חקירת קוגניציה חברתית תינוקות ומבוגרים שימוש Electroencephalography מערך דחוס ( _ד EEG)

המטרה הכללית של סרטון זה היא להדגים פרוטוקול לחקירת קוגניציה חברתית בתינוקות או במבוגרים באמצעות אלקטרואנצפלוגרפיה (EEG) בעלת מערך צפוף. מטרה זו מושגת תחילה על ידי הכנת מערך הניסוי לאיסוף נתונים והכנת רשת החיישנים של ה-hydro cell ליישום. בשלב השני, רשת חיישני ה-hydro cell geodesic מיושמת ועכבידי המגבשים (impedances) של האלקטרודות נמדדים.

לאחר מכן נלקחות הקלטות בסיס (baseline) והניסוי מיושם. השלב הסופי של הפרוטוקול הוא ניתוח הנתונים. בסופו של דבר, ניתן לקבל תוצאות המראות פעילות עצבית מובחנת הקשורה לתהליכים קוגניטיביים חברתיים באמצעות ניתוח הפעילות החשמלית על פני השטח של הקרקפת ברזולוציה זמנית גבוהה.

שלום, שמי קמי, אני עוזרת מחקר במעבדה לפסיכוביולוגיה התפתחותית של הורה ותינוק של ד"ר David Haley. היום, ג'ואנה ואני נדגים את פרוטוקול המחקר הזה. שלום, אני ג'ואנה.

ניתן להשתמש בשיטה זו כדי לענות על שאלות מפתח בתחום מדעי העצבים ההתפתחותיים, כגון האופן שבו המוח משתמש בקוגניציה כדי לעבד גירויים חברתיים. היתרון המרכזי של טכניקה זו על פני שיטות דימות מוחי קיימות ועל פני מערכות EEG קונבנציונליות הוא הרזולוציה הטמפורלית הגבוהה, הרזולוציה המרחבית המשופרת והקלות שבה ניתן ליישם את רשת החיישנים. שלום, אני דייוויד היילי.

אנו משתמשים במערכת ה-EEG כדי לחקור פעילות מוחית אצל הורים ותינוקות במהלך משימות חברתיות וקוגניטיביות. לפני הגעת המשתתף למעבדה, וודאו כי מחשב בקרת הניסוי, התוכנה של תחנת הרשת (net station) ורכיבי מערכת ה-geodesic EEG פועלים כראוי. כמו כן, הקפידו להסיר מהחדר שבה נערך הניסוי את כל הפריטים המיותרים שעלולים להסיח את הדעת. הגדירו את החדר בהתאם לפרדיגמה הניסוית המיושמת.

אלו יכולים לנוע ממשימות מבוססות מחשב ועד לפרדיגמות שונות של אינטראקציה בין הורה לתינוק, או אינטראקציות ניסיוניות עם תינוקות. כפי שיוצג בסרטון זה, ודאו שמצלמות הווידאו טעונות וסדרו את המצלמות בזוויות האידיאליות עבור המערך הניסיוני הנוכחי. כאשר המשתתף מגיע למעבדה, תארו את פרוטוקול היישום של רשת חיישני ה-GDS והסבירו לו או לה את פרטי הניסוי.

יש לוודא כי המשתתף או האפוטרופוס החוקי שלו מבינים היטב את הפרוטוקול הניסויי, ויש להשיג הסכמה מדעת ובכתב לפני התחלת הניסוי. במחקרי EEG, לעיתים קרובות מועיל להשיג מהמשתתף מידע מסוים שעשוי להשפיע על הפעילות החשמלית המוקלטת של המוח. ניתן להשיג מידע זה באמצעות מילוי שאלונים סטנדרטיים כדי לסייע לקידום הניסוי בלוחות הזמנים שנקבעו.

מומלץ שיהיו נוכחים שני חוקרים, אחד להעברת השאלונים ואחד לביצוע ההכנות של רשת חיישני ה-geoge בתא הידרו (hydro cell), כפי שמתואר בסעיף הבא של פרוטוקול זה. לתחילתו, הכינו תמיסת אלקטרוליט מליחית לתא הידרו המורכבת מליטר אחד של מים מזוקקים, 11 גרם של Potassium chloride וחמישה מיליליטר של שמפו לתינוקות, תוך הקפדה על ערבוב יסודי עד שכל ה-Potassium chloride ימומס בתמיסה. לאחר מכן, השתמשו בסרט מדידה כדי למדוד את היקף ראשו של המשתתף.

לאחר רישום המדידה בסנטימטרים, הוצא את רשת חיישני הגיאודזיה של תא ההידרו (hydro cell geodesic sensor net) בגודל המתאים. בחר בגודל המכסה את טווח היקפי הראש שבו נמצאת המדידה של המשתתף. טבול את קצה החיישנים של רשת החיישנים בתמיסת האלקטרוליט שהוכנה והשאר אותה להשריה למשך חמש דקות.

הקפידו להרחיק את קצה המחבר מהנוזל. מומלץ להשתמש בטיימר או בשעון עצר כדי להבטיח תזמון מדויק. כעת, פתחו את תוכנת תחנת הרשת במחשב הבקרה והתחילו בסשן בקרה ניסויי.

בצעו מדידות אפס והגבר (zero and gain) לפני חיבור מחבר רשת החיישנים ואיסוף הנתונים; בזמן ההמתנה לסיום השריה של רשת החיישנים באלקטרוליט, הכניסו את המשתתף לחדר הניסוי והושיבו אותו על כיסא יציב ללא גלגלים. עבור משתתפים תינוקות, יש להושיב את אפוטרופוס התינוק על הכיסא כאשר התינוק יושב זקוף על ברכיו, כך שכל ראשו של התינוק יהיה נגיש. באמצעות סרט מדידה וטוש סימון (China marker), מדדו את המרחק מאוזן לאוזן מעל קודקודו של הנבדק וסמנו את נקודת האמצע.

לאחר מכן, מדדו מה-NA עד ל-inion מעל קודקוד הראש. ושוב, סמנו את נקודת האמצע. ניתן לזהות את ה-vertex כנקודת האמצע שבה נקודות האמצע של שתי מדידות אלו נחגגות.

עם סיום ההשריה, הוציאו את רשת החיישנים מתוך תמיסת האלקטרוליט והניחו אותה על מגבת נקייה ויבשה. טפחו בעדינות על רשת החיישנים עם המגבת כדי להסיר עודפי תמיסת אלקטרוליט. לאחר מכן, מסרו את קצה המחבר של רשת החיישנים לחוקר שני שיחזיק אותו במהלך יישום הרשת.

כעת, הרימו את רשת החיישנים על ידי הנחת שתי הידיים בחלק הפנימי של הרשת. החזיקו את הרשת כך שהאגודלים לחוצים בחוזקה אך בעדינות משני צדדיו של האלקטרודה הפרונטלית המרכזית ביותר, והזרתות לחוצות בחוזקה כנגד הרצועה המחברת את שורת האלקטרודות האחורית ביותר. היזהרו לא למתוח את הרשת יתר על המידה.

שש האצבעות הנותרות שלך צריכות להיות רפויות בתוך הרשת כדי לאפשר לחלק המרכזי לשמוט; רכנו או ברכו כדי להיות בגובה העיניים של המשתתף מקדימה לאחור, ומשכו את רשת החיישנים מעל ראשו של המשתתף. לעיתים קרובות מומלץ שיהיה נוכח חוקר נוסף בעת הנחת רשת החיישנים על תינוק. כדי להסיח את דעת התינוק ולמזער תנועה, משכו בעדינות בעזרת קצות אצבעותיכם ברצועת הרשת וכוונו אותה כך שאלקטרודת ה-vertex תונח על נקודת ה-vertex שסומנה בעזרת עט סימון (China marker).

הדק את רצועות האוזניים והסנטר, ובדוק את מיקומי נקודות הייחוס האנטומיות כדי לוודא שהרשת ממוקמת נכון, ובצע התאמות במידת הצורך. לפני תחילת הניסוי ההתנהגותי, יש למדוד את עכבי שולי (impedance) האלקטרודות. חבר את קצה המחבר של רשת החיישנים לכבל הממשק.

סובבו את המנוף כדי לנעול אותו במקומו והדליקו את המצלמה. לאחר מכן, בחדר הבקרה, פתחו סשן חדש בתוכנת תחנת הרשת. הזינו את פרטי המשתתף ולחצו על "התחל סשן".

מכיוון שאותות הווידאו וה-EEG מסונכרנים, השורה החיה של הווידאו מחדר הניסוי אמורה להופיע על המסך. כעת, בחרו בתפריט הנפתח של הפאנל, פתחו את impedance ולחצו על כפתור המדידה (measure). מונטאז' של מערך חיישני ה-hydro cell go dsic יופיע על המסך.

גררו חלון זה לקצה המסך כך שייפתח על הצג בחדר הניסוי. ודאו שכל אלקטרודה מונחת ישירות על קרקומתו של המשתתף. עיינו בחלון מדידת העכבה, המציג את מערך המונטאז' על הצג.

חיישנים שאינם יוצרים מגע טוב עם קרקפת הראש יופיעו בצבע אדום. רשמו את מספרי חיישני האלקטרודה הללו. כעת השתמשו בפיפטה ומריאו כמות קטנה של תמיסת האלקטרוליט שהוכן קודם לכן כדי לשפר את העכבה של חיישנים אלה.

האלקטרודות במערך המדידות (montage) יהפכו לירוקות ככל שהעכבה שלהן תשתפר, ברגע שהעכבות יהיו מספקות. עבור כל האלקטרודות, לחצו על כפתור השמירה וסגירה (save and close) בחלון מדידת העכבה בחדר הבקרה. כעת, ב-net station, פתחו את תצוגת גלי המוח הצפופה (dense waveform display).

גללו דרך צורת הגל וסמנו ערוצים המציגים רעש בעוצמה גבוהה עקב מגע לקוי עם הקרקפת. חזרו לחדר הניסוי וכוונו מחדש את מיקומם של כל האלקטרודות הרועשות כך שיהיה להן מגע ישיר עם הקרקפת. ייתכן שיהיה צורך בתמיסת אלקטרוליטים נוספת.

הקלטות קו בסיס במצב מנוחה הן חשובות במחקרי EEG עם מערך צפוף, מכיוון שקיימת רמה גבוהה של שונות בפעילות החשמלית של המוח בין משתתפים. לכן, לפני תחילת הפרדיגמה הניסויית, יש לבצע מספר הקלטות EEG של הפעילות החשמלית של המוח במצב מנוחה עבור משתתפים תינוקות. ההורה או האפוטרופוס צריכים להישאר בחדר כאשר התינוק יושב בשקט על ברכיהם.

ניתן להשמיע סרט כגון Baby Mozart כדי להבטיח שהתינוקות יישארו רגועים ושקטים במהלך שלב הבסיס זה. Baby Mozart הוא שילוב של שמע וחזון הכולל מוזיקה קלאסית ועיצובים צבעוניים נעים שניתן להציג על המסך בחדר הניסוי. כעת, בתחנת הרשת, לחצו על כפתור ההקלטה כדי להתחיל בהקלטת וידאו ונתוני גלי צליל; בתצוגת גלי הצליל הצפופה ניתן להוסיף סימני אירועים כדי לקשר בין אירועים התנהגותיים לפעילות חשמלית לאורך כל הניסוי.

החדירו סימון של אירוע בסיס (baseline event marker) ברשומת תצוגת גלי המוח עבור תקופת זמן סטנדרטית של כשתי דקות. במחקרי EEG עם מערך צפוף (dense array), חיוני שיהיו לפחות שני נסייים נוכחים לאורך כל המחקר. נסיי אחד יהיה אחראי לאינטראקציה עם המשתתף וליישום הפרדיגמה ההתנהגותית.

הנסיין השני יישאר בחדר הבקרה ויהיה אחראי על ניטור שידור הווידאו והכנסת סימני אירועים (event markers) בתצוגת גלי המוח הצפופה (dense waveform display) כאשר מתרחש אירוע רלוונטי. כעת התחילו בניסוי ההתנהגותי תוך שימוש בפרדיגמה של אינטראקציה פנים אל פנים עבור התינוק המשתתף. כאן מיושמת פרדיגמת חיקוי שבה הנסיין מציג בפני התינוק מספר פעולות נפרדות באמצעות בובת ארנב.

יש להקפיד לנטר את תצוגת גלי ה waveform הצפופה לאורך כל הניסוי כדי לקבוע אם באחד הערוצים מופיעות רמות רעש עולות. עם סיום הניסוי, יש לשחרר בזהירות ולהסיר את רשת החיישנים מראשו של המשתתף. ספקו מגבת למשם ניגוב שאריות של תמיסת האלקטרוליט.

לאחר מכן שטפו, חטאו וייבשו את הרשת. לבסוף, העניקו למשתתף את שארית השאלונים שיש להשלים כחלק מהפרוטוקול. צורות גל EEG גולמיות אלו מראות את התנודות במתח שנרשם באלקטרודה בודדת במהלך 1000 המילישניות הראשונות של כל אחד משלושת השלבים הניסויים.

הבדלים בין הדגמה בקו הבסיס לביןהיזכרות מיידית. ניתן להציג את הפעילות החשמלית של המוח ברמת השטח במגוון אזורי מוח גם כמפה טופוגרפית של אמפליטודות מתח. האמפליטודות מיוצגות על פני כל שטח הראש במהלך שלושת השלבים של פרדיגמת ניעור הכפפה, ויחידות ספקטרום הצבעים הן במיקרו-וולטים.

לאחר צפייה בסרטון זה, תרכשו הבנה טובה לגבי הדרכים לבחינת קוגניציה חברתית במבוגרים ובתינוקות באמצעות EEG בצפיפות גבוהה. הדגמנו זאת באמצעות הכנה והחלה של רשת החיישנים, וכן באמצעות רכישה וניתוח של נתוני EEG.