Uma nova abordagem experimental e analítico ao Neural Decodificação de Intenções Multimodal Durante Interação Social no Livremente-comportando bebês humanos

O objetivo geral deste procedimento é capturar a atividade cerebral e os dados cinemáticos de bebês, integrando eletroencefalografia ativa sincronizada de alta densidade do couro cabeludo, unidades de medição inercial e gravações de vídeo. Isso é feito colocando primeiro a touca de EEG na cabeça do bebê e garantindo níveis aceitáveis de impedância entre cada eletrodo e o couro cabeludo. O segundo passo é fixar as unidades de medida inercial na cabeça, braços e tórax do bebê, bem como nos pulsos do experimentador.

Em seguida, o experimentador interage com o bebê em um esforço para iniciar uma resposta de imitação, a etapa final é digitalizar as coordenadas espaciais 3D dos eletrodos de EEG. Em última análise, a aquisição de dados de EEG e cinemática de bebês que se comportam livremente permite a investigação da base neural do desenvolvimento cognitivo-motor e o surgimento da cognição social. Uma vantagem dessa técnica sobre outras abordagens que investigam a cognição social é que somos capazes de adquirir atividade neural em ação e em contexto durante os primeiros dois anos de vida.

Este método pode ajudar a responder a questões-chave no campo da neurociência cognitiva, como qual é a relação intrínseca entre as mudanças de desenvolvimento na arquitetura e no comportamento do cérebro? As implicações dessa técnica se estendem à terapia de problemas de cognição social e transtornos espectrais do autismo, porque ela pode ser usada para estudar marcos de desenvolvimento e aprendizado por imitação, como os bebês processam ações visuais e como eles se envolvem na comunicação social. Embora esse método possa fornecer informações sobre a compreensão do funcionamento do sistema de neurônios-espelho no cérebro humano inicial, ele também pode ser aplicado a outros sistemas cognitivos, como aprendizado atento, processamento de linguagem e planejamento motor para estudar seu surgimento e desenvolvimento dentro do cérebro humano.

Geralmente, os indivíduos novos neste método terão dificuldades porque alguns bebês podem se sentir desconfortáveis com um novo ambiente, bem como com o uso da touca de EEG Fatores, como sonolência e fome, também podem custar ao bebê a impaciência. Comece acompanhando os pais do bebê até a sala experimental e explicando brevemente o propósito do experimento. Registre a idade em meses e o sexo do bebê.

Prepare o bebê para o eletroencefalograma ou EEG medindo o perímetro cefálico em centímetros. Coloque a fita métrica ao redor da parte mais larga da cabeça, passando-a sobre as sobrancelhas e ao redor da proeminência occipital na parte de trás da cabeça. Em seguida, meça a distância do nasn ao ian ao longo do plano sagital médio da superfície do couro cabeludo.

Coloque os eletrodos em uma tampa de EEG conforme especificado pelo sistema internacional 10 20. Em seguida, encaixe a tampa na cabeça do bebê. Alinhe o eletrodo CZ com o vértice da cabeça e do centro, o FP um e o FP dois eletrodos na testa.

Ajuste a touca de EEG para que ela fique simetricamente ao longo do plano sagital médio da cabeça. Em seguida, conecte o aterramento de referência e os eletrodos de gravação à caixa de controle. Ligue os indicadores de impedância, começando pelos eletrodos de terra e referência.

Use uma seringa pequena para injetar gel eletrolítico no espaço entre o couro cabeludo e o eletrodo. Certifique-se de que o nível de impedância do eletrodo esteja abaixo de 60 quilo ohms. Os eletrodos ficam amarelos quando a impedância fica abaixo de 60 quilo ohms.

Se a impedância atingir menos de 25 kilo ohms, eles ficam verdes. Em seguida, conecte os amplificadores ao computador host via uma porta USB usando um conversor de fibra óptica para USB. Para preparar as unidades de medida inercial ou imus, abra o software IMU.

Clique em novo na interface gráfica e configure para configurar as tiras IMU seguras imus em ambos os pulsos, no peito e na cabeça do bebê. Em seguida, prenda o imus em ambos os pulsos do experimentador. Por fim, conecte o gabinete de saída de entrada do gatilho ao EEG e use.

Comece colocando o bebê na mesa de forma que fique de frente para o ator. Peça aos pais que se sentem na cadeira atrás do bebê. Em seguida, registre os valores iniciais de impedância dos eletrodos de EEG usando o software de controle, selecionando a guia de verificação de impedância, clicando no botão impedância ativada e, em seguida, clicando em salvar impedância.

Para salvar as impedâncias, abra o software de gravação de EEG e gere um espaço de trabalho configurando o canal de EEG. Selecione a pasta na qual salvar os dados brutos. Gere um nome de arquivo.

Selecione o número de canais a serem usados. Especifique 1000 hertz como uma frequência de amostragem e desmarque a opção habilitar filtros. Certifique-se de desmarcar a opção para ativar a segmentação Para começar a gravar dados de EEG.

Clique no monitor e reproduza no programa gravador de EEG. Em seguida, clique em transmitir e gravar no software de gravação IMU. Para começar a registrar dados cinemáticos, aplique três gatilhos para sinalizar o início do experimento usando o botão no gabinete de entrada e saída.

Deixe o bebê descansar por um minuto enquanto registra os dados iniciais da linha de base. Realize o experimento com o bebê por aproximadamente 15 minutos. Tente iniciar uma resposta de imitação do bebê.

Observe a variedade de comportamentos que o bebê pode provocar durante o experimento, incluindo alcançar, agarrar, alcançar, oferecer, explorar, observar e imitar. Aplique cinco gatilhos no gabinete de entrada e saída para parar o experimentador quando o bebê se cansar ou após 15 minutos de interação no software de gravação de EEG. Clique em parar gravação de dados no software IMU.

Clique em parar na caixa de diálogo de transmissão para encerrar as gravações IMU. Por fim, registre os valores finais de impedância selecionando a guia de verificação de impedância no software de controle. Clicando no botão impedância ativada e, em seguida, clicando em salvar impedância Para salvar as impedâncias, digitalize as coordenadas espaciais 3D dos eletrodos EEG usando o scanner e o software 3D do eletrodo EEG.

Para fazer isso, vá para arquivo e selecione novo espaço de trabalho no software. Carregue o arquivo de posição do eletrodo na primeira guia da área de trabalho. Em seguida, na barra de ferramentas de digitalização, clique em iniciar digitalização.

Use a câmera para escanear os locais dos eletrodos seguindo os padrões de luz variáveis na tampa. Para imagens de origem, adquira imagens de ressonância magnética ponderada T um de alta resolução do banco de dados público de ressonância magnética do neurodesenvolvimento, que contém modelos médios de ressonância magnética em função da idade nos primeiros dois anos de vida. Por fim, faça o co-registro, espaço de EEG e RM para obter a transformação geométrica, ajustando os pontos fiduciais indicados na ressonância magnética anatômica e os pontos fiduciais obtidos com o scanner 3D.

Usando o software de imagem cerebral. Este protocolo apresenta uma nova metodologia para a decodificação neural da intenção de bebês que se comportam livremente durante a interação social improvisada com um ator Aqui, os histogramas de dados de EEG descrevem a distribuição do sinal padronizado de três eletrodos espacialmente representativos para cada um dos comportamentos analisados. EEG e IMU fornecem dados neurais de alta resolução temporal, que podem prever ações comportamentais em bebês que se comportam livremente.

Aqui, a precisão da classificação para um bebê de 20 meses é mostrada nesta matriz de confusão. A precisão geral da decodificação é de 85,2%Depois de assistir a este vídeo, você deve ter uma boa compreensão de como coletar dados DEG e cinemáticos de bebês com comportamento de falha enquanto eles se envolvem em interação social com esse experimentador. Uma vez dominada, essa técnica pode ser feita em uma hora se executada corretamente.

Ao tentar este procedimento, é importante estar atento a como o bebê reage ao ambiente, pois pode ser estranho para ele ou suas distrações. Uma sala pequena e adequada para crianças e ter menos de quatro pessoas na sala pode ajudar a reduzir qualquer ansiedade que o bebê possa provocar no novo ambiente. Seguindo este procedimento, outros métodos, como conectividade funcional e efetiva, podem ser realizados para responder a perguntas adicionais, como: como a interação e a coordenação entre as regiões do cérebro contribuem para as funções cerebrais?

Acreditamos que esta nova técnica permitirá que pesquisadores em engenharia de reabilitação neurocognitiva explorem a atividade cerebral em um estado de distúrbio como o autismo.