इस प्रोटोकॉल एक eyeblink कंडीशनिंग एक वर्षीय शिशुओं के साथ प्रयोगों के लिए उपयुक्त प्रतिमान का वर्णन । वाणिज्यिक या कस्टम निर्मित उपकरणों के लिए उत्तेजनाओं देने के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है, और डेटा संग्रह और विश्लेषण वीडियो रिकॉर्डिंग पर किया जाना चाहिए ।
शास्त्रीय eyeblink कंडीशनिंग (EBC) एक वातानुकूलित उत्तेजना (एक श्रवण स्वर) और एक बिना शर्त उत्तेजना (कॉर्निया को हवा का एक कश) के बीच सीखा संघ को संदर्भित करता है । Eyeblink कंडीशनिंग अक्सर प्रयोग किया जाता है अनुमस्तिष्क-निर्भर सीखने और स्मृति में विषमताओं का पता लगाने के लिए है कि साहचर्य सीखने के इस प्रकार पर निर्भर है । जबकि वयस्कों और बड़े बच्चों में प्रयोग अपेक्षाकृत आसान करने के लिए वाणिज्यिक उपकरण का उपयोग कर प्रशासन कर रहे हैं, शिशुओं में eyeblink कंडीशनिंग उनके खराब अनुपालन के कारण अधिक चुनौतीपूर्ण है, जो उपकरणों की सही स्थिति मुश्किल बनाता है । एक वर्षीय शिशुओं में कंडीशनिंग प्राप्त करने के लिए, एक कस्टम निर्मित या एक अनुकूलित वाणिज्यिक प्रणाली के लिए शिशु के कॉर्निया के लिए हवा कश देने के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है । मुख्य चुनौती का पता लगाने और व्यवहार प्रतिक्रियाओं वर्गीकृत सफलतापूर्वक में निहित है । हम रिपोर्ट करते हैं कि स्वचालित ब्लिंक डिटेक्शन विधियाँ इस जनसंख्या में अविश्वसनीय हैं, और यह कि कंडीशनिंग प्रयोगों को अनुपूरक वीडियो कैमरा रिकॉर्डिंग के फ़्रेम-दर-फ़्रेम विश्लेषण का उपयोग करके विश्लेषण करना चाहिए. इस विधि eyeblink कंडीशनिंग में विकासात्मक परिवर्तन का अध्ययन करने के लिए लागू किया जा सकता है और जांच करने के लिए कि इस प्रतिमान स्नायविक विकारों के साथ बच्चों का पता लगा सकते हैं ।
EBC शास्त्रीय कंडीशनिंग का एक रूप है कि सामांयतः सीखने और मनुष्यों और अंय जानवरों में स्मृति का आकलन किया जाता है । पारंपरिक EBC प्रतिमान एक अहानिकर ‘ वातानुकूलित ‘ उत्तेजना के बीच एक सीखा संघ को संदर्भित करता है (एक श्रवण स्वर) ‘ बिना शर्त ‘ उत्तेजना (एक corneal एयर पफ कि एक सजगता eyeblink लाती है, बिना शर्त प्रतिक्रिया) । साहचर्य सीखने की शर्त उत्तेजना पेश करने और वातानुकूलित और बिना शर्त प्रतिक्रियाओं के रूप में वर्गीकृत eyeblinks द्वारा मूल्यांकन किया गया है-समय पर वातानुकूलित प्रतिक्रियाओं की संख्या में वृद्धि, या एक से अधिक सत्र में, साहचर्य संकेत हो सकता है सीखना हो रहा है ।
eyeblink कंडीशनिंग प्रतिमान साहचर्य सीखने विकलांगता के साथ व्यक्तियों की पहचान करने के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है । कंडीशनिंग देरी-जहां वातानुकूलित उत्तेजना (सीएस) से पहले शुरू होता है, लेकिन बिना शर्त उत्तेजना (अमेरिका) ओवरलैप-अनुमस्तिष्क सर्किट1,2द्वारा नियंत्रित है, और वयस्कों और मस्तिष्क संबंधी विकारों के साथ बच्चों में बाधित है, एक प्रकार का पागलपन सहित3, autism4,5, और भ्रूण शराब स्पेक्ट्रम विकार6,7। एक नैदानिक परिप्रेक्ष्य से, शिशुओं में eyeblink कंडीशनिंग की जांच पहले से पता लगाने और इन स्नायविक विकारों के उपचार का समर्थन कर सकते हैं । हालांकि, जबकि बड़े बच्चों को एक corneal हवा कश6,7,8 बर्दाश्त कर सकते है और एक स्थिर सिर को बनाए रखने/प्रयोग की अवधि के लिए आंख की स्थिति, शिशुओं कम अनुरूप हैं, और पारंपरिक eyeblink डिटेक्शन उपकरण और सॉफ्टवेयर पर्याप्त नहीं है ।
यहां हम एक साधारण प्रोटोकॉल का वर्णन करने के लिए कम एक वर्षीय बच्चों में देरी eyeblink कंडीशनिंग की जांच, कि पहले से कहीं वर्णित प्रोटोकॉल से अनुकूलित किया गया है9,10,11। इस प्रोटोकॉल किसी भी वाणिज्यिक या कस्टम बनाया कॉर्निया के लिए हवा का एक नियंत्रित कश देने में सक्षम प्रणाली का उपयोग कर प्रशासित किया जा सकता है । हालांकि, वाणिज्यिक eyeblink का पता लगाने सॉफ्टवेयर के स्थान पर (जैसे, सैन डिएगो है साधन eyeblink का पता लगाने प्रणालीहै, जो एक अवरक्त कैमरे से संकेतों प्रक्रियाओं), हम, और दूसरों9,10,11, एक वर्षीय शिशुओं में eyeblink प्रतिक्रियाओं का पता लगाने और वर्गीकृत करने के लिए वीडियो कैमरा रिकॉर्डिंग के फ़्रेम-दर-फ़्रेम विश्लेषण का उपयोग करने की सलाह देते हैं.
संशोधन और समस्या निवारण:
व्यावसायिक या कस्टम-निर्मित eyeblink कंडीशनिंग सिस्टम को एक प्रयोगात्मक नियंत्रित तरीके से उत्तेजनाओं को प्रस्तुत करना चाहिए और व्यवहारिक प्रतिक्रियाओं का पता लगाने में सक्षम होना चाहिए । हालांकि यह एक गैर इनवेसिव प्रक्रिया है, कम आज्ञाकारी आबादी में इन प्रयोगों के संचालन के लिए तकनीकी आवश्यकताओं (जैसे, शिशुओं) चुनौतीपूर्ण है । शारीरिक रूप से सिर संलग्न आंख को माउंट, भेड़12,13में कंडीशनिंग प्रयोगों के रूप में पशु प्रयोगों के लिए संभव है । बड़े बच्चों को एक संलग्न हवा कश वितरण इकाई6,7,8 के साथ एक सिर का बंधन पहने बर्दाश्त कर सकते है और एक निरंतर आंख की स्थिति एक व्याकुलता के रूप में टेलीविजन का उपयोग कर बनाए रखने के लिए प्रोत्साहित किया जा सकता है । हालांकि बहुत युवा शिशुओं में अनुपालन14नींद के दौरान कंडीशनिंग द्वारा प्राप्त किया जा सकता है, उंर के एक वर्ष आ बड़े शिशुओं आम तौर पर आसानी से विचलित कर रहे हैं, उंहें एक विशिष्ट चुनौतीपूर्ण आबादी बना । चुनौतियों के बावजूद, कुछ जाग, एक वर्षीय शिशुओं के लिए eyeblink कंडीशनिंग प्रयोगों संभव हो रहे हैं । हमारी सफलता की दर साहित्य में पहले रिपोर्ट की उन लोगों के समान है (~ ४०%-५०% अनुपालन)9, सफलता की संभावना शायद प्रयोग के दिन पर शिशु के स्वभाव से परिलक्षित के साथ ।
प्रोटोकॉल के भीतर महत्वपूर्ण कदम:
हम एक व्यावसायिक रूप से उपलब्ध EBC सेट-अप, या पहले वर्णित के रूप में एक कस्टम निर्मित हवा के दबाव जनरेटर का उपयोग कर अनुकूलन,9,10,11छोटे शिशुओं के लिए सलाह देते हैं । प्रारंभिक चुनौती प्रयोग, जो एक छोटे, संशोधित बुद्धि की आवश्यकता भर में सही स्थिति में हवा कश वितरण इकाई को बनाए रखने है । नेत्र सुरक्षा गैर अनुरूप शिशुओं जो बुद्धि खुद को दूर करने का प्रयास के लिए एक विशेष चिंता का विषय है । इसलिए, शिशुओं बारीकी से हर समय पर नजर रखी जानी चाहिए । बच्चों का अनुपात सिर का बंधन पहने या आंख को हवा कश प्राप्त बर्दाश्त नहीं होगा (यहां, ~ ३५%), हालांकि यह धीरे शिशु विचलित द्वारा सुधार किया जा सकता है अगर प्रयोगात्मक प्रोटोकॉल यह अनुमति देता है और अगर यह नहीं खुलकर शिशु के साथ हस्तक्षेप करता है व्यवहार. बच्चों को जो प्रयोग पूरा करते हैं, के लिए हवा कश केवल परीक्षण बुद्धि सही ढंग से तैनात किया गया था कि पुष्टि करने के लिए आवश्यक हैं, के रूप में कमी या कंडीशनिंग प्रतिक्रियाओं के उत्क्रमण प्रयोग भर में हवा कश के गरीब प्रसव के कारण हो सकता है ।
जबकि मैनुअल वीडियो विश्लेषण समय लेने वाली है, शिशु eyeblink प्रतिक्रियाओं के स्वचालित उपाय वर्तमान में प्राप्त करने के लिए मुश्किल है । अवरक्त सेंसर वाणिज्यिक EBC सेट के साथ आपूर्ति अप (हवा कश इकाई से सटे सिर का बंधन पर तैनात) पल-क्षण के लिए एक 1-kHz नमूना दर पर कॉर्निया से परिलक्षित रिकॉर्ड है, और ब्लिंकर में परिवर्तन को मापने के द्वारा पता लगाया जा सकता है उत्तेजना शुरुआत के बाद । आधारभूत चिंतनशील से महत्वपूर्ण परिवर्तन इंगित करते है कि एक eyeblink हुई है, और स्वचालित विश्लेषण का उपयोग पलक प्रतिक्रियाओं का पता लगाने और वर्गीकृत करने के लिए किया जा सकता है । हालांकि, हम और दूसरों9,10,11 सुझाव है कि शोधकर्ताओं ने एक वर्षीय बच्चों में ब्लिंकर का पता लगाने के लिए वाणिज्यिक EBC सेट-अप के साथ प्रदान की अवरक्त corneal चिंतनशील माप पर भरोसा नहीं करना चाहिए । हालांकि इस विधि वयस्क प्रतिभागियों या बड़े6बच्चों के लिए उपयुक्त हो सकता है,7, हम मज़बूती से पता लगाने में असमर्थ थे एक साल के बच्चे इस पद्धति का उपयोग कर में ब्लिंकर । यहां, आधारभूत चिंतनशील में नगण्य परिवर्तन परीक्षण युग की लंबाई पर मनाया जाता है, यह दर्शाता है कि eyeblink अवरक्त संवेदक द्वारा पता नहीं है । इसके अलावा, झूठी सकारात्मक चोटियों आमतौर पर मनाया जाता है, जो शिशु के सिर आंदोलनों कि सेंसर की स्थिति बदलने के कारण होते हैं । वयस्कों में प्रायोगिक परीक्षण से पता चलता है कि भागीदार पर या थोड़ा दृष्टि की अपनी क्षैतिज रेखा से ऊपर ध्यान देना चाहिए, हवा कश कॉर्निया के 1-2 सेमी के भीतर तैनात इकाई के साथ, को सफलतापूर्वक eyeblinks-शर्तों है कि नहीं बनाए रखा जा सकता है का पता लगाने के लिए लगातार एक शिशु के साथ । इसके अलावा, शिशुओं में छोटे interpalpebral विदर आकार corneal चिंतनशील कम हो सकता है, पलक का पता लगाने के वयस्कों या बड़े बच्चों की तुलना में अधिक कठिन बना ।
मौजूदा तरीकों के संबंध में महत्व:
मैनुअल वीडियो कैमरा विश्लेषण और 1-kHz चिंतनशील माप की तुलना में एक ६०-हर्ट्ज वीडियो के निचले लौकिक संकल्प के लिए की जरूरत के बावजूद, वीडियो रिकॉर्डिंग की बेहतर सफलता दरों अवरक्त संवेदक के लिए यह एक बेहतर तरीका है । हालांकि corneal एयर पफ भी एक वाणिज्यिक अवरक्त संवेदक के रूप में एक ही बुद्धि लगाव द्वारा दिया जाता है, उत्तेजना प्रसव के लिए अवरक्त संवेदक से अधिक स्थिति को लचीला प्रतीत होता है, के रूप में हवा कश शक्ति के रूप में समायोजित किया जा सकता है की आवश्यकता है । यह सिर का बंधन है, जो शिशु अनुपालन को कम करने के लिए जाता है की अत्यधिक समायोजन से बचा जाता है । शोधकर्ताओं ने जो उच्च सफलता इंफ्रारेड सेंसर का उपयोग कर अभी भी वीडियो कैमरा विश्लेषण समर्थन की आवश्यकता हो सकती दरों को प्राप्त कर सकते हैं । परीक्षण के लिए जहां कोई पता लगाने eyeblink अवरक्त संवेदक द्वारा दर्ज की प्रतिक्रिया है, वीडियो रिकॉर्डिंग सच प्रतिक्रियाओं या अवैध परीक्षणों के बीच अंतर कर सकते है (यानी, कि क्या बच्चे को सही स्थिति में हवा कश इकाई पहने हुए था, चाहे वे पलक, या नहीं था कि क्या अवरक्त संवेदक पलक का पता लगाने में विफल) । समान रूप से, वीडियो रिकॉर्डिंग झूठी सकारात्मक परिणाम की पुष्टि करने के लिए आवश्यक हैं, परीक्षण के दौरान आंदोलनों के रूप में भी इतराते के रूप में निमिष कलाकृतियों का उत्पादन कर सकते हैं । नेत्र ट्रैकिंग उपकरण15,16 और electromyography9,10,14 orbicularis oculi मांसपेशी पलक का पता लगाने के अन्य स्वचालित तरीके हैं जो इस कागज के दायरे से बाहर हैं, हालांकि प्रत्येक परीक्षण के लिए हवा कश इकाई स्थिति के दृश्य पुष्टि के बिना, इन तरीकों अवरक्त eyeblink पता लगाने सॉफ्टवेयर के रूप में एक ही कमियां भुगतने की संभावना है यहां वर्णित है ।
पहले आंख पर प्रकाशित काम-पलक कंडीशनिंग युवा शिशुओं पर ध्यान केंद्रित किया है, आमतौर पर उंर के 4-5 महीने; यह काम पुराने शिशुओं के साथ उपयोग करने के लिए तकनीकों का वर्णन करके साहित्य के इस शरीर को जोड़ता है (12 ± आयु के 1 महीने) और अद्वितीय चुनौतियों इस आयु समूह प्रस्तुत करता है । अंय लेखकों ने भी वीडियो विश्लेषण का इस्तेमाल किया है (या तो अकेले या electromyography के साथ संयोजन में) शिशुओं के साथ9,10,11,14। यहां प्रस्तुत परिणाम इन पिछले निष्कर्षों जो सुझाव फ्रेम द्वारा फ्रेम वीडियो विश्लेषण शिशुओं में eyeblinks का पता लगाने का सबसे अच्छा तरीका है के अनुरूप हैं, दोनों electromyography और अवरक्त निगरानी के रूप में चेहरे और सिर के कारण समस्याग्रस्त किया जा सकता है बहुत छोटे बच्चों में आंदोलनों । यह काम भी है कि शिशुओं को भी बहुत कम उंर में वातानुकूलित प्रतिक्रियाओं को विकसित कर सकते है खोजने का समर्थन करता है, एक ६५०-ms देरी अंतराल9।
भविष्य अनुप्रयोगों:
अध्ययन की एक सीमित संख्या के रूप में मानव शिशुओं में eyeblink कंडीशनिंग प्रयोगों का प्रयास किया है, उत्तेजना मानकों को ध्यान से भविष्य के प्रयोगों में विचार किया जाना चाहिए । कंडीशनिंग17 साल की उंर के 10 दिन के रूप में जल्दी और14जीवन के पहले महीने के भीतर, हालांकि एक लंबी अंतर उत्तेजना अंतराल (जैसे, १,५०० ms) के लिए 18 शैशव के इन बहुत प्रारंभिक चरणों में अधिक सफल प्रतीत होता है के रूप में मनाया गया है . इसकी तुलना में, उंर के छह महीने आ बच्चों को और अधिक मज़बूती से एक छोटे अंतराल10के साथ वातानुकूलित हो सकता है, हालांकि कम19वयस्कों की तुलना में सफलतापूर्वक । टोन और हवा कश के बीच ६५०-एमएस अंतराल इस प्रोटोकॉल में एक वर्षीय बच्चों को सफलतापूर्वक 4 में कंडीशनिंग को प्रेरित कर सकते है-या 5 महीने पुराने शिशुओं9,10,11, के रूप में अच्छी तरह के रूप में पुराने के लिए सुझाव दिया मुले६,७. यह पता चलता है कि eyeblink कंडीशनिंग विकास विनियमित है, टोन और हवा के बीच इष्टतम देरी के साथ शिशु की उंर10के साथ कम कश, हालांकि अतिरिक्त प्रयोग इस प्रोटोकॉल अनुकूल इन जांच करने के लिए आवश्यक है पैरामीटर आगे ।
इस तकनीक की सीमाएं:
EBC स्थापित करने के लिए चुनौतीपूर्ण हो सकता है और प्रत्येक व्यक्ति की स्थिति में समस्या निवारण की आवश्यकता हो सकती है । निर्धारण जब कंडीशनिंग हुई है निर्धारित करने के लिए मुश्किल है और सबसे अच्छा कई परीक्षणों या सत्रों पर मनाया जाता है । उदाहरण के लिए, अंय अध्ययनों से 10 परीक्षणों के प्रत्येक ब्लॉक के भीतर ४०% की एक मनमाना कंडीशनिंग दर का इस्तेमाल किया है कंडीशनिंग को परिभाषित करने और लगातार प्रयोगात्मक सत्र6,9,10के बीच किसी भी परिवर्तन की तुलना में, 11. सफलतापूर्वक परीक्षण के लिए आवश्यक संख्या को पूरा करने के लिए वातानुकूलन, इसलिए कर सकते हैं, छोटे बच्चों में प्राप्त करने के लिए मुश्किल हो सकता है ।
में डेटा विश्लेषण करने का संबंध है, विशेष चुनौतियों में से एक उत्तेजना को अलग कर रहा है-सहज (अंतर्जात) निमिष9से पलक पैदा की । सहज eyeblinks की दर व्यक्तियों के बीच अलग है, लेकिन पर्यावरण कारकों से प्रभावित किया जा सकता है जैसे कमरे में नमी, साथ ही व्यवहार राज्यों । डबल ब्लिंक होती है जब समय की एक बहुत ही कम स्थान (जैसे, ४०० ms20) में दो पूर्ण पलक बंद कर रहे हैं, और यह संभव है कि इन सहज एक सजगता के रूप में एक ही समय में होने वाली पलक प्रतिबिंबित (वातानुकूलित या बिना शर्त) eyeblink । हम कभी कभार हमारे डेटा सेट में डबल पलक मनाया और, इस प्रोटोकॉल का उपयोग कर, हम पहली झपकी के लिए केवल विलंबता दर्ज की गई । हालांकि, इन परीक्षणों को खारिज निश्चितता है कि विश्लेषण उत्तेजना पर कब्जा कर रहा है बढ़ सकता है-केवल निमिष ।
शोधकर्ताओं को भी विलंबता खिड़की जिसमें एक वातानुकूलित या बिना शर्त प्रतिक्रिया को परिभाषित करने के लिए, के रूप में अच्छी तरह से पलक शुरुआत या पलक पीक (पलक बंद करने) के लिए विलंबता को परिभाषित करने के लिए कि क्या निर्णय लेने की आवश्यकता होगी । यहां हम रूढ़िवादी एक पलक के रूप में एक वातानुकूलित प्रतिक्रिया परिभाषित किया है कि चोटियों से पहले ६५० ms में या तो बनती है या न बिगड़ा परीक्षण, निश्चितता प्रदान करने के लिए कि पलक हवा कश शुरुआत से पहले शुरू की है बजाय हवा कश के जवाब में । हालांकि, इस विलंबता खिड़की जहां कोई हवा कश प्रस्तुत किया है, विशेष रूप से प्रतिक्रिया की विलंबता को परिभाषित करने के लिए पलक चोटी का उपयोग करते हुए, जहां बिगड़ा परीक्षणों के लिए बढ़ाया जा सकता है । यहां महत्वपूर्ण सिद्धांत यह है कि सभी उदाहरणों के साथ एक ही तरीके से निपटा रहे हैं, सभी परीक्षकों द्वारा, और है कि इस कसौटी किसी भी डेटा शुरू करने से पहले निर्धारित किया जाता है ।
संक्षेप में, फ्रेम दर फ्रेम वीडियो विश्लेषण युवा शिशुओं में शास्त्रीय EBC प्रतिक्रियाओं का आकलन करने का एक विश्वसनीय और reproducible विधि प्रदान कर सकते हैं । इन उपायों के व्यवहार सीखने का एक उपाय है, हालांकि एक व्यापक विकास के आकलन के लिए पूरी तरह से शैशव में neurodevelopment विशेषताएं आवश्यक है प्रदान करते हैं ।
The authors have nothing to disclose.
इस अध्ययन में न्यूजीलैंड के Optometric विजन रिसर्च फाउंडेशन, हेल्थ प्रमोशन एजेंसी, ऑकलैंड के यूनिवर्सिटी फैकल्टी रिसर्च डेवलपमेंट फंड, और यूनिवर्सिटी ऑफ ऑकलैंड स्कूल ऑफ मेडिसिन PBRF फंड का सहयोग रहा ।
पलक रिस्पांस माप में समझौते की जांच के लिए मैनुअल वीडियो विश्लेषण पूरा करने वाले यूनिवर्सिटी ऑफ ऑकलैंड (शैनन बॉय और हरप्रीत सिंह) से हम दो Optometry छात्रों के आभारी हैं ।
Eyeblink conditioning system | San Diego Instruments | Model #2325-0145-W | includes portable airpuff unit and infrared emitter/receiver mounted to adjustable headband; eyeblink stimulus and response detection software; PC interface |
4K Ultra HD action camera | RV77 | Model SJ9000 | micro SD/TF card recording 90fps at 720p |