En Inden-fag Eksperimentel protokol til vurdere virkningerne af Social Input på Infant EEG

Behavior

Your institution must subscribe to JoVE's Behavior section to access this content.

Fill out the form below to receive a free trial or learn more about access:

 

Summary

Denne hidtil ukendte protokol er at vurdere de neurale baser af social interaktion hos spædbørn. Paradigmet er designet til at drille hinanden, hvordan forskellige sociale input, såsom sprog, fælles opmærksomhed, og ansigt-til-ansigt interaktion vedrører spædbarn neurale aktivering. Spædbarn EEG magt er registreret under både sociale og nonsocial forhold.

Cite this Article

Copy Citation | Download Citations

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).

Please note that all translations are automatically generated.

Click here for the english version. For other languages click here.

Abstract

På trods af betydningen af ​​sociale interaktioner til spædbarn hjernens udvikling, har lidt forskning vurderet funktionel neural aktivering, mens spædbørn socialt interagere. Elektroencephalografi (EEG) magt er en fordelagtig teknik til at vurdere spædbarn funktionel neural aktivering. Men mange undersøgelser rekord spædbarn EEG kun under én hidtidige tilstand. Denne protokol beskriver et paradigme, der er designet til en samlet kvalitativ vurdering spædbarn EEG aktivitet i både sociale og nonsocial sammenhænge samt drille hinanden, hvordan forskellige typer af sociale input forskelligt vedrører spædbarn EEG. Indenfor-fag paradigme indbefatter fire kontrollerede betingelser. I nonsocial tilstand, spædbørn se objekter på computerskærme. Den fælles opmærksomhed betingelse indebærer en eksperimentator lede barnets opmærksomhed på billederne. Den fælles opmærksomhed betingelse omfatter tre typer af sociale input: sprog, ansigt-til-ansigt interaktion, og tilstedeværelsen af ​​fælles opmærksomhed. Forskellei spædbarn EEG mellem nonsocial og fælles opmærksomhed betingelser kunne skyldes nogen af ​​disse tre typer af input. Derfor blev to yderligere betingelser (en med sprogligt input mens eksperimentatoren er skjult bag en skærm og et med ansigt-til-ansigt interaktion) medtaget for at vurdere de drivende kontekstuelle faktorer i mønstre af spædbarn neural aktivering. Repræsentative resultater viser, at spædbarnet EEG power varieres efter tilstand, globalt og differentielt ved hjerneområde, støtte af funktionaliteten af ​​spædbarn EEG magt. Denne teknik er fordelagtigt, idet det omfatter forhold, der klart social eller nonsocial og giver mulighed for undersøgelse af, hvordan bestemte typer af sociale input vedrører EEG magt. Dette paradigme kan bruges til at vurdere, hvor individuelle forskelle i alder, påvirke, socioøkonomisk status, og forældre-barn interaktion kvalitet vedrører udviklingen af ​​den sociale hjerne. Baseret på den påviste funktionelle karakter af spædbarn EEG magt, fremtidige undersøgelser should overveje rollen som EEG optagelse kontekst og design forhold, der er klart social eller nonsocial.

Introduction

Sociale interaktioner er afgørende for spædbarn neural udvikling 1, 2. Selvom nyere forskning er begyndt at fokusere på udviklingen af den sociale hjerne 3, 4, er de neurale processer involveret i socialt engagement ikke godt forstået. Målet med den rapporterede metode var at vurdere, hvor spædbarn elektroencephalografi (EEG) magt, et mål for spænding frigivet fra neuronal kommunikation, varierer på tværs kontrollerede sociale og nonsocial sammenhænge. Denne metode gør det muligt at vurdere, hvordan specifikke aspekter af den sociale input forskelligt vedrører neurale aktivering og har konsekvenser for den fremtidige undersøgelser for at overveje den rolle, som optagelsen kontekst ved vurderingen funktionel neural aktivering.

EEG er en velegnet metode til måling spædbarn hjerneaktivitet, som det er noninvasive og robust til barn bevægelse. En hætte sammensat af elektroder er psnøret på barnets hoved for at optage elektrisk aktivitet fra hjernebarken frigives under neuronal kommunikation. EEG power er et mål for spænding ved hver elektrode sted over et tidsrum. EEG er et funktionelt mål for neural aktivitet og dermed til dels den umiddelbare kontekst hvorunder EEG registreres. På grund af sin funktionelle karakter, EEG power har potentialet til at blive sammenlignet på tværs af kontekster bruger indenfor-fag design og dermed indeksere kontekst-specifik aktivering. Derfor kan EEG benyttes til at vurdere både de neurale fundament for sociale interaktioner specifikt og af kontekst-specifik aktivering mere generelt. Men dette potentiale er ikke fuldt realiseret som spædbarn EEG ofte registreres under kun én betingelse.

Mange undersøgelser har indspillet spædbarn EEG magt under en "hvile tilstand" eller baseline, hvilket ikke altid er klart skelne mellem social og nonsocial input. I nogle tilfælde er EEG registreret som spædbarns se en eksperimentator spin en bingo hjul 5, 6, 7, se en eksperimentator slag bobler 8 eller se en eksperimentator ryste en skralde 9, 10. Dog kan spædbørn deltage til enten forsøgslederen eller genstanden, og spædbarn egenskaber kan påvirke, hvordan de rette deres opmærksomhed. Således for nogle spædbørn baseline kunne være social, hvis de går til forsøgslederen og for andre spædbørn baseline kunne være nonsocial hvis de deltager primært til objektet. Som EEG afspejler optagelsen sammenhæng observeret individuelle forskelle i baseline EEG, at forskere kan fortolke som stabil eller udviklingsmæssigt meningsfuldt kunne simpelthen skyldes forskelle i, hvad børn deltog til på tidspunktet for optagelsen. Faktisk indspillet en undersøgelse EEG mens spædbørn set en kvinde sang, mens du holder en genstand

Social interaktion er kompleks og mangesidet. Derfor, hvis EEG blev indspillet i løbet af en naturalistisk interaktion, kunne det være svært at drille hinanden de neurale behandling af forskellige aspekter af interaktionen (fx hørelse sprog, interagerende ansigt til ansigt, eller deltage i fælles opmærksomhed). En strategi for at løse dette problem indebærer, herunder forskellige forhold, der hver involverer et vist aspekt af social interaktion. Således er dette paradigme udformet til systematisk sammenligne, hvor EEG strøm varierer alt efter den specifikke type social input.

Den rapporterede inden-fag paradigme indebærer recording spædbarn EEG under 4 betingelser. Betingelserne var designet til både at undersøge den funktionelle karakter af spædbarn EEG magt - hvordan det varierer afhængigt af optagelse kontekst - og at vurdere de roller specifikke typer af sociale input. Først blev en nonsocial knyttet betingelse, hvor spædbarnet oplevede objekter på to computerskærme. Ved at præsentere objekter på computerskærme stedet for at have en eksperimentator manipulere et objekt, er denne betingelse klart nonsocial og involverer ingen form for social input. Dernæst blev en fælles opmærksomhed knyttet betingelse hvor forsøgslederen rettet barnets opmærksomhed på billeder og talte om billederne. Den fælles opmærksomhed tilstand dermed involverer tre typer af sociale input: ansigt til ansigt interaktion, sprog input, og den ekstra komponent af fælles opmærksomhed. Derfor er de nonsocial og fælles opmærksomhed betingelser varierer på tre dimensioner (ansigt til ansigt interaktion, sprog input, og tilstedeværelsen af ​​fælles opmærksomhed). Således enhver diffreferencebasis i EEG magten mellem de nonsocial og fælles opmærksomhed betingelser kunne tilskrives nogen af ​​disse tre sociale input. Derfor blev 2 yderligere betingelser inkluderet for at drille hinanden, hvilket aspekt af social input forklaret eventuelle observerede forskelle i neural aktivitet mellem de nonsocial og fælles opmærksomhed betingelser. For at vurdere effekten af ​​sproget, blev et sprog, der kun knyttet betingelse, hvor spædbarnet kunne høre forsøgslederen kommentere billederne på computerne, men kunne ikke se forsøgslederen. Hvis således EEG magt var ens under det fælles opmærksomhed og sprogspecifikke kun betingelser sammenlignet med nonsocial tilstand, denne virkning kan tilskrives sprog. Endelig at vurdere virkningen af ​​face-to-face interaktion, blev en socialt engagement knyttet betingelse hvor forsøgslederen var ansigt til ansigt med spædbarnet og med betinget indgreb med spædbarnet. Hvis EEG power var ens under det fælles opmærksomhed og sociale engagement betingelser i forhold til nonsocial tilstand, kunne forskellen mellem den fælles opmærksomhed og nonsocial betingelser tilskrives ansigt til ansigt interaktion. Hvis forskellen mellem den fælles opmærksomhed og nonsocial betingelser ikke blev forklaret af de sprog-only og sociale engagement betingelser, ville dette tyder på, at tilstedeværelsen af ​​fælles opmærksomhed specifikt var at forklare forskelle i EEG magt. Dette paradigme blev afprøvet med 12-måneder gamle spædbørn, da dette er en alder, hvor kapaciteten for fælles opmærksomhed er veletableret 12. Hertil kommer, at fælles opmærksomhed i løbet af denne tid er særlig vigtig for sproglig udvikling i 2. leveår 13, 14, så neurale aktivering i denne sammenhæng var af særlig interesse i denne alder.

Paradigmet er designet til at opretholde spædbørn interesse og samtidig sikre, at betingelserne er standardiseret og adskiller sig kun i den type social input. Hver af de fire betingelser gentages en gang til i alt otte blokke, som skifter mellem forsøgslederen er til stede (delt opmærksomhed og sociale engagement betingelser) eller fraværende (nonsocial og sprogspecifikke kun betingelser). For at bevare sammenhængen, er fotografier af objekter præsenteret i alle forhold, og de samme ytringer bruges i hele blokke. Under hver blok, 10 fotografier af nonsocial objekter vises sekventielt på computerskærme. Der er 10 kategorier af genstande (fx blomst, handsker) og fire farver af hvert objekt. Således er de samme 10 kategorier af genstande præsenteres i hver blok med farven af ​​genstandene varierer tværs blokke. De stimuli blev udvalgt til at være interessant for spædbørn. I løbet af de joint opmærksomhed og sproglige eneste betingelser, forsøgslederen gør en scripted ytring som hvert objekt vises på skærmen. Der er 10 specifikke ytringer (med specificerede anvisninger til at pege på den venstre eller højre computerskærm i leddetopmærksomhed betingelse). Ytringer er de samme for den fælles opmærksomhed og sproglige kun betingelser, men siges i en variabel for at opretholde spædbarn interesse og for at forhindre at knytte særlige kategorier af objekt med bestemte ytringer. Rækkefølgen af ​​ytringer er den samme for den første fælles opmærksomhed blok og første sprog-kun blok. Ordren skifter derefter til den anden fælles opmærksomhed og sprog-kun blokke. Endelig retning peger varierer for hver fælles opmærksomhed blok og er pseudo-randomiseret, således at spædbørn ikke kan forudse retningen.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

Alle procedurer blev godkendt af Boston University Institutional Review Board (IRB).

1. Rekruttering

  1. Identificer potentielle deltagere gennem deltagende databaser (hvis tilgængelig), gennem offentligt tilgængelige statslige fødsel optegnelser, gennem online-annoncering, og gennem face-to-face rekruttering begivenheder.
  2. Ring potentielle deltagere og invitere dem til at deltage i undersøgelsen.
    1. Forklar, at undersøgelsen er at se på de sociale erfaringer, og hvordan de relaterer til hjernens udvikling.
    2. Forklar, at et besøg ville indebære at bruge EEG for at få et mål for barnets hjerneaktivitet ved hjælp af en elastisk hætte lavet af bløde svampe. Forklar, at spædbarnet ville sidde på forældrenes skød mens du kigger på billeder på en computerskærm og spille Peekaboo med en eksperimentator, og at dette giver mulighed for at se hjerneaktivitet.
    3. Forklar, hvor længe besøget varer, og at et besøg kan planlægges, når der er mest convenient for moderselskabet, baseret på barnets tidsplan. Give oplysninger om transport muligheder (f.eks, om der er gratis parkering eller refusion for offentlig transport) og om kompensation (hvis nogen er leveret).

2. Løb en Visit

BEMÆRK: Planlæg besøg for en tid, hvor barnet vil være opmærksomme og veludhvilet. Har to eksperimentatorer rådighed. Den ledende forsøgslederen vil gøre nettet ansøgning og administrere forholdene under EEG optagelse. Den anden forsøgslederen vil hjælpe med netto ansøgning, styre EEG optagelse og stimulus præsentation computere, og overvåge den rå EEG med at de registreres.

  1. Laboratorium oprettet
    1. Registrere EEG i en elektrisk afskærmet kabine om muligt at forhindre interferens med EEG-signal.
    2. I kabinen, placere to tilstødende computerskærme (måling 14,5 x 12 inches) på et bord. Placer skærmene 18 inches hinanden. Placer en stol (hvor den forælder og barn vil sidde) 24 inches fra bordet og vender de computerskærme. Der skal være mindst 24 inches mellem bordet og bagvæggen af ​​standen (så forsøgslederen kan stå bag bordet overfor barnet). Sørg for, at stolen og bordet er i en højde, således at computerskærme er ved barnets øjenhøjde.
    3. Placer to højttalere på jorden på begge sider af bordet, rettet mod stolen, hvor den forælder og barn vil sidde.
    4. Placer et stativ videokamera under bordet og vender op, så barnets ansigt er i frit udsyn.
    5. Hæng en uigennemsigtig gardin umiddelbart bag tabellen for forsøgslederen at stå bag at være skjult fra barnets mening i løbet af de nonsocial og sprog-only betingelser.
    6. Placer en rangle, en lille udstoppet dyr, og korn i kabinen. Brug den samme rasle og dyr for alle deltagere.
  2. Glæder sig over family
    1. Ved ankomsten, tilbyde forældre en mulighed for at fodre og skifte barnet, før du begynder.
    2. Opnå informeret forældrenes samtykke.
    3. Forklare EEG og paradigme.
      1. Forklar, at EEG indebærer en netto lavet af bløde svampe, der er dyppet i varmt vand, som måler hjerneaktivitet. Forklar, at EEG netto ikke udsender noget, men bare måler elektrisk aktivitet frigives fra neuroner i hjernen kommunikerer med hinanden.
      2. Fortæl den forælder, som barnet vil se på billeder på en skærm og interagere med forsøgslederen.
      3. Forklar, at nogle gange forsøgslederen vil være bag forhænget, skjult. Understreg, at det er vigtigt for den forælder ikke at være social med spædbarnet, såsom at tale med barnet eller gøre ansigt-til-ansigt kontakt.
      4. Forklar, at 20 minutter kan være en lang tid, og at hvis barnet keder sig eller kræsen, kan den forælder give ham et stykke legetøj (f.eks rasle eller med fyld animal) eller korn.
    4. Forklar proceduren netto ansøgning til moderselskabet.
      1. Informer den forælder, at EEG nettet er ligesom en svømmetur fælles landbrugspolitik, og at spædbørn typisk ikke kan lide hatte.
        BEMÆRK: Når forsøgslederen sætter nettet på, vil de fleste spædbørn ballade og forsøge at trække nettet slukket. Fortælle forældrene ikke at bekymre sig, og understrege, at dette er normalt og spædbørn typisk vænne sig til nettet, op med at græde og roligt ned hurtigt.
      2. Forklar til den forælder, at deres hjælp er vigtigt at sørge for barnet ikke trækker på nettet, og hvis barnet bevæger armene op mod hovedet, til forsigtigt at skubbe deres arme ned og væk fra nettet.
      3. Forklar, at forsøgslederen er meget praktiseres på at sætte nettet på hurtigt. Forklar, at den anden forsøgslederen vil distrahere barnet under netto applikation ved hjælp af rasle og udstoppede dyr.
      4. Spørg den forælder, hvis de ønsker et billede taget af deres spædbarn iført EEG netto at tage hogle.
      5. Informer den forælder, at der kan være svage trykmærker, der ligner små cirkler på barnets hoved, når nettet er fjernet, men at de vil blegne hurtigt. Også nævne, at barnets hår vil være lidt fugtig.
        BEMÆRK: For denne undersøgelse blev forældre kompenseret $ 40.
  3. Netto ansøgning
    1. Mål barnets hoved i cm på det bredeste sted ved hjælp af en blød målebånd. Vælg den passende størrelse EEG nettet.
    2. Mikroovn en elektrolytopløsning (6 cc kaliumchlorid (KCI) / L destilleret vand) i 3 minutter. Tilføj en teskefuld baby shampoo.
    3. Soak den korrekte størrelse high-density net (denne undersøgelse anvendes en 128-bly net, en 64-lead net er også velegnet) i 10 minutter i den opvarmede elektrolytopløsning. Dette vil lette elektrisk kontakt mellem hovedbunden og elektroder.
    4. Fyld pipetter med elektrolytopløsningen og sat i standen.
    5. Brug et håndklæde til at klappe overskydende vandfra nettet for at forhindre brodannelse. Carry nettet på håndklædet og vise den forælder nettet. Har den forælder røre nettet (hvis interesserede).
    6. Har den forælder sidde på stolen i kabinen med spædbarnet på skødet.
      1. Mind den forælder, som barnet kan blive forstyrret og at det er normalt. Mind den forælder, at den anden forsøgslederen vil distrahere barnet med rangle og udstoppede dyr. Mind den forælder til at holde barnet fra at røre eller trække på nettet. Mind forælderen ikke at engagere sig i social interaktion med spædbarnet under EEG optagelse.
    7. Placer begge hænder inde i nettet, forsigtigt strække nettet og sænk den, så den passer over barnets hoved. Placer Cz elektrode på toppunktet af hovedet. Hold begge hænder inde i nettet ved positionering.
    8. Når nettet er placeret på barnets hoved, fjerne hænderne fra indersiden af ​​nettet og stram hagerem, så nettet er sikker. Undersøg på nettet for correct positionering og foretage de nødvendige justeringer.
    9. Måle elektrode impedans ved hjælp af EEG-registrering software (hver elektrode bør være under 50 kohm, hvis anvendelse af en høj impedans system). Administrere elektrolytopløsningen hjælp pipetterne ved at klemme et par dråber på elektroderne med dårlig kontakt. Hvis det er nødvendigt, forsigtigt flytte barnets hår, så at elektroderne er i bedre kontakt med hovedbunden.
    10. Når impedansen er på et acceptabelt niveau, gemme impedans oplysninger.
  4. EEG-optagelse
    1. Optagelse Parametre
      1. Optag data i henhold til producentens specifikationer. Repræsenterede data blev udtaget fra alle kanaler ved 500 Hz.
    2. stimuli præsentation
      1. Præsentere en serie på 10 farvefotos af genstande på computerskærme for 13,0 - 14,5 s, ved variable intervaller interstimulusinterval (0,5 - 2,0 s). Vis det samme foto på begge skærme. Præsenter fotografier som siMilar størrelser i midten af ​​skærmene (se supplerende materialer til listen over stimuli i hver blok og stimuli-filer).
        BEMÆRK: En subtil og kort kliklyd advarer forsøgslederen på stimuli debut. Fotografierne er af fælles nonsocial objekter (fx blomst, handsker) og de samme 10 kategorier af genstande gentages på tværs blokke. De enkelte objekter i en kategori variere med hensyn til farve. Disses fordeling på blokkene opvejes og de samme farver er repræsenteret i hver blok at bevare sammenhængen i spædbarnets oplevelse (se figur 1 for eksempel).
    3. Betingelser
      1. Gå ind i båsen bag computerskærme og bord og står over for barnet.
      2. Åbn gardinet under de fælles opmærksomhed og sociale engagement betingelser, så barnet kan se forsøgslederen. Luk curtain så forsøgslederen er skjult for spædbarnets udsigt under nonsocial og language-eneste betingelser.
    4. Administrer fire betingelser: nonsocial, fælles opmærksomhed, social engagement, og sprog-only. Præsentere hver betingelse to gange for i alt otte blokke. Administrere hver blok i 2,5 min for at opretholde spædbarn opmærksomhed.
      1. Administrere blokke i følgende rækkefølge: socialt engagement, nonsocial, delt opmærksomhed, sprog-only, delt opmærksomhed, nonsocial, socialt engagement, og sprog-only. Præsentere en hvid skærm på computerne og bruge en klokke lyd til at advare forsøgslederen for at starte den næste blok.
        1. For socialt engagement, læne på bordet mellem computerskærme. Vær ansigt til ansigt med spædbarnet. Vedligehold barnets opmærksomhed, så barnet ikke fokuserer på skærmene (som identiske objekter fortsat vises). Kig kun på barnet i hele tilstand. Må ikke se eller på skærmene.
          BEMÆRK: Hvis spædbarn peger på billederne, så prøv at trække barnets opmærksomhed back, men ikke følger barnets blik. Sørg for, at fælles opmærksomhed er ikke til stede. Har en positiv indflydelse og reagere med betinget. I hver blok, synge børnesange med håndbevægelser, (fx Itsy Bitsy Spider, hjulene på bussen) og spille titte-bøh. Tilpas efter behov for at opretholde barnets interesse. Oprethold positiv indflydelse i hele blokken.
        2. For nonsocial tilstand, gå bag forhænget (at være skjult fra spædbarn visning). Hold dig tavs hele tilstand.
        3. For det fælles opmærksomhed tilstand, læne på bordet mellem computerskærme og være ansigt til ansigt med spædbarnet. Direkte barnets opmærksomhed på de billeder på skærme og kommentere på billederne. Følg den angivne script af ytringer og peger retninger for hvert forsøg, som beskrevet i tabel 1. Se tabel 1 for en liste af blokke og specifikke ytringer for hvert forsøg.
          1. Ved starten af ​​hver trial, få øjenkontakt med barnet og fortsætte bud på barnets opmærksomhed, indtil barnet ser. Drej i en på forhånd fastsat retning (venstre eller højre), se på det relevante skærm, og peger på billedet samtidig siger den specifikke ytring for hvert forsøg.
          2. Se tilbage på spædbarnet og fortsætte med at alternative blik mellem billedet og spædbarnets ansigt, indtil retssagen er overstået.
        4. For sproget-eneste betingelse, gå bag forhænget og kommentere de billeder på computerskærme. Følg de angivne ytringer, der er anført i tabel 1 for hvert forsøg (tabel 1; sprog-only). Brug den samme tonefald som i den fælles opmærksomhed tilstand.

figur 1
Figur 1: Eksempel på en Nonsocial Object. Den type objekt (flower) er than samme på tværs af blokkene, men varierer i farve. Klik her for at se en større version af dette tal.

10. Hey, se herover! Er det ikke en dum billede? (R)
1. Social engagement (gardin åben): Vedligehold barnets opmærksomhed. Tal varmt til spædbarnet og reagere med betinget. Strategier omfatter interaktive børnesange med fagter, såsom itsy-Bitsy Spider, og hjulene på bussen.
2. Nonsocial (gardin lukket): Hold stille.
3. Fælles opmærksomhed (gardin åben)
R = kig på den højre skærm; L = se på venstre skærm. Angiv, at dens højre forsøgslederen.
1. Se på den kølige billede herovre! Tror du, det er en cool billede også? (R)
2. jegvirkelig godt lide dette billede herovre. Hvad synes du? (L)
3. Hej, lad os begge se på denne skærm sammen! Kan du se det billede, jeg peger på? (L)
4. Wow, dette billede er virkelig stor! Kan du lide billedet også? (R)
5. Hey, se herover! Er det ikke en dum billede? (L)
6. Kig på den kølige billede herovre! Tror du, det er en cool billede også? (R)
7. Jeg kan virkelig godt lide dette billede herovre. Hvad synes du? (L)
8. Hej, lad os begge se på denne skærm sammen! Kan du se det billede, jeg peger på? (R)
9. Wow, dette billede er virkelig stor! Kan du lide billedet også? (L)
4. Language-only (curtain lukket)
1. Se på den kølige billede herovre! Tror du, det er en cool billede også?
2. Jeg kan virkelig godt lide dette billede herovre. Hvad synes du?
3. Hej, lad os begge se på denne skærm sammen! Kan du se det billede, jeg peger på?
4. Wow, dette billede er virkelig stor! Kan du lide billedet også?
5. Hey, se herover! Er det ikke en dum billede?
6. Kig på den kølige billede herovre! Tror du, det er en cool billede også?
7. Jeg kan virkelig godt lide dette billede overher. Hvad synes du?
8. Hej, lad os begge se på denne skærm sammen! Kan du se det billede, jeg peger på?
9. Wow, dette billede er virkelig stor! Kan du lide billedet også?
10. Hey, se herover! Er det ikke en dum billede?
5. Fælles opmærksomhed (gardin åben)
1. Wow, dette billede er virkelig stor! Kan du lide billedet også? (L)
2. Hey, se herover! Er det ikke en dum billede? (R)
3. Hej, lad os begge se på denne skærm sammen! Kan du se det billede, jeg peger på? (L)
4. Jeg kan virkelig godt lide dette billede herovre. Hvad synes du? (R)
5. Se på den kølige billede herovre! Tror du, det er en cool billede også? (R)
6. Wow, dette billede er virkelig stor! Kan du lide billedet også? (L)
7. Hey, se herover! Er det ikke en dum billede? (L)
8. Hej, lad os begge se på denne skærm sammen! Kan du se det billede, jeg peger på? (R)
9. Jeg kan virkelig godt lide dette billede herovre. Hvad synes du? (L)
10. Se på den kølige billede herovre! Tror du, det er en cool billede også? (R)
6. Nonsocial (gardin lukket): Hold stille.
7. Socialt engagement (gardin åben): Vedligehold barnets opmærksomhed. Tal varmt til spædbarnet og reagere med betinget. Strategies omfatter interaktive børnesange med fagter, såsom itsy-Bitsy Spider, og hjulene på bussen.
8. Language-only (curtain lukket)
1. Wow, dette billede er virkelig stor! Kan du lide billedet også?
2. Hey, se herover! Er det ikke en dum billede?
3. Hej, lad os begge se på denne skærm sammen! Kan du se det billede, jeg peger på?
4. Jeg kan virkelig godt lide dette billede herovre. Hvad synes du?
5. Se på den kølige billede herovre! Tror du, det er en cool billede også?
6. Wow, dette billede er virkelig stor! Kan du lide billedet også?
8. Hej, lad os begge se på denne skærm sammen! Kan du se det billede, jeg peger på?
9. Jeg kan virkelig godt lide dette billede herovre. Hvad synes du?
10. Se på den kølige billede herovre! Tror du, det er en cool billede også?

Tabel 1: Kendelse Blokke og Script.

  1. Ryd op
    1. Efter EEG optagelse, fjerne nettet fra barnets hoved.
    2. Desinficer nettet efter producentens protokol.
    3. Gem EEG optagelse fil. I dette paradigme, er EEG optagelse filen automatisk gemt, når programmet automatisk lukker i slutningen af ​​paradigmet.
  2. EEG Data Processing 15, 16
    1. Notch filtrere rå EEG data ved 60 Hz og derefter anvende en højpasfilter på 0,1 Hz.
    2. Segment de rå data til kortere længde epoker.
      BEMÆRK: Denne paradigme segmenteret data i 30 s epoker, som var målet at vurdere spædbarn EEG strøm under forskellige tilstande af indgreb. Hvis tab for meget data er en bekymring, kortere epoker såsom 1 - 3 s kunne anvendes.
    3. Udfør artefakt afvisning på hver epoke. Udelukke elektroder fra hver epoke, hvis geometriske middelværdi af EEG spænding data oversteg 175 uV eller hvis forstærkeren er mættet til enhver tid inden epoken. Afvise epoker med> 20 udelukkede elektroder fra yderligere analyser. Gen-henvisning EEG til den gennemsnitlige henvisning af de resterende elektroder.
    4. Anvende en Fourier transformation at beregne EEG strøm til hver elektrode i hver epoke for de valgte frekvensbånd. Beregn EEG power gennemsnit for områder af interesse. Gennemsnitlig godepoker til opnåelse gennemsnitlige effektværdier for hver betingelse, region, og frekvensbånd. Log omdanne effektværdier ved hjælp af den naturlige logaritme.
      BEMÆRK: Til spædbørn at have brugbare EEG data i en given tilstand, skal de have mindst én brugbar 30 s epoke af data i denne betingelse. Denne protokol blev udviklet under anvendelse af en high-density EEG-system med flydende saltholdige elektroder (se Materialer tabellen). Andre EEG er hensigtsmæssige, men konkrete skridt kan variere.
  3. Kodning af Infant Looking Behavior 16
    1. Brug adfærdsmæssige kodning software med evnen til at kode videoer frame-by-frame (hver 30. sekund). Føj koder til videofilen af hvert spædbarn for at markere, når hver blok starter (fx bruge klokke lyd, der indikerer blok overgange i paradigme).
      BEMÆRK: de fælles opmærksomhed blokke, markere begyndelsen af ​​hvert forsøg (brug forsøget debut lyd, der er i paradigmet) og dirfdeling at forsøgslederen punkter (venstre eller højre, bruge scriptet som skitserer hvilken retning Eksperimentatoren punkter på hvert forsøg).
    2. Kode hvor spædbørn kigge under den sociale engagement og fælles opmærksomhed betingelser.
      BEMÆRK: For eksempel i denne undersøgelse nogle af koderne (eller begivenheder) inkluderet: "spædbarn kigger på den venstre skærm", "spædbarn kigger på den højre skærm", "spædbarn kigger på forsøgslederen", "spædbarn ser på forældres ansigt ", 'spædbarn ser andre steder' (for eksempel når spædbarn ser andre steder end den skærme, forsøgslederen, eller forælder), og 'manglende' (når barnet var ude af kameraets view). Tog kodere til en pålidelighed tærskel på 0,80 kappa og dobbelt kode 20% af videoer til at vurdere inter-rater pålidelighed. Brug kodning software til at vurdere, i hvilket omfang de to kodere kode samme udseende adfærd med samme varighed. Brug en tolerance vindue på et sekund, så udbrud eller forskudt afsøger adfærd inden for et sekund af hinanden, vil blive scoret som en aftale.
    3. Kvantificer spædbarn søger adfærd i det sociale engagement tilstand.
      1. Ud af den samlede tid af de sociale indgrebsblokke, beregne den procentdel af tiden spædbarnet så på forsøgslederen (tid ser på forsøgslederen / samlede tid for de sociale indgrebsblokke x 100). Denne variabel indekser i hvilket omfang spædbarnet deltog til forsøgslederen, således indgreb i den sociale engagement tilstand efter hensigten.
    4. Kvantificer spædbarn søger adfærd i den fælles opmærksomhed tilstand.
      1. Vurdere den procentdel af tiden spædbarnet fulgte eksperimentatorens punkt og blik.
        1. Vælg tiden i sekunder af videoen, når forsøgslederen pegede tilbage. Inden for denne tid vindue, beregne den tid, barnet så på den venstre skærm og den højre skærm. Dernæst skal du vælge det tidspunkt, hvor forsøgslederen pegede til højre og beregne det tidspunkt, hvorspædbarn så på den venstre skærm og den højre skærm.
        2. Sum tiden spædbarnet så på den korrekte skærm (dvs. det tidspunkt, hvor forsøgslederen pegede venstre og spædbarnet så på den venstre skærm og det tidspunkt, hvor forsøgslederen pegede til højre og spædbarnet så på den højre skærm).
        3. Sum tiden spædbarnet så på den forkerte skærm (dvs. det tidspunkt, hvor forsøgslederen pegede venstre og spædbarnet så på den højre skærm og det tidspunkt, hvor forsøgslederen pegede til højre og spædbarnet så på den venstre skærm).
        4. Beregn den procentdel af tiden, at barnet så på den korrekte skærm og den ukorrekte skærm, ud af den samlede leder tid for de fælles opmærksomhed blokke. Denne variabel indekser i hvilket omfang spædbarnet nøjagtigt fulgte eksperimentatorens bud for fælles opmærksomhed.
      2. Beregn den procentdel af tiden ud af de fælles opmærksomhed blokke, der spædbarnet så på experimenter.
      3. Sum den procentdel af tiden spædbarnet brugt at se på den korrekte skærm og forsøgslederen. Denne variabel indekser i hvilket omfang barnet deltager i fælles opmærksomhed.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

Infant Looking Adfærd

Repræsentative resultater er fra 73 x 12-måneder gamle spædbørn 12. Forholdene var effektive i skiftende spædbørn udseende adfærd 16. På det sociale engagement tilstand, spædbørn tilbragte størstedelen af ​​tiden ser på forsøgslederen, som tilsigtet (i gennemsnit 60,06% af tiden i den sociale engagement betingelse). Endvidere hver spædbarn så på forsøgslederen mere end 50% af tiden. I den fælles opmærksomhed tilstand, spædbørn præcist fulgte eksperimentatorens blik og peger: spædbørn brugt 2,88 gange mere at se på den korrekte skærm, hvor forsøgslederen havde peget sammenlignet med den forkerte skærm. Spædbørn også tilbragte størstedelen af ​​tiden engagere sig i fælles opmærksomhed, defineret som den tid, både at se på forsøgslederen og den korrekte skærm (i gennemsnit 67,93%; til more oplysninger findes oprindelige artikel 16). Paradigmet var også effektiv i at opretholde spædbarn interesse blandt spædbørn af varierende temperament. Konkret var der, ingen relationer mellem spædbarn temperament som vurderet med en forælder rapport foranstaltning 17 og mængden af brugbare EEG-data for hver tilstand. Dette viser, at paradigme ikke er forspændt til opnåelse forskellige mængder af anvendelige EEG data afhængigt individuelle forskelle i temperament.

EEG dataanalyse strategi

Gentagne målinger variansanalyse (ANOVA) med tilstand og region som gentagne målinger og post-hoc sammenligninger med Bonferroni korrektioner blev anvendt i den foreliggende undersøgelse. Imidlertid blandet modellering er også passende. I den indledende model blev de fælles opmærksomhed og nonsocial betingelser inkluderet som de adskiller sig på flere dimensioner: fælles attention omfatter sprog, ansigt-til-ansigt interaktion, og tilstedeværelsen af ​​fælles opmærksomhed, mens den nonsocial tilstand har ingen af ​​disse indgange. Separate modeller blev anvendt til hvert frekvensbånd. Når blev observeret tilstand vigtigste virkninger eller vekselvirkninger med betingelse i denne indledende model blev modellen gentaget to gange: en gang tilsætning af sprog-eneste betingelse og en anden gang tilsætning af sociale engagement tilstand. Dette er for at afgøre, hvilke dimensioner af social input forklare forskellen i EEG magten mellem den fælles opmærksomhed og nonsocial betingelser. Herunder sprog-eneste betingelse i modellen er at vurdere, om sproget input forklarer forskellen i EEG magten mellem den fælles opmærksomhed og nonsocial betingelser. Hvis EEG magt i både sprog-only og fælles opmærksomhed betingelser adskiller sig fra den nonsocial betingelse, antyder dette, at forskellen mellem den fælles opmærksomhed og nonsocial betingelser delvis forklares ved den neurale behandling af LANGUalder input. Herunder den sociale engagement tilstand i modellen er at undersøge, om ansigt-til-ansigt interaktion forklarer forskellen i EEG magten mellem den fælles opmærksomhed og nonsocial betingelser. Hvis EEG magt i både sociale engagement og fælles opmærksomhed betingelser adskiller sig fra den nonsocial tilstand, dette tyder på, at face-to-face interaktion forklare forskellen mellem det fælles opmærksomhed og nonsocial betingelser.

EEG Power

Spædbarn EEG effekt (både samlet og inden for regionerne) varieres ved betingelse i det forventede mønster 16, validerer præsenteret paradigme. Spædbarn EEG power blev vurderet i 4 - 6 Hz og 6 - 9 Hz frekvensbånd, der er almindeligt anvendt i spædbarnsforskningen 6, 18, 19, 20. Hos spædbørn, dissefrekvensbånd menes at afspejle slow wave hjernens aktivitet, så lavere effekt i disse frekvensbånd menes at indeks større neural aktivering 6, 18, 19, 21, 22. Spædbarn 4 - 6 Hz og 6 - 9 Hz magt blev vurderet i frontal, tidsmæssige og parietale regioner, baseret på den foreslåede involvering af disse regioner for social interaktion 6, 23, 24, 25, 26, 27. Mængden af ​​brugbare data varierede betingelse. I gennemsnit spædbørn havde 78,08 s af brugbare data i nonsocial tilstand; 82,60 s af brugbare data i sproget-eneste betingelse; 125,75 s af brugbare data i fælles opmærksomhed tilstand; og 118.36 s af brugbare data i det sociale engagement tilstand. Mængden af ​​brugbare data i hver betingelse var relateret til spædbarn EEG magt.

Resultater var ens for hvert frekvensbånd 16. Fælles opmærksomhed og de nonsocial betingelser var inkluderet i den oprindelige model. Strøm var lavere i den fælles opmærksomhed tilstand i forhold til den nonsocial tilstand både samlet og inden for hver region. Derfor blev sprog-only og sociale engagement betingelser tilsat til modellen at drille hinanden om sprog-input og ansigt-til-ansigt interaktion bidrog til strømmen forskellen mellem den fælles opmærksomhed og nonsocial betingelser (se figur 2 & 3). De frontale regioner er involveret i at orientere og skiftende opmærksomhed 24, 27 og magt optaget fra hovedbund regioner frontal var lavest, indeksering større aktivering, i den fælles opmærksomhed tilstand sammenlignet med de andre betingelser. Dette er konsistent med kravene i det fælles opmærksomhed tilstand (for resultater i hver region og betingelser, se figur 4 og 5) og viser, at sprog-input og ansigt-til-ansigt interaktion ikke forklare forskellen i frontal hovedbund strøm mellem fælles opmærksomhed og nonsocial betingelser. De tidsmæssige regioner spiller en rolle i facial behandling 26 og strøm optaget fra temporale hovedbund regioner blev lavest, indeksere større aktivering, i begge de betingelser med ansigt-til-ansigt social interaktion (delt opmærksomhed og social engagement) i forhold til nonsocial tilstand. Dette viser, at forskellen i neurale forarbejdning mellem joint opmærksomhed og nonsocial betingelser i den tidsmæssige hovedbunden region kan henføres til ansigt-til-ansigt interaktion. De parietale regioner er involveret i rumlig orientering og stirre følgende 6,xref "> 23, 25, 26, krav, der var unikke for det fælles opmærksomhed tilstand som spædbarnet skulle imødekomme eksperimentatorens bud for opmærksomhed. Følgelig effekt optaget fra parietal hovedbund regioner var lavere, indeksering større neural aktivering, i det fælles opmærksomhed betingelse sammenlignet med alle andre betingelser således sprog-input og ansigt-til-ansigt interaktion ikke forklare forskellen i parietal hovedbund strøm mellem joint opmærksomhed og nonsocial forhold de effektværdier (transformeret ved hjælp af den naturlige logaritme) varierede fra 7,21.. - 7,71 hos 4 - 6 Hz og 6,32 - 6,71 i 6 -.. 9 Hz Disse er i overensstemmelse med tidligere forskning, der brugte samme EEG optagesystem og sammenlignelige procesparametre 28 imidlertid EEG effektværdier kan variere baseret på faktorer, såsom EEG-systemet brugt og valg af reference og artefakt parametre.


Figur 2. Mean 4 - 6 Hz Power i hver tilstand. I denne prøve af 12-måneder gamle spædbørn 4 - 6 Hz magt var lavere i den fælles opmærksomhed tilstand, indeksering større neural aktivering, sammenlignet med alle andre forhold. Dette viser, at tilstedeværelsen af ​​sprog-input og ansigt-til-ansigt interaktion ikke fuldt ud forklare forskellen i magten mellem den fælles opmærksomhed og nonsocial betingelser. Fejlbjælkerne viser standardfejl. Klik her for at se en større version af dette tal.

figur 3
Figur 3. Mean 6-9 Hz Power i hver tilstand. I denne prøve af 12-måneder gamle spædbørn 6 - 9 Hz magt var lavere i den fælles opmærksomhed tilstand, Indexing større neural aktivering, sammenlignet med de nonsocial og sprogspecifikke kun betingelser. Der var ingen forskel i punkt 6 - 9 Hz strøm mellem joint opmærksomhed og sociale engagement betingelser. Fejlbjælkerne viser standardfejl. Klik her for at se en større version af dette tal.

figur 4
Figur 4. Mean 4 - 6 Hz Power i hver tilstand og Region. I denne prøve af 12-måneder gamle spædbørn 4 - 6 Hz magt i frontal og parietal regioner var lavere i den fælles opmærksomhed tilstand, indeksering større neural aktivering, sammenlignet med de andre betingelser. Temporal 4 - 6 Hz magt var lavere i både det fælles opmærksomhed og sociale engagement betingelser som den nonsocial tilstand. Fejlbjælkerne viser standardfejl. Denne Figure er blevet modificeret fra 16. Klik her for at se en større version af dette tal.

figur 5
Figur 5. Mean 6-9 Hz Power i hver tilstand og Region. I denne prøve af 12-måneder gamle spædbørn 6 - 9 Hz magt i frontale område var lavere i den fælles opmærksomhed tilstand, indeksering større neural aktivering, sammenlignet med de sprog-only og nonsocial betingelser. I den tidsmæssige region 6 - 9 Hz magt var lavere i både det fælles opmærksomhed og sociale engagement betingelser som den nonsocial tilstand. Fejlbjælkerne viser standardfejl. Dette tal er blevet ændret fra 16. Klik herfor at se en større version af dette tal.

Supplerende figurer. Stimuli Brugte i paradigme. Den supplerende fil 'Liste over billeder i hver blok' omfatter navnene på stimuli filer, der ledsager hver blok i paradigme. De stimuli filer er også inkluderet. Klik her for at downloade disse tal.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

For det første er det afgørende, at den netto ansøgning er korrekte, og at impedanser er sænket. For det andet er det vigtigt at forklare den forælder, hvad EEG netto ansøgning og paradigme vil medføre, og hvordan den forælder kan hjælpe berolige barnet, hvis de bliver kræsen uden at tale med eller gøre øjenkontakt med barnet, som ville udviske linjerne mellem sociale og ikke-sociale forhold. Endvidere instruere forældrene til at holde spædbørn fra at trække på nettet, som kan påvirke EEG-data og forårsage skader på nettet. For det tredje, konsekvent paradigme administration er afgørende. Dette omfatter brug af samme tonefald og påvirker i alle forhold og med alle deltagere; og sørg for at få barnets opmærksomhed, før du begynder hvert fælles opmærksomhed forsøg; og holde spædbarnet fokuseret på forsøgslederen under den sociale engagement tilstand. Hvis der er flere eksperimentatorer, deres tonefald og påvirke bør svare for ikke at indføre Experimenter virkninger. For det fjerde, skal du følge den vekslende sekvens af sociale og nonsocial betingelser for at opretholde spædbarn samarbejde i hele protokollen. Endelig bekræfter, at spædbørn engageret i forholdene efter hensigten ved kodning spædbarn søger adfærd under socialt engagement og fælles opmærksomhed betingelser.

Der er flere modifikationer af denne teknik. Hvis barnet bliver nervøs, er det muligt at ændre paradigmet ved at stoppe halvvejs igennem. Hele paradigme indeholder 8 x 2,5-min blokke (med hver betingelse gentaget to gange), og hver betingelse sker én gang i de første fire blokke. Derfor, hvis nødvendigt for barnet eller forældrene, er det muligt at afslutte paradigme halvvejs og stadig har fuldført hver tilstand en gang. Rækkefølgen og administration af blokke i denne protokol var den samme for alle spædbørn. Hvis forskerne er bekymrede med at gøre visse at rækkefølgen af ​​blokkene ikke påvirker neurale aktivitet, kan rækkefølgen af ​​blokkene være counterafbalanceret på tværs af deltagerne. Men baseret på lodsning, afbalancering kræver, to begrænsninger: (1) hver betingelse skal være repræsenteret i de første fire blokke i tilfælde paradigmet nødt til at ende tidligt og (2) blokkene skal veksle mellem social (delt opmærksomhed og social engagement betingelser) og nonsocial (sprog-only og nonsocial betingelser) for at opretholde spædbarn interesse.

Dette paradigme er kun blevet afprøvet med 11 - 14 måneder gamle spædbørn. Men hvis forskerne er interesseret, dette paradigme kunne bruges på andre aldre. Den tidsvindue, at dette paradigme er mest tilbøjelige til at være passende er fra 6 måneder, når fælles opmærksomhed og evne til blik Følgende er veletablerede 29, gennem 24 måneder. Denne aldersgruppe er, når fælles opmærksomhed er den vigtigste udviklingsmæssigt for nonverbale sociale kommunikation og sprogindlæring 13, 14. Hvis du bruger paradigm for andre aldersgrupper, ændringer af betingelserne er sandsynligvis ikke nødvendig. Imidlertid kan den mest effektive bloklængde variere efter spædbarn alder. Specifikt kan blokkene skal forkortes for yngre aldersgrupper at opretholde spædbarn samarbejde og opmærksomhed.

Hvis en laboratoriets tekniske formåen ikke tillader for præsentationen af ​​to computerskærme, er det muligt at ændre paradigmet skal udfyldes med kun én skærm. Den vigtigste overvejelse er, om interesser ligger i vurderingen af, om spædbørn overholder eksperimentatorens anvisninger til at se på den venstre eller højre skærm. Det kræver to skærme for at muliggøre en vurdering af, hvor lang tid hvert spædbarn ser på den rigtige eller forkerte skærm, hvilket ikke ville være muligt, hvis der kun ved hjælp af en skærm. Hvis individuelle forskelle i at reagere på voksne fælles opmærksomhed bud er ikke en del af forskningen spørgsmålet, kunne en enkelt skærm tilstrækkeligt.

For yderligere at disentangle hvordan EEG magt varierer fra social sammenhæng kunne spædbarn EEG analyseres inden for de fælles opmærksomhed og social engagement betingelser baseret på, om barnet deltog til forsøgslederen eller computerskærme. Desuden kunne spædbarn EEG analyseres, når barnet var engagerende i den tilstand som tilsigtet, såsom kun herunder EEG data fra sociale engagement tilstand, når spædbarnet søgte på forsøgslederen.

Mens forældrene var for det meste i overensstemmelse med instruktionerne for at ikke socialt interagere med deres spædbarn, kan forskerne være bekymret med forælder interferens under EEG optagelse. En ændring ville være for moderselskabet at bære hovedtelefoner og / eller en visir, så de ikke ville vide, hvad der foregik i løbet af EEG optagelse. Endvidere, som barnet sad på deres forældres skød, barnet kunne blive påvirket af forældrenes kropssprog. Barnet kunne sidde i en høj stol, i stedet for forældrenes skød dog this kan sænke mængden af ​​tid spædbarnet kan tåle EEG-registrering. En anden mulighed ville være at bruge en begivenhed markør til at markere i EEG data, når den forælder indgreb med spædbarn og ikke omfatte disse data. Det er imidlertid bemærkelsesværdigt, at på trods af potentialet for forælder interaktion, er der betydelige tilstand forskelle i de repræsentative data. Endelig i de præsenterede protokol forsøg og blokke til kodning blev markeret i videoen post-hoc, baseret på de auditive toner ensbetydende blok og forsøg indledninger. Et alternativ ville være at synkronisere videoen til EEG og markere overgange i løbet af EEG optagelse.

Optagelse EEG med spædbørn er udfordrende og en begrænsning af denne protokol er, at ikke alle spædbørn vil have brugbare EEG data i hver tilstand. I denne prøve, 73 ud af 85 spædbørn (85,88%), hvoraf EEG blev indspillet med succes havde brugbare data i mindst én betingelse. For at maksimere potentialet i brugbare EEG-data, der blokerer ofte ændreneret til at opretholde spædbarn interesse. Dog kan det være en udfordring for spædbørn at fastholde interessen for hele protokol (20 min) og spædbørn var fussier under de betingelser, hvor forsøgslederen var bag gardinet (nonsocial og sproglige kun betingelser). Af de 73 spædbørn med brugbare EEG-data, 78,1% (57 spædbørn) havde brugbar EEG i nonsocial tilstand og 71,20% (52 spædbørn) havde data for sprog-eneste betingelse. I modsætning hertil 91.80% (67 spædbørn) af børnene brugbare data i den fælles opmærksomhed tilstand og 87,85% (63 spædbørn) havde brugbare data i sociale engagement tilstand. Endelig er det muligt, at spædbarn påvirke kunne variere på tværs af blokkene. For at løse dette, spædbarn påvirke kunne kodes og sammenlignes på tværs af betingelser. En samlet begrænsning af EEG forskning er, at det er svært at vide præcis, hvor EEG aktivitet registreret fra hovedbunden er genereret fra i cortex. Det er imidlertid bemærkelsesværdigt, at den rapporterede mønster af regionale forskelle i EEG activ ity tværs betingelser er i overensstemmelse med voksne fMRI forskning 24, 27, 30, 12.

Den primære betydning af den rapporterede EEG paradigme er medtagelsen af ​​kontrollerede sociale og nonsocial betingelser til systematisk undersøge funktionel neural aktivering under sociale interaktioner. Betingelser var designet til at drille hinanden virkningerne af forskellige elementer af social interaktion - såsom tilstedeværelsen versus fravær af sprog og ansigt-til-ansigt interaktion - at forstå bidragene fra forskellige sociale input i mønstre af spædbarn EEG magt. Betingelserne blev valideret af kodning spædbarn søger adfærd for at sikre spædbørn socialt engageret efter hensigten. Mange spædbarn EEG undersøgelser bruger "hviletilstand" eller baseline optageforholdene, der omfatter både sociale og nonsocial elementer 5,lass = "xref"> 8, 9. Dette paradigme demonstrerer signifikante forskelle i spædbarn EEG magt mellem de sociale og nonsocial betingelser, hvilket tyder på relevansen af ​​dette paradigme for at vurdere udviklingen af ​​socialt engagement i barndom. Endvidere er det viser vigtigheden af ​​at anvende klart sociale eller nonsocial forhold under EEG optagelse for at maksimere ensartethed på tværs af spædbørn, da der kan være variation i, hvad spædbørn deltager til, hvis både sociale og nonsocial stimuli er til stede under optagelsen.

Dette paradigme og resultater viser hvordan kontekst påvirker funktionel neural aktivering, vurderes med EEG power. Fremtidige undersøgelser kan udnytte denne teknik til at undersøge funktionel neural udvikling under hensyntagen til den rolle, som optagelsen kontekst. Dette omfatter brug af tydeligt sociale eller nonsocial forhold samt anvender flere kontekster til at have en mere omfattende og grundig forståelse af funktionel neural aktivering. Desuden bør fremtidig forskning bygge på resultaterne fra dette paradigme ved hjælp af andre foranstaltninger såsom EEG kohærens eller cross frekvens kobling til yderligere at undersøge differentielle mønstre af hjerneaktivitet forbundet med sociale input. Endvidere er forskellige domæner af spædbarn udvikling sandsynligvis forbundet. Således kunne dette paradigme vurdere de neurale grundlag for sociale interaktioner bruges sammen med andre EEG paradigmer aflytning kognitiv og motorisk udvikling 31. Vurdering af spædbarn EEG tværs disse domæner samt bruge flere neurale foranstaltninger, ville give et bredere billede af spædbarnets udvikling og fremme en forståelse af, hvordan disse domæner er relateret i hjernen. Desuden ville parring EEG med andre neurale teknikker såsom fMRI hjælpe til bedre at forstå, hvordan mønstre af kortikale aktivitet vedrører underliggende områder af hjernen.

Dette paradigme tog et første skridt i at drille hinanden faktorer, der kan underldvs. forskellene mellem den fælles opmærksomhed og nonsocial forhold, herunder sprog input og ansigt-til-ansigt interaktion. Men fælles opmærksomhed er kompleks og mangesidet. Det omfatter komponenter såsom blik følgende, skiftevis blik, og peger. Fremtidig forskning kunne nedbryde disse komponenter i forskellige forhold, såsom at have en pegende-eneste betingelse og en betingelse for forsøgslederen kun vekslende blik, for yderligere at analysere, hvordan de forskellige komponenter i fælles opmærksomhed vedrører spædbarn EEG. Endvidere vurdere, hvordan individuelle forskelle såsom spædbarn alder og socioøkonomisk status vedrører mønstre af spædbarn EEG magt og sammenhæng under hver betingelse af dette paradigme er en anden vigtig fremtidige retning. Det kunne fx være, at EEG optaget under sociale versus nonsocial sammenhænge har forskellige følsomhed over for miljømæssige faktorer såsom fattigdom eller kultur. Således kan undersøge EEG over adskillige kontrollerede optagelse sammenhænge give mulighed for en mere nuanceret picture af miljømæssige påvirkninger af spædbarn funktionel neural aktivering.

I den rapporterede paradigme, forsøgslederen socialt engageret med spædbarnet. Have barnet socialt interagere med deres pårørende i løbet af EEG optagelse ville give mulighed for undersøgelse af, hvordan individuelle forskelle i samspillet kvaliteten af ​​forældre og spædbarn vedrører mønstre af EEG magt. Desuden er kliniske diagnoser såsom autismespektrumforstyrrelser (ASD) typisk forbundet med svækkelser i sociale interaktioner. Ved hjælp af dette paradigme med kliniske populationer med høj risiko for sociale problemer vil fremme en forståelse af de neurobiologiske fundament for visse diagnoser, såsom ASF. Desuden har mange studier anvender basislinjer, der ikke er klart social eller nonsocial, hvilket også ville være særligt relevant, når man sammenligner EEG af typisk udviklede individer til dem med ASF. Det er muligt, at forskelle i EEG mellem disse grupper kan dels være en funktion af forskelle i hvor grupperne søger under baseline (for eksempel ved forsøgslederen eller på et objekt). Endelig kunne det koncept og design bag den rapporterede paradigme anvendes på andre stater ud over de sociale input. I dette paradigme, de nonsocial og fælles opmærksomhed betingelser afveg på tre måder: den fælles opmærksomhed tilstand havde sprog-input, face-to-face interaktion, og tilstedeværelsen af ​​fælles opmærksomhed. Yderligere betingelser blev inkluderet for at drille hinanden som sociale input kørte forskellen mellem den fælles opmærksomhed og nonsocial betingelser. Dette inden-fag udformning af anvendelse af betingelser for at udskille forskellige miljømæssige bidrag kunne anvendes i andre domæner.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Forfatterne har ingen oplysninger at rapportere.

Acknowledgments

Vi takker Ryan Johnson og Leah Miller for deres bistand i at indsamle data.

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.

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Marshall, P. J., Reeb, B. C., Fox, N. A., Nelson, C. A. I., Zeanah, C. H. Effects of early intervention on EEG power and coherence in previously institutionalized children in Romania. Dev. Psychopathol. 20, (03), 861-880 (2008).
  2. Tarullo, A. R., Garvin, M. C., Gunnar, M. R. Atypical EEG power correlates with indiscriminately friendly behavior in internationally adopted children. Dev Psychol. 47, (2), 417-431 (2011).
  3. Adolphs, R. Cognitive neuroscience of human social behaviour. Nat. Rev. Neurosci. 4, (3), 165-178 (2003).
  4. Grossmann, T. The Development of Social Brain Functions in Infancy. Psychol Bull. (2015).
  5. Fox, N. A., Henderson, H. A., Rubin, K. H., Calkins, S. D., Schmidt, L. A. Continuity and discontinuity of behavioral inhibition and exuberance: Psychophysiological and behavioral influences across the first four years of life. Child Dev. 72, (1), Retrieved from: http://www.jstor.org/stable/1132468 1-21 (2001).
  6. Mundy, P., Card, J., Fox, N. EEG correlates of the development of infant joint attention skills. Dev Psychobiol. 36, (4), 325-338 (2000).
  7. Nichols, K. E., Martin, J. N., Fox, N. A. Individual differences in the development of social communication: Joint attention and temperament. Cogniţie Creier Comportament. 9, (2), 317-328 (2005).
  8. Mize, K. D., Jones, N. A. Infant physiological and behavioral responses to loss of maternal attention to a social-rival. Int J Psychophysiol. 83, (1), 16-23 (2012).
  9. Field, T., Fox, N. A., Pickens, J., Nawrocki, T. Relative right frontal EEG activation in 3- to 6-month-old infants of "depressed" mothers. Dev Psychol. 31, (3), 358-363 (1995).
  10. Jones, N. A., Field, T., Fox, N. A., Lundy, B., Davalos, M. EEG activation in 1-month-old infants of depressed mothers. Dev. Psychopathol. (03), 491-505 (1997).
  11. Jones, E. J. H., Venema, K., Lowy, R., Earl, R. K., Webb, S. J. Developmental changes in infant brain activity during naturalistic social experiences. Dev Psychobiol. 57, (7), 842-853 (2015).
  12. Mundy, P., Jarrold, W. Infant joint attention, neural networks and social cognition. Neural Netw. 23, (8-9), 985-997 (2010).
  13. Markus, J., Mundy, P., Morales, M., Delgado, C. E. F., Yale, M. Individual Differences in Infant Skills as Predictors of Child-Caregiver Joint Attention and Language. Soc Dev. 9, (3), 302-315 (2000).
  14. Mundy, P., Block, J., Delgado, C., Pomares, Y., Van Hecke, A. V., Parlade, M. V. Individual Differences and the Development of Joint Attention in Infancy. Child Dev. 78, (3), 938-954 (2007).
  15. Welch, M. G., Myers, M. M., et al. Electroencephalographic activity of preterm infants is increased by Family Nurture Intervention: A randomized controlled trial in the NICU. Clin Neurophysiol. 125, (4), 675-684 (2014).
  16. John, A. M., Kao, K., Choksi, M., Liederman, J., Grieve, P. G., Tarullo, A. R. Variation in infant EEG power across social and nonsocial contexts. J Exp Child Psychol. 152, 106-122 (2016).
  17. Gartstein, M. A., Rothbart, M. K. Studying infant temperament via the Revised Infant Behavior Questionnaire. Infant Behav Dev. 26, (1), 64-86 (2003).
  18. Calkins, S. D., Fox, N. A., Marshall, T. R. Behavioral and Physiological Antecedents of Inhibited and Uninhibited. Child Dev. 67, (2), 523-540 (1996).
  19. Henderson, L. M., Yoder, P. J., Yale, M. E., McDuffie, A. Getting the point: electrophysiological correlates of protodeclarative pointing. Int. J. of Dev. Neurosci. 20, (3-5), 449-458 (2002).
  20. Marshall, P. J., Bar-Haim, Y., Fox, N. A. Development of the EEG from 5 months to 4 years of age. Clin Neurophysiol. 113, (8), 1199-1208 (2002).
  21. Allen, J. J. B., Coan, J. A., Nazarian, M. Issues and assumptions on the road from raw signals to metrics of frontal EEG asymmetry in emotion. Bio Psychol. 67, (1-2), 183-218 (2004).
  22. Davidson, R. J. EEG Measures of Cerebral Asymmetry: Conceptual and Methodological Issues. Int. J. Neurosci. 39, (1-2), 71-89 (1988).
  23. Petersen, S. E., Posner, M. I. The Attention System of the Human Brain: 20 Years After. Annu. Rev. Neurosci. 35, 73-89 (2012).
  24. Williams, J. H. G., Waiter, G. D., Perra, O., Perrett, D. I., Whiten, A. An fMRI study of joint attention experience. NeuroImage. 25, (1), 133-140 (2005).
  25. Lachat, F., Hugueville, L., Lemaréchal, J. -D., Conty, L., George, N. Oscillatory brain correlates of live joint attention: A dual-EEG study. Front Hum Neurosci. 6, (2012).
  26. Emery, N. J. The eyes have it: the neuroethology, function and evolution of social gaze. Neurosci Biobehav Rev. 24, (6), 581-604 (2000).
  27. Redcay, E., Kleiner, M., Saxe, R. Look at this: the neural correlates of initiating and responding to bids for joint attention. Front. Hum. Neurosci. 6, (2012).
  28. Tierney, A. L., Gabard-Durnam, L., Vogel-Farley, V., Tager-Flusberg, H., Nelson, C. A. Developmental Trajectories of Resting EEG Power: An Endophenotype of Autism Spectrum Disorder. PLoS ONE. 7, (6), e39127 (2012).
  29. Morales, M., Mundy, P., Delgado, C. E. F., Yale, M., Neal, R., Schwartz, H. K. Gaze following, temperament, and language development in 6-month-olds: A replication and extension. Infant Behav Dev. 23, (2), 231-236 (2000).
  30. Schilbach, L., Wilms, M., et al. Minds Made for Sharing: Initiating Joint Attention Recruits Reward-related Neurocircuitry. J Cogn Neurosci. 22, (12), 2702-2715 (2009).
  31. Gonzalez, S. L., Reeb-Sutherland, B. C., Nelson, E. L. Quantifying Motor Experience in the Infant Brain EEG Power, Coherence, and Mu Desynchronization. Front Psychol. 7, (2016).

Comments

0 Comments


    Post a Question / Comment / Request

    You must be signed in to post a comment. Please or create an account.

    Usage Statistics