İnsan Bebekler Serbestçe-davrandığını Sosyal Etkileşim sırasında Niyet Multimodal Sinir Coded Yeni Bir Deneysel ve Analitik Bir Yaklaşım

Bu prosedürün genel amacı, senkronize yüksek yoğunluklu aktif kafa derisi elektroensefalografiyi, atalet ölçüm birimlerini ve video kayıtlarını entegre ederek bebeklerden beyin aktivitesi ve kinematik veriler elde etmektir. Bu işlem, öncelikle EEG başlığının bebeğin başına yerleştirilmesi ve her bir elektrot ile kafa derisi arasında kabul edilebilir empedans seviyelerinin sağlanmasıyla gerçekleştirilir. İkinci adım ise, atalet ölçüm birimlerinin bebeğin başına, kollarına ve göğsüne, ayrıca deneycinin bileklerine sabitlenmesidir.

Ardından, deney yapan kişi bir taklit tepkisi başlatmak amacıyla bebekle etkileşime girer; son adım ise EEG elektrotlarının 3B uzamsal koordinatlarının dijitalleştirilmesidir. Nihayetinde, serbestçe hareket eden bebeklerden EEG ve kinematik verilerin elde edilmesi, bilişsel motor gelişimin nöral temellerinin ve sosyal bilişin ortaya çıkışının araştırılmasına olanak tanır. Bu tekniğin sosyal bilişi araştıran diğer yaklaşımlara göre avantajı, yaşamın ilk iki yılı boyunca eylem halindeki ve bağlam içindeki nöral aktiviteyi kaydedebilmemizdir.

Bu yöntem, beyin mimarisindeki gelişimsel değişiklikler ile davranış arasındaki içsel ilişki nedir gibi bilişsel nörobilim alanındaki temel soruların yanıtlanmasına yardımcı olabilir. Bu tekniğin etkileri, gelişimsel dönüm noktalarının ve taklit yoluyla öğrenmenin, bebeklerin görsel eylemleri nasıl işlediklerinin ve sosyal iletişime nasıl katıldıklarının incelenmesinde kullanılabileceği için sosyal biliş sorunlarının ve otizm spektrum bozukluklarının tedavisine kadar uzanmaktadır. Bu yöntem, erken insan beyninde ayna nöron sisteminin işleyişini anlamaya yönelik içgörüler sağlayabildiği gibi; ortaya çıkışını ve insan beynindeki gelişimini incelemek amacıyla dikkatli öğrenme, dil işleme ve motor planlama gibi diğer bilişsel sistemlere de uygulanabilir.

Genel olarak, bu yöntemde yeni olan kişiler zorluk yaşayabilirler çünkü bazı bebekler yeni bir ortama ve EEG başlığının takılmasına karşı huzursuz olabilirler. Uykululuk ve açlık gibi faktörler de bebeğin sabırsızlanmasına neden olabilir. Bebek ailesini deney odasına alarak ve deneyin amacını kısaca açıklayarak başlayın. Bebeğin ay cinsinden yaşını ve cinsiyetini kaydedin.

Baş çevresini santimetre cinsinden ölçerek bebeği elektroensefalogram veya EEG işlemine hazırlayın. Ölçüm bandını, kaşların üzerinden ve başın arkasındaki oksipital çıkıntının çevresinden geçecek şekilde başın en geniş kısmına yerleştirin. Ardından, saçlı derinin yüzeyindeki orta sagital düzlem boyunca nasiondan iniona kadar olan mesafeyi ölçün.

Elektrotları 10 20 uluslararası sisteminin belirttiği şekilde bir EEG başlığına yerleştirin. Ardından başlığı bebeğin başına geçirin. CZ elektrodunu başın vertex noktasıyla, FP1 ve FP2 elektrotlarını ise alınla hizalayın.

EEG başlığını, başın orta sagital düzlemi boyunca simetrik olarak yerleşecek şekilde ayarlayın. Ardından, referans toprak ve kayıt elektrotlarını kontrol kutusuna bağlayın. Toprak ve referans elektrotlarından başlayarak empedans göstergelerini açın.

Elektrolit jeli kafa derisi ile elektrot arasındaki boşluğa enjekte etmek için küçük bir şırınga kullanın. Elektrot için empedans seviyesinin 60 kilo ohm'un altında olduğundan emin olun. Empedans 60 kilo ohm'un altına düştüğünde elektrotlar sarıya döner.

Empedans 25 kilo ohm değerinin altına düştüğünde renkleri yeşile döner. Ardından, amplifikatörleri bir fiber optik-USB dönüştürücü kullanarak bir USB portu aracılığıyla ana bilgisayara bağlayın. Atalet ölçüm birimlerini veya IMU'ları hazırlamak için IMU yazılımını açın.

Grafik arayüzünde yeni (new) seçeneğine tıklayın ve bebekte her iki bileğe, göğse ve başa imus güvenli IMU kayışlarını yerleştirmek için yapılandırmayı gerçekleştirin. Ardından imus cihazlarını deneycinin her iki bileğine sabitleyin. Son olarak, tetikleme giriş çıkış kutusunu EEG'ye bağlayın ve kullanın.

İşe, bebeği aktöre bakacak şekilde masa üzerine yerleştirerek başlayın. Ebeveynin bebeğin arkasındaki sandalyeye oturmasını isteyin. Ardından, kontrol yazılımındaki empedans kontrol sekmesini seçip, "impedance on" düğmesine tıklayıp, sonrasında "save impedance" seçeneğine tıklayarak EEG elektrotlarının başlangıç empedans değerlerini kaydedin.

Empedansları kaydetmek için EEG kayıt yazılımını açın ve EEG kanalını ayarlayarak bir çalışma alanı oluşturun. Ham verilerin kaydedileceği klasörü seçin. Bir dosya adı belirleyin.

Kullanılacak kanal sayısını seçin. Örnekleme frekansını 1000 hertz olarak belirleyin ve filtreleri etkinleştir seçeneğinin işaretini kaldırın. EEG verilerini kaydetmeye başlamak için segmentasyonu etkinleştir seçeneğinin işaretini kaldırdığınızdan emin olun.

EEG kaydedici programında önce monitor, ardından play butonuna tıklayın. Sonrasında, IMU kayıt yazılımında stream ve record butonlarına tıklayın. Kinematik verilerini kaydetmeye başlamak için, giriş çıkış kutusundaki basma düğmesini kullanarak deneyin başladığını bildiren üç tetikleme uygulayın.

Başlangıç bazal verileri kaydederken bebeğin bir dakika boyunca dinlenmesine izin verin. Deneyi bebekle yaklaşık 15 dakika boyunca gerçekleştirin. Bebeğin bir taklit yanıtı vermesini sağlamaya çalışın.

Deney sırasında bebeğin sergileyebileceği uzanma, kavrama, yeniden uzanma, sunma, keşfetme, gözlemleme ve taklit etme gibi çeşitli davranışları not edin. Bebek yorulduğunda veya EEG kayıt yazılımında 15 dakikalık etkileşim süresi dolduğunda, deneyciyi durdurmak için giriş çıkış bölmesine beş tetikleyici uygulayın. IMU yazılımındaki veri kaydını durdur (stop data recording) düğmesine tıklayın.

IMU kayıtlarını sonlandırmak için akış iletişim kutusundaki durdur düğmesine tıklayın. Son olarak, kontrol yazılımındaki empedans kontrolü sekmesini seçerek nihai empedans değerlerini kaydedin. Empedansları kaydetmek için, önce empedans aç düğmesine ve ardından empedansları kaydet düğmesine tıklayın; EEG elektrotlarının 3D uzaysal koordinatlarını, EEG elektrot 3D tarayıcısı ve yazılımını kullanarak dijitalleştirin.

Bunu yapmak için, yazılımdaki dosya menüsüne gidin ve yeni çalışma alanı seçeneğini belirleyin. Elektrot konum dosyasını çalışma alanının ilk sekmesine yükleyin. Ardından, tarama araç çubuğunda taramayı başlat'a tıklayın.

Başlıktaki değişen ışık modellerini takip ederek elektrot konumlarını taramak için kamerayı kullanın. Kaynak görüntüleme için, yaşamın ilk iki yılına ait yaşa bağlı ortalama MRI şablonlarını içeren nörogelişimsel MRI halka açık veri tabanından yüksek çözünürlüklü T1 ağırlıklı manyetik rezonans görüntüleri edinin. Son olarak, anatomik MRI'da belirtilen referans noktaları ile 3D tarayıcı ile elde edilen referans noktalarını eşleştirerek geometrik dönüşümü elde etmek için EEG ve MRI uzaylarını korejistre edin.

Beyin görüntüleme yazılımının kullanımı. Bu protokol, bir aktörle gerçekleştirilen senaryosuz sosyal etkileşim sırasında, serbestçe davranan bebeklerin niyetlerinin nöral kodlaması için yeni bir metodoloji sunmaktadır. Burada, EEG veri histogramları, analiz edilen davranışların her biri için uzaysal olarak temsili üç elektrottan gelen standardize edilmiş sinyalin dağılımını tanımlamaktadır. EEG ve IMU, serbestçe davranan bebeklerde davranışsal eylemleri öngörebilen, yüksek zamansal çözünürlüğe sahip nöral veriler sağlar.

Burada, 20 aylık bir bebek için sınıflandırma doğruluğu bu hata matrisinde gösterilmiştir. Genel kod çözme doğruluğu %85,2'dir. Bu videoyu izledikten sonra, deneyciyle sosyal etkileşim kuran hatalı davranış sergileyen bebeklerden DEG ve kinematik verilerin nasıl toplanacağı konusunda iyi bir anlayışa sahip olmalısınız. Uzmanlaşıldığında, bu teknik doğru şekilde uygulandığı takdirde bir saat içinde tamamlanabilir.

Bu prosedür uygulanırken, bebeğin çevreye karşı verdiği tepkilere dikkat etmek önemlidir; çünkü çevre onun için yabancı olabilir veya dikkatini dağıtabilir. Küçük, çocuk dostu bir oda ve odada dört kişiden daha azının bulunması, bebeğin yeni ortamdan kaynaklanabilecek kaygısının azaltılmasına yardımcı olabilir. Bu prosedürün ardından, beyin bölgeleri arasındaki etkileşim ve koordinasyonun beyin fonksiyonlarına nasıl katkıda bulunduğu gibi ek soruları yanıtlamak amacıyla fonksiyonel ve efektif bağlantısallık gibi diğer yöntemler uygulanabilir.

Bu yeni tekniğin, nörokognitif rehabilitasyon mühendisliği alanındaki araştırmacıların otizm gibi bozukluk durumlarındaki beyin aktivitesini keşfetmelerine olanak sağlayacağına inanıyoruz.