Bu protokol, senkronize elektroensefalografi, elektrokardiyografi ve davranışsal kayıtların bir ev ortamında bebek bakıcısı ikililerinden nasıl yakalandığını açıklar.
Bu içeriği görüntülemek için JoVE aboneliğiniz gereklidir. Giriş yapın veya ücretsiz denemenizi bugün başlatın.
Yöntem makalesi
* These authors contributed equally
Bu protokol, senkronize elektroensefalografi, elektrokardiyografi ve davranışsal kayıtların bir ev ortamında bebek bakıcısı ikililerinden nasıl yakalandığını açıklar.
Bakıcıların ve çocukların beyin aktivitelerini aynı anda kaydeden önceki hiper tarama çalışmaları, öncelikle laboratuvarın sınırları içinde gerçekleştirilmiştir, bu nedenle sonuçların gerçek yaşam ortamlarına genellenebilirliğini sınırlamıştır. Burada, evde çeşitli etkileşimli görevler sırasında senkronize elektroensefalografi (EEG), elektrokardiyografi (EKG) ve bebek bakıcısı ikililerinden davranış kayıtlarını yakalamak için kapsamlı bir protokol önerilmektedir. Bu protokol, farklı veri akışlarının nasıl senkronize edileceğini ve EEG veri saklama oranlarının ve kalite kontrollerinin nasıl raporlanacağını gösterir. Ek olarak, ev ortamlarında deney düzeneği, görevler ve veri toplama ile ilgili kritik konular ve olası çözümler tartışılmaktadır. Protokol bebek bakıcısı ikilileri ile sınırlı değildir, ancak çeşitli ikili takımyıldızlara da uygulanabilir. Genel olarak, katılımcıların beyin aktivitelerini ekolojik olarak daha geçerli çevresel ortamlarda yakalamak için deneylerin laboratuvar dışında yapılmasına izin veren EEG hiper tarama kurulumlarının esnekliğini gösteriyoruz. Yine de, hareket ve diğer eser türleri, ev ortamında gerçekleştirilebilecek deneysel görevleri hala kısıtlamaktadır.
Hiper tarama olarak da bilinen, birbiriyle etkileşime giren iki veya daha fazla deneğin beyin aktivitelerinin aynı anda kaydedilmesiyle, sosyal etkileşimlerin sinirsel temelini karmaşık, çift yönlü ve hızlı tempolu dinamiklerinde aydınlatmak mümkün hale gelmiştir1. Bu teknik, odağı izole, sıkı bir şekilde kontrol edilen ortamlarda bireyleri incelemekten, serbest oyun 2,3, bulmaca çözme4 ve işbirlikçi bilgisayar oyunları 5,6 sırasında ebeveyn-çocuk etkileşimleri gibi daha doğal etkileşimleri incelemeye kaydırmıştır. Bu çalışmalar, beyin aktivitelerinin sosyal etkileşimler sırasında senkronize olduğunu, yani kişilerarası nöral senkronizasyon (INS) olarak adlandırılan bir fenomen olan zamansal benzerlikler gösterdiğini göstermektedir. Bununla birlikte, hiper tarama çalışmalarının büyük çoğunluğu laboratuvar ortamlarıyla sınırlı kalmıştır. Bu, daha iyi deneysel kontrole izin verirken, bazı ekolojik geçerliliği kaybetme pahasına olabilir. Laboratuvarda gözlemlenen davranışlar, alışılmadık ve yapay ortam ve yüklenen görevlerin doğası nedeniyle katılımcıların tipik günlük etkileşimli davranışlarını temsil etmeyebilir7.
Elektroensefalografi (EEG) veya fonksiyonel yakın kızılötesi spektroskopisi (fNIRS) gibi mobil beyin görüntüleme cihazlarındaki son gelişmeler, katılımcıların kayıt bilgisayarına fiziksel olarak bağlı kalma gereksinimini ortadan kaldırarak bu sorunları hafifletir. Böylece, katılımcıların sınıfta veya evlerinde özgürce etkileşime girerken beyin aktivitelerini ölçmemize izin veriyorlar 8,9. EEG'nin fNIRS gibi diğer nörogörüntüleme tekniklerine kıyasla avantajı, mükemmel bir zamansal çözünürlüğe sahip olmasıdır, bu da onu hızlı tempolu sosyal dinamikleri araştırmak için özellikle uygun kılar10. Yine de, EEG sinyalinin harekete ve diğer fizyolojik ve fizyolojik olmayan artefaktlara karşı oldukça savunmasız olduğu uyarısı ile birlikte gelir11.
Buna rağmen, ilk çalışmalar EEG hiper tarama kurulumlarını gerçekçi ortamlarda ve koşullarda başarıyla uygulamıştır. Örneğin, Dikker ve ark.12, bir grup öğrencinin derslere katılmak, video izlemek ve grup tartışmalarına katılmak da dahil olmak üzere çeşitli sınıf etkinliklerine katılırken EEG sinyalini ölçtü. Bu çalışma, diğer çalışmalarlabirlikte 8,9, laboratuvar dışı ortamlarda ölçüm yapma sürecini kolaylaştırmak için ağırlıklı olarak kuru EEG elektrotlarını kullanmıştır. İletken jel veya macun uygulaması gerektiren ıslak elektrotlarla karşılaştırıldığında, kuru elektrotlar kullanılabilirlik açısından dikkate değer avantajlar sunar. Yetişkin popülasyonlarda ve sabit koşullarda ıslak elektrotlarla karşılaştırılabilir performans sergiledikleri gösterilmiştir; Bununla birlikte, artan empedans seviyeleri13 nedeniyle hareketle ilgili senaryolarda performansları düşebilir.
Burada, ev ortamında bebek bakıcı dyadlarının aynı kablosuz amplifikatörüne (örnekleme hızı: 500 Hz) bağlı tek bir elektrokardiyografi (EKG) ile düşük yoğunluklu yedi kanallı sıvı jel EEG sisteminden senkronize kayıtları yakalamak için çalışan bir protokol sunuyoruz. Yetişkinler için aktif elektrotlar kullanılırken, bebekler için pasif elektrotlar kullanıldı, çünkü ikincisi tipik olarak halka elektrotlar şeklinde gelir ve böylece jel uygulama sürecini kolaylaştırır. Ek olarak, EEG-EKG kayıtları, katılımcıların davranışlarını farklı açılardan yakalamak için üç kamera ve mikrofonla senkronize edildi. Çalışmada, 8-12 aylık bebekler ve bakıcıları, EEG, EKG ve davranışları kaydedilirken okuma ve oyun görevi üstlendiler. Aşırı hareketin EEG sinyal kalitesi üzerindeki etkisini en aza indirmek için, görevler masa üstü bir ortamda (örneğin, mutfak masası ve bebek mama sandalyesi kullanılarak) gerçekleştirildi ve katılımcıların etkileşim görevi boyunca oturmalarını gerektirdi. Bakıcılara yaşa uygun üç kitap ve masa üstü oyuncaklar (düşmelerini önlemek için vantuzlarla donatılmış) sağlandı. Çocuklarına yaklaşık 5 dakika okumaları ve ardından oyuncaklarla 10 dakikalık bir oyun seansı yapmaları talimatı verildi.
Bu protokol, okuma ve oynatma görevleri sırasında senkronize EEG-EKG, video ve ses verilerini toplama yöntemlerini detaylandırır. Bununla birlikte, genel prosedür bu araştırma tasarımına özgü değildir, ancak farklı popülasyonlar (örneğin, ebeveyn-çocuk çiftleri, arkadaş çiftleri) ve deneysel görevler için uygundur. Farklı veri akışlarının senkronizasyon yöntemi sunulacaktır. Ayrıca, Dikker ve ark.12'ye dayanan temel bir EEG ön işleme hattı ana hatlarıyla belirtilecek ve EEG veri saklama oranları ve kalite kontrol metrikleri rapor edilecektir. Spesifik analitik seçimler çeşitli faktörlere (görev tasarımı, araştırma soruları, EEG montajı gibi) bağlı olduğundan, hiper tarama-EEG analizi daha fazla detaylandırılmayacak, bunun yerine okuyucu mevcut kılavuzlara ve araç kutularına yönlendirilecektir (örneğin, kılavuzlar için 14;Hiper tarama analizi araç kutuları için 15,16). Son olarak, protokol, evde ve diğer gerçek dünya ortamlarında EEG-EKG hiper taraması için zorlukları ve potansiyel çözümleri tartışır.
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
Açıklanan protokol, Singapur Nanyang Teknoloji Üniversitesi Kurumsal İnceleme Kurulu (IRB) tarafından onaylanmıştır. Tüm yetişkin katılımcılardan ve bebekleri adına ebeveynlerden bilgilendirilmiş onam alındı.
1. Ev oturumlarında ekipman ve alanla ilgili hususlar
2. Seans öncesi hazırlıklar
3. Katılımcının evinde deney hazırlığı

Şekil 1: Kurulumun yukarıdan aşağıya görünümü. (1) Bebeğe bakan video kamera. (2) Kombine görünümlü video kamera. (3) Bakıcıya dönük video kamera. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
4. Bakıcı için EEG ve EKG sensörü uygulaması
5. Bebek için EEG ve EKG sensörü uygulaması
6. Çok modlu veri senkronizasyonu için bir tetikleme kutusu oluşturma
NOT: Farklı sensör veri akışları (yani EEG, EKG, video ve ses) oturum sırasında farklı zaman noktalarında kayda başlayacağından, tek bir olay zaman çizelgesi oluşturmak için manuel olarak senkronize edilmeleri gerekir. Bu nedenle, hem video kamera (yani LED ışık) hem de amplifikatör (yani dijital veya analog sinyal) tarafından yakalanabilen ortak bir olaya ihtiyaç vardır. Bunu başarmak için, aşağıda ayrıntılı olarak açıklandığı gibi basit bir mikrodenetleyici birim programı kullanılarak oluşturulabilen bir şirket içi senkronizasyon tetikleme kutusu kullanılır.

Şekil 2: Tetik kutusunun inşası. (A) Tetik kutusu için mikrodenetleyici devre şeması; (B) Yerleşik tetik kutusunun iç kısımları; (C) Yetişkin ve bebek EEG-EKG amplifikatörlerine, tetik düğmesine ve güç bankasına bağlı tetik kutusu. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

Şekil 3: Yüksek aktif ve düşük aktif tetikleme bağlantı noktası ayarları. Tetik piminin başlangıç durumuna (0 veya 1) bağlı olarak, tetik portu ayarı (Yüksek Aktif, HA veya Düşük Aktif, LA), işaretleyici darbenin sonunda (tetik basma düğmesi bırakıldığında) üretilecek şekilde seçilir. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
7. Sensör akışları senkronizasyonu
8. Ebeveyn-bebek etkileşimi deneyi
9. Deneyin sonunda temizlik
10. Veri kalitesi güvencesi
11. Veri işleme
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
Bu çalışmaya dahil edilen katılımcılar, 8 ila 12 aylık, tipik olarak gelişmekte olan bebekler ve evde İngilizce veya İngilizce ve ikinci bir dil konuşan anneleri ve / veya büyükanneleriydi. Görevler sırasında 7 elektrotlu EEG'ler ve yetişkinlerin ve bebeklerin tek derivasyonlu EKG'sinin yanı sıra üç kamera ve mikrofondan alınan video ve ses kayıtları eş zamanlı olarak alındı. Nöral aktiviteler uluslararası 10-20 sistemine göre F3, F4, C3, Cz, C4, P3 ve P4 üzerinden ölçüldü. Farklı veri akışları, deneyin başında ve sonund...
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
Bu protokolde, katılımcıların evlerinde, bebeklerin ve bakıcıların kendilerini daha rahat hissedebilecekleri ve davranışlarının laboratuvar ortamının aksine gerçek yaşam etkileşimlerini daha iyi temsil edebileceği ölçümler yapıyoruz, böylece ekolojik geçerliliği artırıyoruz7. Ayrıca, ev ortamındaki kayıtlar, örneğin seyahat süreleri ile ilgili olarak katılımcıların üzerindeki yükü hafifletebilir ve böylece belirli katılımcı gruplarını daha erişilebilir hale getirebilir. Bununla birlikte, bu avanta...
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
Herhangi bir çıkar çatışması beyan edilmeyecektir.
Çalışma, Nanyang Teknoloji Üniversitesi'nden VR'ye verilen Başkanlık Doktora Sonrası Burs Hibesi ile finanse edildi.
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
| Ad | Şirket | Katalog numarası | Yorumlar |
|---|---|---|---|
| 10 cc Luer Lock Uçlu İğnesiz şırınga | Terumo Corporation | ||
| actiCAP ince 8 kanallı elektrot seti (LiveAMP8) | Brain Products GmbH | ||
| Arduino Software (IDE) | Arduino | Arduino IDE 1.8.19 | Arduino mikrodenetleyici için kod yazmak için kullanılan yazılım. Seçilen mikrodenetleyici ünitesine eşlik etmek için alternatif programlama yazılımı kullanılabilir. |
| Arduino Uno kartı | Arduino | tetik kutusunun devresini oluşturmak için kullanılır. Alternatif mikrodenetleyici kartları kullanılabilir. | |
| BNC konektörleri | : Tetik kutusu kurulumunun çeşitli parçalarını bağlamak için BNC konektörleri. | ||
| BNC Basma düğmesi | Brain Products GmbH | BP-345-9000 | Tetikleyicileri göndermek için BNC tetik basma düğmesi. |
| BNC - 2,5 mm jak tetik kablosu (80 cm) | Brain Products GmbH | BP-245-1200 | BNC kabloları 2 LiveAmps'i tetikleme kutusuna bağlar. |
| BrainVision Analyzer Sürüm 2.2.0.7383 | Brain Products GmbH | EEG analiz yazılımı. | |
| Brain Products GmbH | S-BP-170-3000 | BrainVision | |
| Recorder Sürüm 1.23.0003 | Brain Products GmbH | EEG kayıt yazılımı | |
| Özel 8Ch LiveAmp Cap pasif (bebek EEG kapakları) | Brain Products GmbH | LC-X6-SAHS-44, LC-X6-SAHS-46, LC-X6-SAHS-48 | 44, 46, 48 numaralı bebek kafası için. Alternatif EEG kapakları kullanılabilir. |
| Dell Latitude 3520 Dizüstü Bilgisayarlar | Dell | Biri yetişkin EEG kaydı ve diğeri bebek EEG kaydı için olmak üzere iki dizüstü bilgisayar. Alternatif bilgisayarlar kullanılabilir. | |
| Dental Sulama Şırıngaları | |||
| LiveAmp 8-CH kablosuz amplifikatör | BrainProducts GmbH | BP-200-3020 | Biri yetişkin EEG'si ve diğeri bebek EEG'si için olmak üzere iki LiveAmp. Alternatif amplifikatör kullanılabilir. |
| Manfrotto MT190X3 128RC Mikro Akışkan Video Başlıklı Tripod | Manfrotto | MT190X3 | Alternatif tripodlar kullanılabilir. |
| Matlab Yazılımı | MathWorks, Inc. | R2023a | Alternatif analiz ve sunum yazılımı kullanılabilir. |
| Güç bankası (10000 mAh) | Philips | DLP6715NB/69 | Alternatif güç bankaları kullanılabilir. |
| ham EEG kapakları | EASYCAP GmbH | . Alternatif EEG kapakları kullanılabilir. | |
| Rode Wireless Go II Tek Set | Rø de Mikrofonlar | Alternatif mikrofonlar kullanılabilir. | |
| Sony FDR-AX700 Video Kamera | Sony | FDR-AX700 | Alternatif video kameralar veya web kameraları kullanılabilir. |
| SuperVisc Yüksek Viskoziteli Jel | EASYCAP GmbH | NS-7907 |
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.