Summary
Ce protocole décrit un eyeblink paradigme approprié pour les expériences de conditionnement avec un bébé d’un ans. Équipement commercial ou sur mesure peut être utilisé pour livrer les stimuli, et collecte de données et l’analyse doivent être effectuées sur les enregistrements vidéo.
Abstract
Eyeblink classique de conditionnement (EBC) se réfère à la savante association entre un stimulus conditionné (un signal auditif) et d’un stimulus inconditionnel (une bouffée d’air à la cornée). EyeBlink conditionné est souvent utilisée à titre expérimental pour déceler des anomalies cérébelleuses dépendant d’apprentissage et mémoire qui sous-tend ce type d’apprentissage associatif. Alors que les expériences chez les adultes et les enfants plus âgés sont relativement simples à administrer à l’aide d’un appareil commercial, eyeblink conditionnement chez le nourrisson est plus difficile en raison de leur manque d’observance, qui rend le positionnement correct de l’équipement difficile. Pour réaliser le conditionnement chez le nourrisson d’un ans, un sur mesure ou un système commercial adapté peut être utilisé pour fournir l’air feuilletée à la cornée de l’enfant. Le principal défi réside dans correctement détecter et de classifier les réponses comportementales. Les auteurs rapportent que les méthodes de détection automatisées clin ne sont pas fiables dans cette population, et que des expériences de conditionnement doit être analysée en utilisant l’analyse d’image par image d’enregistrements caméra supplémentaire de vidéo. Cette méthode peut être appliquée à l’étude des changements développementaux dans le conditionnement d’eyeblink et d’examiner si ce paradigme peut détecter des enfants atteints de troubles neurologiques.
Introduction
EBC est une forme de conditionnement classique qui est couramment utilisée pour évaluer l’apprentissage et la mémoire chez les humains et autres animaux. Le paradigme classique de EBC se réfère à une savante association entre un stimulus « conditionné » anodin (un signal auditif) avec le stimulus « inconditionnel » (une bouffée d’air cornéenne qui induit un eyeblink réflexive, la réponse inconditionnel). Apprentissage associatif est évaluée en présentant le stimulus conditionné et classer eyeblinks que conditionné et approvisionnement inconditionel réponses-une augmentation du nombre de réponses conditionnée au fil du temps, ou sur plus d’une séance, peut indiquer associatif apprentissage se produit.
L’eyeblink paradigme de conditionnement peut servir à identifier les personnes ayant une déficience d’apprentissage associatif. Retard climatisation-où le stimulus conditionné (CS) commence avant mais chevauche le stimulus inconditionnel (US)-est contrôlé par le circuit cérébelleuse1,2et est perturbé chez les adultes et les enfants atteints de troubles neurologiques, dont3de la schizophrénie, l’autisme4,5et fetal alcohol spectrum trouble6,7. D’un point de vue clinique, examen eyeblink conditionnement chez le nourrisson peut prendre en charge plus tôt de détection et de traitement de ces troubles neurologiques. Cependant, alors que les enfants plus âgés peuvent tolérer une cornée air feuilletée6,7,8 et peuvent maintenir une position de tête/oeil stable pour la durée de l’expérience, les nourrissons sont moins conforme et conventionnel logiciel et matériel de détection eyeblink ne suffit pas.
Nous décrivons ici un simple protocole afin d’examiner les court-retard eyeblink conditionné dans un-année-vieux enfants, qui a été adaptée de protocoles précédemment décrits ailleurs9,10,11. Ce protocole peut être administré à l’aide de n’importe quel système commercial ou faits sur mesure capable de transporter une bouffée contrôlée d’air dans la cornée. Toutefois, à la place de logiciels de détection d’eyeblink commerciale (p. ex., système de détection de l’Instrument de San Diego EyeBlink, qui traite les signaux provenant d’une caméra infrarouge), nous et autres9,10,11, vous recommandons d’utiliser l’analyse image par image des enregistrements de la caméra vidéo pour détecter et classifier eyeblink réponses chez les nourrissons one-year-old.
Protocol
Toutes les méthodes décrites ici ont été approuvés par le Nord B santé et invalidité éthique Comité, numéro de référence : 13/NTB/181.
1. prescriptions techniques aux
- Utiliser une unité de bouffée d’air capable d’administrer une bouffée d’air directement sur la cornée. Ceci peut être réalisé à l’aide d’un flexible tube relié à un air réservoir via un compresseur d’air. Afin d’assurer la sécurité de l’enfant, il fit avec un régulateur de pression réglable qui limite la pression d’air et limites bouffée d’air.
NOTE : Disponible dans le commerce systèmes incorpore le compresseur au sein du système et ne nécessite pas un réservoir d’air. - Utiliser un bandeau réglable ou un chapeau qui peut être porté par l’enfant et permet un positionnement approprié de la bouffée d’air tube à côté de le œil.
- Mis en place deux haut-parleurs portatifs avec réglages de volume réglable.
- Concevoir et configurer contrôle computationnelle de l’équipement afin que la bouffée d’air et ton peut être administrée automatiquement avec un timing précis et à des intervalles variables.
- Mettre en place une caméra vidéo portative au moins une fréquence de 60 Hz pour enregistrer manuellement les réponses eyeblink. Pour mesurer les temps de réponse, utilisez une caméra vidéo qui permet de capturer le début du procès, soit en enregistrant le signal sonore soit en filmant un indicateur de début du procès, programmé dans le progiciel.
- Installer et exécuter n’importe quel logiciel de montage vidéo qui permet l’image par image pas à pas de composants audio et vidéo (par exemple, Adobe Premiere Pro) pour permettre au chercheur de mesurer l’intervalle de temps entre le stimulus et la réponse de clin.
2. modèle expérimental
- Administrer des essais en blocs de 10. Chaque bloc doit contenir les types suivants de première instance.
- Parmi les huit essais appariées, où chaque procès d’apprentissage se compose d’un ton de 750-ms (80 dB, 1 kHz) qui chevauche et se termine avec un 100 ms air feuilletée (~1/20 lb/po2)9,10,11.
- Inclure un procès non appariés, qui se compose d’un ton unique 750-ms présenté seuls en l’absence de la bouffée d’air pour tester une réponse conditionnée eyeblink indiquant l’apprentissage associatif.
- Inclure un procès somatosensoriel consistant en un procès de bouffée d’air unique 100 ms présenté seuls en l’absence de la tonalité pour tester la sensibilité cornéenne de la bouffée d’air et le positionnement correct du bandeau.
- Randomiser l’intervalle entre les essais consécutifs (par exemple, 8-16 s, avec un intervalle de temps moyen de première instance d’environ 12 s)9,10,11.
- Mesurer les cinq blocs consécutifs (par exemple, un total de 50 essais) en une seule séance, pour une durée de séance totale d’environ 12 min.
- Pour vérifier si le conditionnement persiste, administrer deux sessions EBC de 50 essais au moins 1 h dehors.
3. procédure d’essai
- Effectuer EBC dans une pièce modérément éclairée (~ 300 lux) avec des niveaux d’éclairage uniforme entre les expériences.
- Positionner les deux haut-parleurs portatifs de chaque côté de l’enfant, d’environ 40 cm de part et d’autre de la tête.
- Placer le bandeau sur mesure sur la tête du bébé et ajuster la taille de la tête.
- Positionner le tube flexible tenant la buse de bouffée d’air et le capteur infrarouge adjacent afin que ceux-ci soient environ 1-3 cm de le œil droit de l’enfant à un angle de ~ 45° du plan axial de la tête (Figure 1).
- Avant de commencer l’expérience, vérifier que le montage expérimental est optimisé pour fournir l’air cornée bouffée. Livrer un seul test d’air feuilletée aux yeux de l’enfant et observer si un eyeblink se produit et est visible sur la caméra vidéo. Si on observe aucun eyeblink, ajuster la position de bandeau afin que l’unité de bouffée d’air est plus proche de le œil.
- Enregistrer les réponses eyeblink de l’enfant pendant toute la durée de l’expérience. Positionner la caméra vidéo afin que le champ de vision est dirigé vers les yeux de l’enfant. La caméra doit être assez proche de discerner les mouvements des yeux petits, mais pas si proche tel que l’enfant peut se déplacer en dehors du cadre si il/elle devient capricieux.
- S’assurer que les expérimentateurs sont masquées pour le chronométrage de la stimulation. Si l’interface utilisateur EBC indique quand surviendra le prochain procès, demander au chercheur de s’orienter à l’interface de l’ordinateur afin qu’ils ne savent pas quand le prochain stimulus seront livré. Cela empêchera le chercheur de répondre au stimulus eux-mêmes et contribuant potentiellement aux réponses savant de l’enfant.
4. optimiser le montage expérimental pour les nourrissons One-year-old
- S’assurer que les deux chercheurs sont disponibles pour réaliser l’expérience.
- Lorsque vous placez le bandeau sur l’enfant, demander à l’aidant de positionner l’enfant sur leur genoux de face sur le côté. Cela permet au chercheur d’approche depuis le côté et derrière la tête du bébé, alors qu’un deuxième chercheur s’engage le nourrisson.
- Placer le bandeau et le positionnement de la buse doivent être effectuées plus rapidement et le plus calmement possible assurer le respect de l’enfant. Plaçant une main sur l’extrémité de la buse empêchera l’enfant de tourner leur tête dans la buse pendant le positionnement.
- Garder l’enfant sur les genoux de l’aidant tout au long de l’expérience.
Remarque : Une chaise haute peut-être fournir un environnement plus cohérent entre les expériences, cela peut augmenter l’anxiété et réduire la conformité dans beaucoup d’enfants. - Pour les nourrissons enclins à interférer avec le bandeau pendant l’expérience, utilisez douce distraction.
- Le serre-tête se déplace fréquemment pendant l’expérience. Si l’enfant n’est donc plus répondant à l’air feuilletée ou le serre-tête s’est sensiblement éloignée de l’oeil, interrompre l’expérience et décaler le bandeau avant de continuer.
- Encourager l’enfant à chercher au cours de l’expérience afin d’augmenter l’amplitude des mouvements eyeblink ; de cette façon, eyeblink détection peut être améliorée.
NOTE : Ceci est possible en plaçant l’enfant devant l’écran de lecture d’une vidéo sympathique infantile (p. ex., une caricature adaptées à leur âge avec l’audio désactivé) légèrement au-dessus de leur ligne de mire.
5. Eyeblink détection à l’aide de caméra vidéo enregistrements
- Permet à deux chercheurs de définir indépendamment les réponses eyeblink pour chaque expérience.
- Utiliser un logiciel de montage vidéo pour analyser chaque essai pour une période de latence de 2 000 ms après le début du procès.
- La forme d’onde audio permet de détecter la première image après le début du procès.
- Pour les paires (CS + U.S.) et non appariés des essais (CS seulement), définissent le début du procès depuis le début de la sonnerie.
- Pour les essais somatosensoriels où seuls les Etats-Unis (bouffée d’air) sont présenté, effectuer des essais préliminaires pour s’assurer que le microphone de la caméra peut détecter le bruit subtil 100 ms, créé par la bouffée d’air. Dans le cas contraire, enregistrement vidéo de l’indicateur de début du procès programmé dans le logiciel paquet aidera à détecter l’apparition de bouffée d’air.
- Utiliser la piste vidéo pour détecter la réponse de clignotement. Enregistrer la latence clin comme le texte suivant : Blink apparition-la première image où les paupières commencent à fermer ; Clin pointe-la première image où les paupières se ferment au maximum.
- Au besoin, élaborer des stratégies pour gérer les réponses ambiguës. Voir les exemples suivants.
- Raisonnablement exclure clignote partielle, qui peut se produire lorsque les paupières ne parviennent pas à fermer complètement en plus d’environ 50 %.
- Exclure les essais où l’apparition de bouffée de tonalité/air est cachée par les bruits, ou où la réponse de clignotement est masquée de vue, d’approfondir les analyses.
- Dans les essais où on observe plusieurs clignotements, analyser la première réponse clignotent après le début du procès.
- Consigner le nombre d’images vidéo entre l’apparition du stimulus et le pic de clignotement. Convertir la latence en temps réel basé sur la fréquence d’échantillonnage de la caméra vidéo.
6. EBC réponse Classification
- Après la détection de ces procès qui s’est produit une réponse eyeblink, définir le type de clignotant, basé sur son temps de latence par rapport à l’apparition du stimulus (Figure 2).
- Définir un clin d’oeil comme un sursaut de réponse si elle se produit dans le premier intervalle de 200 ms après la tonalité ; Il s’agit d’une réponse réflexe à la tonalité auditive ou clignote qui est temporisées par coïncidence avec l’apparition de ton qui auraient pu être indépendamment de la bouffée d’air.
Remarque : Sursaut réponses peuvent être observés pour les paires (CS + U.S.) ou non-appariés essais (CS seulement), où le ton auditif est livré. - Définir un clin d’oeil comme une réponse somatosensoriel , si elle se produit en réponse à la bouffée d’air ; elle indique si la cornée est sensible à la bouffée d’air avec la configuration actuelle du bandeau. Il s’agit d’un type de réponse inconditionnel (voir ci-dessous).
- Définissent les réponses inconditionnel comme somatosensoriels réponses aux procès air puff pendant appariés (CS + U.S.) qui se produisent plus de 650 ms après le début de ton.
- Qualifier les clignotements qui sont idéalement prévues pour coïncider avec la bouffée d’air conditionné réponses . Ils sont initiés entre 350 à 650 ms après le début de ton pour les essais de même couleur ou non appariés et indiquent que l’apprentissage associatif entre les CS et les États-Unis ont pu.
- Définir un procès comme n’a pas de réponses si aucun clignotement a été détecté en réponse à la bouffée d’air ; ceux-ci peuvent être observés pour les paires (CS + U.S.) essais ou les essais somatosensoriels. Ces réponses indiquent que la bouffée d’air n’arrive pas le œil.
- Définir un clin d’oeil comme un sursaut de réponse si elle se produit dans le premier intervalle de 200 ms après la tonalité ; Il s’agit d’une réponse réflexe à la tonalité auditive ou clignote qui est temporisées par coïncidence avec l’apparition de ton qui auraient pu être indépendamment de la bouffée d’air.
7. analyse de l’apprentissage associatif
Remarque : Un certain nombre de méthodes ont été décrits précédemment afin d’évaluer l’apprentissage associatif9,10,11 (décrit brièvement ici). Les chercheurs devraient modifier ces méthodes ou développer leurs propres à définir si apprentissage associatif s’est produite, selon leur conception expérimentale.
- Tout d’abord, exclure les essais dont aucune données utilisables ont été recueillies, telles que celles avec des erreurs techniques.
- Calculer la sensibilité à la bouffée d’air en calculant le pourcentage d’eyeblink réponses de tous les essais somatosensoriels possibles.
- Évaluer si l’apprentissage associatif est apparue au cours de l’expérience en comparant le pourcentage de réponses conditionnée dans des blocs de 10 essais. Une augmentation du pourcentage des réponses conditionné au cours de l’expérience peut signifier conditionnement s’est produite.
NOTE : Sinon, le changement de latences eyeblink au fil du temps de modélisation pourrait servir afin de déterminer si le nourrisson a adapté leurs temps de réponse au cours de l’expérience. - Évaluer si l’apprentissage associatif se produit entre les sessions expérimentales ou entre deux groupes expérimentaux. Un critère arbitraire permet de définir si conditionné a eu lieu (par exemple, > 40 % conditionnée aux réponses dans une session expérimentale)6,9.
Representative Results
Testabilité de conditionnement Eyeblink in One-year-old Infants :
Le montage expérimental tenu examiner eyeblink conditionné est un défi pour les nourrissons one-year-old. Dans les expériences que nous avons mené, 35 % (11 nourrissons) n’a pas pu participer à l’expérience parce qu’ils ne toléreraient pas que porter un bandeau ou recevant la bouffée d’air à la cornée (n = 31 bébés tentés). Environ la moitié (52 %, n = 16 nourrissons) terminé ou partiellement achevé la première série de 50 essais (médiane [EI] = 22,5 [0 - 50] essais achevés). Le reste a participé à deux sessions expérimentales.
Parvenir à des résultats expérimentaux fiables nécessite un positionnement correct de l’unité de bouffée de bandeau et de l’air tout au long de l’expérience. Pour les nourrissons qui participent à l’expérience, débit de bouffée d’air à la cornée peut être obtenu pour la majorité des essais (77 ± 6 % des bouffées d’air induit une réponse de clin ; n = 13 nourrissons/557 air bouffée des essais a tenté). Le reste des procès représentent « essais impossible », dans lequel l’enfant n’était pas sensible à la bouffée d’air.
La figure 3 illustre le succès de livraison aérienne feuilletée au cours de deux expériences de conditionnement de 50 essais. Le nombre d’eyeblinks observée est décrite comme un pourcentage des essais de bouffée air (c'est-à-dire, essais somatosensoriels ou jumelés). Réponses de la première baisse infantile dans chaque bloc successive de 10 essais, ce qui indique que le bandeau peut avoir sous-optimales positionné vers la fin de l’expérience de cligner des yeux. En revanche, le deuxième bébé illustre relativement bonne tenue à la bouffée d’air, au moins 90 % des essais de bouffée d’air avec succès suscitant une réponse clin dans chaque bloc subséquente de 10 essais.
Taux de réussite EyeBlink détection à l’aide de caméra vidéo analyse :
Une caméra vidéo à main fournit une méthode fiable de capturer eyeblink réponses de permettre au chercheur de suivre manuellement les yeux de l’enfant. Analyse image par image manuelle servait à identifier les réponses de 90 ± 3 % des essais (n = 13 essais bébés/608 a tenté). Le reste des procès représentent ceux dont les yeux de l’enfant étaient masquées pendant le tournage.
Bien que l’analyse vidéo nécessite des interprétations subjectives, cette méthode peut servir à mesurer de manière fiable eyeblink latence entre le début de la stimulation. Notre analyse des temps de réponse de blink mesurée par deux observateurs indépendants illustre bon d’objectivité par lequel la différence moyenne entre les différentes mesures était 28,4 ms et limites de 95 % de l’accord de ± 263,9 ms (Figure 4: n = 4 expériences analysées par deux observateurs/94 clignotent réponses). Considérant qu’eyeblinks conditionnés sont définis comme ceux qui tombent dans une fenêtre de 300 ms, cela permet une précision suffisante pour distinguer conditionné de réponses inconditionnel. Notez que ces essais avec désaccord significatif peuvent être facilement réévaluée après consultation entre les observateurs.
Conditionnement d’EyeBlink in One-year-old Infants :
Le conditionnement de deux expériences illustrés à la Figure 5 a et 5 b illustrent les latences de réponse eyeblink au cours de l’expérience pour les deux essais appariées et non appariées. Les réponses d’eyeblink depuis le premier bébé au cours de la première apogée de session EBC après l’apparition de la bouffée d’air et à l’extérieur de la fenêtre de temps de latence qui définit une réponse conditionnée. En outre, cet enfant ne répond pas à l’une de la non-appariés essais (signal sonore uniquement). Ensemble, ce qui indique que cet enfant n’a pas appris à associer le ton et l’air souffle au cours de leur première exposition au paradigme EBC. En comparaison, le deuxième bébé, qui participe à leur deuxième session de l’EBC, systématiquement clignote avant l’apparition de bouffée d’air et répond à toutes les épreuves non appariés, indiquant que l’enfant a atteint eyeblink conditionnement issue de la session initiale de 50 essais. Figure 5 illustre une méthode typique d’évaluation apprentissage associatif au cours de plusieurs essais de sessions6,9,10,11. Le nombre de réponses climatisé de deux nourrissons est décrite dans les blocs successifs de 10 essais et en pourcentage de tous les essais appariées et non appariées dans chaque bloc. Dans ce cas, les deux nourrissons montrent des changements minimes dans l’apprentissage associatif pendant l’expérience, illustrant le manque de climatisation (bébé 1, session 1) ou que climatisation s’est déjà produite (enfant en bas âge 2, session 2).
Figure 1 : Installation climatisation Eyeblink avec un participant pour nourrissons one-year-old. Le serre-tête sur mesure soutenant l’unité aérienne de la bouffée est montré. S’il vous plaît cliquez ici pour visionner une version agrandie de cette figure.
Figure 2 : Stimuli et réponse définitions pour un paradigme de conditionnement eyeblink approprié pour les expériences avec un-année-vieux enfants. (A) au cours des essais appariées, une tonalité audible 750-ms (conditionné stimulus [CS]) se superpose et se termine par une bouffée d’air de 100 ms (approvisionnement inconditionel stimulus [US]). Clin réponses varient selon leur calendrier par rapport à l’apparition du stimulus (réaction de sursaut : 0 - 200 ms ; réponse conditionnée [CR] : 350-650 ms ; approvisionnement inconditionel réponse [UR] : 650-2 000 ms). Définitions de réponse sont identiques pour les essais non appariés (CS seulement). Essais somatosensoriel (B) fournissent un air unique 100 ms feuilletée (US) seulement, et clignote qui se produire dans une fenêtre de 300-ms est classés comme réponses somatosensoriels (SSR). S’il vous plaît cliquez ici pour visionner une version agrandie de cette figure.
Figure 3 : Exemple d’eyeblink conditionnement expériences chez les nourrissons one-year-old illustrant la variation de sensibilité feuilletée air. La sensibilité à la bouffée d’air est décrit comme le nombre de réponses observées à la bouffée d’air (prononcé comme un procès somatosensoriel ou un procès apparié) en pourcentage de tous les essais de feuilletée aérienne, dans chaque bloc subséquente de 10 essais. S’il vous plaît cliquez ici pour visionner une version agrandie de cette figure.
Figure 4 : Illustrant l’accord dans les temps de réponse de clin de Bland-Altman mesurée à partir d’enregistrements de la caméra vidéo par deux observateurs indépendants. Lignes grises indiquent le biais entre les mesures (définies comme la différence moyenne entre les différentes mesures) et les limites supérieures et inférieures de l’accord (LOA, défini comme les différence moyenne ± 1,96 écarts). S’il vous plaît cliquez ici pour visionner une version agrandie de cette figure.
Figure 5 : Exemple d’eyeblink conditionnement expériences chez les nourrissons one-year-old illustrant la variation conditionnée réponses. Temps de réponse de clin sont indiquées pour les paires (CS + U.S.) essais (cercles noirs) et non apparié (CS seulement) essais (carrés gris). La barre grise indique le calendrier de la bouffée d’air et les lignes noires indiquent le temps de latence entre 350-650 ms utilisé pour définir une réponse conditionnée. Les essais qui ont échoué à obtenir une réponse sont indiquées sur le x-axe. (A) Blink réponses tombent généralement à l’extérieur de la fenêtre de la climatisation, et des essais non appariés a échoué susciter une réaction eyeblink. ()B) réponses sont convenablement programmés pour coïncider avec l’apparition de la bouffée d’air, et les réponses non appariés et essais appariées initient une réponse conditionnée. Climatisation (C) au cours de l’expérience est illustrée comme le nombre de réponses conditionné (décrit comme un pourcentage de tous les essais appariées et non appariées), dans chaque bloc successive de 10 essais. S’il vous plaît cliquez ici pour visionner une version agrandie de cette figure.
Discussion
Modifications et dépannage :
Eyeblink commercial ou faits sur mesure, systèmes de climatisation devrait présenter les stimuli au sujet d’une façon contrôlée expérimentalement et être capable de détecter les réponses comportementales. Bien qu’il s’agit d’une procédure non invasive, les prescriptions techniques pour la réalisation de ces expériences dans des populations moins conformes (par exemple, les enfants) est difficile. Physiquement y attacher la tête monture à l’oeil est possible pour l’expérimentation animale, tels que les expériences en mouton12,13de conditionnement. Les enfants plus âgés peuvent tolérer de porter un bandeau avec un joint air-pouf livraison appareil6,7,8 et peuvent être encouragés à maintenir une position de le œil constant à l’aide de télévision comme une distraction. Bien que le respect chez les très jeunes nourrissons sont réalisables en conditionné au cours du sommeil14, les nourrissons plus âgés s’approchant d’un an sont généralement facilement distrait, ce qui les rend une population particulièrement difficile. Malgré les défis, eyeblink conditionnement d’expériences sont possibles pour certains nouveau-nés éveillés, one-year-old. Nos taux de réussite est similaires à ceux rapportés précédemment dans la littérature (~ 40-50 % conformité)9, avec la probabilité de réussite reflété probablement par le tempérament de l’enfant le jour de l’expérience.
Étapes critiques au sein du protocole :
Nous vous recommandons d’adapter un set-up EBC disponible dans le commerce, ou en utilisant un générateur de pression d’air sur mesure comme décrit précédemment, pour les plus jeunes bébés9,10,11. Le premier défi maintient l’unité de livraison aérienne – pouf dans la bonne position tout au long de l’expérience, ce qui nécessite une plus petite, modifié le bandeau. Sécurité des yeux est particulièrement préoccupant pour les nourrissons non conforme qui tentent de se retirer le bandeau. Donc, nourrissons doivent être étroitement surveillés en permanence. Une partie des enfants ne tolérera pas porter le serre-tête ou recevoir la bouffée d’air à l’oeil (en l’occurrence, environ 35 %), même si cela peut être améliorée en distrayant doucement l’enfant si le protocole expérimental permet cela et si cela n’interfère pas ouvertement avec bébé comportement. Pour les enfants qui ne terminent pas l’expérience, essais air-feuilletée-seulement sont indispensables pour confirmer que le casque a été placé correctement, comme le manque ou le renversement de conditionnement de réponses peut être causée par la mauvaise prestation de la bouffée d’air tout au long de l’expérience.
Analyse vidéo manuel est fastidieux, mesures automatisées des réponses eyeblink infantile sont actuellement difficiles à obtenir. Les capteurs infrarouges fournis avec commerciales montages EBC (positionnés sur le serre-tête adjacent à l’unité de bouffée d’air) enregistrent la réflectance à chaque instant de la cornée à une fréquence d’échantillonnage de 1 kHz, et clignotements peuvent être détectées en mesurant la variation de la réflectivité suite à l’apparition du stimulus. Des changements significatifs de la réflectance de la ligne de base indiquent qu’un eyeblink s’est produite, et une analyse automatisée peut être utilisée pour détecter et classifier les réponses de blink. Cependant, nous et les autres9,10,11 suggèrent que les chercheurs ne doivent pas compter sur les mesures de réflectance infrarouge de cornée fournies avec commerciales montages EBC pour détecter clignote dans un-année-vieux enfants. Bien que cette méthode peut convenir aux participants adultes ou enfants âgés de6,7, nous avons été incapables de détecter de façon fiable clignote dans un ans à l’aide de cette méthode. Ici, changement négligeable dans la réflexion de base peut être observé pendant la durée de l’époque du procès, indiquant que l’eyeblink n’est pas détecté par le capteur infrarouge. En outre, fausses positifs pics sont communément observés, qui sont causés par les mouvements de la tête de l’enfant qui changent le positionnement du capteur. Mise à l’essai chez l’adulte donne à penser que le participant doit se concentrer sur ou légèrement au-dessus de leur ligne de mire horizontale, avec l’unité aérienne feuilletée placée dans les 1 à 2 cm de la cornée, de détecter avec succès les conditions eyeblinks qui ne peuvent être maintenues toujours avec un bébé. En outre, la taille petite fissure hyperémie chez le nourrisson peut réduire de réflectance cornéenne, faisant clin détection plus difficiles que chez les adultes ou plus âgés des enfants.
Importance en ce qui concerne les méthodes existantes :
Malgré la nécessité pour l’analyse de manuel de la caméra vidéo et la résolution temporelle inférieure d’une vidéo de 60 Hz par rapport aux mesures de réflectance de 1 kHz, le taux de réussite améliorée des enregistrements vidéo en font une méthode supérieure du capteur infrarouge. Bien que la bouffée d’air cornéen est également livrée par le même attachement bandeau comme un capteur infrarouge commerciaux, livraison de relance semble être plus résistante au positionnement que le capteur infrarouge, comme la force de bouffée d’air peut être ajustée comme requis. Cela évite une adaptation excessive du bandeau, qui tend à diminuer le respect infantile. Les chercheurs qui peuvent atteindre des taux plus élevés de succès en utilisant le capteur infrarouge peuvent encore exiger soutenant l’analyse vidéo caméra. Pour les essais où il n’y a aucune réponse eyeblink détectable enregistrée par le capteur infrarouge, enregistrements vidéo peuvent faire la distinction entre vrais réponses ou essais non valides (par exemple, si l’enfant portait l’unité de bouffée d’air dans la position correcte, Si ils ne clignotent pas, ou si le capteur infrarouge n’a pas détecté un clin). Également, les enregistrements vidéo sont nécessaires pour confirmer les résultats faussement positifs, comme les mouvements pendant le procès peuvent également produire des artefacts qui clignote. Oculométrie appareil15,16 et électromyographie9,10,14 du muscle orbicularis oculi sont autre automatisé des méthodes de détection de clignement qui dépassent la portée du présent document, Bien que sans une confirmation visuelle de l’unité de bouffée d’air de positionnement pour chaque essai, ces méthodes sont susceptibles de subir les mêmes inconvénients que le logiciel de détection infrarouge eyeblink décrite ici.
Précédemment des travaux publiés sur le conditionnement de l’oeil-clin a mis l’accent sur les jeunes nourrissons, habituellement 4-5 mois d’âge ; ce travail ajoute à cet organe de la littérature en décrivant les techniques pour une utilisation avec des enfants plus âgés (12 ± 1 mois d’âge) et les défis particuliers que présente ce groupe d’âge. Autres auteurs ont également utilisé analyse vidéo (seul ou en combinaison avec électromyographie) avec les bébés9,10,11,14. Les résultats présentés ici sont en accord avec ces conclusions antérieures qui suggèrent l’analyse vidéo image par image est la meilleure méthode de détection des eyeblinks chez les nourrissons, électromyographie et surveillance infrarouge peuvent être problématiques en raison du visage et la tête mouvements chez les très jeunes enfants. Ce travail prend également en charge la conclusion que les nourrissons peuvent développer conditionné réponses même à un très jeune âge, au moins pour un 650-ms d’intervalle délai9.
Applications futures :
Comme un nombre limité d’études ont tenté d’eyeblink conditionnement expériences chez les humains, les paramètres de stimulation doivent être examinées attentivement à l’avenir des expériences. Climatisation a été observée plus tôt que 10 jours d’âge17 et au moins dans le premier mois de vie14, bien qu’un intervalle long entre stimulus (par exemple, 1 500 ms) semble être plus de succès dans ces tout premiers stades de l’enfance18 . En comparaison, enfants approchant l’âge de six mois peuvent être plus sûrement conditionnés avec un plus court intervalle de10, bien que moins réussi que dans les adultes19. L’intervalle de 650-ms entre le ton et la bouffée d’air pour un-année-vieux enfants dans le présent protocole peuvent induire correctement conditionné dans 4 - ou 5-month-old infants9,10,11, ainsi qu’à plus enfants6,7. Ceci suggère qu’eyeblink conditionné est développemental réglementé, avec le délai optimal entre le ton et la bouffée d’air diminue avec l’âge infantile10, bien que des expériences supplémentaires adapter ce protocole sont nécessaires pour enquêter sur ces paramètres supplémentaires.
Limites de cette Technique :
EBC peut être difficile à mettre en place et nécessite de dépannage dans chaque situation. Déterminer quelle climatisation a eu est difficile à définir et est mieux observée au cours de plusieurs essais ou sessions. Par exemple, d’autres études ont utilisé un taux de conditionnement arbitraire de 40 % au sein de chaque bloc de 10 essais pour définir conditionné et comparé toutes les modifications entre les sessions expérimentales successives6,9,10, 11. Réussissant le nombre requis d’essais d’observer la climatisation peut, donc, être difficile à atteindre chez les jeunes enfants.
En ce qui concerne l’analyse des données, l’un des défis particuliers est séparant clignote évoquée par la stimulation du spontanée clignote (endogènes)9. Le taux d’eyeblinks spontanée est différent entre les individus, mais peut être influencé par des facteurs environnementaux tels que l’humidité ambiante, ainsi que des États comportements. Double clignote se produise lorsqu’il y a deux fermetures de paupière complète dans un très court laps de temps (par exemple, 400 ms)20, et il est possible que ceux-ci reflètent clignote spontanées qui se produisent en même temps comme un réflexif (conditionnés ou non conditionnés) EyeBlink. Nous avons observé occasionnellement double clignote dans notre ensemble de données et, à l’aide de ce protocole, nous avons enregistré la latence pour un premier Clin seulement. Cependant, le fait de jeter ces essais pourrait augmenter certitude que l’analyse est la capture induite par stimulation clignote seulement.
Chercheurs devront également prendre des décisions sur la fenêtre de temps de latence en permettant de définir un conditionné ou réponse inconditionnel, ainsi que s’il faut définir des temps de latence à l’apparition de clin ou le pic de clin (fermeture de la paupière). Ici, nous avons défini avec prudence une réponse conditionnée comme un clin d’oeil qui atteint un maximum avant ms 650 dans les essais soit appariés ou non appariés, de fournir une certitude que le clignotement est amorcée avant l’apparition de bouffée d’air, plutôt qu’en réponse à la bouffée d’air. Cependant, cette fenêtre de latence pourra être étendue pour les essais non appariés où aucune bouffée d’air n’est présentée, surtout si à l’aide de cligner des yeux pic pour définir le temps de latence de la réponse. Le principe important ici est que toutes les instances sont traitées de la même manière, par tous les examinateurs, et que ce critère est déterminé avant le début de l’analyse des données.
En résumé, l’analyse vidéo image par image peut fournir une méthode fiable et reproductible d’évaluer les réactions d’EBC classiques chez les jeunes nourrissons. Ces mesures fournissent une mesure de comportement, d’apprentissage, même si une évaluation détaillée du développement est nécessaire pour caractériser complètement développement neurologique dans la petite enfance.
Disclosures
Les auteurs n’ont rien à divulguer.
Acknowledgments
Cette étude a été soutenue par la Nouvelle-Zélande optométrique Vision Research Foundation, l’Agence de Promotion de la santé, The University of Auckland Faculty Research Development Fund, et The University of Auckland School of Medicine PBRF fonds.
Nous sommes reconnaissants envers les deux étudiants en optométrie de l’Université d’Auckland (garçon de Shannon et Harpreet Singh) qui a terminé l’analyse vidéo manuelle pour examiner l’accord dans les mesures de réponse blink.
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 |
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