A Inom-ämnen Experimentellt protokoll för att bedöma effekterna av social Ingång på Infant EEG
Summary
Denna nya protokoll är utformad för att utvärdera de neurala grunderna för social interaktion hos spädbarn. Paradigm är utformad för att retas isär hur olika samhälls insatsvaror såsom språk, gemensam uppmärksamhet och ansikte mot ansikte interaktion avser spädbarn neural aktivering. Infant EEG kraft registreras under både sociala och nonsocial förhållanden.
Abstract
Trots betydelsen av sociala interaktioner för spädbarn hjärnans utveckling, har lite forskning bedömt funktionell neural aktivering medan spädbarn socialt samverkar. Elektroencefalografi (EEG) effekt är en fördelaktig teknik för att bedöma spädbarn funktionell neural aktivering. Men många studier rekord spädbarn EEG endast under ett ursprungligt tillstånd. Detta protokoll beskriver en paradigm som är utformad för att på ett heltäckande bedömning spädbarn EEG-aktivitet i både sociala och nonsocial sammanhang liksom retas isär hur olika typer av sociala ingångar differentiellt relatera till spädbarn EEG. Den inom-ämnen paradigm inkluderar fyra kontrollerade förhållanden. I nonsocial tillstånd spädbarn se föremål på datorskärmar. Den gemensamma uppmärksamhet tillståndet innebär en försöksledaren styra barnets uppmärksamhet till bilderna. Den gemensamma uppmärksamhet tillståndet omfattar tre typer av social input: språk ansikte mot ansikte interaktion, och förekomsten av gemensamma uppmärksamhet. skillnaderi spädbarns EEG mellan nonsocial och gemensamma uppmärksamhet förhållanden kan bero på något av dessa tre typer av input. Därför utfördes ytterligare två villkor (en med språk ingång medan försöksledaren är gömd bakom en skärm och ett med ansikte mot ansikte interaktion) inkluderas för att bedöma de drivande kontextuella faktorer i mönster av spädbarn neural aktivering. Representativa resultat visar att spädbarn EEG-effektvarieras genom tillstånd, både totalt och differentiellt genom hjärnregion, stödja den funktionella karaktären hos spädbarn EEG power. Denna teknik är fördelaktig eftersom den innehåller villkor som är klart social eller nonsocial och möjliggör undersökning av hur vissa typer av sociala input avser EEG makt. Denna paradigm kan användas för att bedöma hur individuella skillnader i ålder, påverka, socioekonomisk status och föräldra spädbarn interaktion kvalitet hänför sig till utvecklingen av den sociala hjärnan. Baserat på den demonstrerade funktionell natur spädbarn EEG makt, framtida studier should anser roll EEG inspelning sammanhang och design förhållanden som är klart social eller nonsocial.
Introduction
Social interaktion är avgörande för spädbarn neural utveckling 1, 2. Även den senaste forskningen har börjat fokusera på utvecklingen av den sociala hjärnan 3, 4, de neurala processer i socialt engagemang inte väl förstått. Målet med den rapporterade metoden var att bedöma hur spädbarn elektroencefalografi (EEG) makt, ett mått på spänningen frigörs från neuronal kommunikation, varierar över kontrollerade sociala och nonsocial sammanhang. Denna metod gör det möjligt att bedöma hur specifika aspekter av social input differentiellt avser neural aktivering och får konsekvenser för framtida studier att tänka på betydelsen av inspelnings sammanhang vid bedömningen funktionell neural aktivering.
EEG är en väl lämpad metod för att mäta spädbarnshjärnaktiviteten, som den är icke-invasiv och robust till spädbarn rörelse. Ett lock sammansatt av elektroderna är pspetsad på spädbarnets huvud som registrerar elektriska aktivitet från hjärnbarken frigörs vid neuronal kommunikation. EEG-kraft är ett mått på spänningen vid varje elektrod stället under en tidsperiod. EEG är ett funktionellt mått på neural aktivitet och således återspeglar delvis den omedelbara sammanhang under vilket EEG registreras. På grund av dess funktionella natur har EEG makt potential att jämföras över sammanhang med hjälp av en inom-ämnen konstruktion och därmed index kontextspecifik aktivering. Därför kan EEG användas för att bedöma både de neurala underbyggnad av sociala interaktioner specifikt och av kontextspecifik aktivering mer allmänt. Men denna potential är inte fullt ut som spädbarn EEG ofta in under endast ett villkor.
Många studier har spelat spädbarn EEG effekt under en "vilotillstånd" eller baslinjen som inte alltid tydligt skilja mellan social och nonsocial ingång. I vissa fall är EEG registreras som spädbarns titta på en försöks snurra en bingo hjul 5, 6, 7, titta på en försöks blåsa bubblor 8 eller titta på en försöks skaka en skallra 9, 10. Däremot kan barn delta antingen försöksledaren eller objektet och spädbarn egenskaper kan påverka hur de riktar sin uppmärksamhet. Således, för vissa spädbarn baslinjen kunde vara social om de sköter försöksledaren och för andra barn baslinjen kan vara nonsocial om de deltar i första hand till objektet. Som EEG speglar inspelnings sammanhang observerade individuella skillnader i baslinjen EEG att forskare kan tolka som stabil eller utvecklingsmässigt meningsfull kan helt enkelt bero på skillnader i vad spädbarn sköter vid tidpunkten för inspelningen. I själva verket, inspelad en studie EEG medan spädbarn såg en kvinna sjunger medan du håller ett föremål <supclass = "xref"> 11. Infant EEG kraft varierade beroende på om barnet uppmärksammade kvinnan eller föremålet. Detta visar både den funktionella karaktären hos spädbarn EEG makt att bedöma neurala grunderna för social interaktion och även metod vikten av att använda kontrollerade förhållanden under EEG inspelning.
Social interaktion är komplex och mångfacetterad. Därför, om EEG registrerades under en naturalis interaktion, kan det vara svårt att retas isär den neurala bearbetning av olika aspekter av interaktionen (t.ex. hörsel språk, interagerar ansikte mot ansikte, eller bedriver delad uppmärksamhet). En strategi för att ta itu med denna fråga innebär bland annat olika förhållanden som var innebär en viss aspekt av social interaktion. Således är detta paradigm utformad för att systematiskt jämföra hur EEG kraft varierar beroende på den specifika typen av social ingång.
Det rapporteras inom-ämnen paradigm innebär recording spädbarn EEG under 4 förhållanden. Villkoren har utformats både för att undersöka den funktionella karaktären hos spädbarn EEG makt – hur det varierar beroende på inspelnings sammanhang – och att bedöma roller specifika typer av sociala ingångar. Först en nonsocial tillstånd ingår där barnet såg föremål på två datorskärmar. Genom att presentera föremål på datorskärmar istället för att ha en försöks manipulera ett objekt, är detta villkor klart nonsocial och innebär ingen form av social ingång. Därefter en gemensam uppmärksamhet tillstånd ingår där försöksledaren riktade barnets uppmärksamhet på bilder och berättade om bilderna. Den gemensamma uppmärksamhet tillstånd innebär således tre typer av social input: ansikte mot ansikte interaktion, språkinmatning och den extra komponenten gemensamma uppmärksamhet. Därför är de nonsocial och gemensamma uppmärksamhetsförhållanden skiljer på tre dimensioner (ansikte mot ansikte interaktion, språkingångs, och närvaron av delad uppmärksamhet). Sålunda någon differences i EEG makt mellan nonsocial och gemensamma uppmärksamhet förhållanden kan tillskrivas någon av dessa tre sociala ingångar. Därför tillsattes 2 ytterligare villkor inkluderade att retas isär vilken aspekt av social ingång förklarade eventuella observerade skillnader i neural aktivitet mellan de nonsocial och gemensamma uppmärksamhet förhållanden. För att bedöma effekten av språket, var en språk enda villkoret ingår där barnet kunde höra försöksledaren kommentera bilderna på datorerna, men kunde inte se försöksledaren. Således, om EEG makt var likartad under gemensam uppmärksamhet och språk bara villkor jämfört med nonsocial tillstånd, denna effekt kan hänföras till språket. Slutligen, för att bedöma effekten av ansikte mot ansikte interaktion, var en socialt engagemang tillstånd ingår där försöksledaren var ansikte mot ansikte med barnet och contingently ingrepp med barnet. Om EEG power var liknande under det gemensamma uppmärksamhet och sociala förhållanden ingrepps jämfört med nonsocial tillstånd kan skillnaden mellan det gemensamma uppmärksamhet och nonsocial villkor hänföras till ansikte mot ansikte interaktion. Om skillnaden mellan det gemensamma uppmärksamhet och nonsocial villkor inte förklarades av språket enbart och socialt engagemang villkor, skulle detta antyda att närvaron av gemensamma uppmärksamhet specifikt var förklara skillnader i EEG makt. Denna paradigm lotsades med 12-månader gamla spädbarn, eftersom detta är en ålder då kapaciteten för gemensam uppmärksamhet är väl etablerad 12. Dessutom är gemensam uppmärksamhet under denna tid särskilt viktig för språkutveckling i 2: a levnadsåret 13, 14, så neural aktivering i detta sammanhang var av särskilt intresse i denna ålder.
Paradigm är utformad för att hålla spädbarn intresse samtidigt garantera att villkoren är standardiserade och endast skiljer sig i den typ av social ingång. Var och en av de fyra villkoren upprepas en gång under totalt åtta block, som alternerar mellan försöksledaren är närvarande (gemensam uppmärksamhet och sociala förhållanden ingrepps) eller frånvarande (nonsocial och språk-bara förhållanden). För att upprätthålla konsekvens är fotografier av föremål som presenteras i alla förhållanden och samma uttalanden används över blocken. Under varje block, 10 fotografier av nonsocial objekt visas i följd på datorskärmar. Det finns 10 kategorier av objekt (t.ex., blomma, handske) och fyra färgerna på varje objekt. Således används samma 10 kategorier av objekt som presenteras i varje block med färgen på de föremål varierande över block. De stimuli valdes ut för att vara intressant för spädbarn. Under gemensamt uppmärksamhet och språk bara förhållanden gör försöksledaren en manus yttrande som varje objekt visas på skärmen. Det finns 10 specifika yttranden (med specificerade riktningar att peka på vänster eller höger datorskärm i ledenuppmärksamhet skick). Yttranden är desamma för gemensamma uppmärksamhet och språk bara villkor, men sägs i en variabel för att upprätthålla spädbarn intresse och för att förhindra att associera vissa kategorier av objekt med särskilda yttranden. Ordningen på yttranden är densamma för den första gemensamma uppmärksamhet blocket och första språk enda block. Ordern ändrar sedan för den andra gemensamma uppmärksamhet och språk bara block. Slutligen riktningen pekande varierar för varje delad uppmärksamhet block och är pseudo-randomiserade så att spädbarn inte kan förutse riktningen.
Protocol
Representative Results
Discussion
För det första är det viktigt att netto ansökan är korrekt och att impedansen sänks. För det andra är det viktigt att förklara för den förälder vad EEG net ansökan och paradigm kommer att innebära och hur föräldern kan bidra till att lugna barnet om de blir kinkig utan att tala med eller göra ögonkontakt med barnet, som skulle sudda ut gränserna mellan den sociala och icke-sociala förhållanden. Vidare instruerar föräldrar att hålla barn från att dra på nätet, vilket kan påverka EEG-data och o…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Vi tackar Ryan Johnson och Leah Miller för deras hjälp med att samla in data.
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).
