Name: Um protocolo de eletrofisiologia para medida antecipação de recompensa e processamento em crianças (Vídeo) | JoVE Journal
Uploaded: 2018-10-04T14:30:00.000+00:00
Duration: 5 min 4 s
Description: Aprenda a medir a antecipação e processamento de recompensa em crianças com e sem autismo usando eletroencefalografia. Este protocolo de neurociência ajuda pesquisadores a investigar diferenças na motivação social.

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Agradecemos a todas as crianças e famílias que participaram os protocolos descritos. Publicação inscrições foram pagas por produtos do cérebro.

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Os autores não têm nada para divulgar.

O atual artigo descreve a estímulos, processo de coleta de dados e análise de dados do ERP em um paradigma de recompensa para as crianças. Neste paradigma, crianças jogar um jogo de adivinhação semelhante à pick-a-lado no computador e ver feedback sobre se o palpite é correto ou incorreto. Resultados de ERP para antecipação de recompensa (atividade cerebral antes do início de feedback) foram consistentes com a negatividade de estímulo-anterior (SPN). Entre as condições, os resultados sugerem que as crianças TD antecipam estímulos de recompensa acompanhados por rostos mais fortemente do que estímulos de recompensa, acompanhados de imagens não enfrentam6. Entre grupos de crianças, os resultados sugerem que as crianças TD antecipam estímulos rosto que significativamente mais do que crianças com autismo fazer. Estes resultados são emocionantes, como eles fornecem importantes informações sobre informações como sociais e nonsocial são antecipadas em crianças com autismo. Isto é particularmente importante por promover a compreensão dos mecanismos neurais do autismo e fornecendo suporte para a hipótese de motivação social. Estes resultados fornecem informações úteis para a criação e aperfeiçoamento das intervenções, como ele ressalta a importância da motivação social para crianças com ASD; por exemplo, pode ser importante para intervenções para explicitamente tentar aumentar o valor da recompensa dos parceiros sociais que afetam diretamente a motivação social nesta população.
Este protocolo é útil para medir a atividade antecipatória cerebral em crianças com e sem ASD, e os dados fornecem evidências de que este tipo de atividade cerebral pode ser confiável e com êxito suscitou em crianças de mais de 6 anos de idade. Além disso, este método permite social e nonsocial condições a serem comparadas diretamente sem a presença de confunde relacionados às propriedades de recompensa (desde que a recompensa para respostas corretas era o peixinho dourado em ambas as condições). No actual protocolo, rostos foram mexidos e uma forma de seta foi criada. Este procedimento preserva as propriedades do estímulo físico de rostos na condição de nonsocial (não-cara). Este protocolo pode ser útil para futuras investigações em sub-grupos de ASD (por exemplo, algumas crianças com ASD são socialmente mais motivadas do que outros) e pode ser utilizado para entender melhor por que algumas crianças respondem mais eficazmente do que os outros determinadas intervenções.
Existem limitações para a atual abordagem que deve ser levado em consideração. Em primeiro lugar, o paradigma descrito acima é útil para crianças entre 6 e 11 anos de idade com e sem ASD que têm habilidades cognitivas na gama média. Dados piloto de desenvolvimento tipicamente de crianças com menos de 6 não foram bem sucedidos, como as crianças ficaram confusos com as direções e não entendeu as instruções do jogo. No actual protocolo, critérios de exclusão incluíam um placar de IQ em grande escala abaixo de 70. Portanto, o paradigma atual pode não ser apropriado para crianças com um mental ou idade cronológica inferior a 6. No entanto, é possível modificar o protocolo atual, por isso é adequado para indivíduos com QIs mais baixos e as crianças mais jovens. Algumas modificações para torná-lo mais apropriado para as crianças como crianças atualmente estão sendo investigadas. Tais modificações incluem a mudança a tarefa para ser passivo (por exemplo, tendo crianças relógio estímulos que aparecem em intervalos previsível em um design de bloco) e usando um paradigma de S1/S224. Em tal um design, o conteúdo de S1 confiável fornece informações sobre o conteúdo de S2 (por exemplo, se S1 é um quadrado, então S2 será um rosto; se um círculo S1, S2 será uma seta). Alternativamente, a estrutura de temporização do paradigma atual poderia ser usada para criar um protocolo auditivo antecipatório.
No ASD, seria de interesse para usar o discurso contra grupos de não-intervenção e medir a atividade cerebral em crianças com ASD que são não-verbais e têm dificuldade em responder a instruções ou atendendo aos estímulos visuais31. Relacionados com a primeira limitação, convém que os resultados de crianças com ASD que tem habilidades cognitivas na faixa média provavelmente não são representante do espectro do autismo inteira - que, por definição, captura uma ampla gama de níveis de funcionamento. Portanto, estes resultados representativos não podem ser extrapolados para todas as crianças com ASD. Finalmente, é importante notar que os estímulos utilizados no protocolo atual foram normalizados por adultos, ao invés de crianças. Portanto, estudos futuros devem considerar o uso de um conjunto de estímulos de expressões faciais normados por crianças.

Transtorno do espectro do autismo (ASD) é uma deficiência de desenvolvimento caracterizada por deficiências em comunicação social (verbal e não verbal) e a presença de interesse restrito e/ou comportamentos repetitivos1. Dado que o ASD é a hipótese de ser neurologicamente baseada2,3, não é surpreendente que pesquisas de neurociência envolvendo crianças com ASD tornou-se altamente prevalente na última década. Embora muitas teorias sobre a base do cérebro de ASD têm sido propostas, uma em particular que tem atraído a atenção de pesquisa considerável é a hipótese de motivação social4. Brevemente, a hipótese de motivação social afirma que crianças com ASD envolver-se na interação social menos do que seus tipicamente em desenvolvimento (TD) pares porque a interação social não é como gratificante para eles. Et al . Chevallier fornecer uma revisão da hipótese motivação social5. Porque esta hipótese relaciona-se diretamente ao sistema de recompensa, especificamente ou não o sistema ASD é sensível à informação social, vários estudos têm investigado o sistema de recompensa social em ASD6,7, 8 , 9 , 10 , 11 , 12. os resultados destes estudos tem diferido, com algumas fornecendo evidências de que o sistema de recompensa em ASD é hipoativos à informação social e nonsocial, e outros, sugerindo que o sistema de recompensa funciona normalmente para nonsocial informações, mas são hipoativos aos estímulos sociais. Uma das razões possível para esses resultados inconsistentes se relaciona com os estímulos e a metodologia utilizadas nos protocolos. É difícil combinar recompensas sociais e nonsocial em um contexto experimental; por exemplo, vários estudos têm usado uma foto de um rosto sorridente como a recompensa social, e a recompensa nonsocial é monetária (por exemplo, ficando o dinheiro após o experimento é completa7,8,11). Embora estes estudos fornecem uma base importante para futuras pesquisas, é difícil determinar se ou não as conclusões referem-se diferenças sociais versus responsividade nonsocial recompensa em ASD ou se eles são devido a diferenças entre recompensa condições.
O atual protocolo destina-se a investigar o sistema de recompensa em alto funcionamento crianças com ASD usando eletrofisiologia. Para explorar as diferenças entre crianças com e sem ASD com base na expectativa de recompensa, a negatividade de estímulo-anterior (SPN) foi medida. O SPN é um componente de ondas lentas que reflete uma expectativa de um estímulo de recompensa13. A importância do SPN é tipicamente conceituada como antecipação emocional14,15,16 e é pensada para ser refletido pela atividade na insula17,18. O SPN é medido frequentemente depois que os participantes executam uma resposta motora e antes do início do gabarito durante uma tarefa de decisão19,20. O SPN é sensível a magnitude da recompensa e é consistentemente maior recompensa versus não-recompensa condições15,16,21. Embora o SPN é normalmente medido durante tarefas de tomada de decisão, pesquisadores relataram que o SPN pode ser observado ao antecipar estímulos programados afetivos sem qualquer tarefa22,23,24. Um objetivo crítico do protocolo atual é executar uma tarefa experimental em que as recompensas entre as condições sociais e nonsocial são combinadas para eliminar potencial confunde. Outro objetivo é testar crianças entre 6 e 11 anos de idade. Portanto, o protocolo pode servir como uma tarefa de recompensa apropriada para a idade que as crianças podem encontrar envolvente sem tornar-se frustrado.

<table><tbody><tr><td>Tampa de EEG</td><td>ElectroCap International</td><td>E1-SM/ E1-S/XSM</td><td>Electro-Cap - Pequena (50-54 cm)/Electro-Cap -Pequena/Extra Pequena</td></tr><tr><td>NeuroScan 4.5</td><td>Neuro Scan</td><td>https://compumedicsneuroscan.com/tag/scan/</td> <td>Software de Gravação de EEG</td></tr><tr><td>Stim2</td><td>Neuro Scan</td><td>https://compumedicsneuroscan.com/product/stim2-precise-stimulus-presentation/</td> <td>Software de Apresentação de Estímulos</td></tr><tr><td>JMP Pro 11&nbsp;</td><td>SAS</td><td>https://www.jmp.com/en_us/software/buy-jmp.html</td><td>Software de análise estatística</td></tr><tr><td>NimStim Face Stimulus Set&nbsp;</td><td>N/A, imagens de código aberto&nbsp;</td><td>Código aberto, disponível em https://www.macbrain.org/resources.htm&nbsp;</td><td>Imagens de rosto&nbsp;</td></tr><tr><td>EEGlab</td><td>N/A, software livre</td><td>N/A, software livre</td><td>Software de análise de EEG (download gratuito)</td></tr><tr><td>ERPlab</td><td>N/A, software livre</td><td>N/A, software livre</td><td>Software de análise de EEG (download gratuito)</td></tr><tr><td>Photoshop</td><td>Photoshop</td><td>https://www.photoshop.com</td><td>Adobe Photoshop, software de edição</td></tr><tr><td>de imagem Photoshop 'scramble' plug-in</td><td>Telegraphics</td><td>http://telegraphics.com.au/sw/product/Scramble</td><td>plug-in do Photoshop para embaralhar imagens&nbsp;</td></tr><tr><td>AMPLIFICADOR DE EEG NUAMPSd</td><td>Neuro Scan</td><td>http://compumedicsneuroscan.com/wp-content/uploads/NuAmps-Brochure.pdf</td><td>amplificador de EEG&nbsp;</td></tr></tbody></table>

um protocolo de eletrofisiologia para medida antecipação de recompensa e processamento em crianças

An Electrophysiology Protocol to Measure Reward Anticipation and Processing in Children

Apresentamos um protocolo projetado para medir as correlações neurais de recompensa em crianças. O protocolo permite que os pesquisadores medir tanto a expectativa de recompensa e processamento. Sua finalidade é criar uma tarefa de recompensa que é apropriada para crianças com e sem autismo enquanto controla Propriedades de recompensa entre duas condições: social e nonsocial. O protocolo atual permite comparações de atividade cerebral entre as condições de recompensa social e nonsocial, mantendo a recompensa em si idênticos entre as condições. Usando este protocolo, temos provas que neurotypical crianças demonstram atividade cerebral antecipatória reforçada durante a condição social. Além disso, achamos que neurotypical crianças antecipam recompensa social mais robusta do que crianças com diagnóstico de autismo. Como a tarefa usa lanches como uma recompensa, é mais apropriado para as crianças. No entanto, o protocolo pode ser adaptado para uso com populações adolescentes ou adultos se lanches são substituídos pelos incentivos monetários. O protocolo é projetado para medir eventos eletrofisiológicos (potenciais relacionados a eventos), mas ele pode ser personalizado para uso com olho de monitoramento ou fMRI.

Projetar experimentos para comparar sistematicamente a atividade cerebral com social contra estímulos de recompensa não-social é complexa, devido à dificuldade inerente em igualando recompensas sociais e não-sociais. A Figura 1 representa a estímulos de um protocolo experimental projetado para investigar respostas neurais para recompensa enquanto controla para propriedades de recompensa. Especificamente, este paradigma foi projetada para (i) manter recompensas consistentes entre experimentações sociais e nonsocial, (ii) controle para propriedades de estímulo físico entre experimentações sociais e nonsocial e (iii) ser adequado à idade de 6 a 11 anos de idade as crianças com e sem autismo.
A Figura 2 mostra respostas ERP como participantes antecipam estímulos sociais e não-sociais. Deve notar-se que porque o atual protocolo foi projetado para medir a expectativa de recompensa (o SPN), as épocas exibidas são em grande parte antes do início do gabarito (que ocorrem no ms 0 nas figuras). Estes resultados sugerem que, normalmente, em desenvolvimento crianças (TD) antecipam estímulos de recompensa acompanhados por rostos mais robusta do que crianças com ASD. Além disso, embora as crianças TD antecipam estímulos rosto não enfrentam significativamente mais do que estímulos, crianças com ASD não evidentemente mostram diferenças significativas na atividade cerebral entre as condições.

<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/58348/58348fig1.jpg"> Figura 1 : Esquemática da apresentação do estímulo e temporização. Feedback para a condição social (rosto) é mostrado na coluna da esquerda. Feedback para a condição de nonsocial (não-cara) é mostrado na coluna à direita. Gabarito de respostas "corretas" é mostrado no topo, e gabarito de respostas "incorretos" é mostrado abaixo. Esta figura é re-impressa com permissão12. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/58348/58348fig1large.jpg" target="_blank">Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/58348/58348fig2.jpg"> Figura 2 : Mil em média, formas de onda para TD crianças e aqueles com ASD do SPN em resposta a social/faces (à esquerda) e nonsocial/setas (direita). Crianças de TD são representadas por uma linha sólida e crianças com ASD, por uma linha tracejada. A área entre-210 e ms-10, análise estatística, é realçado com uma caixa cinza. Esta figura é modificada de uma anterior publicação6. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/58348/58348fig2large.jpg">Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a>

Este protocolo é projetado para medir a expectativa de recompensa e processamento em crianças com e sem autismo. Especificamente, o protocolo destina-se a estudar as correlações neurais de recompensa durante condições sociais e nonsocial enquanto controla para recompensa entre condições.

Um protocolo de eletrofisiologia para medida antecipação de recompensa e processamento em crianças

We present a protocol designed to measure the neural correlates of reward in children. The protocol allows researchers to measure both reward anticipation ...

Esse método pode ajudar a responder a perguntas-chave sobre motivação social e o sistema de recompensa no autismo. Como, crianças com autismo são menos recompensadas por imagens sociais em comparação com seus pares tipicamente em desenvolvimento? A principal vantagem dessa técnica é que as propriedades de estímulo físico são controladas entre as condições e a recompensa em si é a mesma entre as condições.São importantes controles experimentais. Me ajudando com o protocolo hoje será minha aluna de doutorado, Laura Alba. Comece criando dois blocos de estímulos em um pacote de software de apresentação de EEG.Um bloco social e o outro não social. Configure cada ensaio para conter a seguinte: Uma cruz de fixação, duas caixas com pontos de interrogação, uma seta apontando para a caixa que o participante escolhe através da pressão do botão e um estímulo de feedback. Por fim, uma vez criados os estímulos, certifique-se de que uma caixa de botão estará disponível para fornecer ao participante durante o teste experimental.Comece escoltando o participante até uma sala de testes. Administre testes cognitivos ao participante para confirmar que a criança tem um escore cognitivo dentro da faixa média baixa para a média. Em seguida, se o participante for elegível para o estudo, escolte-os até a sala de testes.Ajuste a cadeira para que o participante esteja a 72 centímetros de distância da tela do computador. Meça a cabeça do participante para determinar qual tampa de tamanho é apropriada para o tamanho da cabeça. Em seguida, selecione uma tampa EEG com 32 eletrodos de cloreto de prata/prata no sistema internacional 10-20, e coloque a tampa EEG na cabeça do participante de tal forma que o eletrodo CZ seja colocado no meio do couro cabeludo, conforme o sistema 10-20.Em seguida, injete gel condutor nos eletrodos. Conecte a tampa EEG ao amplificador com um filtro de passagem baixa a 70 hertz, um filtro de passagem alta acoplado diretamente, um filtro de entalhe de 60 hertz e uma taxa de amostragem de 500 hertz. Em seguida, use uma agulha sem cortes ou vara de madeira estéril para girar dentro do eletrodo para mover qualquer cabelo e permitir que o gel entre em contato com o couro cabeludo.Use um medidor de impedância para garantir que a impedância seja inferior a 10 kiloohms para um sistema de baixa impedância e abaixo de 50 kiloohms para um sistema de alta impedância. Depois de todos os eletrodos na tampa mostrarem níveis aceitáveis de impedância, coloquem eletrodos horizontais ou HEOG, eletrodos de movimento ocular no canthus de cada olho, e coloquem os eletrodos verticais, ou VEOG, acima e abaixo do olho. Em seguida, certifique-se de que o participante entenda as instruções para a tarefa e como usar a caixa de botão.Verifique se o computador EEG está gravando e, em seguida, inicie os blocos experimentais. Forneça breves intervalos de 30 segundos, após cada 15 ensaios para permitir que o participante se mova, se necessário. Após cada bloco, o participante preenche uma escala de Likert sobre o quanto eles gostaram do jogo de adivinhação e quantas vezes eles sentiram que poderiam obter respostas corretas.Uma vez que o experimento esteja completo, tire a tampa EEG e permita que o participante lave e seque os cabelos. Por fim, limpe e esterilize a tampa EEG para o próximo participante. Esses resultados sugerem que tipicamente crianças em desenvolvimento, ou TD, antecipam estímulos de recompensa acompanhados por rostos mais robustos do que crianças com TEA.Embora as crianças TD antecipem estímulos faciais significativamente mais do que estímulos não faciais, as crianças com TEA não mostram evidentemente diferenças significativas na atividade cerebral entre as condições. Ao tentar esse procedimento, é importante lembrar que o participante entende completamente as direções e como o jogo funciona. Após esse procedimento, outros métodos, por exemplo, o rastreamento ocular ou FMRI, poderiam ser realizados simultaneamente para responder a perguntas adicionais como, onde estão as crianças com e sem autismo olhando durante esse tipo de tarefa ou, quais áreas do cérebro são ativadas em crianças com e sem autismo durante essa tarefa?

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Research

JoVE Journal

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Comportamento

Neste relatório, nós apresentamos um sistema totalmente automatizado e altamente versátil, capaz de, simultaneamente, testar multi-cognitivas comportamentos e registro das atividades neuronais para roedores.

Um sistema totalmente automatizado e altamente versátil para testes de várias funções cognitivas e registro das atividades neuronais em roedores

Este artigo descreve um conjunto de métodos para a medição de alimentos relacionados com motivação e valores de meta relacionadas com a alimentação em seres humanos.

Estudar recompensa alimentar e Motivação em seres humanos

Este artigo descreve como usar a tarefa emocional excêntrica e fMRI para medir a ativação cerebral em crianças e adolescentes com alto risco familiar de esquizofrenia (FFC). A FMRI foi usada para medir as diferenças nas regiões fronto-estriado-límbicas durante uma tarefa emocional excêntrica. As crianças com FCF apresentaram ativação funcional anormal durante a adolescência.

Medição de fronto-límbico Atividade Usando um emocional Oddball Task em Crianças com Familial alto risco para Esquizofrenia

Nos últimos anos, tem havido um crescente interesse em estimar as fontes corticais de couro cabeludo medidos atividade elétrica para experimentos de neurociência cognitiva. Este artigo descreve como EEG de alta densidade é adquirido e como gravações são processados ​​para a estimativa fonte cortical em crianças a partir da idade de 2 anos no bebê Lab Londres.

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Nós descrevemos os métodos de monitorização contínua do sistema nervoso autônomo em condições de repouso e desafio com 18 meses de idade as crianças. Os resultados revelaram que este protocolo pode produzir respostas fisiológicas significativas em ambos os ramos do sistema nervoso autônomo e provocar variabilidade individual significativa nos padrões de respostas.

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Um protocolo detalhado para um paradigma experimental para avaliar a eficácia com que as crianças regular a emoção é descrito. Crianças são designados aleatoriamente para utilizar estratégias de regulação emocional específicas, as emoções negativas são induzidas com clipes de filmes, e as mudanças no índice de psicofisiologia subsequente até que ponto a regulação da emoção é eficaz.

Avaliação psicofisiológica da eficácia das estratégias de regulação emocional na Infância

A pesquisa eletrofisiológica é uma ferramenta importante para identificar biomarcadores de distúrbios do desenvolvimento, incluindo distúrbios do espectro do autismo (ASD), mas a coleta de dados nessas populações continua sendo desafiadora. Este trabalho apresenta um protocolo de familiarização para acompanhar pesquisas que incluem eletroencefalografia (EEG) para melhorar a probabilidade de coletar dados EEG de crianças com TEA.

Um protocolo de familiarização facilita a participação de crianças com ASD em pesquisa eletrofisiológica

Este trabalho apresenta um novo protocolo para a avaliação do déficit de atenção e hiperatividade transtorno (TDAH), fornecendo um procedimento diagnóstico mais objetivo para este transtorno do desenvolvimento baseado na utilização de ferramentas inovadoras. Também analisa a relação entre as medidas de ativação e função executiva.

Usando a ativação cerebral (nir-HEG/Q-EEG) e medidas de execução (TTC) em um protocolo de avaliação do TDAH

Apresentamos três protocolos que avaliam diferentes formas de impulsividade em ratos e outros pequenos mamíferos. Procedimentos de escolha intertemporais avaliam a tendência de desconto o valor dos resultados atrasados. Reforço diferencial de taxas baixas e discriminação negativa característica avaliar a capacidade de inibição de resposta com e sem punição para respostas inapropriadas, respectivamente.

Três procedimentos de laboratório para avaliar diferentes manifestações de impulsividade em ratos

Métodos eEG são aplicados para extrair biomarcadores de disfunções cerebrais. O foco está nos potenciais relacionados a eventos multicanais (ERPs) registrados em uma tarefa GO/NOGO. Artefatos não cerebrais são corrigidos e os ERPs são comparados com os dados normativos. Exemplos referem-se a biomarcadores para diagnóstico de TDAH e previsão de resposta a medicamentos.

Potenciais Relacionados a Eventos (ERPs) e outros métodos baseados em EEG para extrair biomarcadores de disfunção cerebral: Exemplos do Transtorno de Déficit de Atenção Pediátrica/Hiperatividade (TDAH)

Aprenda a medir a antecipação e processamento de recompensa em crianças com e sem autismo usando eletroencefalografia. Este protocolo de neurociência ajuda pesquisadores a investigar diferenças na motivação social.

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