一个被试内实验协议,以评估对婴幼儿脑社会投入的影响

Behavior

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Summary

这种新颖的协议的目的是评估婴幼儿社会交往的神经基础。该模式旨在梳理社会投入,如语言,共同关注和面对面的面对面的互动除了如何将各种涉及到婴幼儿神经激活。在社会和非社会条件婴儿脑电功率被记录下来。

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St. John, A. M., Kao, K., Chita-Tegmark, M., Liederman, J., Grieve, P. G., Tarullo, A. R. A Within-subjects Experimental Protocol to Assess the Effects of Social Input on Infant EEG. J. Vis. Exp. (123), e55596, doi:10.3791/55596 (2017).

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Abstract

尽管社会互动对婴幼儿大脑发育的重要性,很少有研究评估功能性神经激活婴幼儿的同时进行社交互动。脑电图(EEG)功率的有利技术来评估婴儿功能神经激活。然而,许多研究记录婴儿脑电图仅在一个基线条件。这个协议描述了被设计为全面评估在社会和非社会上下文婴儿EEG活性以及挑逗开如何不同类型的社会输入差分涉及婴儿EEG的范式。所述受试者内的范例包括四个控制的条件。在非社会条件下,婴幼儿查看在计算机屏幕上的对象。联合关注条件包括实验者引导婴儿的注意画面。联合关注条件包括三种类型的社会投入的:语言,脸对脸互动,共同关注的存在。差异在非社会和共同关注的条件之间的婴儿脑电图可能是由于这三种类型的输入的。因此,被包括两个附加条件(一个语言输入而实验者隐藏在屏幕后面和一个与面 - 面交互),以评估在婴儿神经激活的模式驱动的背景因素。代表结果表明,婴儿的脑电功率的条件变化,整体和差异的脑区,配套婴儿脑电功率的功能性质。这种技术是,它包括明显的社会或非社会的条件有利的,并且允许对特定类型的社交输入的如何与EEG功率检查。这种模式可以用来年龄如何个体差异评估,影响,社会经济地位,和父母与婴儿的互动质量关系到社会大脑的发育。根据婴儿脑电功率的证明功能性质,未来的研究翔ULD考虑的脑电图记录背景和设计条件显然是社会和非社会中的作用。

Introduction

社会交往是幼儿神经发育1,2至关重要。尽管最近的研究已经开始关注社会脑3,4的发展,参与社交活动的神经过程还不是很清楚。该报道的方法的目的是评估婴儿脑电图(EEG)的功率,从神经元释放通信电压的测量,控制整个社会和非社会环境如何变化。这种方法允许特定的社会如何输入方面的差异涉及到神经活动的评估和对未来的研究评估功能神经激活时要考虑的记录语境的作用产生影响。

脑电图是测量婴儿大脑的活动,因为它是无创性和强大的婴幼儿运动非常适合的方法。的电极组成的帽是对股价对婴儿的头部从神经元沟通过程中释放的大脑皮层记录电活动。 EEG功率是在各电极部位在一段时间电压的量度。 EEG是神经活动的功能测量,并由此部分地反映在其下的EEG记录在即时上下文。由于它的功能性质,EEG功率具有跨越使用被试内设计的上下文,从而索引上下文特定的激活进行比较的电位。因此,EEG可用于评估特异性社交互动的更一般都神经基础特定于上下文的激活的和。然而,这一潜力尚未得到充分发挥婴儿脑电图只有一个条件过程中经常记录。

一个“停止状态”或基线,这并不总是清楚社会和非社会输入区分在许多研究都记录婴儿脑动力。在某些情况下,脑电图记录为婴儿的手表实验者旋转的宾果轮5,6,7,观看实验者吹气泡8或观看实验者摇动拨浪鼓9,10。然而,婴幼儿可以参加要么实验者或对象,和婴幼儿的特点可能会影响他们如何引导他们的注意力。因此,对于一些婴儿,如果他们参加实验者基线可能是社会和其他婴幼儿,如果他们主要参加对象基线可能会非社会。脑电图反映了记录方面,观察基线脑电图,研究人员可以解释为稳定或发育有意义的可能仅仅是由于什么婴儿在记录的时间参加到不同的个体差异。事实上,一项研究记录的EEG,而婴儿观看了女子的歌声,同时保持物体

社会交往是复杂的,多方面的。因此,如果脑电图自然的互动中被记录,这可能是难以梳理出的相互作用的不同方面( 例如,听力语言,交互作用面到面,或在共同关注参与)的神经处理。 A到解决这一问题的策略包括包括不同的条件,各参与社会交往的某一方面。因此,这种模式的目的是系统地比较脑电功率根据特定类型的社会投入的是如何变化的。

报告中,受试者范式涉及REC奥尔丁婴儿脑电图中4个条件。的条件,既要检查婴儿脑电功率的功能性质 - 它如何变化取决于记录语境 - 并评估特定类型的社会投入的角色。首先,包括了非社会条件,其中婴幼儿看到了两台电脑画面中的对象。通过在计算机屏幕上呈现的对象,而不是具有实验者操纵的对象,这种情况显然是非社会的,不涉及形式的社会的输入。接下来,被列入共同关注的条件在实验者引导婴儿的注意图片和津津乐道的图片。因此,联合关注条件包括三个类型的社会输入:面对面的面对面的互动,语言输入,并且共同关注,增加的分量。因此,非社会和联合关注条件对三维(面到面的相互作用,语言输入,和共同关注的存在下)不同。因此,任何DIFF在非社会和共同关注的条件之间的脑电功率erences可归因于任何这三个社会投入。因此,被包括2个额外的条件梳理开哪些社交输入的方面解释了非社会和关节引起注意的情况之间在神经活性的任何观察到的差异。为了评估语言的影响,仅语言的条件被列入其中婴儿可能会听到电脑上的图片实验者评论,却不见实验者。因此,如果脑电功率为联合关注和比较,非社会条件唯一的语言条件时类似,这种效果可以归因于语言。最后,评估脸对脸相互作用的影响,社会参与的条件被列入其中,实验者是脸对脸与婴儿与幼儿偶然接合。如果与第n脑电功率为联合关注和参与社会的条件时相似onsocial条件,联合关注和非社会条件之间的差异可以归因于面对面地面对面的互动。如果联合关注和非社会条件之间的差别不是由语言只和社会参与状况说明,这将表明的共同关注存在特别是解释脑电功率差异。这一模式与12个月大的婴儿试点,因为这是在联合注意的能力是公认的12年龄。此外,在这段时间内共同关注的是在生活中13,14第二年语言的发展尤为重要,所以在这种情况下神经激活是在这个年龄段特别感兴趣。

该模式的目的是维持婴幼儿的兴趣,同时也确保了条件标准化,只有在SOC的类型不同IAL输入。每个的四个条件为总共八个块,其实验者之间交替存在(联合关注和社会接合条件)或不存在(非社会和仅语言条件)重复一次。为了保持一致性,对象的照片中的所有条件都与同一话语跨块使用。在每个块中,非社会的对象10倍的照片显示在计算机屏幕上顺序。有10类对象( 例如,花,手套)的和每个对象的四种颜色。因此,相同的10个类别的对象在与整个块改变所述对象的颜色的每个块被呈现。刺激被选定为婴儿有趣。在合资的关注和唯一的语言条件,实验者使脚本话语为每个对象出现在屏幕上。有10米特定的话语(与指定的方向指向左侧或右侧的计算机屏幕在关节注意条件)。话语是相同的共同关注和唯一的语言条件,但是在一个变量,以保持婴儿的兴趣,并防止关联与特定的话语对象的特定类别的说。话语的顺序是第一个联合注块和第一只语块相同。然后,为了使第二共同关注,只有语言块变化。最后,指点方向的每个关节注块变化,是伪随机的,因此,婴儿无法预料的方向。

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Protocol

所有的程序是由美国波士顿大学机构审查委员会(IRB)的批准。

1.招聘

  1. 确定通过参与者数据库(如果可用),潜在的参与者通过公开可用的状态出生记录,通过网络广告,并通过面对面的面对面招聘活动。
  2. 呼叫潜在的参与者,并邀请他们参加学习。
    1. 解释说,这项研究是在看社会经验和如何将它们与大脑的发育。
    2. 解释说,访问将涉及使用脑电图获得使用软质海绵的弹性的帽婴儿的大脑活动的措施。解释说,婴儿会坐在父母的腿上一边看着电脑显示器上的图片和播放躲猫猫与实验者,并认为这让看到大脑的活动。
    3. 解释访问持续多久以及访问可以安排,只要是最合nvenient父,根据婴儿的时间表。提供有关交通方式的信息( 例如,是否有免费的停车场或偿还公共交通)和关于补偿(如有提供)。

2.运行一个访问

注:为安排的时候,婴儿会提高警觉,很好的休息的访问。有两个实验者提供。铅实验者将执行.NET应用程序和管理脑电记录时的条件。第二个实验者将帮助.NET应用程序,控制脑电图记录和刺激呈现的计算机,并监视原始EEG,因为它被记录下来。

  1. 实验室成立
    1. 记录脑电图在电屏蔽展位如果可能的话,以防止与EEG信号干扰。
    2. 在展台,放置两个相邻的计算机显示器(测量14.5×12英寸)上的表。放置监视器18英寸Ş分开。将椅子(其中母体和婴儿会坐)从表中,面向电脑显示器24英寸。假表及展位后墙之间至少有24英寸(所以实验者可以站在面向婴幼儿的桌子后面)。确保椅子和桌子都是在这样的高度,计算机显示器是在婴儿的眼睛水平。
    3. 在桌子的两边放置在地面上的两个扬声器,朝向椅子当母体和婴儿会坐。
    4. 在桌子底下三脚架摄像机位置并朝上,使婴儿的脸是明确的说法。
    5. 立即挂一个不透明的窗帘桌子后面的实验者站在后面在非社会和唯一的语言条件是从婴儿的视图中隐藏。
    6. 将一个拨浪鼓,小动物标本和谷类的展台。请对所有的参与者同样拨浪鼓和动物。
  2. 欢迎FAM随手
    1. 到达目的地后,提供家长一个机会开始之前喂养和改变婴儿。
    2. 取得知情家长同意。
    3. 解释脑电图和范例。
      1. 解释说,脑电图涉及提出,浸泡在温水中,测量大脑活动的软海绵净。解释说,脑电图网不发射任何东西,只是测量从大脑中的相互通信的神经元释放的电活动。
      2. 告诉家长的是,婴儿会看图片在屏幕上,并与实验者进行交互。
      3. 解释说,有时实验者会的帷幕,从视图中隐藏背后。强调的是,家长不要被社会与婴儿,如说话的婴儿或进行面对面的面对面接触是很重要的。
      4. 解释说,20分钟可以是一个很长一段时间,而且如果婴儿厌倦或挑剔,家长可以给他一个玩具( 拨浪鼓或肛门塞发作)或谷类。
    4. 解释网应用程序父。
      1. 通知父母的EEG网就像是一个泳帽和婴儿一般不喜欢的帽子。
        注意:当实验者将净的,大多数婴儿都会大惊小怪,试图拉断网。告诉父母不要担心,并强调这是正常的,婴儿通常习惯了网,不停哭泣,并很快冷静下来。
      2. 解释给他们的帮助是很重要的,以确保婴儿不拉在网上和家长如果婴儿了移动他们的武器对他们的头,轻轻放下,并从网络推走他们的武器。
      3. 解释说,实验者是在把网络上非常迅速实行。解释说,使用拨浪鼓和毛绒动物.NET应用程序在第二个实验者将分散的婴儿。
      4. 询问家长是否愿意戴着EEG净取^ h取他们的婴儿的照片青梅。
      5. 通知家长,有可能是看起来像在网上被删除婴儿头部小圆圈昏压力的痕迹,但他们会很快褪色。此外,提及的是,婴儿的头发微湿。
        注:在本研究中,父母补偿$ 40
  3. 网络应用
    1. 用软尺测量最宽处测量厘米婴儿的头部。选择合适尺寸的EEG网。
    2. 微波的电解质溶液(6毫升氯化钾(KCl)/ L蒸馏水)3分钟。添加婴儿洗发水一茶匙。
    3. 浸泡正确尺寸的高密度的净(本研究中使用了128引线网; 64引脚净也适用),用于在加热的电解质溶液10分钟。这将有利于头皮和电极之间的电接触。
    4. 填写移液器电解质溶液,放在展台。
    5. 用毛巾轻拍掉多余的水分从净,以防止桥接。进行毛巾网和显示父网。有家长擦网(如果有兴趣)。
    6. 有家长坐在与自己的腿上婴儿展位椅子上。
      1. 提醒的是,婴儿可能会变得心烦意乱的父母,这是正常的。提醒的是,第二实验者会分散与拨浪鼓和毛绒玩具婴儿家长。提醒家长,以保持婴儿触碰或拉网。提醒家长不要搞社会交往与脑电记录过程中婴儿。
    7. 将双手的网内,轻轻舒展净等,它套在婴儿头部放低。放置锆石电极上的头顶部。保持网内的双手在定位过程。
    8. 当网定位在婴儿头部,从网内取出的手,并拧紧帽带,因此净是安全的。检查网对Correct定位和根据需要进行调整。
    9. 测量使用EEG记录软件电极阻抗(每个电极应低于50千欧,如果使用高阻抗系统)。通过在与接触不良电极挤压几滴管理使用所述移液管的电解质溶液。如果有必要,使电极与头皮接触更好轻轻移动婴儿的头发。
    10. 一旦阻抗是在可接受的水平,保存阻抗信息。
  4. 脑电图记录
    1. 记录参数
      1. 根据制造商的规格记录数据。表示的数据是从以500Hz的所有信道进行采样。
    2. 刺激呈现
      1. 呈现一系列的对象上的计算机显示器10张彩色照片为13.0 - 14.5 S,以可变的间隔刺激间(0.5 - 2.0秒)。显示两个屏幕上相同的照片。目前照片作为SI在屏幕的中间milar大小(见补充材料中的每个块和文件的刺激刺激的列表)。
        注:含蓄,简短的喀哒声提醒实验者刺激发病。这些照片是常见的非社会的对象( 例如,花,手套)和相同的10个类别的对象跨越块重复的。一个类别中的各个对象在色彩方面会发生变化。他们的所有块分布被抵消,并且在同一颜色在每个块表示保持在婴儿的观看体验( 见图1,例如)的一致性。
    3. 条件
      1. 进入电脑屏幕和桌子后面的展台,面对婴儿。
      2. 在共同关注和参与社会的条件,打开窗帘,使婴儿能看到实验者。关闭窗帘所以实验者在非社会和La从婴儿的视图中隐藏nguage仅条件。
    4. 辖四个条件:非社会,共同关注,社会参与,和语言而已。呈现每个条件两次总共八个块。辖每一块2.5分钟,以保持婴儿的注意。
      1. 辖以下顺序块:社会参与,非社会,共同关注的,语言只是,共同关注,非社会,社会参与,和语言而已。目前的计算机上一个白色的屏幕,并使用铃声来提醒实验者开始下一个块。
        1. 对于社会参与,倚在电脑显示器之间的表。要面对面面对面与婴儿。维持婴儿的注意力,使婴儿不会集中在屏幕上(作为同一对象继续出现)。只有在整个条件的婴幼儿看。请不要在屏幕看起来还是点。
          注意:如果在图片的婴儿点,尽量拉婴幼儿的提示BACK,但不遵循幼儿的目光。确保共同关注不存在。有积极的影响和应对偶然。在每个块,唱儿歌与手部动作( 例如,Itsy bitsy的蜘蛛,车轮上的总线)和播放PEEK-A-BOO。适应需要,以保持婴儿的兴趣。整个块保持积极的影响。
        2. 对于非社会条件,去幕后(从婴儿视图中隐藏)。保持整个条件沉默。
        3. 对于联合关注条件,倚在电脑显示器之间的桌子是脸对脸与婴儿。引导幼儿注意在监视器上的图像和照片发表评论。如表1中描述的跟随话语和指向方向为每个试验的指定的脚本。 见表1块和特定的话语每次试验名单。
          1. 在每个TRIA的开始L,使与婴儿的眼神接触,并继续对婴幼儿的注意力投标直至婴儿看起来。转在预先指定的方向(左或右),看相应的屏幕,并指向画面,同时说对于每个试验中特定发声。
          2. 回看婴儿,继续画面和婴儿的脸部之间交替注视,直到审判结束。
        4. 对于唯一的语言条件,转到幕后,并在电脑屏幕上的图片发表评论。按照表1中对每个试验中列出的指定的话语( 表1;语言只)。使用语音的音调相同的联合关注的条件。

图1
图1:一个非社会Object的实施例。对象(花)的类型为t他同样跨越块,但在颜色变化。 请点击此处查看该图的放大版本。

10.嘿,看过来!这难道不是一个愚蠢的图片? (R)
1.社会参与(窗帘打开):保持婴儿的注意力。热烈交谈的婴儿和偶然回应。策略包括互动式儿童用手势歌曲如itsy-bitsy的蜘蛛,并在总线上的轮子。
2.非社会(窗帘关闭):保持安静。
3.共同关注(窗帘打开)
R =看右画面; L =看屏幕左侧。指定其实验者的权利。
1.看在这里清凉的画面!你认为这是一个很酷的图片吗? (R)
2.我很喜欢这幅画在这里。你怎么看? (L)
3.嗨,让我们都来看看这个屏幕一起!你能看到我指着图片? (L)
4.哇,这张照片是真是太棒了!你喜欢的图片吗? (R)
5.嘿,看过来!这难道不是一个愚蠢的图片? (L)
6.看看在这里清凉的画面!你认为这是一个很酷的图片吗? (R)
7.我真的很喜欢这幅画在这里。你怎么看? (L)
8.嗨,让我们都来看看这个屏幕一起!你能看到我指着图片? (R)
哇哦,这张照片是真是太棒了!你喜欢的图片吗? (L)
4.语言仅-(窗帘关闭)
1.看在这里清凉的画面!你认为这是一个很酷的图片吗?
2.我很喜欢这幅画在这里。你怎么看?
3.嗨,让我们都来看看这个屏幕一起!你能看到我指着图片?
4.哇,这张照片是真是太棒了!你喜欢的图片吗?
5.嘿,看过来!这难道不是一个愚蠢的图片?
6.看看在这里清凉的画面!你认为这是一个很酷的图片吗?
7.我真的很喜欢这幅画在这里。你怎么看?
8.嗨,让我们都来看看这个屏幕一起!你能看到我指着图片?
哇哦,这张照片是真是太棒了!你喜欢的图片吗?
10.嘿,看过来!这难道不是一个愚蠢的图片?
5.共同关注(窗帘打开)
1.哇,这张照片是真是太棒了!你喜欢的图片吗? (L)
嘿,看过来!这难道不是一个愚蠢的图片? (R)
3.嗨,让我们都来看看这个屏幕一起!你能看到我指着图片? (L)
4.我很喜欢这幅画在这里。你怎么看? (R)
5.查看过这里的很酷的图片!你认为这是一个很酷的图片吗? (R)
6.哇,这张照片是真是太棒了!你喜欢的图片吗? (L)
7.嘿,看过来!这难道不是一个愚蠢的图片? (L)
8.嗨,让我们都来看看这个屏幕一起!你能看到我指着图片? (R)
9.我很喜欢这幅画在这里。你怎么看? (L)
10.看在这里清凉的画面!你认为这是一个很酷的图片吗? (R)
6.非社会(窗帘关闭):保持安静。
7.社会参与(窗帘打开):保持婴儿的注意力。热烈交谈的婴儿和偶然回应。战略性ES包括交互式儿童用手势歌曲如itsy-bitsy的蜘蛛,并在总线上的轮子。
8.语言仅-(窗帘关闭)
1.哇,这张照片是真是太棒了!你喜欢的图片吗?
嘿,看过来!这难道不是一个愚蠢的图片?
3.嗨,让我们都来看看这个屏幕一起!你能看到我指着图片?
4.我很喜欢这幅画在这里。你怎么看?
5.查看过这里的很酷的图片!你认为这是一个很酷的图片吗?
6.哇,这张照片是真是太棒了!你喜欢的图片吗?
8.嗨,让我们都来看看这个屏幕一起!你能看到我指着图片?
9.我很喜欢这幅画在这里。你怎么看?
10.看在这里清凉的画面!你认为这是一个很酷的图片吗?

表1:块和脚本的秩序。

  1. 清理
    1. 继脑电图记录,从婴儿的头上入网。
    2. 消毒按照制造商的协议网络。
    3. 保存脑电图记录文件。在这种模式中,当程序在模式结束时自动关闭EEG录音文件自动保存。
  2. 脑电图数据处理15,16
    1. 槽口以60Hz过滤原始EEG数据,然后应用0.1Hz的高通滤波器。
    2. 段中的原始数据转换为更短的长度时期。
      注:此模式细分的数据为30秒时期,因为目标是在参与的不同状态来评估婴儿脑电功率。如果过多的数据丢失是一个问题,更短的时期,如1 - 可以使用3秒。
    3. 执行每个时期伪影剔除。排除来自每个历元的电极如果根指的是EEG电压数据的平方超过175μV或如果放大器在信号出现内的任何时间饱和。拒绝从进一步分析> 20个排除电极时期。重新参考EEG到其余电极的平均参考。
    4. 使用傅立叶变换来计算EEG功率在每个历元为选择的频带的每个电极。计算脑电功率平均为感兴趣区域。平均好历元,以产生对于每种条件,区域,和频带的平均功率值。登录使用的自然对数变换功率值。
      注:婴儿在给定的条件下可用的脑电图数据,他们必须在该条件数据中的至少一个可用30秒时代。该协议使用具有基于液体的盐水电极的高密度EEG系统(见材料表 )开发。其他EEG系统是合适的,但具体步骤可能会有所不同。
  3. 婴儿展望行为16的编码。
    1. 使用行为编码软件与来编码视频帧接一帧的能力(每30 第二个的)。添加代码,以每个婴儿的视频文件,以纪念在每个块开始( 例如,使用的铃声,表示在范式段过渡)。
      注:对于联合关注块,标记每个试验开始(使用审发的声音,在范式)和DIR挠度实验者点(左或右;使用其中概述哪个方向上各试验实验者点脚本)。
    2. 代码中的婴儿的社会参与和共同关注的条件时的样子。
      注:例如,在这项研究中的一些代码(或事件)的包括:“婴幼儿看屏幕左侧”,“婴幼儿看着屏幕右边”,“婴幼儿看着实验者”,“婴幼儿看着父母的脸”,‘婴幼儿看别处’( 例如,当婴儿看起来比屏幕,实验者,或父母之外的任何地方),而‘失踪’(当婴儿是从摄像机画面)。列车编码器到0.80卡帕的可靠性阈值和双码20%的视频,以评估评估者间的可靠性。使用的编码软件,以评估这两个编码器具有相同的持续时间编写同样的期待行为的程度。用一秒的公差窗口,以便发作或偏移对方一秒钟之内寻找行为将被记为一个协议。
    3. 量化的社会参与状况看婴儿的行为。
      1. 在对社会参与块的总时间计算(看社会参与块×100的实验者/总时间时间)婴儿看着实验者的时间的百分比。此变量索引的程度,婴儿照料实验者,从而在社会接合状态接合为目的。
    4. 量化联合关注条件婴儿看的行为。
      1. 评估时间的婴儿跟随实验者的角度和视线的百分比。
        1. 实验者尖离开时选择视频的秒数。在这一时间窗口,计算婴儿看着左屏幕,右屏幕的时间。接下来,选择的时候实验者指出正确的,并计算时间婴儿看着屏幕左侧和右侧屏幕。
        2. 综上所述婴儿看着正确的屏幕的时间( 时间实验者尖左,婴儿看了看左边的屏幕和时间时,实验者指出权利和婴儿看着屏幕右侧)。
        3. 综上所述婴儿看了看屏幕不正确的时间( 时间,当实验者尖左,婴儿看着屏幕右侧的时间当实验者指出权利和婴儿看着屏幕左侧)。
        4. 计算的时候,婴儿看着正确的屏幕和不正确的屏幕,从总找时间联合关注块的百分比。这个变量指标的程度婴儿高精度地追踪实验者对共同关注的出价。
      2. 计算的时间百分比进行联合关注块中的婴儿看着电子xperimenter。
      3. 总结时间的婴儿花费在寻找正确的屏幕和实验者的百分比。这个变量指标,其婴幼儿从事共同关注的程度。

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Representative Results

婴幼儿行为展望

代表性的成果是从73×12个月大的婴儿12。条件是有效改变婴儿的寻找行为16。在社会参与状况,婴幼儿度过了大部分时间看着实验者,如预期(平均而言,参与社会条件中时60.06%)。此外,每一个婴儿看着实验者的时间超过50%。在共同关注的条件,婴儿准确其次实验者的目光和指点:婴幼儿用了2.88倍看着正确的屏幕,实验者曾指出相比于不正确的屏幕。婴儿也花大部分时间在共同关注参与,定义为时间都在看实验者和正确的屏幕(平均67.93%的量;对于莫再详细信息,请参阅原第16条)。该模式还有效地保持不同气质的婴儿中婴儿的兴趣。具体而言,有婴儿气质之间没有关系作为与父报告度量17和可用的EEG数据的每个条件的量来评估。这证明了范例不偏,得到取决于气质个体差异不同量可用EEG数据。

脑电图数据分析策略

重复测量方差分析(方差分析)与条件和区域作为重复测量,并用Bonferroni校正的事后比较,在本研究中使用的。然而,混合造型也合适。在初始模型,纳入联合关注和非社会条件,这几个方面有所不同:联合ATTention包括语言,面到面的相互作用,以及联合关注的存在而非社会状况现在没有这些输入。单独的模型,用于每个频带。每当在该初始模型中观察到用条件的条件主效应或相互作用,该模型重复两次:一次添加的唯一语言条件和第二时间将所述社会接合状态。这是确定哪些社会投入的层面解释了共同关注和非社会条件之间的脑电功率差。在模型中包括唯一的语言条件是评估语言输入是否解释了共同关注和非社会条件之间的脑电功率差。如果语言只和联合关注条件都EEG功率从非社会状况不同,这表明联合关注和非社会的条件之间的差异部分地由语言翻译的神经处理说明年龄输入。包括在模型中的社会参与状况检查面对面的面对面的互动是否解释了共同关注和非社会条件之间的脑电功率差。如果两个社会参与和共同关注的条件脑电功率从非社会条件不同,这表明面对面的面对面的互动讲解联合关注和非社会条件之间的差异。

脑电功率值

婴儿EEG功率(整体和区域内)由条件在预期图案16改变,验证所提出的范例。婴儿EEG功率在4评估- 6赫兹,6 - 9赫兹的频带,这被广泛用于婴儿研究6,18,19,20。在婴幼儿,这些频带被认为是反映慢波大脑活动,所以在这些频带较低的功率被认为是指数大于神经激活6,18,19,21,22。婴儿4 - 6赫兹,6 - 9赫兹功率在额叶,颞,和顶叶区域进行评价,根据这些区域的社会互动6,23,24,25,26,27所提出的参与。由条件改变可用的数据量。平均而言,婴幼儿有78.08 S IN的非社会条件可用数据; 82.60 S IN的唯一语言条件可用数据的; 125.75 S IN的共同关注条件可用数据的;和118.36小号可用数据在社会从事WindoEMENT条件。在每种条件下可用的数据量无关婴儿脑电功率。

结果对于每个频带16相似。共同关注和非社会条件,包括在最初的模型。相比于非社会状况总体和各区域内电源是联合关注的条件下。因此,语言只和社会接合条件添加到模型梳理开语言输入和面到面的相互作用是否有助于共同关注和非社会的条件之间的功率差( 见图23)。正面区域参与定向和转移注意24,27和功率从前额头皮区域记录最低,索引大于激活,在接头注意力条件相比于其他条件。这与在接头注意力条件的需求是一致的(在每个区域和状况的结果,参见图45),并证明了语言输入和面到面的相互作用不解释在之间前额头皮功率差共同关注和非社会条件。颞区在面部处理26和功率从颞部头皮区域记录起到一定的作用是最低的,索引更大的激活,在这两个具有与非社会条件比较觌社会交往(共同关注和社会参与)的条件。这表明,在颞部头皮区域联合关注和非社会条件之间的神经处理的差异可以归因于面对面地面对面的互动。壁层区域参与空间定向和凝视以下6,外部参照“> 23,25,26,这是唯一的联合关注的条件作为婴儿必须向实验者的出价关注作出回应的要求。因此,从顶头皮处记录的功率较低,索引的更多的神经激活,在合资相对于所有其它条件注意状态因此语言输入和面到面的相互作用不解释共同关注和非社会的条件之间顶叶头皮功率差的功率值从7.21范围(使用自然对数转化的)。 - 在6 6.71 - - 7.71在4 - 6赫兹和6.32。9赫兹这些是与使用的相同的EEG记录系统和可比较的工艺参数过去的研究一致的28然而,EEG功率值可基于各种因素,例如在EEG系统使用和参考和伪影参数的选择。


图2.平均4 -每种条件下的6 Hz功率。在此示例中的12个月大的婴儿,4 - 6 Hz电源是在接头注意条件下,更大的编制索引神经激活,相对于所有其他条件。这表明,语言输入和脸对脸相互作用的存在不能完全解释的共同关注和非社会条件之间的功率差。误差棒代表标准误差。 请点击此处查看该图的放大版本。

图3
图3.平均6 -中的每个条件9 Hz功率。在此示例中的12个月大的婴儿,6 - 9 Hz电源是在接头注意状态,indexi下纳克更大神经激活,相比于非社会和唯一的语言条件。有6个没有什么区别 - 联合关注和参与社会条件之间9 Hz的电源。误差棒代表标准误差。 请点击此处查看该图的放大版本。

图4
图4.平均 4 -每种条件和区6赫兹电源。在此示例中的12个月大的婴儿,4 - 在额顶部区域6 Hz电源是在接头注意条件下,更大的编制索引神经激活,与其它条件相比较。颞4 - 与非社会状况相比6赫兹功率在两种联合关注和社会接合条件下。误差棒代表标准误差。这figu重新已从16修改。 请点击此处查看该图的放大版本。

图5
图5.平均6 -中的每个状态和地区9 Hz功率。在此示例中的12个月大的婴儿,6 - 在正面区域9 Hz电源是在接头注意条件下,更大的编制索引神经激活,与语言仅和非社会的条件进行比较。在时间区域中,6 - 9 Hz电源是与非社会状况相比,两个共同关注和社会接合条件下。误差棒代表标准误差。这个数字已经从16修改。 请点击此处以查看该图的放大版本。

补充图。刺激用在范式 。补充文件“的每个块的照片列表”包括伴随的范例每个块的刺激文件的名称。刺激文件也包括在内。 请点击这里下载这些数据。

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Discussion

首先,它是至关重要的.NET应用程序是正确的,阻抗降低。第二,向家长解释脑电图网络应用和模式将需要和家长如何帮助安抚婴儿,如果不说话或做眼睛接触婴儿,这将模糊之间的界线,他们变得挑剔是很重要的社会和非社会条件。此外,指导家长让婴儿从拉动网,这可能会影响脑电数据,并导致净损害。三,一致的管理模式是至关重要的。这包括使用语音的同样的色调和在所有条件和所有参与者的影响;确保每个开始共同关注试验前得到婴儿的注意力;并保持婴儿的社会参与状况时集中在实验者。如果有多个实验者,他们说话的语气和影响应该是相似的,所以不会引入experimente[R效果。四,遵守社会和非社会条件交替顺序,以维持整个协议婴幼儿的合作。最后,确认婴儿从事条件意在通过社会参与和共同关注的条件时编码的婴儿寻找行为。

有多种修改这一技术。如果婴儿变得挑剔,可以通过停止中途修改的范例。整个范例包括8×2.5分钟块(与每个条件重复两次),并且每个条件中的前四个块发生一次。因此,如果有必要为婴儿或父母,就可以结束范式一半,仍然完成了每一次的条件。在这个协议块的顺序和管理是所有婴儿一样。如果研究人员正在使某些关注的是,块的顺序不会影响神经活动,该块的顺序可以反跨参与者平衡。然而,基于驾驶,平衡需要两个约束:(1)各条件需要的情况下的范例需要尽早结束和(2)的块需要的社会(联合关注和社会互动之间交替的前四个块表示条件)和非社会(语言只和非社会条件),以保持婴儿的兴趣。

这种模式只进行了试点与11 - 14个月大的婴儿。然而,如果研究者有兴趣,这种模式可以在其他年龄段使用。这个模式是最有可能是合适的时间窗口是6个月,当注视下共同关注和能力都很好地建立29至24个月。这个年龄段是在共同关注的非语言社会交往和语言学习13,14最重要的发育。如果使用paradi通用汽车对其他年龄段,条件的修改可能并不需要。然而,最有效的块长度可根据婴儿的年龄而有所不同。具体来说,块可能需要缩短年轻的年龄,以保持婴儿的合作与关注。

如果实验室的技术能力不允许两台电脑屏幕的呈现,可以修改范例只有一个屏幕完成。主要考虑的是利益是否在于评估是否婴幼儿与实验者的方向符合看看左边或右边的屏幕。这需要两个屏幕允许的时间每个婴儿着眼于正确或不正确的屏幕数量,如果只使用一个屏幕,这是不可能的评估。如果在应对成人共同关注的竞标个体差异不是研究问题的一部分,在单一屏幕可能就足够了。

为了再经过Disentangle脑电功率由社会环境如何变化,婴儿脑电图可以根据婴幼儿是否参加实验者或计算机屏幕上的共同关注和参与社会的条件内进行解析。此外,婴幼儿脑电图可当婴儿是在搞状况如预期,如从社会参与的条件只有包括EEG数据时,婴儿看着实验者进行分析。

虽然父母大多与说明符合社会不与他们的婴儿互动,研究人员可以用脑电图记录期间父干扰有关。一个修改是父戴耳机和/或遮阳板,这样他们就不会知道脑电图记录过程中发生了什么事。此外,由于婴儿坐在父母的腿上,婴儿可以通过父母的身体语言影响。婴儿可以坐在高脚椅,而不是父母的腿上,但THIS可降低时间的婴儿能容忍脑电图记录的金额。另一种选择是使用一个事件标记的脑电图数据标记时,父母与婴儿接合,不包括此数据。然而,值得注意的是,尽管母公司的交互作用的可能性,也有代表性的数据显著条件的差异。最后,在所提出的协议,试验和块编码被标记在所述视频事后,基于听觉音调符号化块和试声母。另一种方法是脑电图记录期间同步视频脑电图和标记转换。

记录EEG与婴儿是具有挑战性的,这协议的限制是,并非所有的婴儿将在每种条件下可用的EEG数据。在此示例中,73选自85名婴儿(85.88%)其中EEG被成功地记录了有用的数据对所述至少一个条件。为了最大限度地提高可用脑电数据的潜力,块经常改变NAT的保持婴儿的兴趣。然而,它可以是一个挑战对于婴儿保持整个协议(20分钟)和婴幼儿的兴趣是在其中实验者是帘(非社会和仅语言条件)的后面的条件fussier。 73名婴儿可用EEG数据,78.1%(57名婴儿)有可用EEG在非社会状况和71.20%(52名婴儿)有用于唯一的语言 - 条件数据。相比之下,婴幼儿的91.80%(67名婴儿)的联合关注病情有用的数据和87.85%(63名婴儿)在社会参与状况有可用的数据。最后,有可能影响婴儿可以跨块不等。为了解决这个问题,婴幼儿影响可以被编码和跨越的条件进行比较。脑电图研究的一个总的限制是,它是很难知道确切位置,从头皮记录的EEG活动是从大脑皮层中产生。然而,值得注意的是,在脑ACTIV地区差异的报道模式跨越的条件,两者均是成人功能磁共振成像研究24,27,30,12一致。

报告的脑电图模式的主要意义是加入了控制社会和非社会条件在社交互动系统地研究功能性神经激活。条件被设计梳理开的社会互动的不同元素的效果 - 如存在与不存在语言和面到面的相互作用 - 了解不同社会输入在婴儿EEG功率图案的贡献。条件是由编码婴儿看的行为,以确保按预期社会参与的婴儿验证。许多婴儿脑电图研究使用“停止状态”或记录基线条件,其中包括社会和非社会因素5,小姑娘=“外部参照”> 8,9。这种模式体现了社会和非社会条件之间的婴幼儿脑电功率显著差异,这表明这种模式的相关性评估社会参与的发展处于起步阶段。此外,它表明脑电图记录时使用明确的社会和非社会条件,最大限度地提高婴幼儿的一致性,有可能是在什么婴儿参加到,如果社会和非社会刺激的录制过程中存在变异的重要性。

这种模式和结果证明背景如何影响功能神经激活,脑电功率评估。未来的研究可以利用这种技术来检测功能性神经发展的同时兼顾记录方面的作用。这包括使用明确的社会和非社会条件以及使用多个上下文有功能NE的更全面,更透彻的理解乌拉尔激活。此外,未来的研究应该通过使用其它措施,如EEG相干性或交叉频率耦合,以进一步检查与社会输入相关联的大脑活动的差动模式建立在从这个范例的结果。此外,婴儿发育的不同领域有可能的联系。因此,这种模式评估社会互动的神经基础可以与其他EEG范式攻认知和运动发展31中。评估这些跨多个域婴儿EEG,以及使用多神经措施,将提供婴儿发育的更宽阔的视野和进一步的这些领域是如何在大脑中的相关谅解。此外,配对脑电图与其他神经技术,如功能磁共振成像,将有助于更好地了解皮质活动的模式如何与潜在的大脑区域。

这种模式在了相隔戏弄可能underl因素的第一步即联合关注和非社会条件,包括语言输入和脸对脸的互动之间的差异。然而,共同关注是复杂的,多方面的。它包括以下组分,例如凝视,交替注视,和指向。未来的研究可以打破这些组件集成到不同的条件,如具有唯一定点条件和实验者只交替注视的条件,进一步分析的共同关注的不同组件如何涉及到婴儿脑电图。此外,评估如婴儿的年龄和社会经济地位的个体差异如何这种模式的每个条件中涉及到婴幼儿脑电功率和连贯性的模式是未来的另一个重要方向。很可能的,例如,EEG在社会与非社会背景下都具有不同的敏感性,环境因素,如贫困或文化记录。因此,在多个控制记录上下文检查脑电图可允许更细致入微的p对婴儿的功能神经激活环境影响icture。

在报告的范例,实验者社会与婴儿接合。有婴幼儿的社会脑电图记录在他们的照顾者的互动将允许在父母和婴儿的互动质量的个体差异是如何与脑电功率模式分析。此外,临床诊断,如泛自闭症障碍(ASD)通常与在社交互动障碍相关联。使用这种模式与社会困境的高风险临床人群将进一步某些诊断,如房间隔缺损的神经生物学基础的理解。此外,许多研究使用基准并非一定是社会和非社会的,比较典型的脑电图个人发展那些具有ASD的时候这也将是特别重要。这可能是这些群体之间的差异脑电图可以部分是FUNC在所述基团在基线期间寻找( 例如 ,在实验者或在一个对象)的差异和灰。最后,概念和设计报告的范例背后可以适用于其他国家之外的社会投入。在这种模式中,非社会和共同关注的条件不同有三种方式:联合关注病情的语言输入,脸对脸互动,共同关注的存在。被列入附加条件,梳理出其社会投入推动了共同关注和非社会条件之间的差异。此试内设计中使用的条件,以分离出不同的环境贡献的可能在其他域中被应用。

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Disclosures

作者没有披露报告。

Acknowledgments

我们感谢赖恩·约翰逊和利·米勒为他们在收集数据的援助。

Materials

Name Company Catalog Number Comments
EEG Amplifier EGI N/A We used a net amps 300 system. Contact EGI for more information or to purchase. https://www.egi.com/
EEG Sensor Nets EGI N/A We used HDGSN 130 nets with 128 channels in pediatric sizes. Contact EGI for more information or to purchase. https://www.egi.com/clinical-division/geodesic-sensor-nets
EEG Recording Software Netstation N/A Contact EGI for more information or to purchase. https://www.egi.com/clinical-division/net-station
EEG Recording Computer Apple N/A An apple computer is required to run the Netstation software. The operating system just has to match the version of Netstation used.
Stimulus Presentation Computer Dell N/A E-Prime 2.0 is compatible with PCs running Microsoft Windows
XP SP3, Vista SP1, 7 SP1, 8/8.1 and 10
Stimulus Presentation Software - E-Prime 2.0 Professional Edition Psychology Software Tools, Inc. http://www.psychology-software-tools.mybigcommerce.com/e-prime-2-0-professional/
Stimulus Presentation Monitors Dell N/A LCD monitors are appropriate.
Potassium Chloride Sigma-Aldrich http://www.sigmaaldrich.com/catalog/product/sigma/p9541?lang=en&region=US
Pipettes Karter Scientific Labware Manufacturing Co. http://www.kartersci.com/7ml_
Volume_3ml_Graduated_
Transfer_Pipette_Karter_
p/206h2.htm
Disinfectant-Control 3 Disinfectent Germicide Maril Products Inc https://www.amazon.com/Control-Disinfectant-Germicide-Cntrl3-Concntr/dp/B007AZ37VC
EEG Processing Software MATLAB https://www.mathworks.com/products/matlab/
Data Analysis Software SPSS https://www.ibm.com/marketplace/cloud/statistical-analysis-and-reporting/purchase/us/en-us#product-header-top
Coding Software - The Observer XT Noldus http://www.noldus.com/
General Note: This equipment list includes what was used in the presented study, however other systems and products with the same capabilities are also appropriate.

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