В-субъектов Протокол эксперимента для оценки влияния социальных входа на детской ЭЭГ
Summary
Этот новый протокол предназначен для оценки нейронных основ социального взаимодействия у детей раннего возраста. Парадигма предназначена дразнить друг от друга, как различные социальные входы, такие как язык, совместное внимание, и лицом к лицу взаимодействия относятся к детской нервной активации. Младенец мощность ЭЭГА регистрируются как во время социальных и условий-социальных.
Abstract
Несмотря на важности социальных взаимодействий для развития детского мозга, мало исследований оценивали функциональную нейронную активацию в то время как дети социально взаимодействовать. Электроэнцефалограмма (ЭЭГ) мощность является предпочтительным методом для оценки детской функциональной нейронной активации. Тем не менее, во многих исследованиях запись младенческой ЭЭГ только в течение одного исходного состояния. Этот протокол описывает парадигму, которая предназначена для всесторонней оценки младенческой ЭЭГ активности в обеих социальных и контекстах-социальным также дразнить друг от друга, как различные типы социальных ресурсов дифференцированно относятся к детской ЭЭГ. Парадигма внутри-предметы включает в себя четыре контролируемых условий. В несоциальна состоянии, дети просматривать объекты на экранах компьютеров. Совместное условие внимания привлекает экспериментатор режиссерского внимание ребенка к картинкам. Совместное состояние внимания включает в себя три типа социального ввода: язык, лицо к лицу взаимодействия, а также наличие совместного внимания. Различияв детской ЭЭГА между и совместными-социальными условиями внимания может быть связанно с каким-либо из этих трех типов входных данных. Таким образом, было включено два дополнительное условие (одна с входом языка, а экспериментатор скрыта за экраном и один с взаимодействием лица к лицу), чтобы оценить движущие контекстуальные факторы в образцах детской нервной активации. Типичные результаты показывают, что младенческая EEG мощность варьировалась условием, как в целом и дифференцированно по области мозга, поддерживая функциональную природу детской мощности ЭЭГ. Этот метод имеет преимущество в том, что она включает в себя условия, которые явно социальный или несоциальна и позволяет для проверки того, как конкретные типы социальной ввода относятся к мощности ЭЭГ. Эта парадигма может быть использована для оценки того, как индивидуальные различия в возрасте, влияют, социально-экономический статус, и родитель-ребенок качество взаимодействия связаны с развитием общественного мозга. На основе демонстрируемого функционального характера детской мощности ЭЭГ, будущие исследования шопакетирования рассмотреть роль ЭЭГ контекст записи и проектные условия, которые явно социальными или несоциальны.
Introduction
Социальные взаимодействия имеют решающее значение для развития нервной системы новорожденных 1, 2. Хотя недавние исследования начали сосредотачиваться на развитии общественного мозга 3, 4, нейронные процессы , участвующие в социальной активности недостаточно хорошо изучены. Целью описанного способа была оценить, как младенец электроэнцефалографии (ЭЭГ) мощность, измерение напряжения высвобождается из нейронов связи, варьируется в зависимости от контролируемых социальных и контекстов-социальных. Этот метод позволяет для оценки того, как конкретные аспекты социального входа дифференцированно относятся к нейронной активации и имеет последствие для будущих исследований, чтобы рассмотреть роль контекста записи при оценке функциональной нейронной активации.
ЭЭГ хорошо подходит метод измерения детской активности мозга, так как она является неинвазивной и устойчивой к детскому движению. Колпачок состоит из электродов ркружевные на голове младенца для записи электрической активности от коры головного мозга, выделяющегося при нейрональной коммуникации. ЭЭГ мощности является мерой напряжения на каждом электродном участке в течение определенного периода времени. ЭЭГ является функциональной мерой нервной деятельности и, таким образом, частично отражает непосредственный контекст, в котором EEG записывается. Благодаря своей функциональной природе, ЭЭГ мощности имеет потенциал, чтобы быть по сравнению с использованием разных контекстах дизайн внутри-субъектов и, таким образом, чтобы указательный контекстно-специфической активации. Поэтому, ЭЭГ могут быть использованы для оценки как нейронные основы социальных взаимодействий конкретно и контекстно-специфической активации в более общем плане. Однако этот потенциал не был полностью реализован в виде детской ЭЭГ часто регистрируются во время только при одном условии.
Многие исследования зафиксировали младенческой ЭЭГ питание во время «состояния покоя» или базовой линии, которая не всегда четко различать между социальным и несоциален входом. В некоторых случаях, ЭЭГ регистрируются как младенецс наблюдать экспериментатор спина бинго колесо 5, 6, 7, смотреть экспериментатор удар пузыри 8 или наблюдать экспериментатор трясти погремушку 9, 10. Тем не менее, дети могут посещать либо экспериментатор или объект, а также особенности ребенка могут повлиять, как они направляют свое внимание. Таким образом, для некоторых детей базового уровня может быть социальным, если они посещают экспериментатор и для других детей, базовой линия может быть несоциальна, если они присутствуют в первую очередь на объект. В ЭЭГЕ отражает контекст записи, наблюдаются индивидуальные различия в исходном ЭЭГЕ, что исследователи могли бы интерпретировать как стабильные или онтогенетический смыслом может быть просто из-за различия в то, что дети обслуживали во время записи. Действительно, одно исследование записано EEG в то время как дети наблюдали женщину пение, держа объект <supкласс = "внешние ссылки"> 11. Младенец EEG мощность варьируется в зависимости от оплаченного ли ребенок внимания на женщину или объект. Это демонстрирует как функциональную природу детской мощности ЭЭГ для оценки нейронные основы социального взаимодействия, а также методологическую важность использования контролируемых условий во время записи ЭЭГ.
Социальное взаимодействие является сложным и многогранным. Поэтому, если ЭЭГ был записан во время натуралистического взаимодействия, это может быть трудно дразнить друг от друга нейронной обработки различных аспектов взаимодействия (например, слух языка, взаимодействующее лицо к лицу, или участия в совместном внимании). Стратегия для решения этой проблемы заключается в том числе различных условий, что каждый вовлекают определенный аспект социального взаимодействия. Таким образом, эта парадигма призвана систематически сравнить, как ЭЭГ мощность варьируется в зависимости от конкретного типа социального ввода.
Сообщили в пределах-субъектов парадигма включает в себя записьOrding младенческого ЭЭГ в течение 4 условий. Эти условия были разработаны как для изучения функционального характера детской мощности ЭЭГА – как она меняется в зависимости от контекста записи – и для оценки роли конкретных видов социальных ресурсов. Во-первых, несоциальна условие было включено, когда ребенок увидел предметы на двух экранах компьютеров. Представляя объекты на экране компьютера вместо того, чтобы экспериментатор манипулировать объект, это условие, очевидно, несоциально и не предполагает никакой формы социального ввода. Далее, совместное состояние внимания было включено, когда экспериментатор обратил внимание младенца на фотографии, и говорил о картинах. Совместное состояние внимания, таким образом, включает в себя три типа социального ввода: лицом к лицу взаимодействия, язык ввода, а также добавлен компоненту совместного внимания. Таким образом, несоциальны и совместные условия внимания различаются по трем измерениям (лицом к лицу взаимодействия, язык ввода, а также наличию совместного внимания). Таким образом, любая разницаerences в мощности ЭЭГА между и совместными-социальными условиями внимания может быть связан с каким-либо из этих трех социальных ресурсов. Таким образом, были включено 2 дополнительные условия, чтобы дразнить друг от друга, какой аспект социального ввода объяснил любые наблюдаемые различия в нейронной активности между и совместными-социальными условиями внимания. Для оценки влияния языка, язык только условие было включено, где ребенок мог услышать экспериментатор комментарий на фотографиях на компьютерах, но не мог видеть экспериментатор. Таким образом, если EEG сила была подобна во время совместного внимания и языка только условия по сравнению с несоциальна состоянии, этот эффект можно было бы отнести к языку. И, наконец, оценить эффект взаимодействия лица к лицу, состояние социального обязательства было включено, когда экспериментатор было лицом к лицу с младенцем и условным занимается с младенцем. Если EEG сила была подобна во время совместного внимания и условий социальной активности по сравнению с пonsocial состояния, разница между совместным вниманием и условиями могли-социальных отнести лицом к лицу взаимодействия. Если разница между совместным вниманием и условиях не-социальным объяснялось языка только и социальных условий зацепления, это позволяет предположить, что наличие совместного внимания конкретно было объяснить различия в мощности ЭЭГ. Эта парадигма была опробована с 12-месячными младенцами, так как это возраст , когда емкость для совместного внимания хорошо установлено 12. Кроме того, совместное внимание в это время особенно важно для развития языка в 2 – м году жизни 13, 14, так что нейронная активация в этом контексте особый интерес в этом возрасте.
Парадигма предназначена для поддержания интереса детей раннего возраста, а также обеспечение того, чтобы условия стандартизированы и отличается только типом SOCIAL ввода. Каждый из этих четырех условий повторяются один раз в общей сложности восьми блоков, которые чередуются между экспериментатором присутствуя (совместное внимание и социальные условия участия) или отсутствуют (несоциально и язык только условие). Для обеспечения согласованности, фотографии объектов представлены в любых условиях, и одни и те же высказывания используются по блокам. Во время каждого блока, 10 фотографий объектов появляются-социальных последовательно на экранах компьютеров. Есть 10 категорий объектов (например, цветок, перчатки) и четыре цвета каждого объекта. Таким образом, одни и те же 10 категорий объектов представлены в каждом блоке с цветом объектов различных по блокам. Стимулы были выбраны, чтобы быть интересным для детей. Во время совместного внимания и языка только условия, экспериментатор делает сценарное высказывание, как на экране появляется каждый объект. Есть 10 конкретных высказываний (с указанием конкретных направлений, чтобы указать на экран влево или вправо компьютера в суставесостояние внимания). Высказывания одинаковы для совместного внимания и языка только условия, но, как говорят в переменном для того, чтобы поддерживать интерес младенческий и предотвратить ассоциирование конкретных категорий объектов с конкретными высказываниями. Порядок высказываний является одинаковым для первого совместного блока внимания и первого блока языка только. Порядок затем изменяется для второго совместного внимания и языка только блоков. И, наконец, направление указывающей изменяется для каждого совместного внимания блока и псевдо-рандомизированные так, что дети не могут предвидеть направление.
Protocol
Representative Results
Discussion
Во-первых, это очень важно, что сеть приложение является правильным и что импедансы понижены. Во-вторых, важно, чтобы объяснить родителю, что чистая заявка EEG и парадигмы влечет за собой и как родитель может помочь успокоить ребенка, если они становятся суетливыми, не говоря или делая зри…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Мы благодарим Райан Джонсон и Лия Миллер за помощь в сборе данных.
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. |
Referências
- 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).
