Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
JoVE Journal Behavior
Click here for the English version

Behavior

استخدام عدم المساواة نموذج السباق لتحديد آثار التكامل السلوكي المتعدد الحواس

Published: May 10, 2019 doi: 10.3791/59575
Automatic Translation
1, 1,2
1Department of Neurology, Division of Cognitive & Motor Aging, Albert Einstein College of Medicine, 2Department of Medicine, Division of Geriatrics, Albert Einstein College of Medicine

Summary

وتهدف الدراسة الحالية إلى توفير برنامج تعليمي خطوة بخطوة لحساب حجم آثار التكامل المتعدد الحواس في محاولة لتسهيل إنتاج الدراسات البحثية الترجمة عبر مختلف المجموعات السكانية السريرية.

Abstract

بحث التكامل متعدد الحواس يبحث في كيفية معالجة الدماغ للمعلومات الحسية في وقت واحد. تكشف الأبحاث على الحيوانات (القطط والرئيسيات أساسا) والبشر أن التكامل المتعدد الحواس سليمة أمر بالغ الأهمية للعمل في العالم الحقيقي، بما في ذلك كل من الأنشطة المعرفية والبدنية. الكثير من البحوث التي أجريت على مدى العقود العديدة الماضية وثائق آثار التكامل متعددة الحواس باستخدام تقنيات متنوعة النفسية الفيزيائية، والكهرولوجية، والتصوير العصبي. في حين تم الإبلاغ عن وجودها, الأساليب المستخدمة لتحديد حجم آثار التكامل متعدد الحواس يختلف وعادة ما يواجه الكثير من الانتقادات. في ما يلي، يتم تحديد قيود الدراسات السلوكية السابقة ويتم توفير البرنامج التعليمي خطوة بخطوة لحساب حجم تأثيرات التكامل متعدد الحواس باستخدام نماذج احتمال قوية.

Introduction

التفاعلات عبر النظم الحسية ضرورية للوظائف اليومية. في حين يتم قياس تأثيرات التكامل متعدد الحواس عبر مجموعة واسعة من السكان باستخدام تركيبات حسية متنوعة ونهج مختلفة في علم الأعصاب [بما في ذلك على سبيل المثال لا الحصر التصوير النفسي الفيزيائي والكهربائي الفسيولوجي والعصبي 1،2،3،4،5،6،7،8،9،حاليا معيار الذهب ل عدم وجود التكامل الكمي المتعدد الحواس. وبالنظر إلى أن التجارب متعددة الحواس تحتوي عادة على مكون سلوكي، غالباً ما يتم فحص بيانات وقت التفاعل (RT) لتحديد وجود ظاهرة معروفة تسمى تأثير الإشارات الزائدة عن الحاجة10. وكما يوحي اسمها، توفر الإشارات الحسية المتزامنة معلومات زائدة عن الحاجة، والتي عادة ما تسفر عنتكنولوجيات RTs أسرع. تحت نماذج السباق، وإشارة أحادية الحسية التي تتم معالجتها أسرع هو الفائز في السباق ومسؤولة عن إنتاج الاستجابة السلوكية. ومع ذلك، تحدث الأدلة على التنشيط المشترك عندما تكون الاستجابات للمحفزات متعددة الحواس أسرع مما تتوقعه نماذج السباق.

الإصدارات السابقة من نموذج السباق هي بطبيعتها مثيرة للجدل12،13 كما يشار إليها من قبل البعض على أنها محافظة أكثر من اللازم14،15 وزعم أنها تحتوي على قيود فيما يتعلق بالاستقلال بين أوقات الكشف أحادي الحسية المكونة المتأصلة في حالة متعددة الحواس16. في محاولة لمعالجة بعض هذه القيود، وضعت كولونياوس & Diederich16 اختبار نموذج سباق أكثر تقليدية:

Equation 1,

حيث تتم مقارنة ترددات التوزيع التراكمي (CDFs) للظروف أحادية الحسية (على سبيل المثال، A & B؛ مع حد أعلى واحد) إلى CDF من حالةمتعددة الحواس في وقت واحد (على سبيل المثال، AB) لأي زمن وصول معين (ر)11، 16 سنة , 17-وبوجه عام، يحدد الإطار الإنمائي الشامل عدد المرات التي يحدث فيها الـ RT، ضمن مجموعة معينة من أفرقة الإذاعة والاستجابة للحدود، مقسوماً على العدد الإجمالي للعروض التحفيزية (أي المحاكمات). إذا كان الإطار الإنمائي للحالة Equation 2 الفعلية متعددة الحواس أقل من أو يساوي CDF المتوقعة المستمدة من الظروف الأحادية الحسية

Equation 3,

ثم يتم قبول نموذج السباق وليس هناك دليل على التكامل الحسي. ومع ذلك، عندما يكون CDF متعدد الحواس أكبر من CDF المتوقعة المستمدة من الظروف أحادية الحسية، يتم رفض نموذج السباق. ويشير رفض نموذج السباق إلى أن التفاعلات المتعددة الحواس من المصادر الحسية الزائدة عن الحاجة تجتمع بطريقة غير خطية، مما يؤدي إلى تسريع عمليات الاستجابة السريعة (على سبيل المثال، تيسير RT) إلى المحفزات المتعددة الحواس.

إحدى العقبات الرئيسية التي يواجهها الباحثون متعددو الحواس هي كيفية تحديد آثار التكامل على أفضل وجه. على سبيل المثال، في حالة النموذج السلوكي المتعدد الحواس الأساسي، حيث يطلب من المشاركين أداء مهمة وقت رد فعل بسيط، يتم جمع المعلومات المتعلقة بالدقة والسرعة. يمكن استخدام هذه البيانات متعددة الحواس في القيمة الاسمية أو التلاعب بها باستخدام تطبيقات رياضية مختلفة بما في ذلك على سبيل المثال لا الحصر تقدير الاحتمال الأقصى18و19 وCDFs11وإحصاءات أخرى مختلفة النهج. استخدمت غالبية دراساتنا السابقة متعددة الحواس على حد سواء النهج الكمية والاحتمالية حيث تم حساب الآثار التكاملية متعددة الحواس من قبل 1) طرح متوسط وقت رد الفعل (RT) إلى حدث متعدد الحواس من متوسط وقت رد الفعل ( RT) إلى أقصر حدث أحادي الحسية، و 2) عن طريق استخدام CDFs لتحديد ما إذا كانتيسير RT نتج عن التفاعلات التآزرية التي تيسرها المعلومات الحسية الزائدة 8،20،21، 22 , 23- ومع ذلك، من المرجح أن المنهجية السابقة لم تكن حساسة للاختلافات الفردية في العمليات التكاملية، وقد افترض الباحثون منذ ذلك الحين أن المنهجية اللاحقة (أي أطر التنمية المجتمعية) قد توفر بديلا أفضل لتحديد الكمية المتعددة الحواس. الآثار التكاملية24.

Gondan وMinakata نشرت مؤخرا البرنامج التعليمي حول كيفية اختبار بدقة عدم المساواة نموذج السباق (RMI) منذ الباحثين في كثير من الأحيان جعل أخطاء لا تعد ولا تحصى خلال مراحل اكتساب ومعالجات مسبقة من جمع البيانات RT وإعداد25. أولاً، يفترض المؤلفون أن من غير المواتي تطبيق إجراءات تشذيب البيانات حيث يتم تعيين حد أدنى وأقصى لـ RT. وهم يوصون بتعيين الاستجابات البطيئة والمحذوفة إلى ما لا نهاية، بدلا ً من استبعادها. ثانياً، بالنظر إلى أن جمهورية جزر المحيط رِّيَّيَّا قد تُنتهك في أي زمن وصول، تُستخدم اختبارات t متعددة في كثير من الأحيان لاختبار جمهورية جزر المحيط رِّيَّابِّيّة جزر المايونيز في نقاط زمنية مختلفة (أي الكانات)؛ للأسف، تؤدي هذه الممارسة إلى زيادة خطأ النوع الأول وانخفاض كبير في الطاقة الإحصائية. ولتجنب هذه المشكلات، يوصى باختبار جمهورية جزر المحيط رُصفي الأمم المتحدة على مدى زمني محدد واحد. وقد اقترح بعض الباحثين أنه من المنطقي لاختبار أسرع الربع من الردود (0-25٪)26 أو بعض النوافذ المحددة مسبقا (أي، 10-25٪)24،27 كما لوحظت عادة آثار التكامل متعدد الحواس خلال تلك الفترة الزمنية؛ ومع ذلك، فإننا نقول إن النطاق المئوية الذي سيتم اختباره يجب أن تمليه مجموعة البيانات الفعلية (انظر قسم البروتوكول 5). المشكلة مع الاعتماد على البيانات المنشورة من الشباب البالغين أو محاكاة الكمبيوتر هو أن كبار السن تظهر توزيعات RT مختلفة جدا، على الأرجح بسبب انخفاض المرتبطة بالعمر في النظم الحسية. ولا ينبغي اختبار اختبار أهمية نموذج العرق إلا على الأجزاء المنتهكة (القيم الإيجابية) من موجة الفرق المتوسطة الجماعية بين الصناديق الإنمائية المشتركة الفعلية والمتوقعة من مجموعة الدراسة.

ولهذا الغرض، تم إثبات تأثير وقائي للاندماج المتعدد الحواس في البالغين الأصحاء باستخدام الاختبار التقليدي لنموذج السباق16 والمبادئ التي وضعها غوندان وزملاؤه25. في الواقع، تم العثور على حجم أكبر من RMI البصرية الحسية (وكيل للتكامل متعدد الحواس) لتكون مرتبطة أفضل أداء التوازن، وانخفاض احتمال سقوط الحوادث وزيادة أداء مشية المكانية28،29.

والهدف من التجربة الحالية هو تزويد الباحثين مع البرنامج التعليمي خطوة بخطوة لحساب حجم آثار التكامل متعدد الحواس باستخدام جمهورية جزر المحيط ريسيره، لتسهيل زيادة إنتاج الدراسات البحثية الترجمة المتنوعة عبر العديد من التجمعات السريرية المختلفة. لاحظ أن البيانات المقدمة في الدراسة الحالية هي من التجارب البصرية الجسدية الحسية التي نشرت مؤخرا أجريت على كبار السن الأصحاء28،29، ولكن هذه المنهجية يمكن تطبيقها على مختلف الأترابيات عبر العديد من مختلف التصاميم التجريبية، وذلك باستخدام مجموعة واسعة من تركيبات متعددة الحواس.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

وقدم جميع المشاركين موافقة خطية مستنيرة على الإجراءات التجريبية التي وافق عليها مجلس الاستعراض المؤسسي لكلية ألبرت أينشتاين للطب.

1. توظيف المشاركين، ومعايير الإدراج، والموافقة

  1. تجنيد مجموعة كبيرة نسبيا من الأفراد الناطقين باللغة الإنجليزية الذين يمكن أن ambulate بشكل مستقل وخالية من فقدان الحسية كبيرة؛ الاضطرابات العصبية أو النفسية النشطة التي تتداخل مع التقييمات التجريبية؛ والإجراءات الطبية الحالية/المستقبلية التي تؤثر على التنقل.
  2. تأكد من أن كل مشارك يمكن أن يكمل بنجاح فحص الحسية، حيث يتم اختبار حدة البصرية والسمعية والحسية الجسدية رسميا لتأكيد ملاءمة الدراسة.
    1. استخدم مخطط عين Snellen للتأكد من أن حدة البصر الثنائية أفضل من أو تساوي 20/100.
    2. استخدم منظار الأذن الذي ينبعث منه النغمة لضمان أن يكون المشاركون قادرين على سماع نغمة 2000 هرتز عند 25 ديسيبل30.
    3. تحديد ما إذا كان المشاركون يحافظون على تشخيص الاعتلال العصبي السريري وما إذا كان يتداخل مع القدرة على الشعور بالتحفيز الحسي الجسدي التجريبي21،28،29.
    4. إذا كان المشارك غير قادر على تلبية هذه المتطلبات الحسية الدنيا، لا تدرجها في الدراسة.
  3. استبعاد كبار السن الذين يعانون من الخرف عن طريق تنفيذ خفض عشرات من أدوات الفحص موثوق بها مثل AD8 الخرف فحص مقابلة قطع درجة ≥ 2 31،32؛ وشاشة ضعف الذاكرة MIS; قطع النتيجة < 533.
  4. أن يقدم المشاركون موافقة خطية مستنيرة على الإجراءات التجريبية (التي يوافق عليها مجلس استعراض مؤسسي محلي) إذا كانوا على استعداد للمشاركة.

2. التصميم التجريبي

  1. استخدام برنامج تقديم التحفيز لبرمجة تجربة وقت رد فعل بسيط مع ثلاثة شروط تجريبية: البصرية (V) وحدها، الحسية الجسدية (S) وحدها، والمتزامنة البصرية الجسدية الحسية (VS). إعلام المشاركين بالاستجابة لكل حافز حسي، بغض النظر عن الحالة، في أسرع وقت ممكن. راجع الملفات التكميلية للحصول على مثال لمهمة RT VS بسيطة (ملف تكميلي 1).
    1. استخدام مولد التحفيز مع ثلاثة صناديق التحكم (30.48 مم × 20.32 مم × 12.70 ملم) والإسكان البلاستيك للمحفزات. تحتوي صناديق التحكم الأيمن والأيسر على الثنائيات الثنائية الباعثة للضوء الأزرق (المصابيح؛ قطر هاـ15.88 سم) التي تضيء للتحفيز البصري والمحركات الثنائية مع سعة اهتزاز ية 0.8 G التي تهتز للتحفيز الحسي الجسدي (ما يعادل الهاتف الخليوي الاهتزاز)22،23،28.
    2. تأكد من أن مولدات التحفيز توفر كل من أحادي الحسية (البصرية أو الجسدية الحسية وحدها)، فضلا عن متعددة الحسية (البصرية في وقت واحد والحسية الجسدية) التحفيز. ضع مربع تحكم وهمية مركز متساوي البعد (28 سم) من مربعات التحكم الأيمن والأيسر الموضحة في 2.1.1. ولصق ملصق الهدف البصري (الدائرة المركزية من قطر 0.4 سم) لتكون بمثابة نقطة التثبيت.
    3. ربط مولد التحفيز إلى الكمبيوتر التجريبي عبر المنفذ الموازي الذي يسمح للتحكم المباشر لكل محفز.
    4. برنامج برنامج عرض التحفيز لإرسال الترانزستور الترانزستور المنطق (TTL، 5 V) البقول إلى مولدات التحفيز الزناد على وإيقاف مباشرة عبر الميناء الموازي. تعيين وقت العرض التقديمي التحفيز إلى 100 مللي ثانية في المدة.
  2. في برنامج عرض التحفيز، برنامج ما لا يقل عن 3 كتل تجريبية كل تتكون من 45 التجارب (15 التجارب لكل حالة التحفيز المقدمة في ترتيب عشوائي) لما مجموعه 135 العروض التحفيزية لهذه التجربة وقت رد فعل بسيطة.
  3. تختلف الفاصل الزمني بين التحفيز عشوائيا بين 1 و 3 s لمنع الآثار الاستباقية. بدلا ً من ذلك، أدخل تجارب الصيد حيث تكون معلمات التحفيز هي نفسها المذكورة أعلاه، ولكن لا يتم إرسال نبض TTL، وبالتالي لا يحدث أي تحفيز بصري أو الحسية الجسدية، وبالتالي، لا يتوقع أي استجابة.
  4. السماح للمشاركين حتى 2000 مللي ثانية للاستجابة لأي حالة تحفيز معينة. إذا لم يتم الكشف عن أي استجابة في غضون فترة الاستجابة 2000 مللي ثانية، تأكد من أن برنامج عرض التحفيز تقدم إلى المحاكمة التالية تلقائيا.
    ملاحظة: هذا الاستجابة إطار قطع عشوائي ولكن ضروري للحفاظ على الوقت التجريبي الكلي إلى الحد الأدنى; لاحظ أنه سيتم تعيين RTs أطول إلى ما لا نهاية بغض النظر.
  5. فصل الكتل التجريبية الثلاث عن طريق برمجة فواصل 20-s في برنامج عرض التحفيز للحد من التعب المحتمل وزيادة التركيز. تأكد من بدء كل كتلة لاحقة مباشرة بعد انتهاء استراحة 20-s.
  6. برنامج التعليمات المكتوبة لتظهر على الشاشة المرئية (رصد الكمبيوتر التجريبي). وترد التعليمات الدقيقة في المواد التكميلية. اطلب من المشارك بدء التجربة عن طريق دفع لوحة الاستجابة بقدمه اليمنى عندما تكون جاهزة للبدء. وبمجرد برمجة بارامترات التحفيز، يقوم برنامج تقديم الحوافز بإنشاء برنامج نصي يتم تشغيله على كل مشارك.
  7. توفير معرف المشارك ورقم جلسة العمل لتشغيل البرنامج النصي التجريبي. بمجرد اكتمال التجربة، يتم إنتاج سجل بيانات سلوكية فريد لكل مشارك (راجع الملف التكميلي 2 للحصول على نموذج ملف إخراج Eprime 2.0).

3. الجهاز والمهمة

  1. جعل المشاركين الجلوس تستقيم وراحة مريح الأيدي على مربعات التحكم الأيمن والأيسر.
    1. وضع استراتيجيا أصابع الفهرس على المحركات الاهتزازية التي شنت على الجزء الخلفي من مربع التحكم، والإبهام على الجزء الأمامي من مربع التحكم، تحت الصمام لعدم منع الضوء (انظر الشكل 1).
    2. تأكد من أن المحفزات الحسية الجسدية غير مسموعة من خلال تزويد المشاركين بسماعات الرأس التي يتم تشغيل الضوضاء البيضاء المستمرة على مستوى مريح (عادة 65-75 ديسيبل).
  2. إرشاد المشاركين إلى الاستجابة لجميع المحفزات في أسرع وقت ممكن.
    1. اطلب من المشاركين استخدام دواسة القدم الموجودة تحت القدم اليمنى كلوحة استجابة لأن الأصابع سوف تقبل التحفيز الحسي الجسدي (انظر الشكل1).
  3. حساب دقة الأداء عن طريق حالة التحفيز.
    1. إرشاد المشاركين إلى الاستجابة لكل من المحفزات التجريبية (45 لكل حالة) في أسرع وقت ممكن.
    2. تقسيم عدد المحفزات التي تم اكتشافها بدقة لكل حالة أكثر من 45 (العدد الإجمالي للتجارب لكل حالة) للحصول على مقاييس دقة الأداء للظروف البصرية، الحسية الجسدية، وVS، على التوالي.

4- إعداد بيانات عدم المساواة في نموذج العرق (المستوى الفردي)

  1. تحديد ما إذا كان الأداء السلوكي للفرد صالحًا.
    1. استبعاد المشاركين الذين لا يمكن تحقيق دقة 70٪ صحيحة أو أكبر على أي شرط التحفيز واحد كما تنخفض دقة أداء المشارك على مهمة وقت رد فعل بسيط، وكذلك موثوقية بيانات الفرد.
    2. النظر في المحاكمات غير دقيقة (حذف) إذا فشل المشارك في الاستجابة لحافز في غضون فترة الاستجابة المحددة وتعيين RT المقابلة إلى ما لا نهاية بدلا من استبعاد المحاكمة من التحليل25،28.
      ملاحظة: في الدراسات السابقة، كان متوسط مجموعة الكشف عن التحفيز (n = 289) 96٪ في جميع الظروف، وأكثر من 90٪ من السكان لديهم معدلات الكشف فوق 90٪ لجميع الظروف28.
    3. لا تستخدم إجراءات تشذيب البيانات التي تحذف RTs بطيئة جداً لأن هذا سوف التحيز توزيع البيانات RT. 25 ضمان RTs التي من الواضح أن يتم تعيين outliers إلى ما لا نهاية. انظر الملف التكميلي الذي يصور التعديلات في أطر التنمية المجتمعية استناداً إلى إجراءات تشذيب البيانات وإدراج RTs بطيئة (ملفتكميلي 3).
  2. تنظيم بيانات RT.
    1. فرز بيانات RT بترتيب تصاعدي حسب الشرط التجريبي. ضع الظروف البصرية والحسية الجسدية وVS في أعمدة منفصلة من بيانات RT التي تم فرزها. تأكد من أن كل صف يمثل تجربة واحدة وتمثل كل خلية RT الفعلي (أو ما لا نهاية في حالة المحاكمات المحذوفة أو البطيئة).
  3. بن بيانات RT.
    1. تحديد أسرع RT (إلى أي شرط- قطع ناقص البرتقال) وRT أبطأ (إلى أي شرط أحمر القطع الناقص). طرح أبطأ RT من أسرع (على سبيل المثال، 740 مللي ثانية - 237 مللي ثانية) من أجل حساب نطاق RT للفرد (503ms؛ القطع الناقص الأزرق) عبر جميع شروط الاختبار. يوضح الجدول 1 كيفية حساب نطاق RT للفرد ويصور قطع الشفاه الملونة المختلفة.
    2. بيانات بين RT من 0٪ (أسرع RT = 237 في هذا المثال) إلى 100٪ (أو أبطأ RT = 740 في هذا المثال) في زيادات 5٪ عن طريق اتخاذ RT أسرع وإضافة تدريجيا 5٪ من نطاق RT المحددة في 4.3.1 حتى 100٪ من بيانات RT يتم حسابها (انظر الجدول 2 ). سيؤدي هذا إلى صناديق 21 مرة.
      ملاحظة: في الجدول 2 - 1٪ إيل مدرجة فقط في ورقة العمل فقط لأغراض توضيحية.
  4. حساب تردد التوزيع التراكمي (CDF) للشروط التجريبية.
    1. باستخدام برنامج جدول البيانات، استخدم دالة "FREQUENCY" حيث يساوي array1 RTs الفعلي لأحد الشروط التجريبية وarray2 يساوي 21 صناديق RTs الكم ية محسوبة في الخطوة 4.3، مقسوماً على العدد الإجمالي للتجارب (45) لكل شرط. ويتضح ذلك في الشكل 2أ.
    2. كرر هذه الوظيفة للشروط التجريبية الأخرى (الشكل2ب-2ج)وذلك لملء الترددات (أو الاحتمال (P)) لRT التي تحدث داخل كل من صناديق الوقت الكمية 21، لكل من الشروط التجريبية الثلاثة.
    3. بعد ذلك، قم بإنشاء تكرار التوزيع التراكمي (CDF) عن طريق تجميع إجمالي الاحتمالات قيد التشغيل عبر الصناديق الكمية (0%، 0+5%، 0+5+10%، 0+5+10+15%، إلخ) لكل من الشروط التجريبية الثلاثة. على سبيل المثال، في عمود الاحتمال التراكمي لحالة سومة (العمود AE)، يكون الاحتمال التراكمي لنطاق 95% ile (الخلية AE22) هو تلخيص قيم الاحتمال في الخلايا Z3:Z23 (انظر الشكل 3).
  5. الفعلية مقابل الـ CDFs المتوقعة.
    1. تأكد من أن CDF للحالة متعددة الحواس يمثل CDF الفعلي (انظر الشكل 4 العمود AF وعمودي تتبع الأرجواني). لحساب CDF المتوقع (العمود AG)، قم بمجموع CDFs أحادي الحواس (مع تعيين حد أعلى إلى 1) عبر كل من صناديق الوقت الكمية 21 (انظر الشكل5). تبدأ في 0 في المئة (بن 1) ومواصلة على طول الطريق وصولا الى 100في المئة (بن 21).
  6. إجراء اختبار عدم المساواة في نموذج العرق (RMI).
    1. طرح الإطار الكاف المتوقع (محسوب ة في 4-5-2)) من الإطار الإنمائي الإجمالي الفعلي لكل صندوق من صناديق الوقت الكمية البالغ عددها 21 صندوقاً للحصول على قيم الفرق (العمود AH؛ انظر الشكل6).
    2. رسم هذه القيم 21 كرسم بياني خطي، حيث يمثل المحور س كل واحد من صناديق الوقت الكم (عمود AC) والمحور ص يمثل الفرق الاحتمال بين CDFs الفعلية والمتوقعة (العمود AH; الشكل 7 (أثر أسود).
    3. التحقق من القيم الإيجابية في أي زمن وصول (أي quantiles) التي تشير إلى تكامل المحفزات أحادية الحسية وتعكس انتهاكا ً لRMI (انظر الجزء الأخضر المميز من موجة الفرق من 0.00 - 0.10 في الشكل7).

5. القياس الكمي للتأثير متعدد الحواس (مستوى المجموعة).

  1. متوسط البيانات الفردية لـ RMI (الاختلافات بين CDF المتوقع ة والإطار الإنمائي الفعلي لكل صندوق من صناديق الـ 21 مرة؛ والخطوة 4-6-1- العمود AH) جميع المشاركين. استخدم برنامج جدول بيانات لتعيين الأفراد إلى الصفوف وصناديق الوقت كأعمدة. في جدول بيانات جديد، ضع القيم الـ 21 المحسوبة في 4.6.1 في صفوف فردية (صف واحد لكل مشارك)، ومتوسط القيم داخل صناديق الوقت لإنشاء شكل موجة فرق متوسط مجموعة واحدة.
  2. رسم متوسط قيم المجموعة 21 كرسم بياني خطي، حيث يمثل المحور س كل واحد من صناديق الوقت الكم ويمثل المحور ص الفرق الاحتمالبين CDFs.
  3. فحص وتوثيق الجزء المنتهك من موجة الفرق متوسط المجموعة (أي القيم الإيجابية).
  4. تشغيل اختبار تبديل RMI Gondan (البرنامج النصي R متاح كتنزيل مجاني)26 لتحديد ما إذا كان هناك انتهاك كبير إحصائياً RMI على القيم الإيجابية المحددة في الخطوة 5.3.
    1. تنظيم البيانات في ملف نصي واحد حيث يسمى العمود الأول "Obs" للمراقب (على سبيل المثال، معرف المشارك)، ويسمى العمود الثاني "Cond" لحالة التحفيز (V أو S أو VS) ويسمى العمود الثالث "RT" RT الفعلي أو "Inf" إذا تم تعيينه إلى ما لا نهاية.
    2. افتح البرنامج، وحدد صناديق الوقت التي سيتم اختبارها (استنادًا إلى صناديق الوقت الموجبة المحددة في 5.3)، وأدخل اسم الملف النصي الذي تم إنشاؤه في 5.4.1.
    3. قم بتشغيل الاختبار عن طريق استدعاء البرنامج النصي. وسوف توفر النتائج قيمة tكحد أقصى، ومعيار 95٪، وp-القيمة التي ستكون مفيدة في تحديد ما إذا كان هناك انتهاك كبير لنموذج السباق عبر عينة الدراسة بأكملها.
  5. حساب المنطقة تحت المنحنى (AUC) لكل فرد بعد إنشاء صناديق النسبة المئوية التي انتهكت بشكل كبير في الخطوة 5.3. سوف تكون AUC بمثابة حجم التكامل متعدد الحواس (أو المتغير المستقل). لحساب بيانات AUC استخدام المشارك 1 كمثال، لصناديق النسبة المئوية 0.00 - 0.15 الموضحة في الشكل 8a-d).
    1. قم بجمع قيمة الفرق CDF في الوقت bin 1 (القيمة الموجبة للمرة الأولى) مع قيمة فرق CDF لسلة الوقت 2 (القيمة الإيجابية التالية) ثم قم بالقسمة على اثنين (انظر الشكل 8a). كرر الخطوة 5.3.1. لكل زوج متتالي من صناديق الوقت التي تحتوي على قيم إيجابية (انظر الشكل 8b-8c).
    2. جمع النتائج التي تم الحصول عليها من الخطوات 5-5-1 -5-5-2. لتوليد إجمالي AUC من موجة الفرق CDF خلال نطاق النسبة المئوية المنتهكة (على سبيل المثال، 0.00 - 0.15 في الشكل 8d).
      ملاحظة: AUC هو مقياس مستمر وقيمة AUC واحدة موجودة لكل فرد للجزء المنتهك من جمهورية جزر الماقبل (الشكل8d القطع الناقص الأحمر = AUC المشارك 1 = 0.13). يمكن استخدام AUC كمتغير مستقل يمثل "حجم التكامل VS" والتي يمكن اختبارها في وقت لاحق للتنبؤ بمقاييس النتائج السريرية الهامة (انظر أيضا28،29).
  6. تعيين مجموعات تصنيف تكامل متعددة الحواس استناداً إلى عدد صناديق التَمَلال المنتهكة (قيم أكبر من صفر مُبرزة باللون الرمادي في الجدول3) أثناء نطاق النسبة المئوية المنتهكبشكل كبير المحدد أعلاه في الخطوة 5.3. النظر إلى الجدول 3 (صناديق النسبة المئوية 0.00 - 0.15): المشارك 1 لديه قيم إيجابية ل2 من 4 صناديق; المشارك 2 لديه قيم إيجابية ل4 من 4 صناديق; والمشارك 3 لديه قيم إيجابية ل0 من 4 صناديق.
    1. تشغيل نظام تصنيف يستند إلى عدد صناديق النسبة المئوية المنتهكة (قيم أكبر من الصفر لـ 0 أو 1 أو 2 أو 3 صناديق) خلال النسبة المئوية 0-10.
    2. ويبين الشكل 9 تعريفاً واحداً للتصنيف المحتمل يُكيَّف من البيانات المنشورة مؤخراً التي قدمها ماهوني وفيرجيسي29.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

وكان الغرض من هذه الدراسة هو توفير برنامج تعليمي تدريجي لنهج منهجي لتحديد حجم آثار التكامل مقابل، لتعزيز نشر دراسات جديدة متعددة الحواس باستخدام تصاميم وتجهيزات تجريبية مماثلة (انظر الشكل 1 ). لقطات من كل خطوة والحساب اللازمة لاستخلاص حجم من آثار التكامل متعدد الحواس، كما تقاس من قبل جمهورية جزر مِن خلال الحرب القاهرة AUC، يتم تحديدها أعلاه وموضحة في الأشكال 2-8.

ويبين الشكل 9 حدوث انتهاك متوسط المجموعة (تتبع متقطع) يحدث على مدى 0-10٪ في المائة لعينة من 333 من كبار السن (انظر أيضا29). هنا، يحدد العدد الإجمالي للقيم الإيجابية (0 أو 1 أو 2 أو 3) لهذه القيم الثلاثة (0.00 - 0.10) مجموعة التصنيف المتعددة الحواس التي يتم تعيين شخص (ناقصأو فقير أو جيد أو متفوق) على التوالي.

كما هو موضح في الشكل 9، تظهر النتائج المتوسطة للمجموعة انتهاك نموذج سباق كبير على أسرع عشر من جميع أوقات الاستجابة26. في حين أن هذه الموجة الفرق متوسط المجموعة تشير إلى أن كبار السن في المتوسط تظهر انتهاك نموذج سباق كبير (أي، آثار التكامل متعددة الحواس)، ونحن نقول أن هذا ليس حجم واحد يناسب جميع النماذج. بدلا من ذلك، فإن AUC الفرد في إطار الفترة الزمنية المنتهكة (0-10٪ إيل) يوفر وكيل أفضل لتقييم حجم الفرد من التكامل مقابل، كما تم توثيق أنماط التكامل التفاضلية 20-23، 28،29. وبمجرد حسابها، يمكن أن يكون الحجم الفردي للتكامل VS بمثابة توقع مستمر للنتائج الهامة في مختلف الفئات السكانية السريرية.

نوصي بتنفيذ نظام تصنيف، ربما على أساس عدد صناديق النسبة المئوية المنتهكة (قيم أكبر من الصفر) خلال فترة انتهاك جمهورية جزر لجمهورية جزر المحيط رِدي ْدّي متوسط المجموعة، كوسيلة لتصوير أنماط التكامل التفاضلي ة المتأصلة. وسيؤدي تصنيف البيانات بهذه الطريقة إلى الكشف عن تدهور واضح في انتهاك نموذج العرق من جانب مجموعة تصنيف التكامل المتعدد الحواس.

Figure 1
الشكل 1: جهاز تجريبي. باستخدام دواسة القدم الموجودة تحت القدم اليمنى كلوحة استجابة، طُلب من المشاركين الاستجابة للمحفزات الأحادية الحسية ومتعددة الحواس في أسرع وقت ممكن. تمت إعادة طباعة هذا الرقم بإذن22و28و29. الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

Figure 2
الشكل 2: حساب التردد من RT التي تحدث ضمن نطاق محدد من RTs لكل حالة تجريبية. أ) البصرية (V)؛ ب) الحسية الجسدية (S)؛ (ج) الحسية البصرية الجسدية (VS). الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

Figure 3
الشكل 3: إنشاء تردد التوزيع التراكمي للظروف التجريبية. يصور هذا الرقم خلاصة الاحتمال التراكمي عند سلة الـ 95% للحالة (S) للسوما. الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

Figure 4
الشكل 4: رسم CDF الفعلي (شرط VS؛ تتبع الأرجواني) كدالة quantile. الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

Figure 5
الشكل 5: حساب CDF المتوقع. جمع CDFs من CDFs أحادية الحسية مع تضمين حد أعلى = 1 لكل من quantiles من 0.00 إلى 1.00. الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

Figure 6
الشكل 6: إنشاء عدم المساواة في نموذج العرق. طرح CDF من CDF المتوقعة من CDF الفعلي لكل quantile. الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

Figure 7
الشكل 7: رسم قيم جمهورية جزر الماالملكيين الملكية الفردية. يمثل المحور س كل من quantiles 21 (عمود AC) والمحور ص يمثل الفرق الاحتمال بين CDFs (العمود AH). ويصور الجزء الأخضر المبرز من جمهورية جزر المحيط رِّيّاب ّ الأوّل الجزء الإيجابي أو المنتهك من الموجي، مما يدل على التكامل المتعدد الحواس. الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

Figure 8
الشكل 8: حساب منطقة الفرد تحت المنحنى (AUC). أ) جمع قيمة الفرق CDF في quantile 1 (0.00) مع قيمة الفرق CDF من quantile 2 (0.05) ثم تقسيمها على اثنين لإنشاء مقياس AUC من 0.00 - 0.05. ب-ج) كرر الخطوة أ) لكل زوج متتالي من الكانتايل (على سبيل المثال، 0.05 - 0.10 و0.10 - 0.15) لتحقيق AUC لكل نطاق quantile. د) جمع AUC لكل مجموعة بن للحصول على مجموع AUC لكامل إطار سلة الوقت المحدد في 5.3. ملاحظة يتضمن هذا المثال نطاق quantile أوسع (0.00 - 0.15) لأغراض توضيحية فقط. الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

Figure 9
الشكل 9: عدم المساواة في نموذج العرق: الترتيب العام وحسب تصنيف المجموعة. يتم تمثيل الفرق المتوسط بين الـ CDFs الفعلية والمتوقعة على مسار جميع quantiles بواسطة التتبع المتقطع. تمثل الآثار الصلبة كل من تصنيفات التكامل الأربعة متعددة الحواس المحددة أعلاه استناداً إلى عدد صناديق الكانتيل المنتهكة. وقد أعيد طبع هذا الرقم المعدل بإذن29. الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

الملف التكميلي 1: نموذج وقت رد الفعل البسيط المبرمج في Eprime 2.0. الرجاء النقر هنا لتحميل هذا الملف.

الملف التكميلي 2: نموذج إخراج البيانات السلوكية RT البيانات من Eprime 2.0. الرجاء النقر هنا لتحميل هذا الملف.

الملف التكميلي 3: عينة من بيانات جمهورية جزر جزر مِنْ الـ RMI مع أو بدون القيم الخارجية والتجارب المحذوفة. الرجاء النقر هنا لتحميل هذا الملف.

الجدول 1 إحصائيات وصفية فردية حسب الحالة وحساب نطاق RT. الرجاء النقر هنا لتحميل هذا الملف.

الجدول 2 مثال على كيفية استخدام بيانات RT استناداً إلى نطاق RT. الرجاء النقر هنا لتحميل هذا الملف.

الجدول 3 مثال على حساب AUC وتحديد # من quantiles انتهكت (منطقة مظللة رمادية). الرجاء النقر هنا لتحميل هذا الملف.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

وكان الهدف من الدراسة الحالية هو تفصيل العملية الكامنة وراء إنشاء نمط ظاهري قوي للتكامل المتعدد الحواس. هنا، نحن نقدم الخطوات الضرورية والحرجة اللازمة للحصول على آثار التكامل متعددة الحواس التي يمكن استخدامها للتنبؤ بالنتائج المعرفية والحركية الهامة التي تعتمد على الدوائر العصبية مماثلة. كان هدفنا العام هو توفير برنامج تعليمي خطوة بخطوة لحساب حجم التكامل متعدد الحواس في محاولة لتسهيل الدراسات المبتكرة والجديدة متعددة الحواس الترجمة عبر مختلف المجموعات السكانية السريرية والفئات العمرية.

كما ذكر أعلاه والمبينة من قبل غوندان والزملاء، من المهم جدا للحفاظ على مجموعة بيانات RT للفرد25،28. أي تجنب إجراءات تشذيب البيانات التي تغفل بطء ًا شديدًا في معالجة النقاط نظراً لتحيزها المتأصل في توزيع RT؛ 25 بدلاً من ذلك، تعيين حذف وبطء RTs إلى ما لا نهاية. هذه الخطوة حاسمة وعدم الالتزام بهذه القواعد البسيطة سيؤدي إلى تطوير نتائج غير دقيقة التكامل متعدد الحواس. بالإضافة إلى ذلك، لا ينبغي اختبار اختبار أهمية نموذج العرق إلا على الأجزاء المعدلة من RMI التي تم تحديدها في مجموعة الدراسة (أي ليس النوافذ المحددة مسبقاً).

ومن حيث القيود، استند التصميم التجريبي الحالي إلى بيانات من مهمة زمنية بسيطة لرد الفعل إلى المحفزات الثنائية التي قدمت إلى نفس الموقع وفي نفس الوقت على وجه التحديد. ونحن ندرك أن العديد من التعديلات على التصميم التجريبي الحالي يمكن إجراؤها اعتمادا على فرضيات مختلفة يهتم الباحثون بدراستها. نحن نستخدم هذه الدراسة كنقطة انطلاق نحو توثيق آثار MSI قوية في الشيخوخة ولكن ندرك أن تنفيذ مختلف التعديلات التجريبية (على سبيل المثال، تركيبات مختلفة ثنائية وحتى ثلاثية الحسية، وأوقات عرض التحفيز المتنوعة، و سوف تفاضل حجم كثافة التحفيز) توفير ثروة من المعلومات المتزايدة فيما يتعلق بهذه الظاهرة متعددة الحواس.

لقد نفذنا النهج المذكور أعلاه لإظهار وجود روابط هامة بين حجم التكامل البصري الجسدي الحسي مع التوازن28 والحادث يقع28، حيث كبار السن مع أكبر التكامل متعدد الحواس قدرات تظهر أداء أفضل التوازن وأقل حادث يقع. وبالمثل، نثبت أن حجم التكامل البصري الجسدي الحسي كان مؤشرا قويا للجوانب المكانية من مشية29، حيث الأفراد مع أسوأ التكامل البصري ة الحسية أظهرت أبطأ سرعة مشية، وخطوات أقصر، وزيادة الدعم المزدوج. في المستقبل، ينبغي استخدام هذه المنهجية للكشف عن علاقة MSI مع النتائج السريرية الهامة الأخرى مثل الحالة المعرفية، والمساعدة في تحديد الشبكات العصبية التكاملية الوظيفية والهيكلية الحرجة متعددة الحواس في الشيخوخة وغيرها من السكان السريرية.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

ولا يوجد تضارب في المصالح للإبلاغ عنها وليس لدى أصحاب البلاغ ما يكشفون عنه.

Acknowledgments

ويدعم مجموعة العمل الحالية المعهد الوطني للشيخوخة في المعهد الوطني للصحة (K01AG049813 إلى JRM). وقدم مركز ريسنك لعلم الشيخوخة التابع لكلية ألبرت أينشتاين للطب تمويلا تكميليا. شكر خاص لجميع المتطوعين والعاملين في مجال البحوث على الدعم الاستثنائي لهذا المشروع.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
stimulus generator Zenometrics, LLC; Peekskill, NY, USA n/a custom-built
Excel Microsoft Corporation spreadsheet program
Eprime Psychology Software Tools (PST) stimulus presentation software

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Foxe, J., et al. Auditory-somatosensory multisensory processing in auditory association cortex: an fMRI study. Journal of Neurophysiology. 88 (1), 540-543 (2002).
  2. Molholm, S., et al. Multisensory auditory-visual interactions during early sensory processing in humans: a high-density electrical mapping study. Brain Research: Cognitive Brain Research. 14 (1), 115-128 (2002).
  3. Murray, M. M., et al. Grabbing your ear: rapid auditory-somatosensory multisensory interactions in low-level sensory cortices are not constrained by stimulus alignment. Cerebral Cortex. 15 (7), 963-974 (2005).
  4. Molholm, S., et al. Audio-visual multisensory integration in superior parietal lobule revealed by human intracranial recordings. Journal of Neurophysiology. 96 (2), 721-729 (2006).
  5. Peiffer, A. M., Mozolic, J. L., Hugenschmidt, C. E., Laurienti, P. J. Age-related multisensory enhancement in a simple audiovisual detection task. Neuroreport. 18 (10), 1077-1081 (2007).
  6. Brandwein, A. B., et al. The development of audiovisual multisensory integration across childhood and early adolescence: a high-density electrical mapping study. Cerebral Cortex. 21 (5), 1042-1055 (2011).
  7. Girard, S., Collignon, O., Lepore, F. Multisensory gain within and across hemispaces in simple and choice reaction time paradigms. Experimental Brain Research. 214 (1), 1-8 (2011).
  8. Mahoney, J. R., Li, P. C., Oh-Park, M., Verghese, J., Holtzer, R. Multisensory integration across the senses in young and old adults. Brain Research. 1426, 43-53 (2011).
  9. Foxe, J. J., Ross, L. A., Molholm, S. Ch. 38. The New Handbook of Multisensory Processing. Stein, B. E. , The MIT Press. 691-706 (2012).
  10. Kinchla, R. Detecting target elements in multielement arrays: A confusability model. Perception and Psychophysics. 15, 149-158 (1974).
  11. Miller, J. Divided attention: Evidence for coactivation with redundant signals. Cognitive Psychology. 14 (2), 247-279 (1982).
  12. Eriksen, C. W., Goettl, B., St James, J. D., Fournier, L. R. Processing redundant signals: coactivation, divided attention, or what? Perception and Psychophysics. 45 (4), 356-370 (1989).
  13. Mordkoff, J. T., Yantis, S. An interactive race model of divided attention. Journal of Experimental Psychology: Human Perception and Performance. 17 (2), 520-538 (1991).
  14. Miller, J. Timecourse of coactivation in bimodal divided attention. Perception and Psychophysics. 40 (5), 331-343 (1986).
  15. Gondan, M., Lange, K., Rosler, F., Roder, B. The redundant target effect is affected by modality switch costs. Psychonomic Bulletin Review. 11 (2), 307-313 (2004).
  16. Colonius, H., Diederich, A. The race model inequality: interpreting a geometric measure of the amount of violation. Psychological Review. 113 (1), 148-154 (2006).
  17. Maris, G., Maris, E. Testing the race model inequality: A nonparametric approach. Journal of Mathematical Psychology. 47 (5-6), 507-514 (2003).
  18. Clark, J. J., Yuille, A. L. Data Fusion for Sensory Information Processing Systems. , Kluwer Academic. (1990).
  19. Ernst, M. O., Banks, M. S. Humans integrate visual and haptic information in a statistically optimal fashion. Nature. 415 (6870), 429-433 (2002).
  20. Mahoney, J. R., Verghese, J., Dumas, K., Wang, C., Holtzer, R. The effect of multisensory cues on attention in aging. Brain Research. 1472, 63-73 (2012).
  21. Mahoney, J. R., Holtzer, R., Verghese, J. Visual-somatosensory integration and balance: evidence for psychophysical integrative differences in aging. Multisensory Research. 27 (1), 17-42 (2014).
  22. Mahoney, J. R., Dumas, K., Holtzer, R. Visual-Somatosensory Integration is linked to Physical Activity Level in Older Adults. Multisensory Research. 28 (1-2), 11-29 (2015).
  23. Dumas, K., Holtzer, R., Mahoney, J. R. Visual-Somatosensory Integration in Older Adults: Links to Sensory Functioning. Multisensory Research. 29 (4-5), 397-420 (2016).
  24. Couth, S., Gowen, E., Poliakoff, E. Using race model violation to explore multisensory responses in older adults: Enhanced multisensory integration or slower unisensory processing. Multisensory Research. 31 (3-4), 151-174 (2017).
  25. Gondan, M., Minakata, K. A tutorial on testing the race model inequality. Attention, Perception & Psychophysics. 78 (3), 723-735 (2016).
  26. Gondan, M. A permutation test for the race model inequality. Behavior Research Methods. 42 (1), 23-28 (2010).
  27. Kiesel, A., Miller, J., Ulrich, R. Systematic biases and Type I error accumulation in tests of the race model inequality. Behavior Research Methods. 39 (3), 539-551 (2007).
  28. Mahoney, J., Cotton, K., Verghese, J. Multisensory Integration Predicts Balance and Falls in Older Adults. Journal of Gerontology: Medical Sciences. , Epub ahead of print (2018).
  29. Mahoney, J. R., Verghese, J. Visual-Somatosensory Integration and Quantitative Gait Performance in Aging. Frontiers in Aging Neuroscience. 10, 377 (2018).
  30. Yueh, B., et al. Long-term effectiveness of screening for hearing loss: the screening for auditory impairment--which hearing assessment test (SAI-WHAT) randomized trial. Journal of the American Geriatrics Society. 58 (3), 427-434 (2010).
  31. Galvin, J. E., et al. The AD8: a brief informant interview to detect dementia. Neurology. 65 (4), 559-564 (2005).
  32. Galvin, J. E., Roe, C. M., Xiong, C., Morris, J. C. Validity and reliability of the AD8 informant interview in dementia. Neurology. 67 (11), 1942-1948 (2006).
  33. Buschke, H., et al. Screening for dementia with the memory impairment screen. Neurology. 52 (2), 231-238 (1999).

Tags

السلوك العدد 147 التكامل متعدد الحواس التكامل الحسي عدم المساواة نموذج السباق تأثير الإشارات الزائدة عن الحاجة الشيخوخة
استخدام عدم المساواة نموذج السباق لتحديد آثار التكامل السلوكي المتعدد الحواس
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Mahoney, J. R., Verghese, J. Using… More

Mahoney, J. R., Verghese, J. Using the Race Model Inequality to Quantify Behavioral Multisensory Integration Effects. J. Vis. Exp. (147), e59575, doi:10.3791/59575 (2019).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter