assessing brain activity using mobile, in-home collection of electroencephalography: methods and analysis.</a> Dev Psychobiol. 63 (6), e22128(2021).</li>
<li>Bögels, S., Levinson, S. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+brain+behind+the+response%3A+Insights+into+turn-taking+in+conversation+from+neuroimaging%5BTitle%5D)+AND+%22Res+Lang+Soc%22%5BJournal%5D)">The brain behind the response: Insights into turn-taking in conversation from neuroimaging.</a> Res Lang Soc. 50 (1), 71-89 (2017).</li>
<li>Georgieva, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Toward+the+understanding+of+topographical+and+spectral+signatures+of+infant+movement+artifacts+in+naturalistic+EEG%5BTitle%5D)+AND+%22Front+Neurosci%22%5BJournal%5D)">Toward the understanding of topographical and spectral signatures of infant movement artifacts in naturalistic EEG.</a> Front Neurosci. 14, 452947(2020).</li>
<li>Dikker, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Brain-to-brain+synchrony+tracks+real-world+dynamic+group+interactions+in+the+classroom%5BTitle%5D)+AND+%22Curr+Biol%22%5BJournal%5D)">Brain-to-brain synchrony tracks real-world dynamic group interactions in the classroom.</a> Curr Biol. 27 (9), 1375-1380 (2017).</li>
<li>Oliveira, A. S., Bryan, R. S., Hairston, W. D., Peter, K., Daniel, P. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Proposing+metrics+for+benchmarking+novel+EEG+technologies+towards+real-world+measurements%5BTitle%5D)+AND+%22Front+Hum+Neurosci%22%5BJournal%5D)">Proposing metrics for benchmarking novel EEG technologies towards real-world measurements.</a> Front Hum Neurosci. 10, 188(2016).</li>
<li>Turk, E., Endevelt-Shapira, Y., Feldman, R., vanden Heuvel, M. I., Levy, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Brains+in+sync%3A+Practical+guideline+for+parent-infant+EEG+during+natural+interaction%5BTitle%5D)+AND+%22Front+Psychol%22%5BJournal%5D)">Brains in sync: Practical guideline for parent-infant EEG during natural interaction.</a> Front Psychol. 13, 833112(2022).</li>
<li>Kayhan, E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+dual+EEG+pipeline+for+developmental+hyperscanning+studies%5BTitle%5D)+AND+%22Dev+Cogn+Neurosci%22%5BJournal%5D)">A dual EEG pipeline for developmental hyperscanning studies.</a> Dev Cogn Neurosci. 54, 101104(2022).</li>
<li>Ayrolles, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((HyPyP%3A+a+Hyperscanning+Python+pipeline+for+inter-brain+connectivity+analysis%5BTitle%5D)+AND+%22Soc+Cogn+Affect+Neurosci%22%5BJournal%5D)">HyPyP: a Hyperscanning Python pipeline for inter-brain connectivity analysis.</a> Soc Cogn Affect Neurosci. 16 (1-2), 72-83 (2021).</li>
<li>Delorme, S., Makeig, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((EEGLAB%3A+an+open-source+toolbox+for+analysis+of+single-trial+EEG+dynamics%5BTitle%5D)+AND+%22J+Neurosci+Meth%22%5BJournal%5D)">EEGLAB: an open-source toolbox for analysis of single-trial EEG dynamics.</a> J Neurosci Meth. 134, 9-21 (2004).</li>
<li>Nathan, K., Contreras-Vidal, J. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Negligible+motion+artifacts+in+scalp+electroencephalography+%28EEG%29+during+treadmill+walking%5BTitle%5D)+AND+%22Front+Hum+Neurosci%22%5BJournal%5D)">Negligible motion artifacts in scalp electroencephalography (EEG) during treadmill walking.</a> Front Hum Neurosci. 9, 708(2016).</li>
<li>Stone, D. B., Tamburro, G., Fiedler, P., Haueisen, J., Comani, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Automatic+removal+of+physiological+artifacts+in+EEG%3A+The+optimized+fingerprint+method+for+sports+science+applications%5BTitle%5D)+AND+%22Front+Hum+Neurosci%22%5BJournal%5D)">Automatic removal of physiological artifacts in EEG: The optimized fingerprint method for sports science applications.</a> Front Hum Neurosci. 12, 96(2018).</li>
<li>Noreika, V., Georgieva, S., Wass, S., Leong, V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((14+challenges+and+their+solutions+for+conducting+social+neuroscience+and+longitudinal+EEG+research+with+infants%5BTitle%5D)+AND+%22Infant+Behav+Dev%22%5BJournal%5D)">14 challenges and their solutions for conducting social neuroscience and longitudinal EEG research with infants.</a> Infant Behav Dev. 58, 101393(2020).</li>
<li>Ng, B., Reh, R. K., Mostafavi, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+practical+guide+to+applying+machine+learning+to+infant+EEG+data%5BTitle%5D)+AND+%22Dev+Cogn+Neurosci%22%5BJournal%5D)">A practical guide to applying machine learning to infant EEG data.</a> Dev Cogn Neurosci. 54, 101096(2022).</li>
<li>vander Velde, B., Junge, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Limiting+data+loss+in+infant+EEG%3A+putting+hunches+to+the+test%5BTitle%5D)+AND+%22Dev+Cogn+Neurosci%22%5BJournal%5D)">Limiting data loss in infant EEG: putting hunches to the test.</a> Dev Cogn Neurosci. 45, 100809(2020).</li>
<li>Bell, M. A., Cuevas, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Using+EEG+to+study+cognitive+development%3A+Issues+and+practices%5BTitle%5D)+AND+%22J+Cogn+Dev%22%5BJournal%5D)">Using EEG to study cognitive development: Issues and practices.</a> J Cogn Dev. 13 (3), 281-294 (2012).</li>
<li>Lopez, K. L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((HAPPILEE%3A+HAPPE+in+low+electrode+electroencephalography%2C+a+standardized+pre-processing+software+for+lower+density+recordings%5BTitle%5D)+AND+%22NeuroImage%22%5BJournal%5D)">HAPPILEE: HAPPE in low electrode electroencephalography, a standardized pre-processing software for lower density recordings.</a> NeuroImage. 260, 119390(2022).</li>
</ol>

Nie zgłasza się konfliktu interesów.

W tym protokole przeprowadzamy pomiary w domach uczestników, w których niemowlęta i opiekunowie mogą czuć się bardziej komfortowo, a ich zachowania mogą być bardziej reprezentatywne dla ich rzeczywistych interakcji w przeciwieństwie do warunków laboratoryjnych, zwiększając w ten sposób ważność ekologiczną7. Co więcej, nagrania w środowisku domowym mogą odciążyć uczestników, np. w odniesieniu do czasu podróży, a tym samym mogą sprawić, że niektóre grupy uczestników będą bardziej dostępne. Jednak wraz z tymi zaletami, naturalistyczne zapisy hiperskanowania EEG w rzeczywistych kontekstach stwarzają własny zestaw wyzwań i ograniczeń w odniesieniu do projektu i protokołu eksperymentalnego, a także artefaktów danych. Poniżej omówiono wyzwania i możliwe rozwiązania dla nagrań domowych.
Środowisko naturalistyczne może wprowadzać zestaw zmiennych zakłócających, takich jak przestrzeń, temperatura i przerwy, które mogą różnić się między grupami uczestników w domu, ale pozostają stałe w kontrolowanych warunkach laboratoryjnych. Protokół hiperskanowania EEG wymaga dużej ilości sprzętu technicznego, np. kilku kamer, mikrofonów i laptopów nagrywających, dlatego czasami problemem może być brak wystarczającej ilości miejsca w domach uczestników. Badacze muszą być świadomi, aby nie rozstawiać sprzętu przypadkowo lub w otoczeniu bałaganu. Na przykład ważne jest, aby pamiętać, aby nie ustawiać urządzeń na stołach z jedzeniem lub napojami i upewnić się, że statywy do aparatów nie blokują drogi w wąskich przestrzeniach. Jednym ze sposobów zapobiegania problemom z przestrzenią jest wcześniejsza wizyta w domu uczestnika, aby odpowiednio zaplanować z wyprzedzeniem wszelkie ograniczenia przestrzenne. Pomocne jest również wysyłanie przypomnień do uczestników, aby oczyścili wymagane miejsce z przedmiotów. Aparaty fotograficzne i statywy powinny być umieszczone jak najbardziej z dala od miejsca, w którym niemowlę siedzi podczas sesji. Przede wszystkim należy wziąć pod uwagę bezpieczeństwo wszystkich stron na wszystkich etapach konfiguracji. Innym czynnikiem, z którym naukowcy mogą się zetknąć w warunkach naturalistycznych, są zmienne temperatury. W Singapurze, gdzie temperatury są wysokie przez cały dzień i rok, w danych EEG mogą wystąpić artefakty potu, które można lepiej kontrolować w środowisku laboratoryjnym za pomocą odpowiedniej klimatyzacji. Używanie wentylatorów do chłodzenia uczestników wprowadza również inne artefakty wynikające z bliskości urządzeń elektrycznych, a nawiewane powietrze może poruszać włosami uczestników, a także przewodami EEG, co skutkuje słabą jakością danych. Idealnie byłoby, gdyby podczas sesji korzystała z klimatyzacji, ponieważ zapewni ona uczestnikom chłód. Jeśli jednak nie jest to możliwe, można zamiast tego użyć wentylatora górnego lub stojącego, upewniając się, że nie jest on umieszczony zbyt blisko uczestników, aby uniknąć tworzenia szumów w danych EEG. Inną alternatywą byłoby zaplanowanie sesji w chłodniejszej porze dnia, jeśli to możliwe, aby uniknąć artefaktów potu. Wreszcie, badacze muszą również uważać, ponieważ przerwy mogą wystąpić w naturalistycznym otoczeniu, zwłaszcza jeśli sesja odbywa się w domach uczestników. W pobliżu mogą znajdować się członkowie rodziny, co może spowodować naruszenie prywatności podczas filmowania sesji w pokoju wspólnym, obok którego mogą przechodzić. Może to również rozpraszać uwagę niemowlęcia, aby widzieć innych opiekunów lub członków rodziny podczas zadania, co może zniekształcać pomiary EEG. Najlepiej byłoby przypomnieć uczestnikom, że aby sesja przebiegła bez zakłóceń, idealnie byłoby, gdyby inni członkowie rodziny przebywali w innym pomieszczeniu. Badacze mogą również starać się przeprowadzić sesję tak efektywnie, jak to możliwe, aby nie przeszkadzać zbytnio pozostałym domownikom. Wreszcie, badacze muszą upewnić się, że wszystkie dane zostały zebrane i że niezbędne elementy zostały wypełnione przed opuszczeniem domu uczestnika. Posiadanie przejrzystej i zorganizowanej listy kontrolnej dokumentów i elementów do wykonania może pomóc uniknąć pominięcia ważnych kroków, a także pomóc w ich sprawnym i terminowym wykonaniu.

Oprócz zmiennych zakłócających występujących w środowisku naturalistycznym, istnieją również pewne aspekty protokołu, które będą musiały być dostosowywane do każdej sesji w naturalnym otoczeniu, które w przeciwnym razie są kontrolowane w środowisku laboratoryjnym. Standaryzacja nie będzie możliwa w przypadku niektórych aspektów, takich jak kąty kamery i oświetlenie. Kluczowe znaczenie ma elastyczność w konfiguracji przy jednoczesnym zapewnieniu wysokiej jakości i porównywalnych danych. Kąty kamery mogą zmieniać się w zależności od domu każdego uczestnika w wyniku różnic w układzie i przestrzeni, co może utrudnić późniejsze adnotacje do filmów dla określonych wydarzeń i wskaźników behawioralnych. Podobnie oświetlenie będzie się również różnić w każdym domu, co może wpłynąć na jakość obrazu. Badacze mogą być odpowiednio przygotowani, tworząc ogólny zestaw standardów, które można dostosować, takich jak upewnienie się, że uczestnicy nie siedzą przy głównym źródle światła i wiedzą, jakie kąty kamery należy traktować priorytetowo. Innym zmiennym czynnikiem byłyby meble dostępne do użycia podczas każdej sesji. Ponieważ badacze najprawdopodobniej nie mogą przynieść mebli do domów uczestników, będą musieli polegać na meblach, które uczestnicy już posiadają. Z tego powodu różne używane meble mogą zmienić fizyczną dynamikę między opiekunem a niemowlęciem. Na przykład różnego rodzaju krzesełka dla dzieci zmienią wysokość i pozycję, w której niemowlę siedzi podczas zadania. Może to wpłynąć na sposób, w jaki opiekun wchodzi w interakcję z dzieckiem, a także wpływać na dane EEG ze względu na potencjalne artefakty ruchu mięśni lub inne czynniki. Na etapie wstępnego przetwarzania analizy danych naukowcy mogą być w stanie zidentyfikować artefakty EEG spowodowane określonymi ruchami, szukając wskazówek w zsynchronizowanych filmach. Co więcej, posiadanie ogólnego pojęcia o tym, jakiego rodzaju zachowania będą obserwowane lub analizowane, może pomóc w zapewnieniu, że niezbędne dane zostaną zebrane pomimo różnej dynamiki fizycznej.
Kolejna implikacja naturalistycznego układu eksperymentów EEG w środowisku domowym dotyczy jakości i użyteczności danych z czujników fizjologicznych. Zapisy EEG są podatne na zakłócenia artefaktów ze źródeł środowiskowych (niefizjologicznych, takich jak szumlinii18) i fizjologicznych (ocznych, potowych, miogenicznych)19. Chociaż bezprzewodowe EEG jest na ogół mniej podatne na zakłócenia sieciowe, urządzenia elektryczne w domu, np. wentylatory, ekrany telewizyjne i klimatyzacja, będą wprowadzać artefakty szumu. Z drugiej strony, artefakty ruchu są jeszcze bardziej widoczne w otoczeniu naturalistycznym i przyczyniają się do mniejszej retencji danych11,20, zmniejszenia stosunku sygnału do szumu21 i podatności na analizę danych w interpretacji11. Dyadic EEG i EEG niemowląt stanowią dodatkowe wyzwanie w przechowywaniu danych ze względu na krótszy czas trwania zapisu, mniej stereotypowe prezentacje artefaktów, a w przypadku hiperskanowania konieczność dopasowania w czasieczystych, możliwych do analizy segmentów 14,22,23. Łagodzenie tych czynników opiera się na przemyślanym projekcie eksperymentu i dobrze skalibrowanej konfiguracji eksperymentalnej22. Chociaż kompozycje EEG o dużej gęstości pozwalają na pewne techniki korekcji artefaktów i zwiększania danych, takie jak usuwanie kanonicznych składowych analizy składowych (ICA), nie jest to zalecane w przypadku konfiguracji o niskiej gęstości. Natomiast poleganie na ręcznej adnotacji artefaktów i usuwaniu dotkniętych kanałów i segmentów EEG prowadzi do większej utraty danych. Proponowany protokół może być również wykonywany z większą liczbą kanałów EEG, ale kosztem dłuższego czasu przygotowania. Te zalety krótszego czasu akwizycji w porównaniu z bogatszymi danymi EEG muszą być starannie wyważone względem siebie. W tym miejscu podawane jest realistyczne oszacowanie wskaźników retencji danych z naturalistycznych nagrań domowych, zgodnie z surowymi standardami jakości przy użyciu kombinacji automatycznego etykietowania skoków napięcia i ręcznego odrzucania artefaktów. Chociaż wskaźniki retencji były niskie (M = 34% dla dorosłych i M = 46% dla niemowląt), mieszczą się w zakresie wyjątków dla naturalistycznych zapisów EEG dla niemowląt i dorosłych, np. dla porównania, Dikker i wsp.12 zgłosili wskaźnik retencji wynoszący 38% podczas zadania dyskusyjnego w EEG dorosłych przy użyciu suchych elektrod. Ilość czystych danych odzyskanych z paradygmatu może zostać wykorzystana w dalszych analizach, takich jak analizy połączeń oparte na czasie i częstotliwości. Alternatywne, półautomatyczne potoki do korekcji artefaktów zapisów EEG o niskiej gęstości (np. HAPPILEE24), choć poza zakresem niniejszego artykułu, mogą pomóc w usuwaniu artefaktów bez użycia ICA, a tym samym znacznie zmniejszyć utratę danych.
Aby zapewnić wysoką jakość EEG, ale możliwe do zebrania dane, naukowcy będą musieli rozważyć, w jaki sposób naturalistyczne otoczenie wpływa na zadania wybrane do sesji eksperymentalnej. Na przykład wybór zadań może opierać się na tym, co powszechnie można znaleźć w domach uczestników, takich jak stół jadalny, krzesła, krzesełka dla dzieci, mata do zabawy itp. Pozwoliłoby to na mniej nieporęczny sprzęt lub meble, które trzeba transportować tam i z powrotem, a także skróciłoby czas konfiguracji i czyszczenia. W tym eksperymencie wykorzystano książki i zabawki, które nadają się do zabawy na stole, co pozwoliło opiekunowi i dziecku utrzymać naturalistyczną dynamikę zabawy, jednocześnie ograniczając swobodny ruch, dzięki czemu artefakty EEG ruchu mięśni mogą zostać zredukowane. W rezultacie, w obecnym protokole, zabawki zostały wybrane w oparciu o to, co odzwierciedlałoby naturalne interakcje. Na przykład zabawki z ssaniem, które można ustawić w pozycji stacjonarnej, aby opiekun i dziecko mogli się z nimi zaangażować na stole, mają tę zaletę, że nie mogą spaść ze stołu, co może powodować artefakty ruchu, gdy opiekun próbuje je podnieść. Naukowcy muszą również uważać na czas przygotowania i sprzątania, aby zmniejszyć obciążenie uczestników.
Chociaż decyzja o przeprowadzeniu pomiarów hiperskanowania EEG w środowisku naturalistycznym ma wiele zalet dla bardziej ekologicznie ważnych danych, naukowcy powinni zdawać sobie sprawę z ograniczeń i wyzwań, które mogą wynikać z projektu eksperymentalnego i wdrożyć wystarczające kroki, aby w jak największym stopniu złagodzić skutki. Naukowcy muszą dążyć do osiągnięcia równowagi między projektem ekologicznym a kontrolą eksperymentalną podczas optymalizacji paradygmatu i planowania wizyt. Jak opisano powyżej, potrzebna jest pewna elastyczność w odniesieniu do konfiguracji eksperymentu, która jednak wprowadza większą zmienność między uczestnikami. Chociaż jest to niepożądane z perspektywy eksperymentalnej, może bardziej odzwierciedlać rzeczywiste środowisko uczestników. Dodatkowo, naturalistyczna konfiguracja może wprowadzić więcej i inne rodzaje artefaktów do danych EEG, jak omówiono powyżej. Można je do pewnego stopnia złagodzić za pomocą odpowiednich technik wstępnego przetwarzania i analizy EEG, ale generalnie mogą prowadzić do większych strat i niższej jakości danych. Co więcej, używany sprzęt, w szczególności aparaty fotograficzne i statywy, ma tę wadę, że jest stosunkowo nieporęczny i ciężki, co utrudnia transport i mniej nadaje się do ograniczonych przestrzeni. Wreszcie, system mokrych elektrod wymaga dodatkowych materiałów eksperymentalnych (np. żelu, strzykawek, rękawiczek, chusteczek) i dłuższego czasu przygotowania. Eksperymentatorzy muszą być bardzo ostrożni, aby nie pozostawić bałaganu w domach uczestników, np. nie zabrudzić części mebli, i wyjaśnić z wyprzedzeniem, że istnieje ryzyko, że niemowlę może to zrobić. Suche elektrody mogą być dobrą alternatywą, aby obejść te problemy i zaoszczędzić czas konfiguracji. Tak więc w przypadku nagrań hiperskanowania w większych grupach (np. w salach lekcyjnych) może to być metoda z wyboru (np. patrz 12). W związku z tym, udoskonalając i dostosowując ten protokół do zaistniałych okoliczności, ma on potencjał do zastosowania w wielu różnych typach środowisk naturalistycznych, takich jak szkoły i miejsca pracy, w celu uchwycenia większej różnorodności danych hiperskanujących i behawioralnych.

Dzięki jednoczesnemu rejestrowaniu aktywności mózgu dwóch lub więcej podmiotów wchodzących w interakcje, znanym również jako hiperskanowanie, możliwe stało się wyjaśnienie neuronalnych podstaw interakcji społecznych w ich złożonej, dwukierunkowej i szybkiej dynamice1. Technika ta przeniosła punkt ciężkości z badania osób w odizolowanych, ściśle kontrolowanych warunkach na badanie bardziej naturalistycznych interakcji, takich jak interakcje rodzic-dziecko podczas swobodnej zabawy2,3, rozwiązywanie zagadek4 oraz kooperacyjne gry komputerowe5,6. Badania te pokazują, że czynności mózgu synchronizują się podczas interakcji społecznych, tj. wykazują podobieństwa czasowe, zjawisko określane jako interpersonalna synchronizacja neuronalna (INS). Jednak zdecydowana większość badań hiperskaningowych została ograniczona do warunków laboratoryjnych. Chociaż pozwala to na lepszą kontrolę eksperymentalną, może się to odbyć kosztem utraty części wartości ekologicznej. Zachowania zaobserwowane w laboratorium mogą nie być reprezentatywne dla typowych codziennych interaktywnych zachowań uczestników ze względu na nieznane i sztuczne otoczenie oraz charakter nałożonych zadań7.
Ostatnie osiągnięcia w mobilnych urządzeniach do neuroobrazowania, takich jak elektroencefalografia (EEG) czy funkcjonalna spektroskopia bliskiej podczerwieni (fNIRS), łagodzą te problemy, usuwając wymóg fizycznego połączenia uczestników z komputerem rejestrującym. W ten sposób pozwalają nam mierzyć aktywność mózgu uczestników podczas swobodnej interakcji w klasie lub w swoich domach8,9. Zaletą EEG w porównaniu z innymi technikami neuroobrazowania, takimi jak fNIRS, jest to, że ma doskonałą rozdzielczość czasową, co czyni je szczególnie odpowiednim do badania szybko zmieniającej się dynamiki społecznej10. Wiąże się to jednak z zastrzeżeniem, że sygnał EEG jest bardzo wrażliwy na ruch i inne fizjologiczne i niefizjologiczne artefakty11.
Pomimo tego, pierwsze badania z powodzeniem wdrożyły ustawienia hiperskanowania EEG w realistycznych środowiskach i warunkach. Na przykład Dikker i in.12 zmierzyli sygnał EEG grupy studentów podczas różnych zajęć w klasie, w tym uczęszczania na wykłady, oglądania filmów i uczestniczenia w dyskusjach grupowych. To badanie, wraz z innymi badaniami8,9, wykorzystywało głównie suche elektrody EEG, aby ułatwić proces przeprowadzania pomiarów w warunkach nielaboratoryjnych. W porównaniu z elektrodami mokrymi, które wymagają nałożenia przewodzącego żelu lub pasty, elektrody suche oferują znaczące korzyści pod względem użyteczności. Wykazano, że wykazują one porównywalną wydajność do elektrod mokrych w populacjach dorosłych i w warunkach stacjonarnych; Jednak ich wydajność może spaść w scenariuszach związanych z ruchem ze względu na zwiększone poziomy impedancji13.
Tutaj prezentujemy działający protokół przechwytywania zsynchronizowanych zapisów z siedmiokanałowego systemu EEG z płynnym żelem o niskiej gęstości z pojedynczym odprowadzeniem elektrokardiografii (EKG) podłączonym do tego samego bezprzewodowego wzmacniacza (częstotliwość próbkowania: 500 Hz) diad niemowlę-opiekun w warunkach domowych. Podczas gdy elektrody aktywne były używane u dorosłych, elektrody pasywne były używane zamiast tego u niemowląt, ponieważ te ostatnie zwykle występują w postaci elektrod pierścieniowych, ułatwiając w ten sposób proces nakładania żelu. Dodatkowo zapisy EEG-EKG zostały zsynchronizowane z trzema kamerami i mikrofonami, aby uchwycić zachowania uczestników pod różnymi kątami. W badaniu 8-12-miesięczne niemowlęta i ich opiekunowie angażowali się w zadanie czytania i zabawy, podczas gdy rejestrowano ich EEG, EKG i zachowania. Aby zminimalizować wpływ nadmiernego ruchu na jakość sygnału EEG, zadania przeprowadzono w ustawieniu stołowym (np. z wykorzystaniem stołu kuchennego i krzesełka do karmienia dla niemowląt), wymagając od uczestników pozostania w pozycji siedzącej przez cały czas trwania zadania interakcji. Opiekunowie zostali wyposażeni w trzy dostosowane do wieku książeczki oraz zabawki stołowe (wyposażone w przyssawki zapobiegające upadkowi). Zostali poinstruowani, aby czytać dziecku przez około 5 minut, a następnie przez 10 minut bawić się zabawkami.
Ten protokół szczegółowo opisuje metody zbierania zsynchronizowanych danych EEG-EKG, wideo i audio podczas zadań czytania i zabawy. Ogólna procedura nie jest jednak specyficzna dla tego projektu badawczego, ale jest odpowiednia dla różnych populacji (np. diady rodzic-dziecko, diady przyjaciele) i zadań eksperymentalnych. Przedstawiona zostanie metoda synchronizacji różnych strumieni danych. Ponadto nakreślony zostanie podstawowy potok wstępnego przetwarzania EEG oparty na Dikker et al.12, a także zostaną przedstawione wskaźniki retencji danych EEG i wskaźniki kontroli jakości. Ponieważ konkretne wybory analityczne zależą od wielu czynników (takich jak projekt zadania, pytania badawcze, montaż EEG), analiza hiperskaningowo-EEG nie będzie bardziej szczegółowa, ale zamiast tego czytelnik zostanie odesłany do istniejących wytycznych i zestawów narzędzi (np. 14 dla wytycznych;15,16 dla narzędzi do analizy hiperskanowania). Na koniec w protokole omówiono wyzwania i potencjalne rozwiązania dotyczące hiperskanowania EEG-EKG w domu i innych warunkach rzeczywistych.

<table><tbody><tr><td>10 cc Luer Lock Tip strzykawka bez igły</td><td>Terumo Corporation</td><td></td><td></td></tr><tr><td>actiCAP slim 8-kanałowy zestaw elektrod (LiveAMP8)</td><td>Brain Products GmbH</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Arduino Software (IDE)</td><td>Arduino</td><td>Arduino IDE 1.8.19</td><td>Oprogramowanie służące do pisania kodu dla mikrokontrolera Arduino. Do wybranej jednostki mikrokontrolera można użyć alternatywnego oprogramowania do programowania.&nbsp;</td></tr><tr><td>Płytka Arduino Uno</td><td>Arduino</td><td></td><td>Służy do budowy obwodu skrzynki wyzwalającej. Można stosować alternatywne płytki mikrokontrolerów.</td></tr><tr><td>Złącza BNC Złącza</td><td></td><td></td><td>BNC do łączenia różnych części zestawu skrzynki spustowej.</td></tr><tr><td>Przycisk BNC&nbsp;</td><td>Brain Products GmbH</td><td>BP-345-9000</td><td>Przycisk spustowy BNC do wysyłania wyzwalaczy.</td></tr><tr><td>spustowy BNC do gniazda jack 2,5 mm (80 cm)&nbsp;</td><td>BNC Brain Products GmbH</td><td>BP-245-1200</td><td>łączące 2 LiveAmps ze skrzynką spustową.</td></tr><tr><td>Analizator BrainVision Wersja 2.2.0.7383</td><td>Oprogramowanie do analizy EEG</td> <td>firmy Brain Products GmbH</td><td></td>.</tr><tr><td>Licencja na rejestrator BrainVision z kluczem sprzętowym</td><td>Brain Products GmbH</td><td>S-BP-170-3000</td><td></td></tr><tr><td>Rejestrator BrainVision Wersja 1.23.0003</td><td>Oprogramowanie do nagrywania EEG</td> <td>firmy Brain Products GmbH</td><td></td>.</tr><tr><td>Niestandardowa 8-kanałowa pasywna nasadka LiveAmp (czepki EEG dla niemowląt)</td><td>Brain Products GmbH</td><td>LC-X6-SAHS-44, LC-X6-SAHS-46, LC-X6-SAHS-48&nbsp;</td><td>Dla niemowląt o rozmiarach głowy 44, 46, 48 . Można stosować alternatywne czepki EEG.</td></tr><tr>Notebooki <td></td><td></td><td>Dell Latitude 3520</td> Dwa <td>laptopy, jeden do zapisu EEG dla dorosłych i jeden do zapisu EEG dla niemowląt. Można korzystać z komputerów alternatywnych.</td></tr><tr>Strzykawki <td></td><td></td><td></td><td>do irygacji zębów</td></tr><tr><td>LiveAmp 8-kanałowy wzmacniacz bezprzewodowy</td><td>BrainProducts GmbH</td><td>BP-200-3020 Dwa</td><td>wzmacniacze LiveAmp, jeden do EEG dla dorosłych i jeden dla niemowląt. Alternatywny amplifier może być używany.</td></tr><tr><td>Można używać statywu Manfrotto MT190X3 z głowicą wideo 128RC Micro Fluid</td><td>Manfrotto</td><td>MT190X3</td><td>Alternatywne statywy.</td></tr><tr><td>Oprogramowanie Matlab</td><td>Firma MathWorks, Inc.</td><td>R2023a</td><td>Można stosować alternatywne oprogramowanie do analizy i prezentacji.</td></tr><tr><td>Power bank (10000 mAh)</td><td>Philips</td><td>DLP6715NB/69</td><td>Można używać alternatywnych power banków.</td></tr><tr><td>Surowe czepki EEG</td><td>EASYCAP GmbH</td><td></td><td>Dla dorosłych rozmiarów głowy 52, 54, 56, 58. Można stosować alternatywne czepki EEG.</td></tr><tr><td>Rode Wireless Go II Pojedynczy zestaw</td><td>R&oslash; de Mikrofony</td><td></td><td>Można używać alternatywnych mikrofonów.</td></tr><tr><td>Kamera Sony FDR-AX700 Kamera</td><td>Sony</td><td>FDR-AX700</td><td>Można używać alternatywnych kamer lub kamer internetowych.</td></tr><tr><td>Żel SuperVisc o wysokiej lepkości&nbsp;</td><td>EASYCAP GmbH</td><td>NS-7907</td><td></td></tr></tbody></table>

hiperskanowanie eeg w domu w interakcjach społecznych między niemowlęciem a opiekunem

Home-Based EEG Hyperscanning for Infant-Caregiver Social Interactions

Wcześniejsze badania hiperskaningowe, które rejestrują aktywność mózgu opiekunów i dzieci, były przede wszystkim prowadzone w granicach laboratorium, co ogranicza możliwość uogólnienia wyników do rzeczywistych warunków. W tym miejscu zaproponowano kompleksowy protokół przechwytywania zsynchronizowanej elektroencefalografii (EEG), elektrokardiografii (EKG) i zapisów behawioralnych z diad niemowlę-opiekun podczas różnych interaktywnych zadań w domu. Protokół ten pokazuje, jak synchronizować różne strumienie danych i raportować wskaźniki retencji danych EEG i kontrole jakości. Ponadto omówiono krytyczne problemy i możliwe rozwiązania w odniesieniu do konfiguracji eksperymentalnej, zadań i gromadzenia danych w warunkach domowych. Protokół nie ogranicza się do diad niemowlę-opiekun, ale może być stosowany do różnych konstelacji diadycznych. Ogólnie rzecz biorąc, wykazujemy elastyczność ustawień hiperskanowania EEG, które pozwalają na przeprowadzanie eksperymentów poza laboratorium w celu uchwycenia aktywności mózgu uczestników w bardziej ekologicznych warunkach środowiskowych. Jednak ruch i inne rodzaje artefaktów nadal ograniczają zadania eksperymentalne, które można wykonać w warunkach domowych.

Uczestnikami objętymi niniejszym badaniem były typowo rozwijające się niemowlęta w wieku od 8 do 12 miesięcy oraz ich matki i/lub babcie, które w domu posługiwały się językiem angielskim lub językiem angielskim i drugim językiem. Podczas wykonywania zadań jednocześnie rejestrowano 7-elektrodowe EEG oraz jednokanałowe EKG dorosłych i niemowląt, a także nagrania wideo i audio z trzech kamer i mikrofonów. Aktywność neuronalną mierzono w obszarach F3, F4, C3, Cz, C4, P3 i P4 zgodnie z międzynarodowym systemem 10-20. Różne strumienie danych zostały zsynchronizowane czasowo i przycięte na początku oraz na końcu eksperymentu w taki sposób, aby wszystkie nagrania rozpoczynały się w punkcie czasowym t = 0 (Rysunek 4).
<img alt="Badanie interakcji opiekuna z niemowlęciem; porównanie danych EKG/EEG, analiza wykresu szeregów czasowych, konfiguracja eksperymentu." class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/66655/66655fig04.jpg" data-altupdatedat="1788304762000" data-alt="Rycina 4"> 
Rycina 4: Synchronizacja strumieni danych. Trzy kamery (widok niemowlęcia, widok łączny oraz widok opiekuna), surowe dane EKG opiekuna i niemowlęcia, a także surowe dane EEG opiekuna i niemowlęcia są zsynchronizowane z tą samą osią czasu. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66655/66655fig04large.jpg" target="_blank">Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tej ryciny.</a>
Wskaźniki retencji danych EEG oraz metryki jakości dla pierwszych 5 diad z zestawu danych, obejmującego łącznie 10 uczestników, przedstawiono w Tabeli 1. Po odrzuceniu kanałów z błędami (Rysunek 5), segmenty danych zawierające artefakty zostały odrzucone przy użyciu zautomatyzowanego progu napięcia, a następnie poddano wizualnej inspekcji pozostałe segmenty (Rysunek 6). Wyniki wykazały, że zapisy EEG miały średnią długość M = 562.96 s (SD ± 148.94 s). Z tej ilości, po automatycznym i manualnym odrzuceniu, zaakceptowano M = 34.30% (SD ± 13.00%) danych osób dorosłych oraz M = 46.32% (SD ± 16.63%) danych niemowląt. Przy uwzględnieniu wyłącznie dopasowanych danych dorosłych i niemowląt, wskaźnik retencji spadł do M = 20.58% (SD ± 9.51%), co pozostawiło M = 215.00 s (SD ± 117.54 s) dopasowanych danych z zadania. Ponadto, z powodu stale niskiej jakości danych, wykluczono łącznie od 0 do 2 kanałów na diadę.
<img alt="Przetwarzanie sygnału EEG, wykres logarytmicznej gęstości widmowej mocy, analiza częstotliwości, porównanie danych." class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/66655/66655fig05.jpg" data-altupdatedat="1788304762000" data-alt="Rysunek 5"> 
Rysunek 5: Identyfikacja uszkodzonych kanałów. Przebieg danych EEG niemowlęcia oraz wykres gęstości widmowej mocy (PSD) dla 7 kanałów EEG, w których zaobserwowano albo linię płaską w kanale Cz (A: przebieg danych, B: wykres PSD), albo nadmierny szum w kanale F3 (C: przebieg danych, D: wykres PSD). Wykrywanie uszkodzonych kanałów zostało przeprowadzone w programie EEGLAB17. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66655/66655fig05large.jpg" target="_blank">Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tego rysunku.</a>
<img alt="Wykresy analizy sygnału EEG A-B, wizualizujące aktywność mózgu; analiza danych, badania neurologiczne." class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/66655/66655fig06.jpg" data-altupdatedat="1788304762000" data-alt="Rysunek 6"> 
Rysunek 6: Usuwanie artefaktów. Epoki z artefaktami były usuwane automatycznie zgodnie z (A>) progiem odrzucania, a następnie (B>) poprzez manualne usuwanie w drodze inspekcji wizualnej. Wyróżniona część wykresu przedstawia segmenty odrzucone odpowiednio zgodnie z progiem odrzucania (A) lub w wyniku manualnego usunięcia (B). Dane zostały zwizualizowane w programie EEGLAB17. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66655/66655fig06large.jpg" target="_blank">Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tego rysunku.</a>
<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td></td>
			<td></td>
			<td colspan="2">Dorosły</td>
			<td colspan="2">Dziecko</td>
			<td colspan="2">Dobrany</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Identyfikator</td>
			<td>Długość nagrania (s)</td>
			<td>Uszkodzone kanały</td>
			<td>% zaakceptowanych epok</td>
			<td>Kanały wadliwe</td>
			<td>% zaakceptowanych epok</td>
			<td>Kanały uszkodzone</td>
			<td>% zaakceptowanych epok (dopasowanych)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>1</td>
			<td>898</td>
			<td>ND</td>
			<td>35.7</td>
			<td>Błąd: brak tekstu źródłowego do przetłumaczenia. Proszę podać tekst w języku angielskim.</td>
			<td>25.2</td>
			<td>Wygląda na to, że wiadomość została przerwana. Proszę o przesłanie tekstu źródłowego w języku angielskim, który mam przetłumaczyć na język polski zgodnie z wytycznymi.</td>
			<td>15.3</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>2</td>
			<td>1234</td>
			<td>Brak danych</td>
			<td>38.2</td>
			<td>Cz, F3</td>
			<td>61.8</td>
			<td>Cz, F3</td>
			<td>21.2</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>3</td>
			<td>1088</td>
			<td>F3, F4</td>
			<td>52.4</td>
			<td>F3, F4</td>
			<td>63.1</td>
			<td>F3, F4</td>
			<td>36.7</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>4</td>
			<td>873</td>
			<td>ND</td>
			<td>27.9</td>
			<td>P3</td>
			<td>34.6</td>
			<td>P3</td>
			<td>12.8</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>5</td>
			<td>975</td>
			<td>ND</td>
			<td>17.2</td>
			<td>Brak danych</td>
			<td>47.0</td>
			<td>ND</td>
			<td>16.9</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>
Tabela 1. Raport jakości danych EEG dla 5 diad podczas zadań eksperymentalnych.

Ten protokół opisuje, w jaki sposób zsynchronizowana elektroencefalografia, elektrokardiografia i zapisy behawioralne zostały przechwycone z diad niemowlęc-opiekun w warunkach domowych.

Hiperskanowanie EEG w domu w interakcjach społecznych między niemowlęciem a opiekunem

Prior hyperscanning studies that record the brain activities of caregivers and children concurrently have primarily been conducted within the confines of ...

Nasze badania mają na celu zbadanie, w jaki sposób interakcje społeczne między niemowlętami a opiekunami mogą wpływać na uczenie się i rozwój niemowlęcia. Opracowaliśmy kompleksowy protokół hiperskanowania do przechwytywania zsynchronizowanych zapisów EEG, EKG i behawioralnych z diety opiekunów niemowląt podczas interaktywnych zadań zabawowych w domu rodzinnym. W przeciwieństwie do wcześniejszych protokołów hiperskanowania, które były przeprowadzane głównie w środowiskach laboratoryjnych, nasz eksperyment jest przeprowadzany w warunkach domowych.Jednym z kluczowych wyzwań eksperymentalnych jest zrównoważenie potrzeby standaryzacji w środowiskach domowych, co może ograniczać ważność ekologiczną, z elastycznością wymaganą do promowania naturalistycznych interakcji między uczestnikami. Protokół ten oferuje unikalny wgląd w rozwiązywanie potencjalnych problemów i krytycznych rozważań dotyczących konfiguracji eksperymentalnej, zadań i gromadzenia danych w warunkach domowych. Dodatkowo nasz protokół zapewnia szczegółową demonstrację projektu i konfiguracji multimodalnej synchronizacji danych EEG, EKG, wideo i audio na jednej osi czasu.Na początek załóż rękawiczki przed kontaktem z żelem. Napełnij dwie strzykawki żelem za pomocą końcówek dla elektrod pasywnych i dwie strzykawki za pomocą cieńszych końcówek dla elektrod aktywnych. Następnie przygotuj dwa kwadratowe kawałki taśmy maskującej do elektrod elektrody elektrokardiogramu lub EKG, jeden dla niemowlęcia, a drugi dla osoby dorosłej.Po zdjęciu rękawiczek włącz wszystkie laptopy. Podłącz klucze sprzętowe EEG do odpowiednich laptopów i upewnij się, że oprogramowanie do nagrywania jest uruchomione. Następnie podłącz wzmacniacze dla dorosłych i niemowląt do oprogramowania rejestrującego EEG na odpowiednich laptopach za pomocą połączenia bezprzewodowego.Upewnij się, że oba amplifiery mają te same ustawienia portu wyzwalania. Zamontuj każdą z trzech kamer na statywie i wyreguluj je tak, aby mogły konsekwentnie rejestrować twarze uczestników. Następnie umieść krzesełko do karmienia niemowlęcia i krzesełko opiekuna na krawędzi stołu, tak aby były zwrócone do siebie pod kątem widocznym dla kamer.Na początek przechowuj wzmacniacz dla opiekuna w tylnej kieszeni nasadki EEG, aby zminimalizować ruch i zmniejszyć szumy EEG. Przed nałożeniem nasadki sprawdź, czy amplifier jest bezpiecznie przechowywany i podłączony. W rękawiczkach i po uzyskaniu zgody opiekuna należy oczyścić czoło opiekuna za pomocą wacików nasączonych alkoholem zawierających 70% alkoholu izopropylowego.Rozdziel włosy po obu stronach w górnej części ucha zgodnie z naturalną linią włosów, aby odsłonić ucho opiekuna. Aby zmierzyć obwód głowy opiekuna, umieść miarkę wokół nasiona, nad grzebieniem jonu oraz między lewym i prawym tragusem. Teraz, za pomocą gestu dłoni przypominającego koronę, rozciągnij czepek EEG od wewnątrz.Zacznij zakładać czapkę od czoła opiekuna w kierunku tyłu głowy. Następnie przytrzymaj paski bez zwalniania nasadki. Pociągnij je w dół w kierunku podbródka i zapnij końce rzepu.Usuń grzywkę lub pasma włosów z twarzy opiekuna, aby uniknąć dyskomfortu lub utrudnień w widzeniu. Następnie delikatnie wygładź nasadkę, aby zapewnić bliski kontakt elektrod ze skórą głowy i wyeliminować wszelkie zmarszczki na nasadce. Następnie umieść taśmę mierniczą na elektrodach na linii środkowej i zmierz odległość od nasiona do wcięcia.W razie potrzeby wyreguluj nasadkę metodą zgniatania i zwalniania. Następnie zmierz odległość między lewym i prawym tragusem, aby upewnić się, że elektroda CZ znajduje się w środku tego pomiaru. Zacznij od nałożenia żelu na elektrody odniesienia i masy, a następnie przystąp do żelowania pozostałych elektrod, zaczynając od tych z tyłu.Podczas nakładania żelu na opiekuna należy użyć strzykawki z dłuższą, cieńszą końcówką. Włóż końcówkę strzykawki do otworu elektrody i użyj dolnej krzywizny, aby rozdzielić włosy. Dozować niewielkie ilości żelu podczas wyjmowania strzykawki.Nakładając żel na elektrody pasywnej czepka dla niemowląt, wypełnij wszystkie otwory elektrod żelem, a następnie użyj bawełnianych końcówek, aby delikatnie rozdzielić włosy w lewo lub w prawo. Aby poprawić kontakt z elektrodą, użyj światła jako przewodnika referencyjnego impedancji lub zapoznaj się z odczytami oprogramowania do rejestracji EEG. Po osiągnięciu niskiej impedancji na wszystkich elektrodach EEG, wyczyść miękki obszar pod lewym obojczykiem uczestnika chusteczkami nasączonymi alkoholem.Przymocuj okrągłą taśmę do dolnej części elektrody EKG i nałóż tyle żelu, aby dobrze pokryć elektrody. Umieść elektrodę na miękkim obszarze pod lewym obojczykiem i zabezpiecz ją białą taśmą maskującą na czujniku. Po ustaleniu niezbędnej konfiguracji do hiperskanowania EEG w domu, przygotuj opiekuna do zabiegu.Następnie podłącz odbiornik mikrofonu do odpowiedniej kamery, aby automatycznie zsynchronizować obraz i dźwięk. Przymocuj nadajnik mikrofonu do kołnierza bluzki opiekuna i do kamizelki niemowlęcia. Po upewnieniu się, że kamery są ustawione tak, aby przechwytywać sygnał świetlny LED ze skrzynki spustowej w pomieszczeniu, rozpocznij nagrywanie na wszystkich trzech kamerach.Zainicjuj zapis EEG na laptopie i wzmacniaczu zarówno dla niemowlęcia, jak i opiekuna. Za pomocą gniazda 2,5 milimetra podłącz oba amplifiery do skrzynki spustowej, zapewniając szczelne połączenie. Wykonuj długie naciśnięcia przycisku, ponieważ zauważalna różnica w wyglądzie markera jest widoczna tylko przy długich naciśnięciach.Sprawdź, czy sygnał LED z modułu wyzwalającego jest widoczny na nagraniach ze wszystkich kamer. Sprawdź, czy w trwających zapisach EEG na laptopie nie ma jednoczesnych markerów. Następnie odłącz amplifiers od konfiguracji skrzynki spustowej.Podczas wykonywania zadań eksperymentalnych upewnij się, że wszyscy eksperymentatorzy są ukryci przed wzrokiem niemowlęcia przez cały czas trwania eksperymentu, aby uniknąć rozpraszania uwagi. Jeden eksperymentator powinien pozostać w pobliżu z laptopami nagrywającymi, aby interweniować, jeśli pojawią się jakiekolwiek problemy ze strumieniowaniem z czujnika. Zatrzymaj nagrywanie w oprogramowaniu EEG i wzmacniaczu.Następnie wyłącz amplifier i odłącz go od nasadki. Następnie ostrożnie usuń taśmy i elektrody EKG, zaczynając od opiekuna. W razie potrzeby pomóż opiekunowi w usunięciu EKG niemowlęcia.Następnie odepnij końce haczyka i pętelki nasadki. Zdejmij nakrętkę do tyłu i odwróć ją na lewą stronę. Usuń resztki żelu z główki niemowlęcia chusteczkami dla niemowląt przed przystąpieniem do zdejmowania czepka opiekuna.

home-based-eeg-hyperscanning-for-infant-caregiver-social-interactions

Research

JoVE Journal

Neuroscience

Neuronauka

Elektroencefalografia z gęstą macierzą elektrod jest coraz częściej wykorzystywana do badania funkcji poznawczych w sferze społecznej u niemowląt i dorosłych. Przedstawiamy tutaj uznaną metodologię, która stanowi znaczące udoskonalenie konwencjonalnych metod badania EEG u niemowląt i dorosłych.

Badanie poznania społecznego u niemowląt i dorosłych z wykorzystaniem gęstego układu elektrod elektroencefalografii (dEEG)

Elektroencefalografia o wysokiej gęstości (dEEG) jest coraz częściej stosowana do badania rozwoju i plastyczności mózgu we wczesnych latach życia. W tym artykule przedstawiamy zastosowanie zaawansowanych technik analizy, które opierają się na tradycyjnym zapisie EEG, aby zrozumieć dynamikę oscylacyjną szybkiego przetwarzania słuchowego w mózgu niemowlęcia.

Przetwarzanie słuchowe u niemowląt i oscylacje mózgu związane ze zdarzeniami

Ten protokół prezentuje nowatorską metodologię neuronalnego dekodowania intencji swobodnie zachowujących się niemowląt podczas nieskryptowanej interakcji społecznej z aktorem. Aktywność neuronalna jest uzyskiwana za pomocą nieinwazyjnej elektroencefalografii aktywnej skóry głowy o dużej gęstości (EEG). Dane kinematyczne są zbierane za pomocą inercyjnych jednostek pomiarowych i uzupełniane zsynchronizowanym zapisem wideo.

Nowatorskie eksperymentalne i analityczne podejście do multimodalnego neuronalnego dekodowania intencji podczas interakcji społecznych u swobodnie zachowujących się ludzkich niemowląt

Ten nowatorski protokół ma na celu ocenę neuronalnych podstaw interakcji społecznych u niemowląt. Paradygmat ma na celu wyjaśnienie, w jaki sposób różne społeczne dane wejściowe, takie jak język, wspólna uwaga i interakcja twarzą w twarz, odnoszą się do aktywacji neuronalnej niemowlęcia. Moc EEG u niemowląt jest rejestrowana zarówno w warunkach społecznych, jak i niespołecznych.

Protokół eksperymentalny z udziałem osób biorących udział w badaniu mającym na celu ocenę wpływu danych społecznych na EEG niemowląt

Obecny protokół opisuje, jak przeprowadzać eksperymenty hiperskanowania fNIRS i analizować synchronizację mózg-mózg. Ponadto omawiamy wyzwania i możliwe rozwiązania.

Przeprowadzanie eksperymentów hiperskaningowych z funkcjonalną spektroskopią w bliskiej podczerwieni

Stosujemy magnetoencefalografię (MEG) oraz elektroencefalografię (EEG) w celu zmapowania obszarów mózgu zaangażowanych w przetwarzanie prostych bodźców sensorycznych.

Mapowanie funkcjonalne z jednoczesną rejestracją MEG i EEG

Procedura opisana w niniejszym protokole wykazuje, że podawanie testosteronu oraz powszechne przekonania na jego temat mogą być powiązane z bezpośrednio przeciwstawnymi zachowaniami społecznymi.

Połączenie endokrynologii behawioralnej i ekonomii eksperymentalnej: testosteron a podejmowanie decyzji społecznych

Opisano procedury rejestracji danych EEG o wysokiej gęstości oraz danych o kierunku spojrzenia podczas zadań poznawczych opartych na grach komputerowych. Wykorzystanie gry wideo do prezentacji zadań poznawczych zwiększa trafność ekologiczną bez utraty kontroli eksperymentalnej.

Łączenie eksperymentów behawioralnych opartych na grach komputerowych z wysokogęstościowym EEG i podczerwienią do śledzenia spojrzenia

W niniejszym artykule przedstawiono projekt eksperymentalny, w którym animowane postaci całego ciała są wykorzystywane w połączeniu z funkcjonalnym rezonansem magnetycznym (fMRI) do badania neuronalnych korelatów obserwowania wirtualnych interakcji społecznych.

Badanie obrazowania mózgu w celu analizy neuronalnych korelatów obserwowania wirtualnych interakcji społecznych

W niniejszym materiale opisujemy szczegółowy protokół badania socjalizacji u myszy z wykorzystaniem testu socjalizacji i preferencji nowości społecznej według Crawleya. Opisujemy zalety i możliwe zastosowania tej procedury, w tym istotne szczegóły ważne dla prawidłowej interpretacji wyników.

Ocena zachowań interakcji społecznych

Poznaj metodę hiperskanowania EEG w domu do badania interakcji społecznych między niemowlęciem a opiekunem. Protokół synchronizuje EEG, EKG i dane behawioralne podczas zabawy, zapewniając ekologiczną trafność badań rozwojowych.

Hiperskanowanie EEG w domu w interakcjach społecznych między niemowlęciem a opiekunem

Przeglądaj więcej filmów