幼児EEGに関する社会入力の効果を評価するために、被験者内実験プロトコール
Summary
この新しいプロトコルは、乳児の社会的相互作用の神経基盤を評価するために設計されています。パラダイムは、言語、共同注意、および対面相互作用などの社会入力が乳児神経の活性化にどのように関係するか、様々な離間いじめるように設計されています。幼児EEGパワーは、社会的、非社会的条件の両方の中に記録されます。
Abstract
乳幼児が社会的に相互に作用しながら、乳児の脳の発達のための社会的相互作用の重要性にもかかわらず、少し研究は、機能的な神経の活性化を評価しました。脳波（EEG）の電力は、乳児機能神経の活性化を評価するための有利な技術です。しかし、多くの研究記録幼児唯一のベースライン状態時の脳波。このプロトコルは、包括的に差次乳児EEGにどのように関係するか、異なる社会的入力の種類離れ乳児EEGの両方の社会的、非社会的文脈における活性ならびにいじめを評価するために設計されたパラダイムを記述する。被験者内パラダイムは4つの制御された条件を含んでいます。非社会的条件では、乳児はコンピュータ画面上のオブジェクトを表示します。共同注意条件は、画像に乳児の注意を向ける実験を必要とします。言語、対面の相互作用、および共同注意の有無：共同注意条件は、社会的な入力の3種類が含まれています。違い非社会的および共同注意条件間の乳児EEGに入力これらの3つのタイプのいずれかが原因である可能性があります。したがって、2つの追加条件（実験者が画面の背後に隠れている間言語入力を有するものと対面相互作用を有するもの）は乳児神経活性化のパターンで駆動コンテキスト要因を評価するために含まれていました。代表的な結果は、幼児EEG電力の機能的な性質をサポートする、脳領域の両方によって、全体と差別、条件によって変化させること幼児EEGパワーを発揮します。この技術は、それが明らかに社会的または非社会的な条件を含むことに有利であり、社会的な入力の特定のタイプは、EEG電力の関係についての検討を可能にします。このパラダイムは、社会経済的地位を、時代にどのように個人差を評価に影響するために使用することができ、かつ親と幼児の相互作用の質が社会の脳の発達に関連しています。幼児EEG力の実証された機能的性質に基づいて、今後の研究では、SHOULDは明らかに社会的または非社会的ですEEG記録コンテキストと設計条件の役割を検討します。
Introduction
社会的相互作用は、乳児の神経発達1、2のために重要です。最近の研究は、社会的脳3、4の開発に注力し始めているものの、社会的な関与に関わる神経回路のプロセスはよく理解されていません。報告された方法の目的は乳児脳波（EEG）電源、神経通信から解放電圧の測定値が、制御された社会的、非社会的コンテキストにどのように変化するかを評価することでした。この方法は、差動神経の活性化にどのように関係するか、特定の社会的な入力の側面の評価を可能にし、機能的な神経の活性化を評価する際に記録コンテキストの役割を検討するために、将来の研究のための意味を持っています。
EEGは、それが幼児運動に非侵襲的かつ堅牢であるとして、幼児の脳の活動を測定するために非常に適し方法です。電極からなるキャップをPニューロンの通信中に放出された大脳皮質からの電気的活動を記録するために、乳児の頭の上に混入。 EEGパワーは、ある期間にわたって各電極部位における電圧の測定値です。 EEGは、神経活動の機能的尺度であり、従って、部分的にEEGを記録した下即時コンテキストを反映しています。 、その機能的性質のために、EEGパワーは、被験者内デザインを使用してコンテキストを横切って、従って、インデックスコンテキスト固有の活性化と比較する可能性を有します。したがって、EEGは、具体的には、コンテキスト固有の活性化のより一般的に社会的相互作用の神経基盤の両方を評価するために使用することができます。幼児EEGは、多くの場合、1つの条件のみの間に記録されているようしかし、この可能性は完全には実現されていません。
多くの研究は、常に明確に社会的、非社会的入力を区別しない「休止状態」またはベースライン、中に乳児EEGパワーを記録しています。いくつかのケースでは、EEGは幼児として記録されますSは、実験者がビンゴホイール5、6、7を回転時計実験ブローを見る8を気泡や実験者はガラガラ9、10を振る時計。しかし、乳児は実験者またはオブジェクトのいずれかに参加することができ、かつ幼児特性は、彼らが彼らの注意を向けどのように影響を与える可能性があります。このように、彼らは実験に参加している場合、一部の乳児のためのベースラインは、社会的な可能性があり、それらが対象に主に出席した場合、他の幼児のためのベースラインは、非社会的である可能性があります。 EEG記録コンテキストを反映したように、研究者が原因の乳児は記録時に出席していたものの違いとして、安定または単に可能性があり、発達意味の解釈可能性があるベースラインEEGの個人差を観察しました。オブジェクトを保持しながら、幼児が女性の歌を見ながら実際に、一つの研究は、脳波記録しました<supクラス= "外部参照"> 11。幼児EEG電力は、乳児が女性やオブジェクトへの注意を払っているかどうかに依存して変化しました。これは、社会的相互作用ともEEG記録中に制御された条件を使用しての方法論的重要性の神経基盤を評価するための幼児EEG電力の機能の両方の性質を示しています。
社会的相互作用は複雑かつ多面的です。 EEGは自然の相互作用の間に記録された場合そのため、（ 例えば 、言語聴覚対面相互作用、または共同注意に従事）の相互作用の異なる側面の神経処理を離れていじめるすることは困難かもしれません。この問題に対処するための戦略は、それぞれが社会的相互作用の特定の側面を伴うさまざまな条件を含むが含まれます。したがって、このパラダイムは、EEGパワーが社会入力の特定の種類に応じてどのように変化するかを体系的に比較するように設計されています。
報告された被験者内パラダイムは、RECが含ま4つの条件の間に乳児EEGをオルディング。それは記録コンテキストに応じてどのように変化するか – – 条件が幼児EEG電力の機能的な性質を調べるために、両方を設計し、社会的な入力の特定の種類の役割を評価すること。幼児が2つのコンピュータの画面上のオブジェクトを見たところまず、非社会的条件が含まれていました。コンピュータ画面上のオブジェクトを提示する代わりに、実験者は、オブジェクトを操作有することによって、この条件は、明らかに非社会的であり、社会的な入力のno形式を伴いません。実験者が画像に乳児の注意を向けられ、絵の話どこ次に、共同注意条件が含まれていました。対面相互作用、言語入力、及び共同注意の追加成分：共同注意条件は、このように、社会的入力、3つのタイプを含みます。したがって、非社会的及び共同注意条件は、三次元（対面相互作用、言語入力、及び共同注意の存在）に異なります。したがって、任意の差分非社会的および共同注意条件間のEEGパワーのerencesは、これらの3つの社会の入力のいずれかに起因する可能性があります。したがって、2つの追加条件は、非社会的及び共同注意条件の間の神経活動の任意の観察された差異を説明している社会的入力の局面離れいじめるために含めました。言語の影響を評価するために、言語唯一の条件は、幼児がコンピュータ上の写真の実験者のコメントを聞くことができるが、実験者を見ることができなかった場所を含めました。 EEGパワーが非社会的条件に比べて共同注意および言語のみ状態の間類似していた場合にこのように、この効果は、言語に起因し得ます。実験者は乳児と対面し、偶発的に乳児に係合さここ最後に、対面の相互作用の効果を評価するために、社会的な係合条件が含まれていました。 EEGパワーはNに比べ共同注意および社会係合状態時に類似していた場合onsocial条件、共同注意と非社会的条件の違いは、対面の相互作用に起因する可能性があります。共同注意と非社会的条件の差は、言語専用で、社会的なエンゲージメント条件では説明されなかった場合、これは共同注意の存在は、特にEEGパワーの違いを説明していることを示唆しています。これは、共同注意のための容量はウェル12を確立されている年齢であるとして、このパラダイムは、12カ月齢の乳児で操縦ました。また、この期間中に共同注意は人生13、14の2 年目での言語発達のために特に重要であるので、この文脈では、神経の活性化は、この年齢で特に興味深いものでした。
また、条件が標準化されていることを確認し、SOCのみのタイプが異なっている間パラダイムは乳児の関心を維持するように設計されてIAL入力。 4つの条件のそれぞれは、実験の間に交互に存在する（共同注意および社会係合条件）または不在（非社会的及び言語のみ条件）である8つのブロックの合計回繰り返されます。一貫性を維持するために、オブジェクトの写真は全ての条件で提示され、同一の発話は、ブロック全体で使用されています。各ブロックの間に、非社会的オブジェクト10枚の写真は、コンピュータの画面上に順次表示されます。オブジェクト（ 例えば、花、手袋）の10個のカテゴリーと、各オブジェクトの4色があります。したがって、オブジェクトの同じ10個のカテゴリがブロックを横切って変化するオブジェクトの色を有する各ブロックに示されています。刺激は、幼児のために興味深いものにするために選択しました。各オブジェクトは、画面に表示される共同注意と言語のみの状態の間、実験者はスクリプト発声します。関節における左右コンピュータ画面を指し示すために、指定された方向と10回の特定の発話が（ありますアテンション状態）。発話は、共同注意および言語のみの条件で同じであるが、幼児の興味を維持し、特定の発話でオブジェクトの特定のカテゴリを関連付ける防止する変数順序に言われています。発話の順序は、第一関節注目ブロックと第一言語のみのブロックについても同様です。順序は、第2の共同注意と言語のみのブロックのために変更されます。最後に、ポインティングの方向は、各関節注目ブロックの変化と幼児が方向を予想することができないように、擬似ランダム化されます。
Protocol
Representative Results
Discussion
まず、ネットアプリケーションが正しいこととインピーダンスが低下していることが重要です。第二に、EEGネットアプリケーションとパラダイムが伴うだろうとどのように親が彼らが話すか、幼児とのアイコンタクトをすることなく、うるさいとなった場合の境界線をぼかすことになる、幼児を静めることができますどのような親に説明することが重要です社会的、非社会的条件。さらに、E…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
私たちは、データの収集での支援のためにライアン・ジョンソンとリア・ミラー感謝します。
Materials
| 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®ion=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. |
Riferimenti
- 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).
- 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).
- Adolphs, R. Cognitive neuroscience of human social behaviour. Nat. Rev. Neurosci. 4 (3), 165-178 (2003).
- Grossmann, T. The Development of Social Brain Functions in Infancy. Psychol Bull. , (2015).
- 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), 1-21 (2001).
- Mundy, P., Card, J., Fox, N. EEG correlates of the development of infant joint attention skills. Dev Psychobiol. 36 (4), 325-338 (2000).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- Mundy, P., Jarrold, W. Infant joint attention, neural networks and social cognition. Neural Netw. 23 (8-9), 985-997 (2010).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- Gartstein, M. A., Rothbart, M. K. Studying infant temperament via the Revised Infant Behavior Questionnaire. Infant Behav Dev. 26 (1), 64-86 (2003).
- Calkins, S. D., Fox, N. A., Marshall, T. R. Behavioral and Physiological Antecedents of Inhibited and Uninhibited. Child Dev. 67 (2), 523-540 (1996).
- 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).
- 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).
- 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).
- Davidson, R. J. EEG Measures of Cerebral Asymmetry: Conceptual and Methodological Issues. Int. J. Neurosci. 39 (1-2), 71-89 (1988).
- Petersen, S. E., Posner, M. I. The Attention System of the Human Brain: 20 Years After. Annu. Rev. Neurosci. 35, 73-89 (2012).
- 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).
- 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).
- Emery, N. J. The eyes have it: the neuroethology, function and evolution of social gaze. Neurosci Biobehav Rev. 24 (6), 581-604 (2000).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
