Waiting
Login processing...

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

Behavior

En Innenfor fagene Forsøksprotokoll å vurdere virkningene av Social Input på Infant EEG

Published: May 3, 2017 doi: 10.3791/55596
Automatic Translation
1, 1, 1, 1, 2, 1
1Department of Psychological and Brain Sciences, Boston University, 2Department of Pediatrics, Columbia University Medical Center

Summary

Denne nye protokollen er utformet for å vurdere de nevrale baser av sosial interaksjon hos spedbarn. Paradigmet er konstruert for å skille fra hverandre hvordan forskjellige sosiale innganger som språk, felles oppmerksomhet, og ansikt-til-ansikt interaksjon forholder seg til spedbarn nevral aktivering. Infant EEG strømmen er tatt opp under både sosiale og nonsocial forhold.

Abstract

Til tross for viktigheten av sosiale interaksjoner for spedbarn hjernens utvikling, har lite forskning vurderes funksjonell nevral aktivering mens spedbarn sosialt samhandle. Elektroencefalografi (EEG) kraft er en fordelaktig teknikk for å vurdere spedbarn funksjonell nevral aktivering. Men mange studier rekord spedbarn EEG bare under en opprinnelige tilstand. Denne protokollen beskriver et paradigme som er utformet for å vurdere omfattende spedbarn EEG-aktivitet i både sosiale og nonsocial sammenhenger, så vel som erte fra hverandre hvordan forskjellige typer sosiale innganger differensielt forholder seg til spedbarn EEG. Den i-fag paradigme omfatter fire kontrollerte betingelser. I nonsocial tilstand, spedbarn vise objekter på dataskjermer. Den felles oppmerksomhet tilstand innebærer en eksperimentator regi barnets oppmerksomhet til bilder. Skjøten oppmerksomhet tilstand omfatter tre typer sosial inngangs: språk, ansikt-til-ansikt interaksjon, og tilstedeværelsen av skjøten oppmerksomhet. forskjellerSpedbarns EEG mellom nonsocial og ledd oppmerksomhet forhold kunne være på grunn av en hvilken som helst av disse tre typer inndata. Derfor ble ytterligere to tilstander (ett med språk inngang mens experimenter er skjult bak en skjerm og en med ansikt-til-ansikt interaksjon) inkludert for å vurdere de drivende kontekstuelle faktorer i mønstre av spedbarn nevral aktivering. Representative resultater viser at spedbarn EEG kraft varieres ved tilstand, både totalt og differensielt ved hjerneregion, som støtter den funksjonelle arten av spedbarn EEG kraft. Denne teknikk er fordelaktig ved at det omfatter tilstander som er klart sosial eller nonsocial og gjør det mulig for undersøkelse av hvordan spesifikke typer av sosial inngang knyttet til EEG kraft. Dette paradigmet kan brukes til å vurdere hvordan individuelle forskjeller i alder, påvirke, sosioøkonomisk status, og foreldre-barn-samspill kvalitet knyttet til utviklingen av den sosiale hjernen. Basert på den påviste funksjonell natur spedbarn EEG makt, fremtidige studier should vurdere rollen til EEG opptak kontekst og design forhold som er tydelig sosial eller nonsocial.

Introduction

Sosial samhandling er avgjørende for spedbarn neural utvikling 1, 2. Selv om nyere forskning har begynt å fokusere på utviklingen av den sosiale hjernen tre, fire, blir de nevrale prosesser involvert i sosialt engasjement ikke godt forstått. Målet med den beskrevne metode var å vurdere hvordan spedbarn elektroencefalografi (EEG) kraft, et mål for spenningen som kommer fra neuronal kommunikasjon, varierer på tvers av kontrollerte sosiale og nonsocial sammenhenger. Denne metoden gjør det mulig for vurdering av hvordan spesifikke aspekter av sosial inngangs differensielt forholder seg til nevral aktivering og har implikasjoner for fremtidige studier for å vurdere rollen til opptak sammenheng ved vurdering av funksjonelle nevral aktivering.

EEG er en velegnet metode for å måle spedbarn hjerneaktivitet, ettersom det er ikke-invasiv og robust til spedbarn bevegelse. En hette bestående av elektroder er placed på spedbarnets hode til å registrere elektrisk aktivitet fra den cerebrale cortex frigjøres under neuronal kommunikasjon. EEG strøm er et mål på spenning ved hver elektrode stedet i løpet av en tidsperiode. EEG er et funksjonelt mål på nevral aktivitet og således dels som følge av den umiddelbare konteksten som EEG registreres. På grunn av sin funksjonell natur, har EEG kraft potensiale til å bli sammenlignet på tvers av kontekster ved hjelp av en i-fag utforming og således å indeksere kontekst-spesifikk aktivering. Derfor kan EEG brukes til å vurdere både de neurale fundamentet for sosial interaksjon og spesielt av kontekst-spesifikk aktivering mer generelt. Men dette potensialet har ikke blitt fullt ut realisert som spedbarn EEG er ofte spilt inn under bare én betingelse.

Mange studier har registrert spedbarn EEG strøm i en "hviletilstand" eller baseline, som ikke alltid klart skille mellom sosiale og nonsocial innspill. I noen tilfeller er EEG registreres som spedbarns se en experimenter spinne en bingo hjul 5, 6, 7, se en experimenter blåse bobler 8 eller se en experimenter riste en skrangle 9, 10. Imidlertid kan spedbarn ivareta enten eksperimentator eller objektet, og baby egenskaper kan påvirke hvordan de retter oppmerksomheten. Derfor, for noen spedbarn grunnlinjen kan være sosial hvis de deltar i forsøket, og for andre spedbarn grunnlinjen kan være nonsocial hvis de går først og fremst til objektet. Som EEG reflekterer innspillingen sammenheng observert individuelle forskjeller i baseline EEG at forskere kan tolke som stabil eller utviklingshemmede menings kan rett og slett skyldes forskjeller i hva barn var til stede for å på tidspunktet for opptak. Faktisk en studie registrert EEG mens spedbarn så en kvinne synge mens du holder et objekt

Sosial interaksjon er kompleks og mangesidig. Derfor, hvis EEG ble registrert i løpet av en naturalistisk interaksjon, kan det være vanskelig å skille fra hverandre det neurale behandling av ulike aspekter av interaksjonen (for eksempel, hørsel språk, samvirkende ansikt-til-ansikt, eller griper inn i ledd oppmerksomhet). En strategi for å løse dette problemet innebærer blant annet ulike forhold som hver omfatter en viss del av sosial interaksjon. Dermed er dette paradigmet utformet for å systematisk å sammenligne hvordan EEG-kraft varierer i henhold til den spesifikke type av sosial input.

Det rapporteres innen-fagene paradigmet innebærer recording spedbarn EEG i løpet av 4 forhold. Betingelsene ble utformet både for å undersøke den funksjonelle arten av spedbarn EEG kraft - hvordan den varierer avhengig av opptak kontekst - og for å vurdere rollen til spesifikke typer sosiale innganger. Først en nonsocial tilstand ble inkludert hvor barnet så objektene på to dataskjermer. Ved å presentere gjenstander på dataskjermer i stedet for å ha en experimenter manipulere et objekt, er denne tilstanden klart nonsocial og innebærer ingen form for sosial input. Deretter en felles oppmerksomhet tilstand ble inkludert hvor eksperimentator rettet barnets oppmerksomhet til bilder og snakket om bildene. Den felles oppmerksomhet tilstand omfatter således tre typer sosial inngangs: ansikt-til-ansikt interaksjon, språk inngangs, og den ekstra komponent av ledd oppmerksomhet. Derfor er nonsocial og ledd oppmerksomhet forholdene varierer på tre dimensjoner (ansikt-til-ansikt interaksjon, språk inngangs, og tilstedeværelsen av skjøten oppmerksomhet). Således enhver differences i EEG kraft mellom nonsocial og ledd oppmerksomhet tilstander kan være en følge et hvilket som helst av disse tre sosiale innganger. Derfor, 2 ytterligere betingelser ble inkludert for å skille fra hverandre som aspekt av sosial inngangs forklart eventuelle observerte forskjeller i nerveaktivitet mellom nonsocial og ledd oppmerksomhet betingelser. For å vurdere effekten av språket, ble et språk som bare condition inkludert hvor barnet kan høre eksperimentator kommentere bildene på datamaskinene, men kunne ikke se eksperimentator. Hvis således EEG-strømmen var lignende under skjøten oppmerksomhet og språk bare betingelser sammenlignet med den nonsocial tilstand, denne effekten kunne tilskrives språk. Til slutt, for å vurdere effekten av ansikt-til-ansikt interaksjon, et sosialt engasjement tilstand var inkludert hvor experimenter var ansikt-til-ansikt med spedbarnet og betinget inngrep med spedbarn. Hvis EEG kraft var lignende under skjøten oppmerksomhet og samfunnsmessige inngrepsforhold i forhold til de nonsocial tilstand, kan forskjellen mellom fuge oppmerksomhet og nonsocial betingelser tilskrives ansikt-til-ansikt interaksjon. Hvis forskjellen mellom fuge oppmerksomhet og nonsocial betingelser ikke ble forklart med den språk eneste og samfunnsmessige engasjement forhold ville dette tyder på at tilstedeværelsen av skjøten oppmerksomhet spesifikt var forklare forskjeller i EEG-kraft. Dette paradigmet ble testet med 12-måneder gamle spedbarn, da dette er en alder når kapasiteten for felles oppmerksomhet er godt etablert 12. I tillegg er felles oppmerksomhet i denne perioden spesielt viktig for språkutviklingen i 2. leveår 13, 14, slik nevral aktivering i denne sammenheng var av spesiell interesse i denne alderen.

Paradigmet er utviklet for å opprettholde spedbarn interesse og samtidig sikre at vilkårene er standardisert og bare skiller seg i den type social inngang. Hver av de fire tilstander blir gjentatt en gang for en total av åtte blokker, som veksler mellom experimenter å være til stede (felles oppmerksomhet og samfunnsmessige inngrepsforhold) eller fraværende (nonsocial og språk bare betingelser). For å opprettholde konsistens, er fotografier av gjenstander presentert i alle forhold, og de samme ytringer brukes i hele blokker. I løpet av hver blokk, 10 fotografier av nonsocial objektene vises i rekkefølge på dataskjermer. Det er 10 kategorier av objekter (for eksempel blomst, hanske) og fire farger av hvert objekt. Dermed er de samme 10 kategorier av gjenstander presentert i hver blokk med fargen av gjenstandene varierende grader blokker. Stimuli ble valgt til å være interessant for spedbarn. I løpet av joint-oppmerksomhet og språk bare forhold, gjør eksperimentator en skript ytring som hvert objekt vises på skjermen. Det er 10 spesifikke tiden (med angitte retninger for å peke mot venstre eller høyre dataskjermen i leddetoppmerksomhet tilstand). Ytringer er den samme for den felles oppmerksomhet og språk bare betingelser, men som sagt i en variabel for å opprettholde spedbarn interesse og for å forhindre assosiere bestemte kategorier av objektet med bestemte tale. Rekkefølgen av ytringer er den samme for den første felles oppmerksomhet blokk og første språk bare blokken. Rekkefølgen deretter endres for andre felles oppmerksomhet og språk bare blokker. Til slutt, i retning av peke varierer for hvert ledd oppmerksomhet blokk og er pseudo-tilfeldig, slik at barn ikke kan forutse retningen.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

Alle prosedyrer ble godkjent av Boston University Institutional Review Board (IRB).

1. Rekruttering

  1. Identifisere potensielle deltakere gjennom deltaker databaser (hvis tilgjengelig), gjennom offentlig tilgjengelige statlige fødsel poster, gjennom online annonsering, og gjennom ansikt-til-ansikt rekrutteringsarrangementer.
  2. Ring potensielle deltakere og invitere dem til å delta i studien.
    1. Forklar at studien er å se på sosiale opplevelser og hvordan de forholder seg til hjernens utvikling.
    2. Forklar at et besøk ville innebære å bruke EEG å få et mål på barnets hjerneaktiviteten ved hjelp av en elastisk lue laget av myke svamper. Forklar at barnet ville sitte på foreldrenes fang mens du ser på bilder på en dataskjerm og spille peekaboo med en eksperimentator, og at dette gjør det mulig å se hjernens aktivitet.
    3. Forklar hvor lenge besøket varer og at et besøk kan planlegges når er mest convenient for den overordnede, basert på spedbarnets plan. Gi informasjon om transport alternativer (f.eks, om det er gratis parkering eller refusjon for offentlig transport) og om kompensasjon (hvis noen er oppgitt).

2. Kjøre et besøk

MERK: Planlegg besøket for en tid når barnet vil være på vakt og godt uthvilt. Har to forskere tilgjengelig. Ledningen eksperimentator vil gjøre nettet søknad og administrere forholdene under EEG opptak. Det andre forsøket, vil hjelpe til med netto søknad, kontroll av de EEG opptak og presentasjon stimulus datamaskiner, og overvåke rått EEG slik det er registrert.

  1. Laboratory satt opp
    1. Spill EEG i en elektrisk skjermet standen om mulig for å forhindre interferens med EEG-signalet.
    2. I standen ved å plassere to tilstøtende dataskjermer (som måler 14,5 x 12 inches) på et bord. Plasser skjermer 18 inches fra hverandre. Plasser en stol (hvor den overordnede og spedbarn vil sitte) 24 inches fra bordet og som vender mot de dataskjermer. La det være minst 24 inches mellom bordet og bakveggen av standen (slik experimenter kan stå bak bordet som vender mot spedbarn). Sørg for at stolen og bordet er i en høyde slik at dataskjermer er på barnets øyehøyde.
    3. Plasser to høyttalere på bakken på hver side av bordet, rettet mot stolen der foreldre og barn skal sitte.
    4. Plasser et stativ videokamera under bordet og vendt opp slik at barnets ansikt er i fri sikt.
    5. Heng en ugjennomsiktig gardin rett bak bordet for eksperimentator å stå bak å være skjult fra barnets syn under nonsocial og språk bare forhold.
    6. Plasser en rangle, en liten utstoppede dyr, og kornblanding i boden. Bruk samme skrangle og dyr for alle deltakere.
  2. Innbydende family
    1. Ved ankomst, har foreldrene en mulighet til å mate og endre barnet før du begynner.
    2. Innhente informert samtykke fra foreldrene.
    3. Forklar EEG og paradigmet.
      1. Forklare at EEG medfører en netto laget av myke svamper som er dyppet i varmt vann, som måler hjerneaktivitet. Forklar at EEG netto ikke avgir noe, men bare måler elektrisk aktivitet frigjøres fra nerveceller i hjernen kommuniserer med hverandre.
      2. Fortell foreldrene at barnet vil se på bilder på en skjerm og samhandle med eksperimentator.
      3. Forklar at noen ganger eksperimentator vil være bak forhenget, skjult. Understreke at det er viktig for foreldrene til ikke å være sosial med spedbarn, slik som å snakke med barnet eller gjøre ansikt-til-ansikt kontakt.
      4. Forklar at 20 min kan være en lang tid, og at hvis barnet blir lei eller masete, kan foreldrene gi ham et leketøy (f.eks rangle eller fylt animal) eller kornblanding.
    4. Forklar nettet søknadsprosedyre til den overordnede.
      1. Informere foreldrene om at EEG nettet er som en svømmetur cap og at spedbarn vanligvis ikke liker hatter.
        MERK: Når eksperimentator setter garnet på, vil de fleste spedbarn mase og prøve å trekke nettet av. Fortelle foreldrene om ikke å bekymre deg, og understreke at dette er normalt og spedbarn vanligvis venne seg til nettet, slutte å gråte og roe ned raskt.
      2. Forklar foreldrene at deres hjelp er viktig å sørge for at barnet ikke trekke på nettet, og hvis barnet beveger armene opp mot hodet, å forsiktig presse armene nedover og bort fra nettet.
      3. Forklar at eksperimentator er veldig praktisert på å sette garnet på raskt. Forklare at den andre experimenter vil distrahere spedbarnet under netto program ved hjelp av skrangle og fylt dyr.
      4. Spør foreldrene om de ønsker et bilde tatt av deres spedbarn iført EEG nettet for å ta home.
      5. Informere foreldrene om at det kan være svake trykkmerker som ser ut som små sirkler på barnets hode når nettet er fjernet, men at de vil visne raskt. Også nevne at barnets hår vil være litt fuktig.
        MERK: For denne studien ble foreldre kompensert $ 40.
  3. net søknad
    1. Mål barnets hode i cm på det bredeste punktet ved hjelp av et mykt målebånd. Velg riktig størrelse EEG nettet.
    2. Mikrobølge en elektrolytt-løsning (6 ml kaliumklorid (KCl) / l destillert vann) i 3 min. Legg en teskje av baby shampoo.
    3. Bløt riktig størrelse med høy tetthet net (dette studiet var et 128-bly net, et 64-leder net er også egnet) i 10 minutter i den oppvarmede elektrolytt-oppløsning. Dette vil lette den elektriske kontakt mellom hodebunnen og elektrodene.
    4. Fyll pipetter med elektrolyttvæske og satt i boden.
    5. Bruke et håndkle til å klappe av overflødig vannfra nettet for å forhindre brodannelse. Carry på nettet på håndkleet og viser den overordnede nettet. Har foreldrene berøre nettet (hvis interessert).
    6. Har foreldrene sitte på stolen i messe med barnet på sin runde.
      1. Minn foreldrene at barnet kan bli opprørt og at dette er normalt. Minn den overordnede at den andre experimenter vil distrahere barnet med skrangle og fylt dyr. Minn foreldrene til å holde barnet fra å berøre eller trekke på nettet. Minn den overordnede ikke å delta i sosial interaksjon med spedbarnet under EEG-opptak.
    7. Plasser begge hendene på innsiden av nettet, forsiktig strekke på nettet og senke den slik at den passer over barnets hode. Plasser Cz elektroden på toppunktet av hodet. Hold begge hendene på innsiden av nettet under posisjonering.
    8. Når nettet er plassert på spedbarnets hode, fjerne hendene fra innsiden av nettet og stram hakestropp, slik at nettet er sikker. Inspisere net for correct posisjonering og foreta justeringer som er nødvendig.
    9. Måle-elektrode impedans ved hjelp av EEG registrerings programvare (hver elektrode bør være under 50 kQ, ved bruk av en høy impedans system). Administrere den elektrolyttoppløsning ved bruk av pipetter ved å klemme et par dråper på elektrodene med dårlig kontakt. Hvis det er nødvendig, forsiktig flytte barnets hår slik at elektrodene er i bedre kontakt med hodebunnen.
    10. Når impedansen er på et akseptabelt nivå, lagrer den informasjonen impedans.
  4. EEG opptak
    1. opptak Parametere
      1. Registrere data i henhold til produsentens spesifikasjoner. Representerte data ble tatt prøver fra alle kanaler ved 500 Hz.
    2. stimuli presentasjon
      1. Presentere en serie på 10 fargefotografier av gjenstander på dataskjermer for 13,0 - 14,5 s, ved variable intervaller interstimulus (0,5 - 2,0 s). Vise samme bilde på begge skjermene. Presentere bildene som siMilar størrelser i midten av skjermene (se supplerende materialer for liste over stimuli i hver blokk og stimuli-filer).
        MERK: En subtil og kort klikkelyd varsler eksperimentator på stimuli utbruddet. Fotografiene er av vanlige nonsocial gjenstander (f.eks, blomst, hansker), og de samme 10 kategorier av objekter blir gjentatt på tvers av blokker. De enkelte objekter innenfor en kategori variere i form av farge. Deres fordeling på tvers av blokkene blir balansert, og de samme farger representeres i hver blokk for å opprettholde konsistens i spedbarnets seer erfaring (se figur 1 for eksempel).
    3. Forhold
      1. Gå inn i boden bak dataskjermer og bord og møte barnet.
      2. Åpne gardin under felles oppmerksomhet og sosial engasjement forhold, slik at barnet kan se eksperimentator. Lukke gardin så eksperimentator er skjult fra barnets syn under nonsocial og language-bare forhold.
    4. Administrere fire forhold: nonsocial, felles oppmerksomhet, sosiale engasjement, og språk bare. Presentere hver tilstand to ganger for totalt åtte blokker. Administrere hver blokk i 2,5 minutter for å opprettholde spedbarn oppmerksomhet.
      1. Administrere blokkene i den følgende rekkefølge: sosial engasjement, nonsocial, ledd oppmerksomhet, språklig-bare, felles oppmerksomhet, nonsocial, sosial engasjement, og språk-bare. Presentere en hvit skjerm på datamaskiner og bruke en bjelle lyd for å varsle experimenter å starte neste blokk.
        1. For sosial engasjement, lene seg på bordet mellom de dataskjermer. Være ansikt til ansikt med barnet. Opprettholde barnets oppmerksomhet, slik at barnet ikke fokuserer på skjermene (som identiske gjenstander fortsatt vises). Se bare på barnet gjennom tilstanden. Ikke se eller peke på skjermene.
          MERK: Hvis baby peker på bildene, kan du prøve å trekke barnets oppmerksomhet back, men ikke følger barnets blikk. Sørg for at felles oppmerksomhet er ikke til stede. Ha en positiv innvirkning og svare et betinget. I hver blokk, synge barnesanger med håndbevegelser, (f.eks Itsy Bitsy Spider, The Wheels på bussen) og leke titt-tei. Tilpass som er nødvendig for å opprettholde barnets interesse. Oppretthold positivt påvirke hele blokken.
        2. For nonsocial tilstand, gå bak forhenget (for å være skjult fra spedbarn visning). Tie hele tilstanden.
        3. For den felles oppmerksomhet tilstand, lene seg på bordet mellom de dataskjermer og være ansikt-til-ansikt med spedbarnet. Direkte barnets oppmerksomhet til bildene på skjermene og kommentere bildene. Følg den angitte manus av ytringer og peker retninger for hvert forsøk som beskrevet i tabell 1. Se tabell 1 for oversikt over blokker og konkrete ytringer for hvert forsøk.
          1. Ved starten av hver trial, få øyekontakt med barnet og fortsette bud for barnets oppmerksomhet før barnet ser ut. Slå i en pre-spesifisert retning (venstre eller høyre), se på den aktuelle skjermen, og peker på bildet samtidig sier den konkrete ytringen for hvert forsøk.
          2. Se tilbake på barnet og fortsette å veksle blikk mellom bildet og barnets ansikt til rettssaken er over.
        4. For språk eneste betingelsen, gå bak forhenget og kommentere bildene på dataskjermer. Følg de angitte ytringer oppført i tabell 1 for hvert forsøk (tabell 1; språk only). Bruk samme tone som i felles oppmerksomhet tilstand.

Figur 1
Figur 1: Eksempel på en Nonsocial objekt. Den type objekt (blomst) er than samme på tvers av blokkene, men varierer i farge. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

10. Hei, se over her! Er ikke det en dum bildet? (R)
1. Sosialt engasjement (gardin åpen): Opprettholde barnets oppmerksomhet. Snakk varmt til spedbarn og svare et betinget. Strategier inkluderer interaktive barnesanger med bevegelser som itsy-bitsy spider, og hjulene på bussen.
2. Nonsocial (gardin lukket): Hold deg rolig.
3. Felles oppmerksomhet (gardin åpen)
R = titt på høyre skjermen; L = se på venstre skjerm. Spesifisere at sin rett til eksperimentator.
1. Se på den kule bildet over her! Tror du det er et kult bilde også? (R)
2. jegliker dette bildet over her. Hva tror du? (L)
3. Hei, la oss begge ser på denne skjermen sammen! Kan du se bildet jeg peker til? (L)
4. Wow, er dette bildet virkelig flott! Liker du bildet også? (R)
5. Hei, se over her! Er ikke det en dum bildet? (L)
6. Se på den kule bildet over her! Tror du det er et kult bilde også? (R)
7. Jeg liker dette bildet over her. Hva tror du? (L)
8. Hei, la oss begge ser på denne skjermen sammen! Kan du se bildet jeg peker til? (R)
9. Wow, er dette bildet virkelig flott! Liker du bildet også? (L)
4. Språk-only (gardin lukket)
1. Se på den kule bildet over her! Tror du det er et kult bilde også?
2. Jeg liker dette bildet over her. Hva tror du?
3. Hei, la oss begge ser på denne skjermen sammen! Kan du se bildet jeg peker til?
4. Wow, er dette bildet virkelig flott! Liker du bildet også?
5. Hei, se over her! Er ikke det en dum bildet?
6. Se på den kule bildet over her! Tror du det er et kult bilde også?
7. Jeg liker dette bildet i løpet avher. Hva tror du?
8. Hei, la oss begge ser på denne skjermen sammen! Kan du se bildet jeg peker til?
9. Wow, er dette bildet virkelig flott! Liker du bildet også?
10. Hei, se over her! Er ikke det en dum bildet?
5. Felles oppmerksomhet (gardin åpen)
1. Wow, er dette bildet virkelig flott! Liker du bildet også? (L)
2. Hei, se over her! Er ikke det en dum bildet? (R)
3. Hei, la oss begge ser på denne skjermen sammen! Kan du se bildet jeg peker til? (L)
4. Jeg liker dette bildet over her. Hva tror du? (R)
5. Se på den kule bildet over her! Tror du det er et kult bilde også? (R)
6. Wow, er dette bildet virkelig flott! Liker du bildet også? (L)
7. Hei, se over her! Er ikke det en dum bildet? (L)
8. Hei, la oss begge ser på denne skjermen sammen! Kan du se bildet jeg peker til? (R)
9. Jeg liker dette bildet over her. Hva tror du? (L)
10. Se på den kule bildet over her! Tror du det er et kult bilde også? (R)
6. Nonsocial (gardin lukket): Hold deg rolig.
7. Sosial inngreps (gardin åpen): opprettholde spedbarnets oppmerksomhet. Snakk varmt til spedbarn og svare et betinget. Strategies inkluderer interaktive barnesanger med bevegelser som itsy-bitsy spider, og hjulene på bussen.
8. Language-bare (gardin stengt)
1. Wow, er dette bildet virkelig flott! Liker du bildet også?
2. Hei, se over her! Er ikke det en dum bildet?
3. Hei, la oss begge ser på denne skjermen sammen! Kan du se bildet jeg peker til?
4. Jeg liker dette bildet over her. Hva tror du?
5. Se på den kule bildet over her! Tror du det er et kult bilde også?
6. Wow, er dette bildet virkelig flott! Liker du bildet også?
8. Hei, la oss begge ser på denne skjermen sammen! Kan du se bildet jeg peker til?
9. Jeg liker dette bildet over her. Hva tror du?
10. Se på den kule bildet over her! Tror du det er et kult bilde også?

Tabell 1: Order of Blocks og Script.

  1. Rydde opp
    1. Etter EEG opptak, fjerne nettet fra barnets hode.
    2. Desinfiser nettet etter produsentens protokoll.
    3. Lagre EEG opptak fil. I dette paradigmet, er EEG opptak fil lagres automatisk når programmet automatisk stenger i slutten av paradigmet.
  2. EEG Behandler data 15, 16
    1. Hakk filtrerer rå EEG-data ved 60 Hz og gjelder da et høypassfilter på 0,1 Hz.
    2. Segment rådataene til kortere lengde epoker.
      MERK: Denne paradigmet segmenterte dataene til 30 s epoker, som mål var å vurdere spedbarn EEG effekt under forskjellige tilstander av inngrep. Hvis tap for mye data er en bekymring, kortere epoker som 1 - 3 s kunne brukes.
    3. Utfør gjenstand avslag på hver epoke. Utelukke elektroder fra hver epoke hvis rot-middel-kvadratet av spenningen data EEG oversteg 175 uV, eller hvis forsterkeren er mettet når som helst innenfor epoke. Avvise epoker med> 20 utelukket elektroder fra ytterligere analyser. Re-referere EEG til den gjennomsnittlige referanse av de øvrige elektroder.
    4. Bruke en Fourier-transformasjon for å beregne EEG effekt for hver elektrode i hver epoke for de valgte frekvensbånd. Beregn EEG strøm gjennomsnitt for regioner av interesse. Gjennomsnittlig godepoker, hvilket ga gjennomsnittseffektverdier for hver tilstand, region, og frekvensbåndet. Logg forvandle effektverdier ved hjelp av naturlige loggen.
      MERK: For spedbarn å ha brukbar EEG data i en gitt tilstand, må de ha minst en brukbar 30 s epoke av data i den tilstanden. Denne protokollen ble utviklet ved bruk av en høy tetthet EEG-system med væske-salt baserte elektroder (se Materialer tabellen). Andre EEG-systemer som er aktuelle, men konkrete tiltak kan variere.
  3. Koding av Infant Looking Behavior 16
    1. Bruk atferds koding programvare med mulighet til å kode video frame-by-frame (hvert 30. sekund). Legg koder til videofilen til hver spedbarn for å markere når hver blokk starter (f.eks bruke bjelle lyd som indikerer blokk overganger i paradigme).
      MERK: For felles oppmerksomhet blokker, markerer begynnelsen av hvert forsøk (bruke prøve utbruddet lyd som er i paradigmet) og direction at experimenter punktene (venstre eller høyre, bruke skriptet som skisserer hvilken retning experimenter punktene i hver prøve).
    2. Koden der spedbarn ser i løpet av sosialt engasjement og felles oppmerksomhet forhold.
      MERK: For eksempel i denne studien noen av kodene (eller hendelsene) som følger med: "spedbarn ser på venstre skjerm", "barnet ser på den høyre skjermen", "barnet ser på eksperimentator", "barnet ser på foreldrenes ansikt ", 'spedbarn ser andre steder' (f.eks når barnet ser noe annet enn skjermer, experimenter, eller forelder), og 'mangler' (når barnet var ute av kameravisningen). Tog programmerere til en pålitelighet terskel på 0,80 kappa og dobbel kode 20% av videoer for å vurdere inter-rater reliabilitet. Bruk koding programvare for å vurdere i hvilken grad de to programmerere kode de samme jakt atferd med samme varighet. Bruk en toleranse vindu av ett sekund, slik at start eller forskyvning avjakt atferd innen ett sekund av hverandre scores som en avtale.
    3. Kvantifisere spedbarn ser oppførsel i sosiale engasjement tilstand.
      1. Ut fra total tid av de sosiale inngrepsblokkene, å beregne prosentandelen av tid spedbarn sett på experimenter (tiden ser på experimenter / total tid av de sosiale inngrepsblokkene x 100). Denne variabelen indekser i hvilken grad barnet deltok til experimenter, således delta i den sosiale inngrep tilstand som forutsatt.
    4. Kvantifisere spedbarn ser oppførsel i felles oppmerksomhet tilstand.
      1. Vurdere prosentandel av tiden barnet fulgte eksperimentators punkt og blikk.
        1. Velg hvor mange sekunder av videoen når eksperimentator pekte igjen. Innenfor dette tidsvinduet, beregne tiden barnet så på den venstre skjermen og den høyre skjermen. Deretter velger du den tiden da eksperimentator pekte høyre og beregne tidenspedbarn sett på den venstre skjermen og den høyre skjermen.
        2. Sum tiden barnet sett på riktig skjerm (dvs. den tiden da eksperimentator pekte til venstre og spedbarn sett på den venstre skjermen og den tiden da eksperimentator pekte rett og spedbarn sett på den høyre skjermen).
        3. Sum tiden barnet sett på feil skjerm (dvs. den tiden da eksperimentator pekte til venstre og spedbarn sett på den høyre skjermen og den tiden da eksperimentator pekte rett og spedbarn sett på den venstre skjermen).
        4. Beregn prosentandel av tiden som barnet så på riktig skjerm og feil skjerm, av totalt ute tid for felles oppmerksomhet blokker. Denne variabelen indekser i hvilken grad den spedbarn nøyaktig fulgt eksperimentators bud for felles oppmerksomhet.
      2. Beregn prosentandel av tiden ute av felles oppmerksomhet blokker som barnet så på experimenter.
      3. Sum prosentandel av tiden barnet brukt ser på riktig skjerm og eksperimentator. Denne variabelen indekser i hvilken grad barnet er engasjert i skjøten oppmerksomhet.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

Infant Looking Behavior

Representative resultatene er fra 73 x 12-måneder gamle spedbarn 12. Forholdene var effektiv i å endre spedbarns utseende atferd 16. I den sosiale engasjement tilstand, spedbarn brukt mesteparten av tiden ser på experimenter, som beregnet (i gjennomsnitt 60,06% av tiden under det sosiale engasjement tilstand). Videre hver spedbarn sett på eksperimentator mer enn 50% av tiden. I felles oppmerksomhet tilstand, spedbarn nøyaktig fulgt eksperimentator blikk og peker: spedbarn brukte 2,88 ganger mer ser på riktig skjermen der eksperimentator hadde pekt i forhold til feil skjermen. Spedbarn også brukt mesteparten av tiden i inngrep i felles oppmerksomhet, er definert som mengden av tid både å se på experimenter og riktig skjerm (i gjennomsnitt 67,93%; for more informasjon, se opprinnelige artikkelen 16). Paradigmet var også effektiv i å opprettholde spedbarn interesse blant barn av ulik temperaments. Nærmere bestemt var det ingen forbindelser mellom spedbarn tempereringen som vurderes med et overordnet mål rapport 17 og mengden av brukbare EEG-dataene for hver betingelse. Dette viser at paradigmet ikke er forspent for å gi forskjellige mengder av brukbar EEG data avhengig av individuelle forskjeller i temperament.

EEG Data Analysis Strategi

Gjentatte målinger analyser av varians (ANOVAs) med tilstand og region som gjentatte målinger og post-hoc sammenligninger med Bonferroni korreksjoner ble brukt i denne studien. Imidlertid er blandet modellering også passende. I den første modell ble den felles oppmerksomhet og nonsocial tilstander inkludert som de skiller seg på flere dimensjoner: felles attention omfatter språk, ansikt-til-ansikt interaksjon, og tilstedeværelsen av skjøten oppmerksomhet mens den nonsocial tilstand har ingen av disse innganger. Separate modeller ble benyttet for hvert frekvensbånd. Når tilstanden hovedeffekter eller interaksjoner med tilstand ble observert i denne innledende modellen, ble modellen gjentatt to ganger: en gang å tilsette den språk eneste betingelse og en gang å tilsette den sosiale engasjement tilstand. Dette er for å bestemme hvilke dimensjoner av sosial inngangs forklare forskjellen i EEG kraft mellom fuge oppmerksomhet og nonsocial betingelser. Blant annet språk-eneste betingelse i modellen er å vurdere om språk inngangs forklarer forskjellen i EEG kraft mellom fuge oppmerksomhet og nonsocial betingelser. Hvis EEG kraft i begge språk-bare og ledd oppmerksomhet betingelser er forskjellig fra den nonsocial tilstand, tyder dette på at forskjellen mellom fuge oppmerksomhet og nonsocial betingelser er delvis forklares ved den nevrale behandling av langualder innspill. Inkludert den sosiale engasjement tilstand i modellen er å undersøke hvorvidt ansikt-til-ansikt interaksjon forklarer forskjellen i EEG kraft mellom fuge oppmerksomhet og nonsocial betingelser. Hvis EEG kraft i både den sosiale engasjement og ledd oppmerksomhet betingelser er forskjellig fra den nonsocial tilstand, tyder dette på at ansikt-til-ansikt interaksjon forklare forskjellen mellom fuge oppmerksomhet og nonsocial betingelser.

EEG Strøm

Infant EEG kraft (både generelt, og i områder) varieres ved tilstand i det forventede mønster 16 validere den present paradigmet. Spedbarn EEG-kraft ble vurdert i 4 - 6 Hz og 6-9 Hz frekvensbånd, som er mye brukt i spedbarn forskning 6, 18, 19, 20. Hos spedbarn, dissefrekvensbånd er antatt å reflektere langsom bølge hjerneaktivitet, så lavere effekt i disse frekvensbåndene er antatt å indeks større nevral aktivering 6, 18, 19, 21, 22. Infant 4 - 6 Hz og 6-9 Hz kraft ble vurdert i frontpartiet, temporale og parietale områder, basert på den foreslåtte involvering av disse regionene for sosial interaksjon 6, 23, 24, 25, 26, 27. Mengden av brukbare data varierte fra tilstand. I gjennomsnitt, spedbarn hadde 78.08 s av brukbar data i nonsocial tilstand; 82.60 s med brukbare data i språk eneste betingelse; 125,75 s med brukbare data i felles oppmerksomhet tilstand; og 118.36 s med brukbare data i sosial engagement tilstand. Mengden av brukbare data i hver betingelse var relatert til spedbarn EEG kraft.

Resultatene var lik for hvert frekvensbånd 16. Ledd oppmerksomhet, og de nonsocial betingelser ble inkludert i den innledende modell. Strøm var lavere i skjøten oppmerksomhet tilstand sammenlignet med tilstanden nonsocial både totalt og innenfor hver region. Derfor ble de språk som bare og samfunnsmessige inngrepsforhold legges til modellen for å skille fra hverandre om språk-inngang og ansikt-til-ansikt interaksjon var medvirkende til strømforskjellen mellom fuge oppmerksomhet og nonsocial betingelser (se figurene 2 og 3). De frontområder er involvert i orientering og skiftende oppmerksomhet 24, 27 og strømmen registreres fra frontpartiet skalp regioner var lavest, indeksering større aktivering i fugen oppmerksomhet betingelse sammenlignet med de andre forholdene. Dette er i samsvar med kravene i det felles oppmerksomhet tilstand (for resultater i hver region og tilstand, se figur 4 og 5) og viser at språk innspill og ansikt-til-ansikt interaksjon ikke forklare forskjellen i frontal hodebunnen kraft mellom felles oppmerksomhet og nonsocial forhold. Den tidsmessige områder spille en rolle i ansiktsbehandlings 26 og kraft registreres fra temporale hodebunnen regioner var lavest, indeksering større aktivering i begge tilstander med ansikt-til-ansikt sosial interaksjon (felles oppmerksomhet og sosial engasjement) sammenlignet med den nonsocial tilstand. Dette viser at forskjellen i nevrale behandling mellom fuge oppmerksomhet og nonsocial betingelser i temporalhodebunnen regionen kan tilskrives ansikt-til-ansikt interaksjon. Parietal områdene involvert i romlig orientering og blikket følgende 6,xref "> 23, 25, 26, kravene som er unike for skjøten oppmerksomhet tilstand som barnet måtte svare på den eksperimentators bud for oppmerksomhet. Følgelig kraft registrert fra issehodebunnen regioner var lavere, indeksering større nevral aktivering, i den felles oppmerksomhet tilstand sammenlignet med alle andre betingelser Således språk-inngang og ansikt-til-ansikt interaksjon ikke forklare forskjellen i parietale hodebunnen kraft mellom fuge oppmerksomhet og nonsocial betingelser kraft~~POS=TRUNC verdiene~~POS=HEADCOMP (transformert ved hjelp av den naturlige logaritme) varierte fra 7,21.. - 7,71 i 4 - 6 Hz og 6,32 til 6,71 i 6 -.. 9 Hz Dette er i overensstemmelse med tidligere undersøkelser som brukte den samme EEG opptakssystemet og sammenlignbare prosessparametere 28 imidlertid, i EEG effektverdier kan variere basert på faktorer slik som EEG-system brukt og valg av referanse og artefakt parametere.


Figur 2. Midlere 4 - 6 Hz strøm i hver tilstand. I denne prøve av 12-måneder gamle spedbarn, 4 - 6 Hz kraft var lavere i skjøten oppmerksomhet tilstand, indeksering større nevral aktivering, sammenlignet med alle andre forhold. Dette viser at tilstedeværelsen av språk-inngang og ansikt-til-ansikt interaksjon ikke fullt ut forklare forskjellen i effekt mellom felles oppmerksomhet og nonsocial forhold. Feilstolpene representerer standardfeil. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Figur 3
Figur 3. Midlere 6-9 Hz strøm i hver tilstand. I denne prøve av 12-måneder gamle spedbarn, 6 - 9 Hz kraft var lavere i skjøten oppmerksomhet tilstand, indexing større nevral aktivering, sammenlignet med de nonsocial og språk bare betingelser. Det var ingen forskjell etter 6 - 9 Hz kraft mellom fuge oppmerksomhet og samfunnsmessige inngrepsforhold. Feilstolpene representerer standardfeil. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Figur 4
Figur 4. Mean 4-6 Hz Power i hver tilstand og omegn. I denne prøve av 12-måneder gamle spedbarn, 4 - 6 Hz strøm i frontal- og parietale områder var lavere i leddet oppmerksomhet tilstand, indeksering større nevral aktivering, sammenlignet med de andre forhold. Temporal 4 - 6 Hz kraft var lavere i både skjøten oppmerksomhet og samfunnsmessige inngrepsforhold sammenlignet med nonsocial tilstand. Feilstolpene representerer standardfeil. dette Figure har blitt endret fra 16. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Figur 5
Figur 5. Gjennomsnittlig 6-9 Hz Power i hver tilstand og omegn. I denne prøve av 12-måneder gamle spedbarn, 6 - 9 Hz strøm i frontalområdet var lavere i leddet oppmerksomhet tilstand, indeksering større nevral aktivering, sammenlignet med de språk eneste og nonsocial betingelser. I tinning, 6 - 9 Hz kraft var lavere i både skjøten oppmerksomhet og samfunnsmessige inngrepsforhold sammenlignet med nonsocial tilstand. Feilstolpene representerer standardfeil. Dette tallet har blitt forandret fra 16. Klikk herfor å se en større versjon av dette tallet.

Supplerende fig. Stimuli brukt i Paradigm. Den supplerende file 'Liste over bilder i hver blokk' omfatter navnene på stimuli filer som følger hver blokk i paradigmet. Stimuli-filer er også inkludert. Klikk her for å laste ned disse tallene.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

For det første er det viktig at den netto søknaden er korrekte og at impedansene er senket. For det andre er det viktig å forklare foreldrene hva EEG netto søknad og paradigmet vil innebære og hvordan foreldre kan bidra til å roe barnet hvis de blir masete uten å snakke med eller gjøre øyekontakt med barnet, noe som ville dimme linjene mellom sosiale og ikke-sosiale forhold. Videre ber foreldre å holde spedbarn fra å trekke på nettet, noe som kan påvirke EEG data og forårsake skade på nettet. Tredje, konsekvent paradigme administrasjon er avgjørende. Dette inkluderer bruk av den samme tone og påvirker under alle forhold, og med alle deltakere; å sørge for å få barnets oppmerksomhet før du begynner hvert ledd oppmerksomhet rettssak; og holde barnet fokusert på eksperimentator under sosialt engasjement tilstand. Hvis det er flere forskere, deres tone i stemmen og påvirke bør være lik for ikke å innføre Experimenter effekter. For det fjerde, følger den vekslende sekvens av sosiale og nonsocial betingelser for å opprettholde spedbarn samarbeid i protokollen. Til slutt, bekrefter at spedbarn engasjert i forholdene som forutsatt ved koding spedbarn ser atferd under sosialt engasjement og felles oppmerksomhet forhold.

Det finnes flere modifikasjoner av denne teknikken. Hvis barnet blir masete, er det mulig å endre paradigme ved å stoppe halvveis gjennom. Hele paradigmet inneholder 8 x 2,5 min-blokker (for hver betingelse gjentatt to ganger) og hver tilstand skjer en gang i de fire første blokker. Derfor, hvis det er nødvendig for spedbarn eller forelder, er det mulig å avslutte paradigmet halvveis, og likevel har fullført hver tilstand en gang. Rekkefølgen og administrasjon av blokker i denne protokollen var den samme for alle spedbarn. Hvis forskerne er opptatt av å gjøre visse at rekkefølgen av blokkene ikke påvirker nevrale aktiviteten, kan rekkefølgen av blokkene virke motbalansert over deltakere. Imidlertid, basert på losing, krever avbalansering to begrensninger: (1) hver betingelse må være representert i de fire første blokker i tilfelle paradigmet behov for å avslutte tidlig og (2) blokkene må veksle mellom sosial (felles oppmerksomhet og sosial engasjement forhold) og nonsocial (språk bare og nonsocial forhold) for å opprettholde spedbarn interesse.

Dette paradigmet har bare blitt testet med 11-14 måneder gamle spedbarn. Men hvis forskerne er interessert, dette paradigmet kunne brukes på andre aldersgrupper. Tidsvinduet at dette paradigmet er mest sannsynlig å være hensiktsmessig er fra 6 måneder, når felles oppmerksomhet og kapasitet for blikket følgende er godt etablert 29, gjennom 24 måneder. Denne aldersgruppen er når felles oppmerksomhet er den viktigste utviklings for nonverbal sosial kommunikasjon og språklæring 13, 14. Hvis du bruker Paradisgm for andre aldersgrupper, modifikasjoner av forholdene er sannsynligvis ikke nødvendig. Imidlertid kan den mest effektive blokklengden variere avhengig av spedbarn alder. Spesifikt kan blokkene må forkortes for yngre aldersgrupper for å opprettholde spedbarn samarbeid og oppmerksomhet.

Hvis en laboratoriets tekniske evner ikke tillater for presentasjon av to dataskjermer, er det mulig å endre paradigmet å være ferdig med bare én skjerm. Det viktigste hensynet er om interesser ligger i å vurdere om spedbarn er i samsvar med eksperimentators retninger for å se på venstre eller høyre på skjermen. Dette krever to sikter for å muliggjøre en vurdering av hvor lenge hver spedbarn ser på riktig eller uriktig skjerm, noe som ikke ville være mulig hvis bare ved hjelp av en skjerm. Hvis individuelle forskjeller i respons til voksen felles oppmerksomhet bud er ikke en del av problemstillingen, kan ett enkelt skjermbilde nok.

For å fremme disentangle hvordan EEG kraft varierer med sosial sammenheng kan spedbarn EEG analyseres innenfor de felles oppmerksomhet og sosial inngrepsforhold basert på hvorvidt den spedbarn var til stede for å experimenter eller dataskjermer. I tillegg kunne spedbarn EEG analyseres når barnet er i inngrep i den tilstand som tiltenkt, for eksempel bare inkludert EEG data fra den sosiale inngrep tilstand når barne var ute på experimenter.

Mens foreldrene var for det meste i samsvar med instruksjonene for å ikke sosialt samhandle med deres spedbarn, kan forskerne være opptatt med foreldre forstyrrelser under EEG opptak. En modifikasjon ville være for foreldre å bære hodetelefoner og / eller visir, slik at de ikke ville vite hva som foregikk under EEG opptak. Videre, som barnet ble sittende på foreldrenes fang, barnet kan bli påvirket av foreldrenes kroppsspråk. Barnet kan sitte i en barnestol, i stedet for foreldrenes fang, men this kan senke mengden av tid spedbarnet kan tolerere EEG-opptaket. Et annet alternativ ville være å bruke en hendelse markør for å markere i EEG data når foreldrene engasjert med barnet og ikke inkludere disse dataene. Det er imidlertid kjent at til tross for potensialet for foreldre samhandling, det er betydelige tilstand forskjeller i representative data. Til slutt, i de fremlagte protokoll, utprøving og blokker for kodings ble merket i video post-hoc, basert på den auditive toner betegner blokk og prøvesykdomsangrep. Et alternativ ville være å synkronisere video til EEG og merk-overganger i løpet av EEG-opptak.

Opptak EEG med spedbarn er utfordrende og en begrensning av denne protokollen er at ikke alle barn vil ha brukbar EEG data i hver tilstand. I dette utvalget, 73 av 85 barn (85,88%) av dem EEG ble vellykket registrert hadde brukbare data for minst én betingelse. For å maksimere potensialet i brukbar EEG data, blokker ofte alternert for å opprettholde spedbarn interesse. Imidlertid kan det være en utfordring for spedbarn å opprettholde interesse for hele protokollen (20 min) og spedbarn ble fussier under de betingelser hvor experimenter var bak forhenget (nonsocial og språk bare betingelser). Av de 73 spedbarn med brukbare data EEG, 78,1% (57 barn) hadde brukbar EEG i nonsocial tilstand og 71,20% (52 barn) hadde data for språk eneste betingelse. I motsetning til dette, 91,80% (67 spedbarn) av spedbarn hadde brukbare data i skjøten oppmerksomhet tilstand og 87,85% (63 barn) hadde brukbare data i den sosiale inngrep tilstand. Endelig er det mulig at spedbarn påvirke kunne variere over blokker. For å løse dette, spedbarn påvirke kan kodes og sammenlignes på tvers av forholdene. En samlet begrensning av EEG forskning er at det er vanskelig å vite nøyaktig hvor EEG aktivitet registrert fra hodebunnen er generert fra i cortex. Det er imidlertid verdt å merke seg at den rapporterte mønster av regionale forskjeller i EEG activ ligheten over forholdene er i samsvar med voksen fMRI forskning 24, 27, 30, 12.

Den primære Betydningen av den rapportert EEG paradigmet er inkluderingen av kontrollerte sosiale og nonsocial betingelser for systematisk å undersøke funksjonell nevral-aktivering i løpet av sosial interaksjon. Forhold som ble utformet for å skille fra hverandre de effektene av forskjellige elementer i sosial interaksjon - slik som tilstedeværelse versus fravær av språk og ansikt-til-ansikt interaksjon - å forstå bidragene fra forskjellige sosiale innganger i bruksmønstre for spedbarn EEG kraft. Forholdene ble validert ved koding spedbarn ser atferd for å sikre spedbarn sosialt engasjert som forutsatt. Mange spedbarn EEG-studiene som anvender "hviletilstand" eller baseline opptaksbetingelser som inkluderer både sosiale og nonsocial elementer 5,lass = "ekstern referanse"> 8, 9. Dette paradigmet viser signifikante forskjeller i spedbarn EEG-kraft mellom de sosiale og nonsocial betingelser, noe som tyder på relevansen av dette paradigmet for å vurdere utviklingen av sosial engasjement i barndom. Videre viser dette viktigheten av å bruke klart sosiale eller nonsocial forhold under EEG opptak for å maksimere konsistens på tvers av spedbarn, da det kan være variasjon i hva barn er til stede til hvis både sosiale og nonsocial stimuli er til stede under innspillingen.

Dette paradigmet og resultatene demonstrerer hvordan sammenheng påvirker funksjonell nevral aktivering, vurderes med EEG kraft. Fremtidige studier kan utnytte denne teknikken til å undersøke funksjonelle nevral utvikling tar hensyn til rollen opptak sammenheng. Dette inkluderer bruk av tydelig sosiale eller nonsocial forhold samt bruker flere kontekster å ha en mer omfattende og grundig forståelse av funksjonelle neural aktivering. I tillegg bør videre forskning bygger på resultatene fra dette paradigmet ved hjelp av andre tiltak, slik som EEG koherens eller kryss frekvens kobling for ytterligere å undersøke differensial mønstre av hjerneaktivitet forbundet med sosiale inngang. Videre er forskjellige domener av spedbarn utvikling sannsynlig forbundet. Således kan dette paradigmet vurdering av de neurale baser av sosial interaksjon brukes sammen med andre EEG paradigmer tappe kognitiv og motorisk utvikling 31. Vurdere spedbarn EEG over disse domenene samt bruk av flere nevrale tiltak, ville gi et bredere bilde av spedbarns utvikling og fremme en forståelse av hvordan disse domenene er relatert i hjernen. I tillegg vil sammenkobling EEG med andre nevrale teknikker som fMRI bidra til å bedre forstå hvordan mønstre av kortikal aktivitet knyttet til underliggende hjerneområder.

Dette paradigmet tok et første skritt i å erte hverandre faktorer som kan underldvs. forskjeller mellom skjøten oppmerksomhet og nonsocial tilstander, inkludert språk inngang og ansikt-til-ansikt interaksjon. Imidlertid er felles oppmerksomhet kompleks og mangesidig. Det inkluderer komponenter slik som blikk følgende, vekslende blikk, og peker. Fremtidig forskning kunne bryte ned disse komponentene i ulike forhold, for eksempel å ha en peke kun tilstand og en tilstand av eksperimentator bare vekslende blikk, for ytterligere å analysere hvordan de ulike komponentene i felles oppmerksomhet knyttet til spedbarn EEG. Videre å vurdere hvordan individuelle forskjeller som spedbarn alder og sosioøkonomisk status er knyttet til mønstre av spedbarn EEG kraft og sammenheng i løpet av hver betingelse for dette paradigmet er en annen viktig fremtidig retning. Det kan være, for eksempel, som EEG registrert under sosial versus nonsocial sammenhenger har forskjellig følsomhet overfor omgivelsesfaktorer slik som fattigdom eller kultur. Således undersøke EEG på tvers av flere kontrollerte opptaks sammenhenger kan gi rom for et mer nyansert picture av miljømessige påvirkninger på spedbarn funksjonell nevral aktivering.

I den rapporterte paradigmet, eksperimentator sosialt engasjert med barnet. Å ha barnet sosialt samhandle med sin omsorgsperson under EEG opptak ville tillate for undersøkelse av hvordan individuelle forskjeller i samspillet kvaliteten på foreldre og spedbarn forholder seg til mønstre av EEG makt. I tillegg er kliniske diagnoser som autisme spektrum lidelse (ASD) som typisk er assosiert med svekkelser i sosial interaksjon. Ved hjelp av dette paradigmet med kliniske populasjoner med høy risiko for sosiale vansker vil fremme en forståelse av de nevrobiologiske fundamentet for visse diagnoser, for eksempel ASD. Videre har mange studier bruke grunnlinjene som ikke er tydelig sosial eller nonsocial, som også ville være spesielt relevant når man sammenligner EEG av typisk utviklingsenkeltpersoner til de med ASD. Det er mulig at forskjeller i EEG mellom disse gruppene kan delvis være en funksjon av forskjeller i hvor gruppene er ute under grunnlinjen (for eksempel ved experimenter eller mot et objekt). Endelig kunne konsept og design bak rapporterte paradigmet bli brukt til andre stater utenfor sosiale innganger. I dette paradigmet, de nonsocial og ledd oppmerksomhet betingelser skilte seg på tre måter: den felles oppmerksomhet tilstand hadde språk-input, ansikt-til-ansikt interaksjon, og tilstedeværelsen av skjøten oppmerksomhet. Ytterligere betingelser ble inkludert for å skille fra hverandre som sosiale innganger drev forskjellen mellom fuge oppmerksomhet og nonsocial betingelser. Dette innenfor fag-utforming ved bruk av betingelser for å skille ut forskjellige miljø bidrag kunne anvendes i andre domener.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Forfatterne har ingen opplysninger å rapportere.

Acknowledgments

Vi takker Ryan Johnson og Leah Miller for deres hjelp i å samle inn 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).

Tags

Atferd spedbarn elektroencefalografi (EEG) makt EEG sosial interaksjon sosialt engasjement felles oppmerksomhet sosial hjerne barns utvikling
En Innenfor fagene Forsøksprotokoll å vurdere virkningene av Social Input på Infant EEG
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

St. John, A. M., Kao, K.,… More

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).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

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

Waiting X
Simple Hit Counter