用于婴儿与照顾者社交互动的家庭脑电图超扫描

摘要

该协议描述了如何从家庭环境中的婴儿-照顾者二人组中捕获同步的脑电图、心电图和行为记录。

摘要

先前同时记录照顾者和儿童大脑活动的超扫描研究主要在实验室范围内进行，因此限制了结果对现实生活环境的普遍性。在这里，提出了一种全面的协议，用于在家中各种互动任务中捕获婴儿-照顾者二人组的同步脑电图 （EEG）、心电图 （ECG） 和行为记录。该协议演示了如何同步不同的数据流并报告 EEG 数据保留率和质量检查。此外，还讨论了有关家庭环境中的实验设置、任务和数据收集的关键问题和可能的解决方案。该协议不仅限于婴儿-照顾者二元组，还可以应用于各种二元星座。总体而言，我们展示了 EEG 超扫描设置的灵活性，它允许在实验室外进行实验，以在更生态有效的环境环境中捕捉参与者的大脑活动。然而，运动和其他类型的伪影仍然限制了可以在家庭环境中进行的实验任务。

引言

通过同时记录来自两个或多个相互作用对象的大脑活动，也称为超扫描，已经有可能阐明社会互动在其复杂、双向和快节奏动态中的神经基础¹。这项技术已将重点从在孤立、严格控制的环境中研究个体转移到研究更自然的互动，例如自由游戏 ^2,3、解谜⁴ 和合作电脑游戏 ^5,6 期间的亲子互动。这些研究表明，大脑活动在社交互动期间同步，即表现出时间相似性，这种现象称为人际神经同步 （INS）。然而，绝大多数超扫描研究仅限于实验室环境。虽然这允许更好的实验控制，但它可能会以失去一些生态有效性为代价。由于不熟悉和人为的环境以及所施加任务的性质，在实验室中观察到的行为可能无法代表参与者典型的日常互动行为⁷.

移动神经成像设备的最新进展，例如脑电图 （EEG） 或功能性近红外光谱 （fNIRS），通过消除参与者保持与记录计算机的物理连接的要求，缓解了这些问题。因此，它们使我们能够测量参与者在课堂或家中自由互动时的大脑活动 ^8,9<....

研究方案

所描述的协议已获得新加坡南洋理工大学机构审查委员会 （IRB） 的批准。获得所有成年参与者和代表婴儿的父母的知情同意。

1. 在家会议时设备和空间的考虑

1. 根据国家和季节的不同，为不同的湿度和温度条件做好准备。对于高温高湿的环境，请确保有足够的气流，并尽可能打开家中的空调机组。
2. 与 WiFi 发射器、蓝牙设备（例如手机、键盘、鼠标等）和微波炉保持距离，因为附近在同一频段运行的机器可能会造成干扰。此外，尽量使实验装置远离房屋中的充电设备，因为这可能会导致数据中出现明显的电力线噪声。请注意，附近高速的立式风扇或吊扇可能会导致 EEG 电缆晃动并导致机械伪影。
3. 为在参与者的家中进行实验准备一个有利的空间。确保检测区域有足够的净空间，可容纳一名护理人员和一名婴儿坐在围坐在桌子旁的高脚椅上，并放置三个三脚架摄像头。如果可能，从表中清除所有项目，以减少任何可能的干扰。
4. 确保测试区域中有足够的亮度，以便摄像机捕捉参与者的表情。如果桌子靠近窗户，请勿将摄像机朝向窗户放置，以防止镜头眩光。

2. 会前准备

1. 告诉参与者，对于脑电图测量，成年人需要在会议前一天洗头，不要使用护发产品。询问他们是否可以在脑电图检查当天不化妆。
2. 确保在会话前一天为所有录....

讨论

在该协议中，我们在参与者的家中进行测量，婴儿和看护人可能会感到更舒适，并且他们的行为可能更能代表他们现实生活中的互动，而不是实验室环境，从而提高生态有效性⁷。此外，在家庭环境中进行录音可以减轻参与者的负担，例如，在旅行时间方面，从而可能使某些参与者群体更容易接近。然而，除了这些优势外，现实世界环境中的自然主义 EEG 超扫描记录在实验设计和?.......

材料

Name	Company	Catalog Number	Comments
10 cc Luer Lock Tip syringe without Needle	Terumo Corporation
actiCAP slim 8-channel electrode set (LiveAMP8)	Brain Products GmbH
Arduino Software (IDE)	Arduino	Arduino IDE 1.8.19	The software used to write the code for the Arduino microcontroller. Alternate programming software may be used to accompany the chosen microcontroller unit.
Arduino Uno board	Arduino		Used for building the circuit of the trigger box. Alternate microcontroller boards may be used.
BNC connectors			BNC connectors to connect the various parts of the trigger box setup.
BNC Push button	Brain Products GmbH	BP-345-9000	BNC trigger push button to send triggers.
BNC to 2.5 mm jack trigger cable (80 cm)	Brain Products GmbH	BP-245-1200	BNC cables connecting the 2 LiveAmps to the trigger box.
BrainVision Analyzer Version 2.2.0.7383	Brain Products GmbH		EEG analysis software.
BrainVision Recorder License with dongle	Brain Products GmbH	S-BP-170-3000
BrainVision Recorder Version 1.23.0003	Brain Products GmbH		EEG recording software.
Custom 8Ch LiveAmp Cap passive (infant EEG caps)	Brain Products GmbH	LC-X6-SAHS-44, LC-X6-SAHS-46, LC-X6-SAHS-48	For infant head sizes 44, 46, 48 . Alternate EEG caps may be used.
Dell Latitude 3520 Laptops	Dell		Two laptops, one for adult EEG recording and one for infant EEG recording. Alternate computers may be used.
Dental Irrigation Syringes
LiveAmp 8-CH wireless amplifier	BrainProducts GmbH	BP-200-3020	Two LiveAmps, one for adult EEG and one for infant EEG. Alternate amplifier may be used.
Manfrotto MT190X3 Tripod with 128RC Micro Fluid Video Head	Manfrotto	MT190X3	Alternate tripods may be used.
Matlab Software	The MathWorks, Inc.	R2023a	Alternate analysis and presentation software may be used.
Power bank (10000 mAh)	Philips	DLP6715NB/69	Alternate power banks may be used.
Raw EEG caps	EASYCAP GmbH		For Adult head sizes 52, 54, 56, 58. Alternate EEG caps may be used.
Rode Wireless Go II Single Set	Røde Microphones		Alternate microphones may be used.
Sony FDR-AX700 Camcorder	Sony	FDR-AX700	Alternate camcorders or webcams may be used.
SuperVisc High-Viscosity Gel	EASYCAP GmbH	NS-7907