Summary
פרוטוקול זה מתאר של eyeblink מיזוג הפרדיגמה המתאים עבור ניסויים עם תינוקות בת אחת. ציוד מסחרי או בהזמנה אישית יכול לשמש כדי לספק הגירויים, איסוף נתונים וניתוח צריכה להתבצע על וידאו והקלטות.
Abstract
Eyeblink קלאסית מיזוג (EBC) מתייחס האגודה המלומד בין גירוי מותנה (הטון שמיעתי) גירוי unconditioned (שאיפה של אוויר בקרנית). Eyeblink מיזוג משמש לעתים קרובות השפעול לזהות חריגות אסטרוציטומה תלויי למידה וזיכרון כי ביסוד associative learning מסוג זה. בעוד ניסויים מבוגרים וילדים בוגרים פשוטים יחסית לנהל באמצעות מכשור מסחרי, מיזוג eyeblink אצל תינוקות הוא מאתגר יותר עקב ציות המסכן שלהם, מה שהופך את המיקום הנכון של הציוד קשה. כדי להשיג מיזוג אצל תינוקות בת אחת, מחוייט או מערכת מסחרית מותאם יכול לשמש כדי לספק האוויר נשיפה הקרנית של התינוק. האתגר העיקרי טמון בהצלחה איתור של סיווג תגובות התנהגותיות. . מדווחים כי שיטות זיהוי הבהוב אוטומטיות הן לא אמין על אוכלוסייה זו, כי מיזוג ניסויים צריך להיות מנותח באמצעות מסגרת ניתוח של מצלמת וידאו משלימים הקלטות. ניתן ליישם שיטה זו ללמוד שינויים התפתחותיים eyeblink מיזוג, לבחון הפרדיגמה הזו ניתן לזהות ילדים עם הפרעות נוירולוגיות.
Introduction
מחנה־הבסיס היא צורה של התניה קלאסית, המשמש בדרך כלל להערכת למידה וזיכרון של בני אדם ובעלי חיים אחרים. מחנה־הבסיס של הפרדיגמה המקובלת מתייחס אגודה המלומד בין לא מזיק 'ממוזגים' הגירוי (הטון שמיעתי) עם הגירוי 'unconditioned' (פולטת אוויר הקרנית שגורם eyeblink רפלקסיבי, התגובה unconditioned). Associative learning מוערך על ידי הצגת את גירוי מותנה, סיווג eyeblinks כפי ממוזגים ואת unconditioned תגובות-an עלייה במספר תגובות מותנה לאורך זמן, או מעל יותר מאשר מפגש אחד עשוי להצביע על אסוציאטיבית למידה מתרחשת.
Eyeblink מיזוג הפרדיגמה יכול לשמש כדי לזהות אנשים עם מוגבלויות associative learning. עיכוב מיזוג-איפה גירוי מותנה (CS) מתחיל לפני אך חופף את הגירוי unconditioned (ארה ב)-נשלטת על ידי המעגלים אסטרוציטומה1,2, מופרת מבוגרים וילדים עם הפרעות נוירולוגיות, כולל סכיזופרניה3,4,אוטיזם5ואלכוהול עוברית ספקטרום ההפרעה6,7. מבחינה קלינית, בחינת eyeblink מיזוג אצל תינוקות עשויים לתמוך קודמות זיהוי וטיפול הפרעות נוירולוגיות אלה. עם זאת, בעוד ילדים בוגרים עלולים לסבול7,8 6,משב אוויר קרניות יכולה לשמור על עמדה הראש יציב/עין משך זמן הניסוי, תינוקות הם פחות תואם, קונבנציונלי eyeblink זיהוי הציוד והתוכנה אינה מספיקה.
כאן נתאר פרוטוקול פשוט לבחון עיכוב קצר מיזוג eyeblink אצל ילדים בת אחת, כי כבר ממאמרו של פרוטוקולים שתואר קודם לכן במקום9,10,11. פרוטוקול זה יכול להינתן באמצעות כל מערכת מסחרית או בהזמנה אישית מסוגל לספק פליטת אוויר מבוקרת בקרנית. עם זאת, במקום תוכנת איתור eyeblink מסחרי (למשל, מערכת איתור של סן דייגו כלי EyeBlink, אשר מעבד אותות מצלמת אינפרא-אדום), אנחנו ועוד9,10,11, ממליצים על שימוש מסגרת ניתוח של מצלמת וידאו הקלטות לזהות ולסווג תגובות eyeblink אצל תינוקות בת אחת.
Protocol
כל השיטות המתוארות כאן אושרו על ידי ה בריאות B הצפוני נכות יו ר ועדת האתיקה, מספר אסמכתא: 13/NTB/181.
1. דרישות טכניות
- השתמש יחידת משב האוויר מסוגל ניהול פליטת אוויר ישירות אל הקרנית. זו יכולה להיות מושגת באמצעות גמישות הצינור מחובר אוויר הטנק באמצעות של מדחס אוויר. כדי להבטיח הבטיחות של התינוק, תואם לזה וסת הלחץ מתכווננת המגבילה את לחץ האוויר והאוויר מגבלות משך עלים.
הערה: מערכות זמינים מסחרית לשלב המדחס בתוך המערכת, אינם מחייבים טנק של אוויר. - להשתמש בגימור מתכווננת או כובע יכול להיות משוחק על ידי הפעוט ומאפשר מיקום מתאים והגראס אוויר אבובים ליד העין.
- להגדיר את שני רמקולים שמע נייד עם הגדרות אחסון הניתנים לשינוי.
- עיצוב, להגדיר את בקרת חישובית של הציוד כך עלים הטון ואת האוויר יכול להינתן באופן אוטומטי עם תזמון מדויק, במרווחי זמן שונים.
- להגדיר את מצלמת וידאו נייד עם לפחות 60-הרץ במסגרת שיעור כדי לרשום ידנית eyeblink תגובות. כדי למדוד את זמני התגובה, השתמש מצלמת וידאו כי יכול ללכוד את תחילת המשפט, על-ידי הקלטת את הטון נשמעים או לצלם מחוון תחילת המשפט ושומרים אותם בתוך חבילת התוכנה.
- להתקין ולהפעיל כל תוכנה לעריכת וידאו המאפשר מסגרת דריכה של וידאו ושמע רכיבי (למשל, Adobe Premiere Pro) כדי לאפשר החוקר למדוד את מרווח הזמן בין הגירוי והתגובה הבהוב.
2. פרדיגמה נסיונית
- לנהל משפטים בבלוקים של 10. כל בלוק להכיל את הסוגים הבאים של הניסיון.
- כוללות 8 ניסויים לזווג, איפה בכל ניסוי למידה מורכבת צליל 750-ms (80 dB, קילוהרץ 1) חופף, מסתיימת עם 100-ms אוויר פאף (~1/20 psi)9,10,11.
- כוללים של משפט אינטראקצית, המורכב צליל יחיד 750-ms הציג לבד בהיעדר והגראס אוויר כדי לבדוק את תגובת eyeblink ממוזגים המציין associative learning.
- כוללים משפט המגע המורכב משפט עלים אוויר 100 יחיד-ms המוצגים לבד העדר של הצליל כדי לבדוק את רגישות הקרנית והגראס אוויר ומיקום נכון של הסרט.
- אקראי את מרווח הזמן בין משפטים רצופים (למשל, 8-16 s, עם מרווח זמן לניסיון ממוצע של 12 s)9,10,11.
- למדוד חמישה בלוקים רצופים (דהיינו, סך של 50 ניסויים) בפגישה אחת, במשך זמן הפעלה סך של-12 דקות.
- כדי לבדוק אם מיזוג נמשכת, לנהל שני מפגשים מחנה־הבסיס של ניסויים 50 לפחות 1 שעה אחד מהשני.
3. הליך בדיקה
- לבצע EBC בחדר מואר למדי (~ 300 לוקס) עם רמות תאורה עקבית בין ניסויים.
- מקם את שני רמקולים ניידים משני צדדיו של הפעוט כ 40 ס מ משני צידי הראש.
- מקם את הבנדנה בהזמנה אישית על הראש של התינוק ולהתאים עבור גודל הראש.
- מקמו את צינור גמיש מחזיק את הזרבובית משב אוויר ואת חיישן אינפרה אדום סמוכים כך אלו כ 1-3 ס מ של הילד עין ימין בזווית של ° ~ 45 מהמטוס צירית של הראש (איור 1).
- לפני תחילת הניסוי, בדוק הגדרת ניסיוני ממוטבת כדי לספק האוויר הקרנית עלים. לספק אוויר מבחן אחד עלים לעין של התינוק ולבחון eyeblink מתרחשת והיא גלויה במצלמת וידאו. אם eyeblink לא נצפית, להתאים את מיקום בגימור כך יחידת משב אוויר קרובה יותר לעין.
- שיא התגובות eyeblink של התינוק לאורך משך הניסוי. מקם את המצלמה כך שדה הראייה בטאה את העיניים של התינוק. המצלמה צריכה להיות מספיק קרוב כדי להבחין תנועות עיניים קטנות, אבל לא כל כך קרוב כזה כי התינוק יכול להזיז מחוץ למסגרת אם הוא הופך להיות בררנים.
- ודא שניסויים הם רעולי פנים לעיתוי הגירוי. אם ממשק המשתמש EBC מציין מתי תתרחש מהמבחן הבא, שאל החוקר כדי להציב את עצמם מן הממשק המחשב כך שהם אינם מודעים כאשר הגירוי הבא תימסר. זה ימנע החוקר להגיב הגירוי עצמם, באופן פוטנציאלי ותרומה תגובות המלומד של התינוק.
4. וממטב את הסידור ניסיוני בת אחת-תינוקות
- ודא כי שני חוקרים זמינים לערוך את הניסוי.
- כאשר הנחת את הבנדנה על התינוק, לשאול את המטפל כדי למקם את התינוק על הברכיים שלהם פונה לצדדים. זה מאפשר החוקר לגישת מן הצד, מאחורי ראשו של התינוק, ואילו חוקר השנייה עוסקת הפעוט.
- הצבת את הבנדנה והמיקום הזרבובית צריכה להתבצע כמה שיותר מהר וכמה ברוגע ככל האפשר כדי להבטיח התאימות של התינוק. הנחת יד על קצה הצינור מונעת התינוק הופך את הראש שלהם הזרבובית במהלך מיצוב.
- לשמור על התינוק בחיקו של המטפל לאורך כל הניסוי.
הערה: בזמן כיסא גבוה עשוי לספק סביבת עבודה עקבית יותר בין ניסויים, זה עשוי להגביר את החרדה ולצמצם תאימות אצל תינוקות רבים. - לשימוש תינוקות נוטים להפריע הבנדנה במהלך הניסוי, הסחת הדעת עדין.
- הסרט נע בדרך כלל במהלך הניסוי. אם התינוק כבר לא להגיב האוויר פחזנית או המצח עברה באופן משמעותי מן העין, להשהות את הניסוי, להתאים את מיקום בגימור לפני שתמשיך.
- לעודד את הילד כדי לחפש במהלך הניסוי על מנת להגביר את סדר הגודל של התנועות eyeblink; בדרך זו, eyeblink זיהוי עשוי להשתפר.
הערה: זו יכולה להיות מושגת על ידי הנחת התינוק מול מסך משחקים של וידאו ידידותי לתינוק (למשל, של קריקטורה בגיל המתאים עם השמע מופעל) מעט מעל קו ראייה שלהם.
5. Eyeblink זיהוי באמצעות מצלמת וידאו הקלטות
- תן שני חוקרים מגדירים באופן עצמאי את התגובות eyeblink עבור ניסוי.
- השתמש תוכנה לעריכת וידאו כדי לנתח כל משפט השהיה 2,000-ms בעקבות תחילת המשפט.
- השתמש waveform השמע כדי לזהות את התמונה הראשונה של תחילת המשפט.
- לזווג (CS + ארה ב) ולהגדיר אינטראקצית ניסויים (CS בלבד), תחילת המשפט מתחילת הטון נשמעים.
- על הניסויים המגע בו מוצג רק בארה ב (אוויר עלים), לבצע pretesting על מנת להבטיח כי המיקרופון של המצלמה תוכל לאתר את הרעש 100 עדין-ms שנוצרו על ידי נשיפה אוויר. אחרת, הקלטת של מחוון תחילת המשפט מתוכנת וידאו לתוך התוכנה החבילה יסייעו באיתור תחילתה משב אוויר.
- להשתמש את רצועת הווידיאו כדי לזהות את התגובה הבהוב. להקליט הבהוב השהיה כמו שני הבאות: הפריים הראשון את תחילת הבהוב, בו העפעפיים להתחיל לסגור; מצמץ שיא את הפריים הראשון שבו העפעפיים סגורות מקסימאלית.
- לפי הצורך, לפתח אסטרטגיות להתמודד עם תגובות רב-משמעי. עיין בדוגמאות הבאות.
- סביר הכללת הבהובים חלקית, שעלולה להתרחש כאשר העפעפיים להיכשל לגמרי סגור על-ידי יותר מ ~ 50%.
- הכללת ניסויים איפה תחילתה עלים טון/אוויר מוסתר על-ידי רעש מיותר, או איפה התגובה הבהוב מהיווצרות, מניתוחי עוד יותר.
- בניסויים היכן שנצפו קריצות מרובות, לנתח את התשובה הבהוב הראשונה לאחר תחילת המשפט.
- רשום את מספר מסגרות וידאו בין תחילת גירוי הפסגה הבהוב. להמיר ההשהיה בזמן אמת בהתבסס על קצב הדגימה של מצלמת הוידאו.
6. EBC התגובה סיווג
- לאחר גילוי המבחנים האלו שבו אירעה מענה eyeblink, הגדר את סוג הבהוב, בהתבסס על השהיה שלה ביחס תחילת גירוי (איור 2).
- מגדירים מצמוץ להבהיל תגובה אם היא מתרחשת בתוך המרווח 200-ms הראשון אחרי הצליל; אלה מייצגים את תגובת רפלקס השמיעה צליל או קריצות זה תוזמן ובמקרה עם תחילת הטון שהתרחשו ללא תלות והגראס אוויר.
הערה: להבהיל תגובות ייבחנו את לזווג (CS + ארה ב) או אינטראקצית מבחנים (CS בלבד), שם מועברת הצליל השמיעה. - מגדירים מצמוץ התגובה המגע במידה ויתרחש בתגובה והגראס אוויר; זה מציין אם הקרנית הוא רגיש אצלם אוויר עם עיטור ראש בדיוק התצורה הנוכחית. זהו סוג של תגובה unconditioned (ראו להלן).
- מגדירים unconditioned תגובות תגובות המגע לייסורי עלים במהלך לזווג (CS + ארה ב) אוויר להתרחש יותר מ 650 ms לאחר תחילתה הטון.
- להגדיר תגובות מותנה כמו הבהובים זה בצורה אופטימלית תוזמן כדי לחפוף עם נשיפה אוויר. מבוצעים בין 350 ל 650 ms לאחר תחילתה הטון עבור הניסויים לזווג או אינטראקצית והם מציינים כי ייתכן שאירעה למידה אסוציאטיבית בין הפקולטה לבין ארה ב.
- מגדירים משפט נכשל תגובות אם אין הבהוב זוהה בתגובה והגראס אוויר; אלה יכול להיות שנצפו על לזווג (CS + ארה ב) ניסויים או הניסויים המגע. תגובות אלה מציינים כי אצלם אוויר לא מגיע לעין.
- מגדירים מצמוץ להבהיל תגובה אם היא מתרחשת בתוך המרווח 200-ms הראשון אחרי הצליל; אלה מייצגים את תגובת רפלקס השמיעה צליל או קריצות זה תוזמן ובמקרה עם תחילת הטון שהתרחשו ללא תלות והגראס אוויר.
7. ניתוח של Associative Learning
הערה: מספר שיטות בעבר תוארו להעריך associative learning9,10,11 (יפורט בקצרה כאן). החוקרים צריכים לשנות שיטות אלה או לפתח משלהם כדי להגדיר אם אירעה associative learning, בהתאם שלהם תכנון ניסויים.
- ראשית, אל תכלול ניסויים שבהם נאסף אין נתונים שימושיים, כגון אלה עם שגיאות טכניות.
- לחשב את רגישות והגראס אוויר על-ידי חישוב האחוז של כל המבחנים המגע אפשרי תגובות eyeblink.
- להעריך אם associative learning אירעה במהלך הניסוי על-ידי השוואת האחוז של תגובות מותנה בבלוקים רציפים של 10 ניסויים. עלייה באחוז תגובות מותנה במהלך הניסוי, עשוי להצביע על מיזוג אירעה.
הערה: לחלופין, מידול בשינוי השהיות ארוכות יותר eyeblink לאורך זמן ניתן להשתמש כדי להעריך אם התינוק יש להתאים את זמני התגובה שלהם במהלך הניסוי. - להעריך אם associative learning מתרחש על פני הפעלות ניסיוני או בין שתי קבוצות הניסוי. השתמש של קריטריון שרירותי כדי להגדיר האם מיזוג אירעה (למשל, > 40% תגובות מותנה במסגרת הפעלת ניסיוני)6,9.
Representative Results
Testability מיזוג Eyeblink אצל תינוקות בת אחת:
הסידור ניסיוני חובה לבחון eyeblink מיזוג הוא מאתגר לתינוקות בת אחת. בניסויים שערכנו, 35% (11 תינוקות) נכשלה להשתתף בניסוי, כי הם לא היה סובל עונד סרט לשיער או מקבל את משב אוויר בקרנית (n = 31 תינוקות ניסיון). בערך חצי (52%, n = 16 תינוקות) שהושלמו או חלקית להשלים את הסט הראשון של הניסויים 50 (חציון [IQR] = 22.5 [0 - 50] ניסויים הושלמה). השארית השתתפו שני טיפולים ניסיוניים.
להשגת תוצאות ניסויי אמינות דורש למקם נכון את יחידת עלים בגימור ואוויר לאורך כל הניסוי. אלה לתינוקות אשר ישתתפו בניסוי, משלוח משב אוויר בקרנית ניתן להשיג עבור רוב הניסויים (77% ± 6 אוויר פחזניות המושרה תגובת מצמוץ; n = 13 תינוקות/557 אוויר עלים ניסויים ניסיון). הניסויים הנותרים מייצגים 'נכשלה במבחנים' שבו לא היה התינוק רגיש אצלם אוויר.
איור 3 מדגים אוויר עלים משלוח הצלחה במהלך שני ניסויים מיזוג של 50 ניסויים. מספר התצפיות eyeblinks מתואר כאחוז של ניסויים עלים אוויר (קרי, ניסויים המגע או מזווג). הבהוב של הירידה התינוק הראשון בכל בלוק רצופים של 10 ניסויים, המציין כי הסרט עלול היה תת אופטימלי ממוקם לקראת סוף הניסוי תגובות. לעומת זאת, התינוק השני מדגים רגישות יחסית טובה והגראס אוויר, לפחות 90% של אוויר עלים הניסויים בהצלחה הצליחו יותר במשיכת תגובה הבהוב בכל בלוק עוקבות של 10 ניסויים.
Eyeblink זיהוי אחוזי הצלחה באמצעות מצלמת וידאו ניתוח:
מצלמת וידאו כף יד מספק שיטה אמינה של לכידת eyeblink תגובות על-ידי מתן החוקר לעקוב באופן ידני את העיניים של התינוק. ניתוח מסגרת ידני היה משמש לזיהוי של 90% ± 3 ניסויים תגובות (n = 13 ניסויים תינוקות/608 ניסיון). הניסויים הנותרים מייצגים אלה שבו העיניים של התינוק היו מטושטשים במהלך הצילומים.
למרות ניתוח וידאו דורש בפרשנות סובייקטיבית, בשיטה זו ניתן למדוד באופן מהימן eyeblink השהיה שמראש הגירוי. הניתוח שלנו של זמני תגובה הבהוב נמדדת שני משקיפים עצמאיים ממחישה טוב מדרג בין אמינות לפיה כלומר ההבדל בין מדידות היה 28.4 ms ומגבלות 95% של הסכם של ± 263.9 ms (איור 4: n = 4 ניסויים נותחו על ידי שני משקיפים/94 blink תגובות). בהתחשב eyeblinks ממוזגים מוגדרים לאלה שנמצאים בתוך חלון 300-ms, זה מאפשר דיוק מספקת להבחין ממוזגים מ unconditioned תגובות. שימו לב כי המבחנים האלו עם חילוקי דעות משמעותיים ניתן בקלות מחדש להתיעצות בין בצופים.
מיזוג Eyeblink אצל תינוקות בת אחת:
מיזוג שני ניסויים שמוצג באיור 5A , 5B להמחיש את השהיות ארוכות יותר תגובה eyeblink במהלך הניסוי עבור שני הניסויים לזווג ו אינטראקצית. התגובות eyeblink של העולל הראשון במהלך הפסגה הראשונה של הפעלה EBC לאחר תחילתה של והגראס באוויר, מחוץ לחלון השהיה המגדיר תגובה מותנה. יתר על כן, התינוק הזה מצליח להגיב לכל אחת אינטראקצית ניסויים (טון בלבד). יחד, הדבר מציין כי התינוק הזה שלא למד לשייך את הטון ואת האוויר עלים במהלך חשיפתם על הדוגמא EBC. לשם השוואה, התינוק השני, מי משתתף בהפעלת EBC השני שלהם, באופן שגרתי ומהבהבת שהללו משב אוויר, ומגיבה על כל הניסויים אינטראקצית, המציין שהתינוק השיגה מיזוג eyeblink בעקבות המפגש הראשוני של 50 ניסויים. איור 5C מדגימה שיטה אופיינית להעריך associative learning על ניסויים מרובים של הפעלות6,9,10,11. מספר תגובות מותנה בשני תינוקות המתואר בלוקים רצופים של ניסויים 10 והן כאחוזים של כל המשפטים לזווג ו אינטראקצית בכל בלוק. במקרה זה, שני תינוקות להציג שינויים מינימאליים associative learning במהלך הניסוי, הממחישות את חוסר מיזוג (התינוק 1, שיעור 1) או מיזוג זה כבר התרחשה (התינוק 2, שיעור 2).
איור 1 : Eyeblink הגדרת מיזוג עם משתתף התינוק בן אחד. הסרט בהזמנה אישית תמיכה יחידת משב אוויר מוצג. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.
איור 2 : גירויים ותגובה הגדרות עבור הפרדיגמה מיזוג eyeblink מתאים של ניסויים עם ילדים בת אחת. (א) במהלך ניסויים לזווג, צליל נשמעים 750-ms (גירוי מותנה [CS]) חופף, מסתיימת עם שאיפה של אוויר 100-ms (unconditioned גירוי [ארה ב]). הבהוב התגובות משתנות בהתאם את התזמון שלהם ביחס תחילת גירוי (להבהיל התגובה: 0 - 200 ms; מותנה תגובה [CR]: 350-650 ms; unconditioned התגובה [UR]: 650-2,000 ms). התגובה הגדרות זהים עבור אינטראקצית ניסויים (CS בלבד). ניסויים המגע (B) לספק אווירה 100 יחיד-ms פאף (לנו) בלבד, קריצות המתרחשות בתוך חלון 300-ms מסווגים המגע תגובות (הסובייטית). אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.
איור 3 : דוגמה eyeblink מיזוג ניסויים אצל תינוקות בת אחת המדגימה וריאציה ב רגישות משב אוויר. הרגישות לתהודות והגראס אוויר מתואר מספר תגובות נצפתה אצלם אוויר (נמסר משפט המגע או כמו משפט מזווג) כאחוז של כל המבחנים משב אוויר, בכל בלוק עוקבות של 10 ניסויים. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.
איור 4 : מגרש בלאנד-אלטמן הממחישות את הסכם זמני תגובה הבהוב נמדד מאמצע מצלמת וידאו הקלטות של שני משקיפים עצמאיים. קווים אפורים מציינים הטיה בין מדידות (המוגדר כהפרש רעה בין המדידות), את הגבולות העליונים והתחתונים של הסכם (LOA, הגדיר את סטיות תקן ± 1.96 ההבדל מרושע). אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.
איור 5 : דוגמה eyeblink מיזוג ניסויים אצל תינוקות בת אחת המדגימה את הוריאציה תגובות מותנה. זמני התגובה הבהוב מוצגים עבור לזווג (CS + ארה ב) ניסויים (עיגולים שחורים), וניסויים אינטראקצית (CS בלבד) (ריבועים אפורים). הבר אפור מציינת את התזמון של והגראס אוויר, הקווים השחורים מציינים ההשהיה בין 350-650 ms המשמש להגדרת תגובה מותנה. הניסויים נכשלה מביאות לתגובה מוצגים על ה- x-ציר. (א) תגובות הבהוב בדרך כלל נופלים מחוץ לחלון מיזוג, ונכשל ניסויים אינטראקצית להפיק תשובה eyeblink. (B) תגובות שלמאחה תוזמן כדי לחפוף עם המופע של והגראס אוויר, וליזום תגובות אינטראקצית וניסויים לזווג תגובה מותנה. (ג) מיזוג במהלך הניסוי מודגם ככל שמספר התגובות מותנה (המתוארים כאחוז של כל המבחנים לזווג ו אינטראקצית), בכל בלוק רצופים של 10 ניסויים. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.
Discussion
שינויים, פתרון בעיות:
Eyeblink מסחרי או בהזמנה אישית מיזוג מערכות צריכים להציג את הגירויים לנושא בצורה מבוקרת השפעול ולהיות מסוגלים לזהות תגובות התנהגותיות. למרות זאת הוא הליך פולשני, הוא מאתגר דרישות טכניות עבור ניסויים אלה אוכלוסיות פחות תואם (למשל, תינוקות). פיזית הצמדת ההר הראש העין אפשרי עבור ניסויים בבעלי חיים, כגון מיזוג ניסויים כבשים12,13. ילדים בוגרים עלולים לסבול עונד סרט לשיער עם האוויר המצורפת-פאף משלוח יחידה6,7,8 וניתן לעודד אותם לשמור על עמדה עין מתמיד משתמשת הטלוויזיה. למרות תאימות אצל תינוקות צעירים מאוד יכולה להיות מושגת על ידי מיזוג במהלך שינה14, תינוקות ישנים יותר מתקרב גיל שנה הם בדרך כלל מוסחת בקלות, הפיכתם אוכלוסיה באופן ייחודי ומאתגר. למרות האתגרים, ניסויים מיזוג eyeblink אפשריים עבור כמה תינוקות ער, בן אחד. אחוזי ההצלחה שלנו דומים לאלה שדווחו בעבר ב ספרות (~ 40-50% תאימות)9, עם סיכויי ההצלחה כנראה בא לידי ביטוי הטמפרמנט של התינוק ביום של הניסוי.
שלבים קריטיים בתוך הפרוטוקול:
אנו ממליצים על התאמת מלכודת EBC זמין מסחרית, או באמצעות גנרטור לחץ אוויר לפי הזמנה כמתואר לעיל, צעיר תינוקות9,10,11. האתגר הראשונית היא שמירה על יחידת משלוח אוויר-נשיפה בתנוחה הנכונה לאורך כל הניסוי, הדורש קטן, ששינה סליחה. בטיחות עין היא דאגה מיוחדת לתינוקות שאינם תואמי המנסים להסיר בלוק עשה את עצמם. לכן, תינוקות חייב לפקח מקרוב בכל עת. שיעור של ילדים לא אסבול ענידת הסרט או קבלת והגראס אוויר לעין (כאן, ~ 35%), למרות זאת שיפור ידי בעדינות להסיח את התינוק אם פרוטוקול הניסוי מאפשר זאת, ואם זה לא בגלוי להתערב עם התינוק התנהגות. עבור הילדים השלימו את הניסוי, ניסויים אוויר-עלים-בלבד חיוניים כדי לאשר כי ראש היה ממוקם בצורה נכונה, כמו חוסר או היפוך של מיזוג תגובות עלולה להיגרם על ידי מסירה עלובה של והגראס אוויר לאורך כל הניסוי.
בעוד ניתוח וידאו ידני היא גוזלת זמן, באמצעים אוטומטיים של התינוק eyeblink תגובות קשים כעת להשיג. חיישני אינפרה-אדום שסופק עם מסחרי set-ups EBC (ממוקם על המצח הסמוכה ליחידה נשיפה של אוויר) להקליט את השתקפות-לרגע מן הקרנית בקצב דגימה 1 kHz ולאחר הבהובים יכול להתגלות על ידי מדידת השינוי השתקפות בעקבות תחילת גירוי. שינויים משמעותיים של השתקפות בסיסית מצביעים על כך eyeblink אירעה, ניתוח אוטומטיות יכול לשמש כדי לזהות ולסווג הבהוב תגובות. עם זאת, אנחנו ועוד9,10,11 מציע כי החוקרים אין להסתמך על השתקפות הקרנית אינפרא-אדום מידות סיפק קופצים EBC מסחרי כדי לזהות הבהובים אצל ילדים בת אחת. בעוד ששיטה זו עשוי להיות מתאים עבור המשתתפים למבוגרים או לילדים בוגרים6,7, לא הצלחנו לאתר ומהימנה הבהובים אחד בני בשיטה זו. . הנה, זניח בשינוי השקיפות בסיסית הוא ציין לאורך התקופה המשפט, המציין כי eyeblink אינה מזוהה על ידי חיישן אינפרא-אדום. בנוסף, פסגות חיובי כוזב נפוץ שנצפו, אשר נגרמות על ידי תנועות הראש של התינוק זה לשנות את ההצבה של החיישן. הטייס בדיקות אצל מבוגרים מרמז כי המשתתף צריך לשים את הדגש על או מעט מעל שלהם קו אופקי ראיה, עם אוויר עלים היחידה בתוך 1-2 ס מ של הקרנית, בהצלחה לזהות את eyeblinks-התנאים בהם אינה יכולה להישמר בעקביות עם תינוקת. בנוסף, גודל קטן פיסורה interpalpebral אצל תינוקות עשויה להפחית את השתקפות הקרנית, ביצוע זיהוי הבהוב יותר קשה מאשר אצל מבוגרים או מבוגר יותר ילדים.
משמעות לגבי שיטות קיימות:
למרות הצורך ניתוח מצלמת וידאו ידני ועל פתרון זמני התחתון סרטון 60-הרץ לעומת מדידות 1 kHz השתקפות, אחוזי ההצלחה משופרת של הקלטות וידאו לבצע זאת שיטה מעולה חיישן אינפרה אדום. למרות והגראס אוויר הקרנית גם תימסר על ידי המצורף אותו עיטור ראש בדיוק כמו חיישן אינפרא אדום מסחרי, משלוח הגירוי מופיע להיות יותר גמיש כדי מיצוב מאשר חיישן אינפרה אדום, כמו הכוח משב אוויר יכול להיות מותאם ככל הנדרש. זה מונע התאמה מוגזמת של הסרט, אשר נוטה להפחית תאימות תינוקות. חוקרים יכולים להשיג שיעור הצלחה גבוה יותר באמצעות חיישן אינפרה אדום עשוי לדרוש עדיין תומך ניתוח מצלמת וידאו. על הניסויים שבה אין תגובה eyeblink לזיהוי שהוקלט על ידי חיישן אינפרה אדום, הקלטות וידאו ניתן להבחין בין תגובות נכון או ניסויים לא חוקיים (כלומר, אם הילד לבש את יחידת נשיפה של אוויר בתנוחה הנכונה, אם הם לא ממצמץ, או אם יש חיישן אינפרה אדום לא הצליחו לזהות את ההבהוב). באותה מידה, הקלטות וידאו יש צורך לאשר את תוצאות חיוביות שגויות, כמו תנועות במהלך המשפט יכולים גם לייצר חפצים המתחפש הבהובים. עקיבה המנגנון15,16 ו אלקטרומיוגרפיה9,10,14 של שריר העין החוגי האחרים אוטומטית שיטות זיהוי הבהוב שנמצאים מעבר להיקף של העבודה אך ללא אימות חזותי של היחידה עלים אוויר בכל ניסוי, שיטות אלה נוטים לסבול החסרונות אותו כמו בתוכנת איתור eyeblink אינפרא-אדום המתוארים כאן.
בעבר התמקדה העבודה שפורסמו על מיזוג למצמץ תינוקות צעירים, בדרך כלל 4-5 חודשים של גיל; עבודה זו מוסיפה את הגוף הזה של הספרות על-ידי תיאור טכניקות לשימוש עם תינוקות בוגרים (12 ± 1 חודש של גיל), את האתגרים הייחודיים שקבוצת גיל זו מציג. מחברים אחרים ניצלו גם ניתוח וידאו (לבד או בשילוב עם אלקטרומיוגרפיה) עם תינוקות9,10,11,14. התוצאות המובאות כאן הן בקנה אחד עם הממצאים הקודמים אשר מציע מסגרת ניתוח וידאו היא השיטה הטובה ביותר של זיהוי eyeblinks אצל תינוקות, כפי אלקטרומיוגרפיה והן ניטור אינפרא-אדום יכול להיות בעייתי בגלל הפנים והראש תנועות אצל ילדים צעירים מאוד. עבודה זו תומך גם הממצא כי תינוקות יכול להתפתח תגובות מותנה גם בגילאים צעירים מאוד, לפחות עבור מרווח השהיה9650-ms.
יישומים עתידיים:
כמו מספר מצומצם של מחקרים ניסו eyeblink מיזוג ניסויים אצל תינוקות אנושיים, הפרמטרים הגירוי יש לשקול בזהירות בעתיד ניסויים. מיזוג נצפתה מוקדם ככל 10 ימים של גיל17 , לפחות בתוך החודש הראשון של החיים14, למרות מרווח זמן בין הגירוי (למשל, 1,500 ms) מופיעה כדי להצליח יותר בשלבים מאוד מוקדמים אלה הינקות18 . לשם השוואה, ילדים גיל שישה חודשים יכול להיות בצורה מהימנה יותר ממוזגים עם קצר יותר מרווח10, אמנם פחות בהצלחה מבוגרים19. 650-ms למרווח בין הצליל והגראס אוויר הציע עבור ילדי בת אחת-פרוטוקול זה יכול לגרום בהצלחה מיזוג 4 או 5-בן חודשים תינוקות9,10,11, כמו גם כמו מבוגר ילדים6,7. הדבר מצביע על כך eyeblink מיזוג נכה מוסדר, העיכוב אופטימלי בין הצליל לבין והגראס האוויר יורד עם הגיל הרך10, למרות ניסויים נוספים בהתאמת פרוטוקול זה נדרשים לחקור אלה פרמטרים נוספים.
מגבלות של טכניקה זו:
מחנה־הבסיס עשויה להיות מאתגרת כדי להגדיר, עשוי לדרוש פתרון לכל מצב בודדים. לקבוע מתי התרחש מיזוג שקשה להגדיר, הכי נצפית על ניסויים או הפעלות מרובות. לדוגמה, מחקרים אחרים, יש להשתמש שיעור מיזוג שרירותי של 40% בתוך כל בלוק 10 ניסויים כדי להגדיר מיזוג והשוו שינויים בין הפעלות ניסיוני רצופים6,9,10, 11. השלמת בהצלחה את המספר הנדרש של ניסויים להתבונן מיזוג, לכן, תתקשו להשיג אצל ילדים צעירים.
לגבי ניתוח הנתונים, אחד האתגרים מסוים הוא להפריד הבהובים עורר גירוי ספונטנית הבהובים (אנדוגני)9. הקצב של eyeblinks ספונטנית שונה בין אנשים, אבל יכול להיות מושפע מגורמים סביבתיים כגון לחות בחדר, כמו גם מצבים התנהגותיים. קריצות זוגי להתרחש כאשר ישנם שני סגרים עפעפיים מלאה בזמן קצר מאוד של זמן (למשל, 400 ms)20, זה אפשרי כי אלה מבטאות הבהובים ספונטנית המתרחשת באותו זמן כמו טבגר (ממוזגים או unconditioned) eyeblink. הבחנו מעת לעת הבהובים כפולות בערכת הנתונים שלנו, באמצעות פרוטוקול זה, הקלטנו את ההשהיה אל תמצמץ ראשונה בלבד. עם זאת, השמטת ניסויים אלה עשוי להגביר וודאות כי הניתוח הוא לכידת הבהובים עורר גירוי רק.
החוקרים גם צריך לקבל החלטות על החלון השהיה כדי להגדיר ממוזגים או unconditioned התגובה, כמו גם אם להגדרת השהיית תחילת הבהוב או הפסגה הבהוב (סגירת העפעף). כאן שמרנית הגדרנו מותנה תגובה כמו מצמוץ זה פסגות לפני ms 650 בניסויים לזווג או אינטראקצית, לספק וודאות כזה מקולקל הוא יזם לפני התחלתה משב אוויר, ולא בתגובה נשיפה אוויר. עם זאת, חלון זמן השהיה זה יכול להאריך לניסויים אינטראקצית שבו מוצג אין משב אוויר, במיוחד אם באמצעות הבהוב שיא להגדרת ההשהיה של התגובה. העיקרון החשוב כאן הוא כי כל המופעים הן מטופלות באופן זהה, על ידי כל הבוחנים, ונקבע כי קריטריון זה לפני כל התחלת ניתוח נתונים.
לסיכום, ניתוח וידאו מסגרת יכול לספק שיטה לשחזור ואמין להעריך תגובות EBC קלאסית אצל תינוקות צעירים. אמצעים אלה מספקים מדד אחד של למידה התנהגות, למרות הערכה התפתחותית מקפת נדרש לאפיין באופן מלא neurodevelopment בינקות.
Disclosures
המחברים אין לחשוף.
Acknowledgments
מחקר זה נתמך על ידי ניו זילנד ובתרפיית ראייה מחקר קרן, הסוכנות לקידום בריאות, קרן פיתוח של מחקרים סגל אוניברסיטת אוקלנד, ולממן אוניברסיטת אוקלנד בית הספר לרפואה PBRF.
אנו מודים על שני תלמידים אופטומטריה מ- אוניברסיטת אוקלנד (נער שנון, Harpreet סינג) שסיימו את ניתוח וידאו ידני לבחון את ההסכם במדידות תגובת מצמוץ.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Eyeblink conditioning system | San Diego Instruments | Model #2325-0145-W | includes portable airpuff unit and infrared emitter/receiver mounted to adjustable headband; eyeblink stimulus and response detection software; PC interface |
| 4K Ultra HD action camera | RV77 | Model SJ9000 | micro SD/TF card recording 90fps at 720p |
References
- Freeman, J. H., Steinmetz, A. B. Neural circuitry and plasticity mechanisms underlying delay eyeblink conditioning. Learning & Memory. 18 (10), 666-677 (2011).
- Mccormick, D. A., et al. The engram found? Role of the cerebellum in classical conditioning of nictitating membrane and eyelid responses. Bulletin of the Psychonomic Society. 18 (3), 103-105 (1981).
- Bolbecker, A. R., et al. Eye-blink conditioning deficits indicate temporal processing abnormalities in schizophrenia. Schizophrenia Research. 111 (1-3), 182-191 (2009).
- Sears, L. L., Finn, P. R., Steinmetz, J. E. Abnormal classical eye-blink conditioning in autism. Journal of Autism and Development Disorders. 24 (6), 737-751 (1994).
- Oristaglio, J., et al. Children with autism spectrum disorders show abnormal conditioned response timing on delay, but not trace, eyeblink conditioning. Neuroscience. 248, 708-718 (2013).
- Jacobson, S. W., et al. Impaired eyeblink conditioning in children with fetal alcohol syndrome. Alcoholism: Clinical and Experimental Research. 32 (2), 365-372 (2008).
- Jacobson, S. W., et al. Impaired delay and trace eyeblink conditioning in school-age children with fetal alcohol syndrome. Alcoholism: Clinical and Experimental Research. 35 (2), 250-264 (2011).
- Ohlrich, E. S., Ross, L. E. Acquisition and differential conditioning of the eyelid response in normal and retarded children. Journal of Experimental Child Psychology. 6 (2), 181-193 (1968).
- Ivkovich, D., Eckermann, C. O., Krasnegor, N. A., Stanton, M. E. Using eyeblink conditioning to assess neurocognitive development. Eyeblink Classical Conditioning: Volume I. Woodruff-Pak, D., Steinmetz, J. E. , Springer. Boston, MA. 119-142 (2002).
- Klaflin, D. I., Stanton, M. E., Herbert, J., Greer, J., Eckerman, C. O. Effect of delay interval on classical eyeblink conditioning in 5 month old human infants. Developmental Psychobiology. 41 (4), 329-340 (2002).
- Ivkovich, D., Collins, K. L., Eckerman, C. O., Krasnegor, N. A., Stanton, M. E. Classical Delay Eyeblink Conditioning in 4- and 5-Month-Old Human Infants. Psychological Science. 10 (1), 4-8 (1999).
- Nation, K., et al. Video-based data acquisition system for use in eye blink classical conditioning procedures in sheep. Behavior Research Methods. , 1-14 (2016).
- Johnson, T. B., Stanton, M. E., Goodlett, C. R., Cudd, T. A. Eyeblink classical conditioning in the preweanling lamb. Behavioral Neuroscience. 122 (3), 722-729 (2008).
- Reeb-Sutherland, B. C., et al. One-month-old Human Infants Learn About the Social World While They Sleep. Developmental Science. 14 (5), 1134-1141 (2011).
- Kulke, L., Atkinson, J., Braddick, O. Automatic Detection of Attention Shifts in Infancy: Eye Tracking in the Fixation Shift Paradigm. PLoS One. 10 (12), e0142505 (2015).
- Meng, X., Uto, Y., Hashiya, K. Observing Third-Party Attentional Relationships Affects Infants' Gaze Following: An Eye-Tracking Study. Frontiers in Psychology. 7, 2065 (2016).
- Naito, T., Lipsitt, L. P. Two attempts to condition eyelid responses in human infants. Journal of Experimental Child Psychology. 8 (2), 263-270 (1969).
- Little, A. H., Lipsitt, L. P., Rovee-Collier, C. Classical conditioning and retention of the infant's eyelid response: effects of age and interstimulus interval. Journal of Experimental Child Psychology. 37 (3), 512-524 (1984).
- Hoffman, H. S., Cohen, M. E., Devido, C. J. A comparison of classical eyelid conditioning in adults and infants. Infant Behavior and Development. 8 (3), 247-254 (1985).
- Nakanishi, M., Mitsukura, Y., Wang, Y., Wang, Y. T., Jung, T. P. Online Voluntary Eye Blink Detection using Electrooculogram. IEICE Proceeding Series. , (2012).
