Indagare Cognizione sociale nei neonati e adulti Utilizzando Elettroencefalografia Dense Array ( _D EEG)

L'obiettivo generale di questo video è dimostrare un protocollo per lo studio della cognizione sociale in neonati o adulti mediante elettroencefalografia con array denso. Questo viene realizzato innanzitutto preparando l'allestimento sperimentale per la raccolta dei dati e predisponendo la rete di sensori a cella idrica per l'applicazione. In secondo luogo, viene applicata la rete di sensori geodetici a cella idrica e vengono misurate le impedenze degli elettrodi.

Successivamente vengono effettuate registrazioni di base e viene eseguito l'esperimento. L'ultimo passaggio della procedura consiste nell'analizzare i dati. In definitiva, è possibile ottenere risultati che mostrano un'attività neurale distinta associata ai processi cognitivi sociali attraverso l'analisi dell'attività elettrica sulla superficie del cuoio capelluto con elevata risoluzione temporale.

Ciao, mi chiamo Kemi, sono un'assistente di ricerca nel laboratorio di psicobiologia dello sviluppo genitore-lattante del dottor David Haley. Oggi, Joanna e io illustreremo questo protocollo di studio. Ciao, sono Joanna.

Questo metodo può essere utilizzato per rispondere a domande fondamentali nel campo della neuroscienze dello sviluppo, ad esempio in che modo il cervello utilizza la cognizione per elaborare stimoli sociali. Il principale vantaggio di questa tecnica rispetto ai metodi esistenti di imaging cerebrale e ai sistemi convenzionali di EEG è l'elevata risoluzione temporale, la migliore risoluzione spaziale e la facilità di applicazione della rete di sensori. Ciao, sono David Haley.

Utilizziamo il sistema EEG per studiare l'attività cerebrale in genitori e neonati durante compiti sociali e cognitivi. Prima dell'arrivo del partecipante in laboratorio, assicurarsi che il computer di controllo dell'esperimento, il software Net Station e i componenti del sistema EEG geodetico funzionino correttamente. Inoltre, rimuovere tutti gli oggetti non necessari e potenzialmente distrattivi dalla stanza dell'esperimento. Configurare la stanza in base al paradigma sperimentale adottato.

Questi possono variare da compiti basati su computer a diversi paradigmi di interazione tra genitori, neonati e neonati sottoposti a esperimenti. Come verrà dimostrato in questo video, assicurarsi che le videocamere siano cariche e posizionarle ad angolazioni ideali per l'attuale configurazione sperimentale. Quando il partecipante arriva al laboratorio, descrivere il protocollo di applicazione della rete di sensori GDS e spiegare nel dettaglio l'esperimento a lui o a lei.

Assicurarsi che il partecipante o il suo tutore legale comprenda bene il protocollo sperimentale e ottenere il consenso scritto e informato prima di procedere con l'esperimento. Per gli studi di EEG, è spesso utile ottenere alcune informazioni dal partecipante che potrebbero influenzare l'attività elettrica cerebrale registrata. Tali informazioni possono essere raccolte somministrando questionari standardizzati, al fine di consentire allo studio di procedere in modo tempestivo.

È consigliabile che siano presenti due sperimentatori, uno per somministrare i questionari e l'altro per eseguire i preparativi della rete di sensori geoge della cella idrica come descritto nella sezione seguente del presente protocollo. Per iniziare, preparare una soluzione elettrolitica salina per cella idrica composta da un litro di acqua distillata, 11 grammi di cloruro di potassio e cinque millilitri di shampoo per neonati, assicurandosi di mescolare accuratamente fino a quando tutto il cloruro di potassio sarà completamente disciolto nella soluzione. Successivamente, utilizzando un metro a nastro, misurare la circonferenza della testa del partecipante.

Registrare la misurazione in centimetri e recuperare la rete di sensori geodetica idrocellulare di dimensione appropriata. Scegliere una dimensione che comprenda l'intervallo di circonferenze craniche in cui rientra la misurazione del partecipante. Immergere l'estremità con i sensori della rete di sensori nella soluzione elettrolitica preparata e lasciarla in ammollo per cinque minuti.

Assicurandosi di mantenere l'estremità del connettore lontana dal liquido. È consigliabile utilizzare un timer o un cronometro per garantire un tempo preciso. Ora, aprire il software della stazione di rete sul computer di controllo e avviare una sessione di controllo sperimentale.

Permettere di effettuare le misurazioni di zero e di guadagno prima di collegare il connettore della rete di sensori e iniziare l'acquisizione dei dati, mentre si attende che la rete di sensori termini di ammollarsi nell'elettrolita; nel frattempo, far entrare il partecipante nella stanza dell'esperimento e farlo sedere su una sedia robusta senza ruote. Per i partecipanti neonati, far sedere il tutore del neonato sulla sedia con il neonato seduto in posizione eretta sulle sue ginocchia, in modo che l'intera testa del neonato sia accessibile. Utilizzando un metro a nastro e una matita indelebile, effettuare una misura da un orecchio all'altro passando sopra la sommità della testa e segnare il punto mediano.

Quindi misurare dalla NA all'inion passando per la sommità del capo. Nuovamente, segnare il punto mediano. Il vertice può essere identificato come il punto mediano in cui si incrociano i punti medi di queste due misurazioni.

Dopo aver terminato l'ammollo, rimuovere la rete del sensore dalla soluzione elettrolitica e posizionarla su un panno pulito e asciutto. Tamponare delicatamente la rete del sensore con il panno per rimuovere l'eccesso di soluzione elettrolitica. Quindi consegnare l'estremità del connettore della rete del sensore a un secondo sperimentatore, che dovrà tenerla durante l'applicazione della rete.

Ora, prendere la rete del sensore inserendo entrambe le mani all'interno della rete. Tenere la rete in modo che i pollici siano premuti con fermezza ma delicatamente su entrambi i lati dell'elettrodo frontale più centrale, e i mignoli siano premuti con fermezza sulla fascia che collega la fila più posteriore di elettrodi. Prestare attenzione a non stirare eccessivamente la rete.

Le rimanenti sei dita dovrebbero essere rilassate all'interno della rete in modo da permettere alla parte centrale di cadere mollemente; accovacciarsi o inginocchiarsi per portarsi alla stessa altezza degli occhi del partecipante, partendo da dietro verso il davanti, quindi far scivolare la rete di sensori sopra la testa del partecipante. È spesso utile avere un ulteriore sperimentatore presente durante l'applicazione della rete di sensori su un partecipante neonato. Per distrarre il neonato e ridurre al minimo i movimenti, utilizzando la punta delle dita, tirare delicatamente sulla fascia della rete e regolarla in modo che l'elettrodo vertex si posizioni esattamente sul punto vertex segnato con la matita indelebile.

Serrare le cinghie per l'orecchio e il mento e controllare la posizione dei punti di riferimento anatomici per verificare che la rete sia posizionata correttamente, apportando le eventuali regolazioni necessarie. Prima di iniziare l'esperimento comportamentale, è necessario misurare le impedenze degli elettrodi. Inserire la connessione della rete di sensori nel cavo di interfaccia.

Spostare la leva per bloccarla in posizione e accendere la telecamera. Quindi, nella stanza di controllo, aprire una nuova sessione nel software Net Station. Inserire le informazioni del partecipante e fare clic su inizia sessione.

Poiché i segnali video ed EEG sono sincronizzati, sullo schermo dovrebbe apparire un flusso video in tempo reale dalla stanza dell'esperimento. A questo punto, selezionare il menu a discesa del pannello, aprire l'impedenza e fare clic sul pulsante di misurazione. Sullo schermo apparirà una montatura dell'array di sensori della rete go dsic della cella idrica.

Trascinare questa finestra fino al bordo dello schermo in modo che si apra sul monitor nella stanza dell'esperimento. Assicurarsi che ciascun elettrodo sia posizionato direttamente sul cuoio capelluto del partecipante. Fare riferimento alla finestra di misurazione dell'impedenza, che visualizza il montaggio dell'array sul monitor.

I sensori che non fanno un buon contatto con il cuoio capelluto appariranno rossi. Annotare i numeri di questi sensori degli elettrodi. Utilizzare ora la pipetta e applicare una piccola quantità della soluzione elettrolitica precedentemente preparata per migliorare l'impedenza di questi sensori.

Gli elettrodi sul montaggio diventeranno verdi man mano che la loro impedenza migliora, una volta che le impedenze sono soddisfacenti. Per tutti gli elettrodi, fare clic sul pulsante salva e chiudi nella finestra di misurazione dell'impedenza nella stanza di controllo. Ora in Net Station, aprire la visualizzazione densa delle forme d'onda.

Scorri la forma d'onda e osserva eventuali canali che mostrano rumore ad alta ampiezza dovuto a un contatto scadente con il cuoio capelluto. Torna nella stanza dell'esperimento e regola la posizione di eventuali elettrodi rumorosi in modo che siano a diretto contatto con il cuoio capelluto. Potrebbe essere necessaria ulteriore soluzione elettrolitica.

Le registrazioni di base a riposo sono importanti negli studi con elettroencefalografia ad alta densità perché esiste un elevato grado di variabilità nell'attività elettrica cerebrale tra i partecipanti. Pertanto, prima di iniziare il paradigma sperimentale, è necessario acquisire alcune registrazioni EEG di base dell'attività elettrica cerebrale a riposo nei partecipanti neonati. Il genitore o tutore deve rimanere nella stanza con il neonato seduto tranquillamente sulle sue ginocchia.

È possibile riprodurre un filmato come Baby Mozart per assicurare che i neonati rimangano calmi e immobili durante questa fase di base. Baby Mozart è una combinazione audiovisiva di musica classica e disegni colorati in movimento che può essere mostrata sul monitor nella stanza dell'esperimento. Ora, in Net Station, fare clic sul pulsante di registrazione per iniziare a registrare i dati video e delle forme d'onda; sul display denso delle forme d'onda, è possibile inserire marcatori di evento per collegare gli eventi comportamentali all'attività elettrica durante tutto l'esperimento.

Inserire un marcatore dell'evento di base sulla registrazione dell'onda per un periodo standardizzato di circa due minuti. Negli studi di elettroencefalografia con array denso, è essenziale avere almeno due sperimentatori presenti per tutta la durata dello studio. Uno sperimentatore sarà responsabile dell'interazione con il partecipante e dell'applicazione del paradigma comportamentale.

Il secondo sperimentatore rimarrà nella stanza di controllo ed è responsabile del monitoraggio del flusso video e dell'inserimento di marcatori di evento sul display dell'onda densa quando si verifica un evento rilevante. Iniziare ora l'esperimento comportamentale utilizzando un paradigma di interazione faccia a faccia per il partecipante infantile. Qui viene implementato un paradigma di imitazione in cui lo sperimentatore presenta all'infante una serie di azioni distinte utilizzando un pupazzo a forma di coniglio.

Assicurarsi di monitorare costantemente la visualizzazione densa delle forme d'onda durante tutto l'esperimento per verificare se alcuni canali mostrano livelli crescenti di rumore. Al termine dell'esperimento, allentare con cura e rimuovere la rete di sensori dalla testa del partecipante. Fornire un asciugamano per eliminare eventuali soluzioni elettrolitiche in eccesso.

Quindi risciacquare, disinfettare e asciugare la rete. Infine, consegnare al partecipante tutti i questionari rimanenti da completare come parte del protocollo. Queste forme d'onda EEG grezze mostrano le fluttuazioni della tensione registrata in un singolo elettrodo durante i primi 1000 millisecondi di ciascuna delle tre fasi sperimentali.

Differenze nella dimostrazione iniziale e nel richiamo immediato. L'attività elettrica cerebrale a livello superficiale attraverso le diverse aree cerebrali può essere visualizzata anche come una mappa topografica delle ampiezze di voltaggio. Le ampiezze sono rappresentate sull'intera superficie della testa durante le tre fasi del paradigma del mitten shake e le unità dello spettro cromatico sono espresse in microvolt.

Dopo aver visto questo video, dovresti avere una buona comprensione di come studiare la cognizione sociale negli adulti e nei neonati utilizzando l'EEG ad alta densità. Abbiamo illustrato questo procedimento attraverso la preparazione e l'applicazione della rete di sensori e attraverso l'acquisizione e l'analisi dei dati EEG.