Name: infant auditory processing and event-related brain oscillations
Uploaded: 2015-07-01T14:00:00.000+00:00
Duration: 6 min 34 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about Infant Auditory Processing and Event-related Brain Oscillations at JoVE.com

המחברים תודה להכיר תמיכה במחקר זה על ידי המרכז שלמה אליזבת ה למחקר נוירו-התפתחותי ומענק # NSF SMA-1041755 לדינמיקה זמנית של מרכז למידה, מדע NSF של מרכז הלמידה. תודה מיוחדת מגיעה גם למשפחות שהשתתפו, ולחברי של המעבדה מחקרי הינקות לתרומות המעשיות ורוחניות שלהם. תודה מיוחדת לJarmo Hämäläinen לפיתוח של פרוטוקול לוקליזציה המקור ונסי צ&#39;ודהורי לקלטה הרוחני.

כל העבודה עם בני אדם דורשת אישור דירקטוריון הסקירה המוסדית ופיקוח. שיטות שדווחו כאן, כאשר נעשה שימוש במחקר, נבדקו ואושרו על ידי בני אדם, תכנית להגנה באמצעות ראטגרס אמנויות והמדעים Institutional Review Board (IRB). 1. הכנה <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לתזמן את התינוק במשך שעה 1 של בדיקות בתא-נחלש קול וחשמלי מוגן. פרוטוקול המחקר שהוצג במאמר זה שיצר את נתוני נציג כולל 20 - 30 דקות של בדיקת EEG. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להקצות שלושה אנשים לפגישת בדיקות: &quot;בוחן עיקרי&quot; אחד, &quot;עוזר נטו&quot; אחד ו&quot; בדרן &quot;אחד. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להקלטת EEG תינוק בצפיפות גבוהה, השתמש לפחות בניכוי 64 ערוצים. לנתונים שהוצגו כאן נציג, הייתה בשימוש רשת חיישן 128 ערוצים. </li></ol> 2. נקי יישום <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הגדר את האספקה ​​הבאה בצ&#39;אם ההקלטהבער: קלטת לעטוף עצמית חסיד Coban, סרט מדידה, סימון עט, 2 מגבות, וטפטפות. כיול נשמע לרמת בדיקה (למשל, dB SPL, HL, וכו &#39;). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הפוך את תמיסת אלקטרוליט זמן הגעת משפחה (מים מזוקקים, אשלגן כלורי ותינוק שמפו) גם העריכו לפני. כדי להבטיח שהרשת היא לא קרה מדי על ראשו של התינוק, 8 אונקיות של מים חמים שיש להוסיף לפתרון רק לפני היישום. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> כאשר המשפחה מגיעה, לקבל את ההסכמה עם צורות IRB אושר. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בתא הבדיקה, לשבת תינוק על הברכיים של המטפל, ויש לי הבדרן להתחיל לשחק עם התינוק. אם זה הביקור הראשון של, להסביר את הליך יישום הרשת. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מדוד את היקף הראש של התינוק בנקודה הרחבה ביותר ואת הראש לבחור את גודל נטו בהתבסס על מדידה זו. כדי להשיג בכושר הטוב ביותר, לבחור נטו קטן יותר בגודל אם ההיקף קרוב לגודל המינימאלי לגיל אחד. לצלול ברשת בחרה בELECפתרון trolyte. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> למדוד nasion לinion ולסמן את הקרקפת ובחצי של המדידה הכוללת. לעשות את אותו הדבר למדידה באוזן לאוזן. הציון הסופי הוא Cz (קודקוד). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הסר פתרון עודף מהרשת על ידי הצבתו במגבת יבשה. יש לי העוזר הנקי להפוך את הרשת ולתפוס את האלקטרודה Cz; מחזיק ברשת, כך שהבוחן הראשי יכול למקם את האצבעות שלהם בחלק הקדמי של הרשת. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> פליפ הרשת והנח את הרשת על ראש התינוק כעוזר נטו נע רצועת הסנטר וחוטים הקדמיים צבעוניים (חיבור האלקטרודה nasion ורצועת הסנטר) מחוץ לרשת. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להתאים את המיקום נטו על ראשו של התינוק, הצבת Cz בסימן קרקפת קודקוד. עמדה / ליישר כל אחת מהאלקטרודות מתחילה מחלק האחורי ופועלת לחזית, כדי לוודא שיש זווית נכונה בין כל אלקטרודה ומשטח הראש. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לאסוף את החוטים, להתאים את רצועת הסנטר, חוטים מאובטחים עם קלטת Coban, וחבר בconne נטוctor. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מדוד את עכבת אלקטרודה עם סף של &lt;50 KOhms, או על פי הוראות מערכת. אם יש לי כמה אלקטרודות עכבה גבוהה, מחדש לספוג את האלקטרודה עם פיפטה מלא אלקטרוליט ולהזיז בעדינות את השיער מתחת לאלקטרודה. </li></ol> 3. גירויים מצגת וEEG הקלטה <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> גירויים שמיעתיים הווה בתשלום-שדה עם רמקולים במרחק שווה מראשו של התינוק. הערה: מחקר נציג פרמטרים גירוי היו כדלקמן: 70 טון-זוגות msec עם תדר בסיסי של שני 800 או 1,200 הרץ והרמוניות 15 (6 dB להתגלגל לאוקטבה) מוצגים בשני בלוקים (70 או 300 אלפיות שני הבין מרווח גירוי). זוגות נמוכים גבוהים (800 הרץ - 1,200 הרץ) מוצגים כסוטים (15% = 125 ניסויים) בין (800 הרץ - 800 הרץ) נמוכים נמוכים סטנדרטים (85% = 708 ניסויים). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> רשום את EEG לפי הוראות חומרה ותוכנה. השתמש בפרמטרים לנתונים הנציג הבאים: SAMPהשיעור לינג: 250 הרץ, נמוך לעבור סינון חומרה: 100 הרץ, מסנן אליפטי, גבוהה לעבור: 0.1 הרץ, אוטומטי: מוגדר נייקוויסט, רווח דירקטוריון: 1. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לספק סביבה רגועה, שקטה, בלשון המעטה מרתקת לתינוק במהלך הקלטה. לעסוק התינוק על ידי משחק וידאו שקט מתאים לגיל או עם צעצועים שקטים (בועות מכה למשל,, הצבע על תמונות בספרים, לשחק בובה). מתן המטפל באוזניות כדי להאזין למוסיקה ימנע התערבות מטפל בשוגג עם תגובת התינוק. אם התינוק הוא חסר מנוחה, המשפיע על EEG, להשהות מצגת גירוי והקלטת EEG עד ניתן לשחזר סביבה רגועה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לאחר הניסוי הושלם, בעדינות להסיר את הרשת ולייבש את השיער של התינוק ואת הראש. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> שמור וגיבוי נתונים EEG גלם, מסוננים לפני סגירת התוכניות בסוף פגישת הבדיקות. </li></ol> עיבוד נתונים 4. - ERPs ראייה לבדוק את נתוני ה- EEG גלם ולדחות קטעשל עם חפץ גבוה משרעת. הערה: דחיית ערוצים עם אמפליטודה גבוהה ולשרבב. אחוזים מקסימאלי של ערוצים דחו צריכים להיות מוגדרים על 30%. שיטות חלופיות (למשל, ICA, PCA, ראו גם התייחסות 30) עשוי להיות מועסקים על מנת להפחית או לדחות ממצאים הנוכחיים בנתונים. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לסנן את הנתונים עם פרמטרים שנקבעו מראש שמתיישבים עם פעילות בקליפת המוח. לתינוקות, להשתמש מסנן bandpass off-line של 1 - 15 הרץ. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מגזר נתונים רציפים ליצור תקופות סביב &quot;זמן 0&quot; (הופעת גירוי) על פי הוראות תוכנה. לפילוח, כולל זמן מראש גירוי מספיק כדי לבסס את זמן פעילות ואחרי גירוי-בסיס כדי ללכוד את כל התגובה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> דחיית תקופות רועשות פי קריטריוני דחייה מתאימים (למשל, 200 μV +/- לתינוקות). הגדר אחוזים מרביים של תקופות דחו על 30%. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ממוצע תקופות לכל אדם ובכל מצב, ולשלב ממוצע אלהזה לפי קבוצה ותנאים לממוצעים גדולים. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> אם מספר התקופות הכלולות בתוך כל ממוצע משתנה על פני נושאים, משקל מספר תקופות, כך שנושאים עם יותר פחות עידנים / מוערכים באותה מידה. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> משקל הממוצע הגדול, לחשב את הממוצע הבודד מכל מצב כn פעמים את צורת הגל, כאשר n שווה למספר תקופות המרכיבות את הממוצע, לאחר מכן מחולקת במספר הכולל של תקופות לכל הנושאים. שיטה זו נותנת לכל משקל שווה לדין בממוצע הסופי. </li></ol></li></ol> עיבוד 5. נתונים - לוקליזציה המקור לנתונים תינוק, שיתוף לרשום כל קובץ ERP ממוצע פרט ומפואר עם שתי תבנית MR המתאים לגיל או סריקת MR בודדת (מתייחס לפרסומים קודמים 31,32). הערה: בתהליך שיתוף הרישום, עמדות אלקטרודה והראש משוחזר רשומות למערכת קואורדינטות אחת. ניתן להשתמש בממוצעים גרנדכדי להגדיר את מודל דיפול. להעריך את המספר והמיקום של מקורות הבסיסיים כדי להיות מצויד לנתונים. לפרדיגמה שמיעה, להשתמש בשני הדיפולים עם מיקום וסיבוב חופשיים. הערה: הערכת מקור מכן מודרכת באופן אוטומטי באמצעות מזעור של פונקצית עלות שהיא שילוב משוקלל של 4 קריטריונים מתאימים שייר להשיג מיקום &quot;בכושר הטוב ביותר&quot; לחלון הזמן של עניין. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הפוך פרמטרים מתאימים לגיל בטוחים משמשים לעובי קרקפת, עובי גולגולת, רוחב של מוליכות החלל ועצם תת-עכבישים כגורמים אלה משתנים במהירות במהלך פיתוח. לנתונים נציג, פרמטרים הם: גולגולת: 1.5 מ&quot;מ; קרקפת: 2.5 מ&quot;מ; חלל תת-עכבישים: 1.7 מ&quot;מ; מוליכות עצם: .0581. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> החל ERP ממוצע גדול, לבחור חלון זמן של עניין המקביל לשיא. פרמטרים שמרניים בדרך כלל +/- 20 אלפיות שניים סביב השיא של ריבית 31. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בדוק &quot;את הטוב של Fiלא &quot;לפתרון דיפול באמצעות פלטי תוכנה של שונות שייר. זהו הסכום של אות שנשאר בלתי מוסבר על חלון הזמן נתון של כושר על ידי מודל דיפול הנוכחי. התאם את חלון הזמן כדי למזער את שונות שייר. השתמש מודל מקור מופץ (קלרה) כדי לבדוק את הפתרון בתוך אזור הפעילות המורחב. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> שמור את פתרון דיפול-המקור וצורות גל לכל מצב ושיא. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חזור על התהליך עבור כל קובץ ממוצע בודד. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לניתוח סטטיסטי של מיקום המקור, ערכי שימוש בהשהית שיא, משרעת, ומיקום קואורדינטות בX (המדיאלי-צדדי), Y (קדמית, האחורי), ו- Z (מעולה נחות) כיוונים עבור כל דיפול מכל קובץ ממוצע בודד פתרון. במקרה שהוצג כאן, אמצעי 2x2 חוזרים ונשנים ANOVA (Stimulus (סטנדרטי, סוטה) X חצי הכדור (שמאל, ימין) למשרעת והשהיה של המקורות יכולים להיות שימושי להסתכל על כוח ועיתוי של גנרטורים. מקורניתן להעריך קואורדינטות באותו אופן (לסקירה, 31,32). </li></ol> ניתוח זמן-תדר במקור חלל - עיבוד נתונים 6. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ליישם את פתרון מודל דיפול לנתונים הגולמיים, לא מסונן, רציפים EEG. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ליישם את פתרון המקור (שמר בשלב 5.6.) לקובץ נתוני ה- EEG הגלם כמו מונטאז אלקטרודה וירטואלי. הערה: השימוש במודל דיפול בדרך זו חלה מסנן מרחבי קבוע על ערוץ משטח הקלטה (שטח חיישן) להפוך את ה- EEG בצפיפות גבוהה הרציף למונטאז &#39;וירטואלי 2-מקור (מרחב מקור מוח). </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להפוך את אות המקור חד-משפט תחום בזמן לזמן-תדר-תחום (איור 1). הערה: נכון לעכשיו, יכולים להיות מנוצלים במספר גישות להפוך נתונים חד-משפט לתחום הזמן בתדר, כוללים ניתוח אדוה ויישום של הילברט להפוך לנתונים מסוננים. בעוד השוואה של שיטות אלה היאמחוץ להיקף של מאמר זה, כמה מאמרים שפורסמו תארו באופן יסודי בשיטות אלה 33-36. ניתוח הזמן-התדר באמצעות הליך גילוי האפנון המורכב שנמצא בתוכנת לכידות תכנית זמינה מסחרי 37, מחשבים את המשרעת מיידית מעטפה ושלב של כל פעילות מוח כפונקציה של תדירות והזמן 37-39. זה מייצר אמצעים של משמרות כוח המיידיות (זמנית ספקטרלית אבולוציה, TSE) ושלב נעילה (נעילת Inter-ניסוי שלב, ITPL). <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> השתמש בפרמטרים הבאים: פחי תדרים רחבים 1 הרץ 2-80 הרץ ורזולוציה של 50 אלפיות שנייה מהזמן -1500 ל -1,500 אלפיות שניים. חלון זמן העידן צריך להיות ארוך מספיק כדי לאפשר סינון או עיבוד בתדירות הרצויה הנמוכה ביותר ללא גביית החפצים 40,41. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> דמיינו את פסגות התדירות של פעילות בEEG על מנת למנוע פרשנות של R-קשור חפץ או עגול המזויף האפשריתנודות במצב רוח מרומם 41,42. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לבצע בדיקות תמורה וניתוח אשכולות כדי לקבוע אזורים של הבדלים משמעותיים על פני תנאים וקבוצות 24,43. </li></ol>

<ol>
	<li>Gou, Z., Choudhury, N., Benasich, A. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Resting+frontal+gamma+power+at+16,+24+and+36+months+predicts+individual+differences+in+language+and+cognition+at+4+and+5+years.">Resting frontal gamma power at 16, 24 and 36 months predicts individual differences in language and cognition at 4 and 5 years.</a> Behavioural brain research. 220, 263-270 (2011).</li><li>Uhlhaas, P. J., Roux, F., Rodriguez, E., Rotarska-Jagiela, A., Singer, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Neural+synchrony+and+the+development+of+cortical+networks.">Neural synchrony and the development of cortical networks.</a> Trends in cognitive sciences. 14, 72-80 (2010).</li><li>Singer, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Development+and+plasticity+of+cortical+processing+architectures.">Development and plasticity of cortical processing architectures.</a> Science. 270, 758-764 (1995).</li><li>Singer, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mechanisms+of+experience+dependent+self-organization+of+neuronal+assemblies+in+the+mammalian+visual+system.">Mechanisms of experience dependent self-organization of neuronal assemblies in the mammalian visual system.</a> Archivos de biologia y medicina experimentales. 16, 317-327 (1983).</li><li>Lakatos, P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=An+oscillatory+hierarchy+controlling+neuronal+excitability+and+stimulus+processing+in+the+auditory+cortex.">An oscillatory hierarchy controlling neuronal excitability and stimulus processing in the auditory cortex.</a> Journal of neurophysiology. 94, 1904-1911 (2005).</li><li>Jacobs, J., Kahana, M. J., Ekstrom, A. D., Fried, I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Brain+oscillations+control+timing+of+single-neuron+activity+in+humans.">Brain oscillations control timing of single-neuron activity in humans.</a> The Journal of neuroscience. 27, 3839-3844 (2007).</li><li>Schroeder, C. E., Lakatos, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Low-frequency+neuronal+oscillations+as+instruments+of+sensory+selection.">Low-frequency neuronal oscillations as instruments of sensory selection.</a> Trends Neurosci. 32, 9-18 (2009).</li><li>Schroeder, C. E., Lakatos, P., Kajikawa, Y., Partan, S., Puce, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Neuronal+oscillations+and+visual+amplification+of+speech.">Neuronal oscillations and visual amplification of speech.</a> Trends in cognitive sciences. 12, 106-113 (2008).</li><li>Basar, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Oscillations+in+'brain-body-mind'-A+holistic+view+including+the+autonomous+system.">Oscillations in 'brain-body-mind'-A holistic view including the autonomous system.</a> Brain Res. 1235, 2-11 (2008).</li><li>Buzsaki, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Large-scale+recording+of+neuronal+ensembles.">Large-scale recording of neuronal ensembles.</a> Nature. 7, 446-451 (2004).</li><li>Aslin, R. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Discrimination+of+frequency+transitions+by+human+infants.">Discrimination of frequency transitions by human infants.</a> The Journal of the Acoustical Society of America. 86, 582-590 (1989).</li><li>Eilers, R. E., Morse, P. A., Gavin, W. J., Oller, D. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Discrimination+of+voice+onset+time+in+infancy.">Discrimination of voice onset time in infancy.</a> The Journal of the Acoustical Society of America. 70, 955-965 (1981).</li><li>Irwin, R. J., Ball, A. K., Kay, N., Stillman, J. A., Rosser, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+development+of+auditory+temporal+acuity+in+children.">The development of auditory temporal acuity in children.</a> Child development. 56, 614-620 (1985).</li><li>Jusczyk, P. W., Pisoni, D. B., Walley, A., Murray, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Discimination+of+relative+onset+time+of+two-component+tones+by+infants.">Discimination of relative onset time of two-component tones by infants.</a> The Journal of the Acoustical Society of America. 67, 262-270 (1980).</li><li>Bishop, D. V. M., Hardiman, M. J., Barry, J. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Auditory+Deficit+as+a+Consequence+Rather+than+Endophenotype+of+Specific+Language+Impairment+Electrophysiological+Evidence.">Auditory Deficit as a Consequence Rather than Endophenotype of Specific Language Impairment Electrophysiological Evidence.</a> Plos One. 7, e35851 (2012).</li><li>Benasich, A. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+infant+as+a+prelinguistic+model+for+language+learning+impairments:+Predicting+from+event-related+potentials+to+behavior.">The infant as a prelinguistic model for language learning impairments: Predicting from event-related potentials to behavior.</a> Neuropsychologia. 44, 396-411 (2006).</li><li>Choudhury, N., Benasich, A. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Maturation+of+auditory+evoked+potentials+from+6+to+48+months:+prediction+to+3+and+4+year+language+and+cognitive+abilities.">Maturation of auditory evoked potentials from 6 to 48 months: prediction to 3 and 4 year language and cognitive abilities.</a> Clinical neurophysiology : official journal of the International Federation of Clinical Neurophysiology. 122, 320-338 (2011).</li><li>Lakatos, P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Timing+of+pure+tone+and+noise-evoked+responses+in+macaque+auditory+cortex.">Timing of pure tone and noise-evoked responses in macaque auditory cortex.</a> Neuroreport. 16, 933-937 (2005).</li><li>Shah, A. S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Neural+dynamics+and+the+fundamental+mechanisms+of+event-related+brain+potentials.">Neural dynamics and the fundamental mechanisms of event-related brain potentials.</a> Cerebral cortex. 14, 476-483 (2004).</li><li>Fries, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+mechanism+for+cognitive+dynamics:+neuronal+communication+through+neuronal+coherence.">A mechanism for cognitive dynamics: neuronal communication through neuronal coherence.</a> Trends Cogn Sci. 9, 474-480 (2005).</li><li>Buzsaki, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Rhythms of the Brain. , (2006).</li><li>Buzsaki, G., Draguhn, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Neuronal+oscillations+in+cortical+networks.">Neuronal oscillations in cortical networks.</a> Science. 304, 1926-1929 (2004).</li><li>Whittingstall, K., Logothetis, N. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Frequency-band+coupling+in+surface+EEG+reflects+spiking+activity+in+monkey+visual+cortex.">Frequency-band coupling in surface EEG reflects spiking activity in monkey visual cortex.</a> Neuron. 64, 281-289 (2009).</li><li>Ortiz-Mantilla, S., H&#228;m&#228;l&#228;inen, J. A., Musacchia, G., Benasich, A. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Enhancement+of+gamma+oscillations+indicates+preferential+processing+of+native+over+foreign+phonemic+contrasts+in+infants.">Enhancement of gamma oscillations indicates preferential processing of native over foreign phonemic contrasts in infants.</a> The Journal of neuroscience : the official journal of the Society for Neuroscience. 33, 18746-18754 (2013).</li><li>Palmer, S. B., Fais, L., Golinkoff, R. M., Werker, J. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Perceptual+narrowing+of+linguistic+sign+occurs+in+the+1st+year+of+life.">Perceptual narrowing of linguistic sign occurs in the 1st year of life.</a> Child. 83, 543-553 (2012).</li><li>Werker, J. F., Tees, R. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Speech+perception+as+a+window+for+understanding+plasticity+and+commitment+in+language+systems+of+the+brain.">Speech perception as a window for understanding plasticity and commitment in language systems of the brain.</a> Dev Psychobiol. 46, 233-251 (2005).</li><li>Benasich, A. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Impaired+processing+of+brief,+rapidly+presented+auditory+cues+in+infants+with+a+family+history+of+autoimmune+disorder.">Impaired processing of brief, rapidly presented auditory cues in infants with a family history of autoimmune disorder.</a> Developmental neuropsychology. 22, 351-372 (2002).</li><li>Benasich, A. A., Tallal, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Infant+discrimination+of+rapid+auditory+cues+predicts+later+language+impairment.">Infant discrimination of rapid auditory cues predicts later language impairment.</a> Behavioural brain research. 136, 31-49 (2002).</li><li>Lopez-Calderon, J., Luck, S. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=ERPLAB:+an+open-source+toolbox+for+the+analysis+of+event-related+potentials.">ERPLAB: an open-source toolbox for the analysis of event-related potentials.</a> Front Hum. Neurosci. 8, 213 (2014).</li><li>Delorme, A., Sejnowski, T., Makeig, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Enhanced+detection+of+artifacts+in+EEG+data+using+higher-order+statistics+and+independent+component+analysis.">Enhanced detection of artifacts in EEG data using higher-order statistics and independent component analysis.</a> NeuroImage. 34 (4), 1443-1449 (2007).</li><li>H&#228;m&#228;l&#228;inen, J. A., Ortiz-Mantilla, S., Benasich, A. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Source+localization+of+event-related+potentials+to+pitch+change+mapped+onto+age-appropriate+MRIs+at+6+months+of+age.">Source localization of event-related potentials to pitch change mapped onto age-appropriate MRIs at 6 months of age.</a> NeuroImage. 54, 1910-1918 (2011).</li><li>Ortiz-Mantilla, S., H&#228;m&#228;l&#228;inen, J. A., Benasich, A. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Time+course+of+ERP+generators+to+syllables+in+infants:+A+source+localization+study+using+age-appropriate+brain+templates.">Time course of ERP generators to syllables in infants: A source localization study using age-appropriate brain templates.</a> NeuroImage. 59, 3275-3287 (2012).</li><li>Canolty, R. T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=High+gamma+power+is+phase-locked+to+theta+oscillations+in+human+neocortex.">High gamma power is phase-locked to theta oscillations in human neocortex.</a> Science. 313, 1626-1628 (2006).</li><li>Delorme, A., Makeig, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=EEGLAB:+an+open+source+toolbox+for+analysis+of+single-trial+EEG+dynamics+including+independent+component+analysis.">EEGLAB: an open source toolbox for analysis of single-trial EEG dynamics including independent component analysis.</a> Journal of neuroscience. 134, 9-21 (2004).</li><li>Delorme, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=ERICA:+new+tools+for+advanced+EEG+processing.">ERICA: new tools for advanced EEG processing.</a> Computational intelligence and neuroscience. 2011, 130714 (2011).</li><li>Makeig, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Auditory+event-related+dynamics+of+the+EEG+spectrum+and+effects+of+exposure+to+tones.">Auditory event-related dynamics of the EEG spectrum and effects of exposure to tones.</a> Electroencephalography and clinical neurophysiology. 86, 283-293 (1993).</li><li>Hoechstetter, K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=BESA+source+coherence:+a+new+method+to+study+cortical+oscillatory+coupling.">BESA source coherence: a new method to study cortical oscillatory coupling.</a> Brain topography. 16, 233-238 (2004).</li><li>Papp, N., Ktonas, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Critical+evaluation+of+complex+demodulation+techniques+for+the+quantification+of+bioelectrical+activity.">Critical evaluation of complex demodulation techniques for the quantification of bioelectrical activity.</a> Biomedical sciences instrumentation. 13, 135-145 (1977).</li><li>Yoon, H., Yeom, W., Kang, S., Hong, J., Park, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+multiple+phase+demodulation+method+for+high+resolution+of+the+laser+scanner.">A multiple phase demodulation method for high resolution of the laser scanner.</a> The Review of scientific instruments. 80, 056106 (2009).</li><li>Wang, Z., Maier, A., Leopold, D. A., Logothetis, N. K., Liang, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Single-trial+evoked+potential+estimation+using+wavelets.">Single-trial evoked potential estimation using wavelets.</a> Comput Biol Med. 37 (4), 463-473 (2007).</li><li>Kramer, M. A., Tort, A. B., Kopell, N. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Sharp+edge+artifacts+and+spurious+coupling+in+EEG+frequency+comodulation+measures.">Sharp edge artifacts and spurious coupling in EEG frequency comodulation measures.</a> J Neurosci Methods. 170 (2), 352-357 (2008).</li><li>Kriegeskorte, N., Simmons, W. K., Bellgowan, P. S., Baker, C. I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Circular+analysis+in+systems+neuroscience:+the+dangers+of+double+dipping.">Circular analysis in systems neuroscience: the dangers of double dipping.</a> Nat Neurosci. 12 (5), 535-540 (2009).</li><li>Musacchia, G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Oscillatory+support+for+rapid+frequency+change+processing+in+infants.">Oscillatory support for rapid frequency change processing in infants.</a> Neuropsychologia. 51, 2812-2824 (2013).</li><li>Boer, T., Scott, L. S., Nelson, C. A., Hann, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Infant EEG and Event-Related Potentials.Studies in Developmental Psychology. , 5-39 (2007).</li><li>Basar, E., Schurmann, M., Demiralp, T., Basar-Eroglu, C., Ademoglu, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Event-related+oscillations+are+'real+brain+responses'+-+wavelet+analysis+and+new+strategies.">Event-related oscillations are 'real brain responses' - wavelet analysis and new strategies.</a> Int J Psychophysiol. 39, 91-127 (2001).</li></ol>

The authors have no disclosures to acknowledge.

שיטת המחקר המתוארת כאן מתארת ​​כיצד להקל הבנה עמוקה יותר של דינמיקת spectrotemporal ומיקום האנטומי של תגובות בצפיפות גבוהה עורר שמיעתיות EEG ו- ERP מוח בתינוקות. ישנם ארבעה שלבים קריטיים בפרוטוקול זה המאפשרים ניתוח. ראשית, יישום נכון רשת ומיצוב עם מינימאלי מטפל ומצוקת תינוק הוא הבסיס להקלטת EEG הנקי בפרדיגמות-מסומם שאינם. מדידה נכונה ראש ובחירת גודל רשת וכן את השימוש בעוזר ובדרן נקי בתהליך היישום הוא מפתח להגשמת שלב זה. שנית, חשוב להקים אווירה רגועה, שקטה ושובבה למשפחה במהלך פגישת הבדיקות, מצב בהנחייתם של הבוחן העיקרי, עוזר רשת והבדרן, שעוסק התינוק במחזה שקט. שלישית, לניתוח נתונים, זה קריטי, כי מודלים ראש MRI מתאים לגיל לשמש ללוקליזציה מקור. גודל הראש, בוחלל ne ועור ושדרה חייב להיות מדויק לגיל שנבדק על מנת לקבל את תוצאות הלוקליזציה המדויקות ביותר. לבסוף, לתגובות בקליפת המוח באופן כללי, הוא גם קריטי שתשמש רשת בצפיפות גבוהה (למשל., לפחות 64 ערוצים של נתונים) על מנת לייעל את סיכויי קבלת הקלטות נמוך חפץ. מגבלה אחת של שיטה זו היא כי לוקליזציה מקור נתוני EEG היא לא סטנדרטי זהב לאתר של בדיקות פעילות. יש לזכור כי המודל קדימה של לוקליזציה אפילו עם המודלים הראש הטובים ביותר והמדידות עדיין מעריך של מיקום פעילות. לכן, זה הכרחי כדי לתכנן את הניסוי בצורה כזאת שהמידע בנוגע לפעילות מקור ניתן להשוות פני תנאים או קבוצות ניסוי. בנוסף, בדיקת תינוק בכלל ובמחקר מסוים, אורך עשויה להיות כרוכה בערכות נתונים חלקיות או חסרות. פתרונות לבעיה זו הם ל) לשמור על relationships עם משפחות השתתפות; ב) לייעל אווירה שקטה, רגועה הקלטה לתינוק והמטפל; וג) להעריך את בריכת הנושא. בידיים שלנו, עם צוות מנוסה ילדים, יש לנו להשיג נשירה ושיעורי אובדן נתונים מינימאליים נמוכות. במדגם אורך של הקלטות 211 תינוקות עם 57 משתתפים שאנו מציגים 98.6% שמירת נתונים (לדוגמא., 208 מפגשים שהסתיימו בנתונים שימושיים) ו- 10% לנשור שיעור (לדוגמא., 6 משתתפים היו מסוגלים להמשיך לאחר תחילת ניסוי). יתרון של EEG על פני שיטות אחרות, כגון MEG וNIRS, הוא שפעילות subcortically מוטה נגישה עם להקות מסנן שונות. בנוסף, קל יותר לשלוט על תנועה כאלקטרודות לנסוע עם הראש. ברגע שפרוטוקול זה הוא שולט, היישומים הניסיוניים של דינמיקת EEG וoscillatory תינוק נמצאים בשפע. ברור שעלינו תחילה להבין בדרך כלל מתפתח netwo קליפת המוחRKS על מנת לזהות את אלה שמאורגנים לא טיפוסיים. הדבר מצביע על הצורך ביצירת מודל שבו שלמות מנגנונים המוקדמים שמיעתיים עיבוד (כוללים תנודות) משחק תפקיד בדור והפלסטיות של ייצוג קול כחוויות שמיעתיות משולבות ו, באופן אידיאלי, למד. על פי מודל זה, גירעונות עיבוד לשוניים עשויים להיות קשורים עם שנות סימפטומים, או בכמה עשורים מקרים, לפני אבחון פורמלי מתרחש. יש צורך בחקירות עתיד להבין פרטים נוספים, כולל הפונקציה של דינמיקת תדירות להקה ספציפית oscillatory, צימוד שלב תדירות צולבת ודפוסים מעכבים / מעוררים אזוריים ברחבי התפתחות מוקדמת. בנוסף, פעילות קורטיקליים ובדיקות במדינות שונות, כגון שינה, יש צורך לתת תמונה של התפתחות טיפוסית מלאה יותר. אנו מאמינים כי מחקר עם טכניקה זו יספק תובנה חשובה בתהליך על ידי whicהדינמיקה וoscillatory &#39;נוירוטיפיקל &quot;לא טיפוסית h לארגן ולקיים אינטראקציה עם יכולות קוגניטיביות ושפה מתפתחות.

על פני קשת רחבה של הפרעות התפתחותיות, זה הופך להיות יותר ויותר ברור שהמפתח לזיהוי המוקדם וסופו של דבר תיקון טמון בהבנת המנגנונים המוקדמים שבאים לידי הביטוי כמוח המתפתח מרכיב רשתות פונקציונליות. לפיכך, יש עלייה בעניין בהבנת הדינמיקה הזמנית של דפוסים עצביים ההכרת השפעה. בפרט, תפקודים קוגניטיביים ספציפיים להיות מתואמים באופן דיפרנציאלי עם פעילות oscillatory בלהקות ספציפיות תדר (למשל, פוטנציאל תא בודד תנודות מחזוריות או קרום אוכלוסייה) 1. מחקרים קודמים קבעו כי דינמיקת oscillatory לשחק תפקיד מכריע בארגון עצמי הפעילות תלויה של רשתות פיתוח 2-4, לשלוט רגישות עצבית 5,6 ולשלב תשומות חושיות 7,8. הוא חשב פעילות מוח oscillatory להיות מטבולית מועילה 9,10, הגדלת היעילות של avariety של פונקציות עיבוד חושיות ותיאום של פונקציות ברמה גבוהה יותר כגון הכרה ושפה. עם זאת, חקירה שיטתית של התפקיד של תיאום עצבי פני גיל וקישורים בתוצאות התנהגות בתינוקות אנושיים טרם הושגה. צעד חשוב לקראת מטרה זו הוא להשיג הבנה עמוקה יותר של ההופעה וההתבגרות של הדינמיקה הזמנית ומנגנונים התומכים בפיתוח oscillatory תהליכים קוגניטיביים כולל שפה המוקדמת. מרכיב חיוני של התפתחות שפה הוא היכולת לעבד בצורה מדויקת ולסווג אותות אקוסטיים המשתנים במהירות: לעתים קרובות על סדר קטן כמו עשרות אלפיות השניה. לדוגמא, הדינמיקה האקוסטית של המילים &quot;אבא&quot; ו- &quot;רע&quot; שונה אקוסטית רק מעל 40 אלפיות השניים הראשונים של ההברה, עדיין יש לי שתי משמעויות ועמותות שונות מאוד. מחקרים קודמים מראים מסלול התבגרות של מתכוניםיש יכולת להבדלים אקוסטיים ולשוניים. מוקדם ככל 2 חודשים של גיל, תינוקות להראות את היכולת להבחין שינויי תדר מהירים (למשל, &lt;100 אלפיות שני); המצביע על כך &quot;החומרה&quot; לאיתור את ההבדל בין שתי הברות אקוסטית דומות נמצאת במקום. במהלך החודשים הקרובים, תינוקות יכולים להפלות הבדלים קטנים יותר ויותר, לפתח תפיסת קטגורי, ולהפגין התמחות בקליפת המוח לצלילים של הברות השפה האם של 11-14. בגלל תפיסת צליל מורכבת מסתמכת על תפקודם של מנגנוני עיבוד בסיסיים, הוא חשב כי גירעונות ביכולת לתפוס משתנים במהירות הבדלים אקוסטיים - אפילו לצלילים פשוטים כגון גוונים - עשוי להיות סימנים מוקדמים של ליקוי 15 שפה מאוחר יותר. עבודה קודמת מצ&#39;ודהורי וBenasich במעבדה זו מאוד תומכת בהשערה זו, שמראה שהיכולת של תינוק לעבד מאודשינויים מהירים בצלילים פשוטים (לדוגמא, צלילים) יכולים לחזות 3 ושל 4 שנות שפה ויכולות הקוגניטיביות 16,17. נתונים אלה לוודא שתגובות המוח של תינוקות טרום-לשוניים יכולות לספק אינדיקציה לכימות של עיבוד שמיעתי והתקדמות התפתחותית. המחקר והשיטות שהוצגו כאן לחקור היבטים מרכזיים של המנגנון הבסיסי של מערכת יחסים זו. כמה שורות של מחקר מצביעות על כך שעכשיו חביון השיא והמשרעת של גלי ERP נובעים מהסיכום של דינמיקת spectrotemporal בתנודות EEG של גנרטורים מרובים 18-23. ניתוח Spectrotemporal גם מאפשר הפרדת מידע שלב וכוח. פעילות נעולה שלב משקפת את החלק של התגובה העצבית שעוררה על ידי הגירוי. מידע מסוג זה דומה למה שניתן להפיק מERP, מאז תגובות הן ממוצעים ביחס לאירוע זמן נעול. עם זאת, העיתוי של כמה פעילות עצבית עשוי להשתנות ממשפט למשפט. בניתוח ERP, תיהפעילות שלו &quot;בממוצע החוצה&quot;; עם זאת בניתוח של כוח שינויים ממשפט למשפט, מידע זה יכול להיות התאושש ונותח. לכן, ניתוח spectrotemporal של שלב וכוח יכול לתת מידע נוסף על התגובה העצבית, ביחס לERP הקונבנציונלי. לגבי התפתחות תינוק, יש ראיות רבות שתנודות לתרום לפיתוח של מעגלים עצביים במודלים של בעלי החיים 2,3 אבל מנגנונים אלה רק מתחילים להיחקר באוכלוסייה האנושית. עבודה ממעבדה זו הראתה תטא וoscillatory גמא קושרת התמחות בשפה האם של 6 חודשים 24. זה מדגיש את הפונקציונליות של היררכיות oscillatory בחיתולים. ההשערה הגלובלית, המבוססת על הראיות שהוצגו לעיל, היא שתיאום של תנודות עוררו בקליפת המוח השמיעתית תומך התפתחות מוח תינוק. כ, &quot;בסיס צעד ראשון בבדיקת השערה זו221; עיבוד בינקות הושגה; כלומר, 4 חודשים-של-גיל, שחשב כרגע להקדים &quot;צמצום תפיסתי&quot; להתמחות שפה האם 25,26. בהתאם לכך, ביצענו חד-משפט ניתוח תדירות על נתוני ה- EEG תינוק שנרשמו במהלך האזנה פסיבית למגרש-גרסה וזפת משתנה זוגות טון הוצגו ב&quot; הפרדיגמה מוזרה &quot;מורכב משני תנאי שיעור (מצב בקרה: 300 מרווח בין גירוי msec; מצב מהיר: 70-גירוי-מרווח בין אלפיות שני). כאן אנו מדגימים שיטה זו משתמשת בגירויים ממחקרים מתמקדים בעיבוד שמיעתי מהיר. במחקרים אלה, &quot;הפרדיגמה מוזרה&quot;, שימש להערכת פעילות עצבית לבלתי צפוי, אבל אירועים לזיהוי. בפרדיגמה זו, תגובת המוח לתגובות &quot;סוטים&quot; בלתי צפויות או גירויים &quot;מוזרים&quot; נקראים לעתים קרובות, ואילו התגובה לגירוי הצפוי, הציגה mosלא של הזמן, נקרא בדרך כלל תגובת המוח &quot;רגילה&quot;. תגובות לגירויים שהוצגו בפרדיגמה מוזרה יכולות להיות שהושרו באופן אוטומטי ללא תשומת לב ממוקדת, מה שהופך את הפרדיגמה זה קל לשימוש עם תינוקות צעירים מאוד. כל הגירויים השמיעתיים מוצגים באמצעות רמקולים חופשי שדה במרווחים, אשר משתנים בהתאם למחקר. כאמור, במחקר הנוכחי נשמע שיכולות מדד מהירות עיבוד שמיעתי (RAP) שמשו: כלומר, נשמע מכיל עשרות-של-אלפיות שנייה של שינוי אקוסטי 16,17,27,28. זה ניתן לציין כי סוגי גירוי אחרים רבים שימושיים לבדיקת אפליית neurophysiological, כוללים עיצור-תנועה (CV) נשמע כמו גם סוטים המשקפים שינויים בתדירות או משך, עם פער התערב, ו / או מטאטא תדירות עולה או יורד. לבסוף, אנו ממליצים גם על הקלטת EEG הספונטני במהלך &quot;משחק שקט&quot; שבו לא גירוי שמיעתי מוצג. נתונים אלה עשויים להיות לאחר מכןמשמש למדידת צימוד ולכידות oscillatory בהעדר גירוי חוזר ונשנה. הקלטת פעילות EEG מאוכלוסיית תינוקות מהווה קבוצה של אתגרים ייחודיים. לדוגמא, שיתוף פעולה עם מיקום של אלקטרודות ומשאירים אותם במקום לתקופת הניסוי, מזעור תנועה כדי למנוע חפצי EEG, ושמירה על התינוק עוסק ומוסח עם צעצועים שקטים כל לייצג אתגרים. בנוסף, נתונים תינוק לא בקלות להשאיל את עצמם ליישומים פשוטים של פרוטוקולים שפותחו עם מבוגר / ילד גדול יותר נתונים. במקרים רבים את הקשר בין המרכיבים נצפו בתינוק EEG ופוטנציאל הקשור לאירוע (ERPs) הוא לא חד משמעי ואינו תמיד למפות למקובל במבוגרים. בעוד מחקר ההתפתחותי מחזיק פוטנציאל רב עוצמה להבנת ראשיתו של תפקוד מוח טיפוסי ומסודר, תגובות מוח אמינות ולפרש הקלטה מתינוקות אנושיים דורשת אהרמת igh של מיומנות בשני התחומים טכניים והבינו-אישיים. אתגרים אלה, עם זאת, ניתן להתגבר וניתן להקליט נתונים EEG ו- ERP אמין מתינוקות בגילים שונים תוך שימוש במגוון של פרדיגמות. כאן אנו מתארים שיטה כללית של ניצול ניתוח זמין מסחרי הקלטת ERP ותוכנת ניתוח בשילוב עם חבילה חופשית, קוד פתוח ERP ניתוח שעובדת בסביבת MATLAB 29. היישום של שיטות ניתוח oscillatory להקלטות תגובת מוח תינוק מאפשר חקר של יותר שאלות מכניסטית של פיתוח תיאום עצבי ביחס לרכישת שפה ומנגנונים משוערים כאשר התיאום שנפגע. מאמצים קשורים באמצעות גירויים אחרים, כגון דיבור הברות 24, וניתוח של תנודות ספונטניות או &quot;מנוחה&quot; 1 בניתוחי אורך או בשילוב עם פרדיגמות הכשרה מוקדמות, מציעים חלונות לtemporal, מרחבי, ודינמיקת רפאים של מסלולי התפתחות טיפוסיים ומסודרים. יש לקוות כי מאמצים אלה להגביר את ההבנה של הבסיסים של פיתוח ופלסטיות שמיעה שלנו, ולסייע בזיהוי אסטרטגיות וטיפול בהפרעות בהתפתחות שפה.

<table><tbody><tr><td>EEG Amplifiers</td><td>EGI</td><td>1301281</td><td></td></tr><tr><td>Sensor Nets&amp;nbsp;</td><td>EGI</td><td>C-GSN-128-1011-110</td><td>Sizes of nets vary with age, by month</td></tr><tr><td>EEG Recording Software</td><td>Net Station</td><td>4604200</td><td></td></tr><tr><td>Presentation Computer</td><td>Dell</td><td>4608161</td><td></td></tr><tr><td>Presentation Software</td><td>Eprime</td><td>13102456-50</td><td></td></tr><tr><td>Baby bottle warmer</td><td>Avent</td><td></td><td>Target or any baby store</td></tr><tr><td>Electrolyte solutuion (Potassium Chloride dry)</td><td>EGI</td><td>A-A-CC-KLL-1000-000</td><td></td></tr><tr><td>Coban self-adherent wrap tape</td><td>Coban</td><td>595573</td><td></td></tr><tr><td>Measuring tape</td><td></td><td></td><td>Target or any baby store</td></tr><tr><td>Washable Markers</td><td></td><td></td><td>Target or any baby store</td></tr><tr><td>Pipettes&amp;nbsp;</td><td></td><td></td><td>Comes with EGI amplifier setup</td></tr><tr><td>Analysis Computer</td><td>Dell</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Analysis Software I</td><td>BESA</td><td>3955054</td><td>v5.3</td></tr><tr><td>Analysis Software II</td><td>Brain Voyager</td><td>3955054</td><td></td></tr><tr><td>Analysis Software III</td><td>EEGLAB/ERPLAB/ MassUnivariate Toolbox</td><td></td><td>Freeware MatLAB v2007b</td></tr><tr><td>Analysis Software IV</td><td>BESA Statistics</td><td>3956341</td><td></td></tr></tbody></table>

infant auditory processing and event-related brain oscillations

עיבוד שמיעתי מהיר ויכולות שינוי בזיהוי אקוסטי לשחק תפקיד קריטי במאפשר תינוקות אנושיים לעבד רפאים בסדר ושינויים זמניים שאופייניים לשפה אנושית ביעילות. יכולות אלה להניח את היסודות לרכישת שפה יעילה; תינוקות המאפשרים לחדד על הצלילים של השפה האם שלהם. הליכים פולשניים בבעלי חיים ופוטנציאלים מוקלטים קרקפת ממבוגרים אדם מצביעים על כך שפעילות בו זמנית, קצבית (תנודות) בין ובתוך אזורים במוח הן יסוד להתפתחות חושית; קביעת הרזולוציה שבה גירויים נכנסים מנותחים. בשלב זה, מעט מאוד ידוע על דינמיקת oscillatory בהתפתחות תינוק אנושית. עם זאת, נתונים נוירופיזיולוגיה בעלי החיים והמבוגרים EEG לספק את הבסיס להשערה חזקה שעיבוד שמיעתי מהיר בתינוקות מתווך על ידי תיאום oscillatory בתדרים בדידים. על מנת לחקור את זה, 128 ערוצים, גבוה Densiתגובות טאי EEG של תינוקות ישנים 4 חודשים לשינוי תדר בזוגות טון, מוצג בשני תנאי שיעור (Rapid: 70 ISI msec ובקרה: 300 ISI האלפיות השנייה) נבדקו. כדי לקבוע את התדרים ואת העוצמה של פעילות, שמיעתי עורר ממוצעי תגובה היו ראשון שיתוף רשום עם תבניות מוח מתאים לגיל. בשלב הבא, המרכיבים העיקריים של התגובה זוהו ומקומי באמצעות מודל דו-דיפול של פעילות המוח. אחת משפט-אנליזה של כוח oscillatory הראתה מדד חזק של עיבוד שינוי תדר בפרצי להקת תטא (3-8 הרץ) פעילות בשתי קליפת מוח שמיעתי ימין ושמאל, עם הפעלת שמאל בולטת יותר במצב המהיר. שיטות אלה מיוצרות נתונים שאינם רק חלק מהראשון דיווחו עוררו תנודות ניתוחים בתינוקות, אבל גם, וחשוב, התוצר של שיטה מבוססת היטב של הקלטה וניתוח נקי, מוקפד שנאסף, תינוק EEG וERPs. במאמר זה, אנו מתארים את השיטה שלנו לייישום nfant EEG נטו, הקלטה, ניתוח תגובת המוח דינמי, ותוצאות נציג.

פוטנציאל הקשור לאירוע תינוקות ERPs תינוק הוא בדרך כלל גדול יותר מERPs המבוגר, ואולי יש להם פחות או יותר פסגות של הפעלה, ביחס להבשיל תגובות, בהתאם לגיל 44. כאן, אנו מציגים תגובות ממוצעת גרנד נציג מעשרים ושלושה תינוקות 4 חודשים בן 43 (איור 2). הפרדיגמה המוזרה מאפשרת לנו לקבוע אם ניתן המוח של התינוק לזהות את ההבדל בין שני אירועים. בתוצאות הנציג, הטון-הגרסה, תגובה חריגה (DEV, 800-1,200Hz, קו אדום) מעוררת שיא נוסף של הפעלה, ביחס לזוגות משתנה הטון (STD, 800-800Hz, קו שחור). ממצא זה הוא לכאורה בשיעור הבקרה שניהם (ISI 300 אלפיות שנייה, משמאל) ומהיר שיעור (ISI msec 70, מימין) תנאים. תגובות דוגמא מאלקטרודות של פ.צ. (קו האמצע פרונטאלית), C3 (המרכז, ימין) וC4 (מרכז, שמאל) מוצגים. גל ההבדל ממוחשבים (מינוס הסוטהסטנדרטי) מוצג גם בקווים אפורים. השיא נוסף של הפעלה מצביע על כך שמוח התינוק בגיל זה יכול להפלות את ההבדל בין הצלילים בשני מצגות השיעור. גל מקור תינוקות פעילות מקור עם שונות שייר קטנות צריכה לעקוב פסגות ERP, המסמלת &quot;בכושר טוב&quot; בין הנתונים המקוריים והמקור מקומי נתונים הפכו. בנתונים הנציג, אנו מראים את מיקומו של המודל דו-דיפול בכושר הטוב ביותר של מקור ERP הממוצע הגדול התינוק לSTD מצב (טון-משתנה) על המודל המופץ קלרה (איור 3). החישוב מראה בבירור הפעלה שמיעתית ימין ועל שמאל בתנאי בקרה ומהיר דרג. פסגות של פעילות מהמודל דו-דיפול (איור 4) תואם את תגובת ERP היטב. עיתוי השיא והמורפולוגיה של צורות גל ERP, הראו ליפנל n (i), להתאים את התזמון ומורפולוגיה של גל המקור מוצג בלוח (ii) (לפרטים נוספים, ראה מאמר מקורי, 43). גל מקור מניסוי זה הסביר 97.9% מהשונות בפעילות על אלקטרודות הקרקפת. הניתוח סטטיסטי של שיהוי שיא המקור הראה כי פעילות אונה ימנית הייתה מהירה יותר מהשמאל בשני התנאים, והתגובות בקצב המהיר היו מאוחר יותר בשתי האונות מאשר במצב השליטה. הבדלי חצאי המוח לא נצפו באמצעות נתוני ERP, מצביעים על כך שטכניקות לוקליזציה המקור אפשרו לאחזור של מידע נוסף מהתגובות. תנודות הקשורות לאירוע תינוקות באופן כללי, בזמן תדירות הניתוחים של מבוגרים ובעלי חי הנתונים מראים כי גירויים לעורר דפוס 1 / f של תיאום עצבי (למשל., הפחתת כוח בתדירות גוברת). בנתונים הנציג, שמעורר לא שמיעהאחד זוגות, אנו מראים כי תינוקות גם להביע את הדפוס הזה (איור 5). כאן, הופעת גירוי מעוררת פרצי סינכרוני של תטא (5-6 הרץ), בטא הרץ (20-25) וגמא (35-45 הרץ) כוח בימין ומהאזורים שמיעתיים השמאלי של המוח. מודלים של בעלי חיים וניסויים מבוגר מצביעים על כך שתיאום oscillatory, ובנמוך במיוחד לתנודות אמצע תדר (לדוגמא., 1-8 הרץ) הם תורמים עיקריים לפוטנציאלים מעוררים 45. ניתוח של משמרות המיידיות כוח (זמנית ספקטרלית אבולוציה, TSE) בתנודות תינוק מהפרסום הקודם שלנו 43 הראה כוח מושרה גדול יותר לטון הגרסה בלהקת תטא (6-8 הרץ), ביחס לטון בלתי משתנה. השפעה זו נצפתה בשני תנאי השיעור, במיוחד על האזור השמיעתי תקין במצב שיעור בקרה (איור 6). מצגת קצב מהירה הניבה פעילות יותר בילטרלי סימטרי, המצביע על inv קליפת המוח השמאלי משופרolvement במהלך עיבוד שמיעתי של גירויים במהירות התרחשות ובפרט במהלך עיבוד שינוי אקוסטי. <img alt="איור 1" src="/files/ftp_upload/52420/52420fig1.jpg" /> איור 1. שלבים של ניתוח. שיטת ניתוח זמן-תדר זמן תדר מודגם באמצעות ממוצע גדול (n = 12) נתונים מתינוקות 4 חודשים-ישנים במצב טון 70 אלפיות השני ISI. onsets גירוי מוצג בחצים אדומים מתחת לציר הזמן. צעדים של ניתוח: (1) בממוצע ERPs, מוצגים באלקטרודה Cz, נוצרים לכל ערוץ (2) מיקום מקור של גנרטורים ERP, המוצגים בראש סקיצה, מתקבל על ידי שימוש במודל 2-דיפול בנתונים הממופה על. תבנית תינוק MRI. (3) פרט וגל מקור ממוצע גדול מתקבלות מהכושר של השמאל וימין הדיפולים. מודלים ראש תינוק להראות מפות המתח המתאימות לשיא נבחר (בגרםray). (4) מונטאז המקור מוחל על נתונים קרקפת ערוץ 128, ואמפליטודות מחושבת והצילה לערוצי שני המקור. (5) תנודות אירוע קשורות מחושבות מאחת-ניסויים ובממוצע לכל תקופת התגובה. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/52420/52420fig1highres.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.</a> <img alt="איור 2" src="/files/ftp_upload/52420/52420fig2.jpg" /> (קווים אדומים DEV,) איור 2. אירוע הקשור למורפולוגיה פוטנציאלית. ממוצעי גרנד (n = 23) לראפיד (70 ISI האלפיות השנייה) ובקרה (300 ISI אלפיות השנייה) תגובות שיעור לסטנדרטיים (STD, קווים שחורים) וסוטה זוגות טון מוצגים בקו אמצע קדמי ושמאל מרכזי ואלקטרודות תקין. שלילי הוא להתוות את. onsets גירוי מוצג בחצים אדומים מתחת לציר הזמן בFz. P1 מוצג בלוח Fz עם חץ שחור. WAV ההבדלדואר (תגובה לתגובת מינוס DEV לSTD) מוצגת בקווים אפורים (מעובד מתוך 43). <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/52420/52420fig2large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.</a> <img alt="איור 3" src="/files/ftp_upload/52420/52420fig3.jpg" /> תוצאות איור 3. מקור לוקליזציה. מודל דו-דיפול &quot;בכושר הטוב ביותר&quot; מקור מוצגת מעולף על פעילות מופצת ממודל המקור. שמאל ברור ופעילות תקין ניתן לראות על פני אזורים באונה הטמפורלית שמאלי וימניים. (מעובד מתוך 43). <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/52420/52420fig3large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.</a> <img alt="איור 4" src="/files/ftp_upload/52420/52420fig4.jpg" /> קשור לאירוע-איור 4. פוטנציאל ומקור צורת גל השוואה. (I) לדוגמא ERPs מLEF החזיתי<html> אלקטרודות לא תקין ו( F3 וF4) פסגות מופע של הפעלה לטון זוגות עם תדרים משתנה וגרסה בסיסיים (STD וDEV, בהתאמה). שינוי בתדירות מעורר פסגות ~ 400 אלפיות שניים גדולים יותר (DEV, קו אדום), ביחס לכאשר התדרים הם ללא שינוי (STD, שחורים). (ב) חביון של פסגות של הפעלה דומה לפעילות דיפול-מקומי המקור, מה שמרמז התאמה טובה בין ERP וניתוח צורת גל המקור. השיא הגדול ב 400 אלפיות השניים הוא בולט במיוחד באונה הימנית עם הנתונים מקומי המקור. לשם פשטות, רק התגובות למצב המהיר דרג מוצגות, אך משחק דומה נצפה גם בין צורות גל ERP ומקור לתשובות במצב בקרת דרג. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/52420/52420fig4large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.</a> <html> &quot;Src =&quot; איור 5 &quot;/&gt; / קבצים / ftp_upload / 52,420 / 52420fig5.jpg מפות איור 5. נקוו TSE מבוטאים במונחים של שינוי הרפאים אחוזים על עידן -1 עד 1 שניות של זמן לגנרטורים ימין ועל שמאל. (i) צלילים ב300 תנודות הקשורות לאירוע לעורר מצב ISI msec בתדרים עקביים סביב הופעת גירוי (למשל., -1140 msec ו0 אלפיות שני). עידן גירוי ארוך משמש כדי להמחיש יותר של נתונים ולספק מספיק מדגם ארוך לפירוק תדירות. פנל ימני מראה את הספקטרום הממוצע מעל השיא הראשוני עיבוד (150-300 אלפיות השנייה). הספקטרום הממוצע מראה ספקטרום 1 / f כולל עם פסגות בדידות של סינכרון בתדרים ספציפיים. (Ii) דפוס דומה נצפה עבור מצב ISI 70 אלפיות השני. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/52420/52420fig5highres.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.</a> אוהל &quot;FO: לשמור-together.within עמודים =&quot; תמיד &quot;&gt; <img alt="איור 6" src="/files/ftp_upload/52420/52420fig6.jpg" /> איור 6. ניתוח זמן-תדר של תנודות הקשורות לאירוע בתינוקות 4 חודשים. שינוי בכוח oscillatory מוצג רקת ספקטרלית אבולוציה (TSE) מגרשים ממוצע גדולים לתינוקות 4 חודשים-בת בשליטה (א) ומהיר דרג תנאים (ב). פסים שחורים על ציר x להמחיש תחילת טון ומשכים. פעילות מקור שמאל וימין מצויינים בפינה השמאלית העליונה של כל גרף. שורה הראשונה: תגובות (i) לזוגות טון בתדירות משתנה (STD) להראות כוח שינויים בטווח הדלתא-תטא. בשורה אמצעית: (ii) תגובות לזוגות טון עם שינוי תדר בכוח הדלתא-תטא המשופר מופע הצליל השני (DEV) בטון השני, ביחס לSTD תגובות, במיוחד באזור השמיעתי הימני במצב הבקרה. מגרשי הבדל בין STD ופיתוח: בשורה השלישיתתגובות מראות עלייה תקין לטרלית בכח בשליטה בקצב (A.iii) והבדל בין שתי המדינות בכוח המהיר שיעור (B.iii). הבדלים משמעותיים בין STD ותגובת DEV בתחום הזמן בתדר מוצגים בקו מתאר שחור. (מעובד מתוך 43). <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/52420/52420fig6highres.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.</a>

Watch this Scientific Journal Video about Infant Auditory Processing and Event-related Brain Oscillations at JoVE.com

Infant Auditory Processing and Event-related Brain Oscillations

High-density electroencephalography (dEEG) is being used increasingly to study brain development and plasticity in the early years of life. Here we present an application of sophisticated analysis techniques that builds on traditional EEG recording to understand the oscillatory dynamics of rapid auditory processing in the infant brain.

עיבוד שמיעתי תינוקות ותנודות מוח הקשורים לאירוע

Rapid auditory processing and acoustic change detection abilities play a critical role in allowing human infants to efficiently process the fine spectral ...

infant-auditory-processing-and-event-related-brain-oscillations

Research

JoVE Journal

Behavior

16.4K Views.  Rutgers University, State University of New Jersey, Newark. High-density electroencephalography (dEEG) is being used increasingly to study brain development and plasticity in the early years of life. Here we present an application of sophisticated analysis techniques that builds on traditional EEG recording to understand the oscillatory dynamics of rapid auditory processing in the infant brain. 

Video: Infant Auditory Processing and Event-related Brain Oscillations

P50 Sensory Gating in Infants

Attentional deficits are common in a variety of neuropsychiatric disorders including attention deficit-hyperactivity disorder, autism, bipolar mood disorder, and schizophrenia. There has been increasing interest in the neurodevelopmental components of these attentional deficits; neurodevelopmental meaning that while the deficits become clinically prominent in childhood or adulthood, the deficits are the results of problems in brain development that begin in infancy or even prenatally. Despite this interest, there are few methods for assessing attention very early in infancy. This report focuses on one method, infant auditory P50 sensory gating.
Attention has several components. One of the earliest components of attention, termed sensory gating, allows the brain to tune out repetitive, noninformative sensory information. Auditory P50 sensory gating refers to one task designed to measure sensory gating using changes in EEG. When identical auditory stimuli are presented 500 ms apart, the evoked response (change in the EEG associated with the processing of the click) to the second stimulus is generally reduced relative to the response to the first stimulus (i.e. the response is &#34;gated&#34;). When response to the second stimulus is not reduced, this is considered a poor sensory gating, is reflective of impaired cerebral inhibition, and is correlated with attentional deficits.
Because the auditory P50 sensory gating task is passive, it is of potential utility in the study of young infants and may provide a window into the developmental time course of attentional deficits in a variety of neuropsychiatric disorders. The goal of this presentation is to describe the methodology for assessing infant auditory P50 sensory gating, a methodology adapted from those used in studies of adult populations.

Methods to record auditory P50 sensory gating, a physiological marker of cerebral inhibition which reflects early stages of attention, are described.

P50 החושי Gating בתינוקות

Attentional deficits are common in a variety of neuropsychiatric disorders including attention deficit-hyperactivity disorder, autism, bipolar mood ...

Quantitative Assessment of Cortical Auditory-tactile Processing in Children with Disabilities

Objective and easy measurement of sensory processing is extremely difficult in nonverbal or vulnerable pediatric patients. We developed a new methodology to quantitatively assess children&#39;s cortical processing of light touch, speech sounds and the multisensory processing of the 2 stimuli, without requiring active subject participation or causing children discomfort. To accomplish this we developed a dual channel, time and strength calibrated air puff stimulator that allows both tactile stimulation and sham control. We combined this with the use of event-related potential methodology to allow for high temporal resolution of signals from the primary and secondary somatosensory cortices as well as higher order processing. This methodology also allowed us to measure a multisensory response to auditory-tactile stimulation.

Objective and easy measurement of sensory processing is extremely difficult in nonverbal or vulnerable pediatric patients. We developed a new methodology to quantitatively assess infants and children&#39;s cortical processing of light touch, speech sounds, and the multisensory processing of the 2 stimuli, without requiring active subject participation or causing discomfort in vulnerable patients.

הערכה כמותית של עיבוד בקליפת המוח שמיעתי-מישוש בילדים עם מוגבלויות

Objective and easy measurement of sensory processing is extremely difficult in nonverbal or vulnerable pediatric patients. We developed a new methodology ...

Cortical Source Analysis of High-Density EEG Recordings in Children

EEG is traditionally described as a neuroimaging technique with high temporal and low spatial resolution. Recent advances in biophysical modelling and signal processing make it possible to exploit information from other imaging modalities like structural MRI that provide high spatial resolution to overcome this constraint1. This is especially useful for investigations that require high resolution in the temporal as well as spatial domain. In addition, due to the easy application and low cost of EEG recordings, EEG is often the method of choice when working with populations, such as young children, that do not tolerate functional MRI scans well. However, in order to investigate which neural substrates are involved, anatomical information from structural MRI is still needed. Most EEG analysis packages work with standard head models that are based on adult anatomy. The accuracy of these models when used for children is limited2, because the composition and spatial configuration of head tissues changes dramatically over development3.&#160;
In the present paper, we provide an overview of our recent work in utilizing head models based on individual structural MRI scans or age specific head models to reconstruct the cortical generators of high density EEG. This article describes how&#160;EEG recordings are acquired, processed, and analyzed with pediatric populations at the London Baby Lab, including laboratory setup, task design, EEG preprocessing, MRI processing, and EEG channel level and source analysis.&#160;

In recent years, there has been increasing interest in estimating the cortical sources of scalp measured electrical activity for cognitive neuroscience experiments. This article describes how high density EEG is acquired and how recordings are processed for cortical source estimation in children from the age of 2 years at the London Baby Lab.

קליפת המוח ניתוח מקור בצפיפות גבוהה הקלטות EEG בילדים

EEG is traditionally described as a neuroimaging technique with high temporal and low spatial resolution. Recent advances in biophysical modelling and ...

Investigating Social Cognition in Infants and Adults Using Dense Array Electroencephalography (dEEG)

Dense array electroencephalography (dEEG), which provides a non-invasive window for measuring brain activity and a temporal resolution unsurpassed by any other current brain imaging technology1,2, is being used increasingly in the study of social cognitive functioning in infants and adults. While dEEG is enabling researchers to examine brain activity patterns with unprecedented levels of sensitivity, conventional EEG recording systems continue to face certain limitations, including 1) poor spatial resolution and source localization3,4,2) the physical discomfort for test subjects of enduring the individual application of numerous electrodes to the surface of the scalp, and 3) the complexity for researchers of learning to use multiple software packages to collect and process data. Here we present an overview of an established methodology that represents a significant improvement on conventional methodologies for studying EEG in infants and adults. Although several analytical software techniques can be used to establish indirect indices of source localization to improve the spatial resolution of dEEG, the HydroCel Geodesic Sensor Net (HCGSN) by Electrical Geodesics, Inc. (EGI), a dense sensory array that maintains equal distances among adjacent recording electrodes on all surfaces of the scalp, further enhances spatial resolution4,5,6 compared to standard dEEG systems. The sponge-based HCGSN can be applied rapidly and without scalp abrasion, making it ideal for use with adults7,8, children9,10,11, and infants12, in both research and clinical4,5,6,13,14,15 settings. This feature allows for considerable cost and time savings by decreasing the average net application time compared to other dEEG systems. Moreover, the HCGSN includes unified, seamless software applications for all phases of data, greatly simplifying the collection, processing, and analysis of dEEG data.
The HCGSN features a low-profile electrode pedestal, which, when filled with electrolyte solution, creates a sealed microenvironment and an electrode-scalp interface. In all Geodesic dEEG systems, EEG sensors detect changes in voltage originating from the participant's scalp, along with a small amount of electrical noise originating from the room environment. Electrical signals from all sensors of the Geodesic sensor net are received simultaneously by the amplifier, where they are automatically processed, packaged, and sent to the data-acquisition computer (DAC). Once received by the DAC, scalp electrical activity can be isolated from artifacts for analysis using the filtering and artifact detection tools included in the EGI software. Typically, the HCGSN can be used continuously for only up to two hours because the electrolyte solution dries out over time, gradually decreasing the quality of the scalp-electrode interface.
In the Parent-Infant Research Lab at the University of Toronto, we are using dEEG to study social cognitive processes including memory, emotion, goals, intentionality, anticipation, and executive functioning in both adult and infant participants.

Investigating Social Cognition in Infants and Adults Using Dense Array Electroencephalography dEEG

Dense array electroencephalography is being used increasingly to study social cognitive functions in infants and adults. Here we present an established methodology that represents a significant improvement on conventional methodologies for studying EEG in infants and adults.

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

Dense array electroencephalography (dEEG), which provides a non-invasive window for measuring brain activity and a temporal resolution unsurpassed by any ...

Neuroscience

Behavioral Assessment of Hearing in 2 to 4 Year-old Children: A Two-interval, Observer-based Procedure Using Conditioned Play-based Responses

Collecting reliable behavioral data from toddlers and preschoolers is challenging. As a result, there are significant gaps in our understanding of human auditory development for these age groups. This paper describes an observer-based procedure for measuring hearing sensitivity with a two-interval, two-alternative forced-choice paradigm. Young children are trained to perform a play-based, motor response (e.g., putting a block in a bucket) whenever they hear a target signal. An experimenter observes the child&#39;s behavior and makes a judgment about whether the signal was presented during the first or second observation interval; the experimenter is blinded to the true signal interval, so this judgment is based solely on the child&#39;s behavior. These procedures were used to test 2 to 4 year-olds (n = 33) with no known hearing problems. The signal was a 1,000 Hz warble tone presented in quiet, and the signal level was adjusted to estimate a threshold corresponding to 71%-correct detection. A valid threshold was obtained for 82% of children. These results indicate that the two-interval procedure is both feasible and reliable for use with toddlers and preschoolers. The two-interval, observer-based procedure described in this paper is a powerful tool for evaluating hearing in young children because it guards against response bias on the part of the experimenter.

This paper describes a procedure for measuring hearing sensitivity in 2 to 4 year-old children. Children are trained to perform play-based responses when they hear a target signal. Thresholds are then estimated in a two-interval, two-alternative forced-choice paradigm, based on observations of the child&#39;s behaviors.

ערכה התנהגותית של שמיעה ב 2 עד 4 ילדים בת: נוהל דו מרווח, אובזרוור מבוסס שימוש תגובות Play מבוסס אלפו

Collecting reliable behavioral data from toddlers and preschoolers is challenging. As a result, there are significant gaps in our understanding of human ...

A Within-subjects Experimental Protocol to Assess the Effects of Social Input on Infant EEG

Despite the importance of social interactions for infant brain development, little research has assessed functional neural activation while infants socially interact. Electroencephalography (EEG) power is an advantageous technique to assess infant functional neural activation. However, many studies record infant EEG only during one baseline condition. This protocol describes a paradigm that is designed to comprehensively assess infant EEG activity in both social and nonsocial contexts as well as tease apart how different types of social inputs differentially relate to infant EEG. The within-subjects paradigm includes four controlled conditions. In the nonsocial condition, infants view objects on computer screens. The joint attention condition involves an experimenter directing the infant's attention to pictures. The joint attention condition includes three types of social input: language, face-to-face interaction, and the presence of joint attention. Differences in infant EEG between the nonsocial and joint attention conditions could be due to any of these three types of input. Therefore, two additional conditions (one with language input while the experimenter is hidden behind a screen and one with face-to-face interaction) were included to assess the driving contextual factors in patterns of infant neural activation. Representative results demonstrate that infant EEG power varied by condition, both overall and differentially by brain region, supporting the functional nature of infant EEG power. This technique is advantageous in that it includes conditions that are clearly social or nonsocial and allows for examination of how specific types of social input relate to EEG power. This paradigm can be used to assess how individual differences in age, affect, socioeconomic status, and parent-infant interaction quality relate to the development of the social brain. Based on the demonstrated functional nature of infant EEG power, future studies should consider the role of EEG recording context and design conditions that are clearly social or nonsocial.

This novel protocol is designed to assess the neural bases of social interaction in infants. The paradigm is designed to tease apart how various social inputs such as language, joint attention, and face-to-face interaction relate to infant neural activation. Infant EEG power is recorded during both social and nonsocial conditions.

בתוכו פנים-נושאי פרוטוקול ניסויי כדי להעריך את ההשפעות של קלט חברתי על תינוקות EEG

Despite the importance of social interactions for infant brain development, little research has assessed functional neural activation while infants ...

Preterm EEG: A Multimodal Neurophysiological Protocol

Since its introduction in early 1950s, electroencephalography (EEG) has been widely used in the neonatal intensive care units (NICU) for assessment and monitoring of brain function in preterm and term babies. Most common indications are the diagnosis of epileptic seizures, assessment of brain maturity, and recovery from hypoxic-ischemic events. EEG recording techniques and the understanding of neonatal EEG signals have dramatically improved, but these advances have been slow to penetrate through the clinical traditions. The aim of this presentation is to bring theory and practice of advanced EEG recording available for neonatal units. 
In the theoretical part, we will present animations to illustrate how a preterm brain gives rise to spontaneous and evoked EEG activities, both of which are unique to this developmental phase, as well as crucial for a proper brain maturation. Recent animal work has shown that the structural brain development is clearly reflected in early EEG activity. Most important structures in this regard are the growing long range connections and the transient cortical structure, subplate. Sensory stimuli in a preterm baby will generate responses that are seen at a single trial level, and they have underpinnings in the subplate-cortex interaction. This brings neonatal EEG readily into a multimodal study, where EEG is not only recording cortical function, but it also tests subplate function via different sensory modalities. Finally, introduction of clinically suitable dense array EEG caps, as well as amplifiers capable of recording low frequencies, have disclosed multitude of brain activities that have as yet been overlooked.
In the practical part of this video, we show how a multimodal, dense array EEG study is performed in neonatal intensive care unit from a preterm baby in the incubator. The video demonstrates preparation of the baby and incubator, application of the EEG cap, and performance of the sensory stimulations.

This video explains the background theory of the neonatal EEG activity and the sensory responses, followed by a live demonstration of their recording in neonatal intensive care unit.

מוקדמת EEG: פרוטוקול נוירופיזיולוגי multimodal

Since its introduction in early 1950s, electroencephalography (EEG) has been widely used in the neonatal intensive care units (NICU) for assessment and ...

Auditory Brainstem Response and Outer Hair Cell Whole-cell Patch Clamp Recording in Postnatal Rats

The outer hair cell is one of the two types of sensory hair cells in the mammalian cochlea. They alter their cell length with the receptor potential to amplify the weak vibration of low-level sound signal. The morphology and electrophysiological property of outer hair cells (OHCs) develop in early postnatal ages. The maturation of outer hair cell may contribute to the development of the auditory system. However, the process of OHCs development is not well studied. This is partly because of the difficulty to measure their function by an electrophysiological approach. With the purpose of developing a simple method to address the above issue, here we describe a step-by-step protocol to study the function of OHCs in acutely dissociated cochlea from postnatal rats. With this method, we can evaluate the cochlear response to pure tone stimuli and examine the expression level and function of the motor protein prestin in OHCs. This method can also be used to investigate the inner hair cells (IHCs).

This protocol describes methods to record the auditory brainstem response from postnatal rat pups. To examine the functional development of outer hair cells, the experimental procedure of whole-cell patch clamp recording in isolated outer hair cells is described step-by-step.

גזע המוח השמיעתית תגובה והקלטה החיצוני תא שיער תיקון שלם-תא קלאמפ בחולדות כמחנכת

The outer hair cell is one of the two types of sensory hair cells in the mammalian cochlea. They alter their cell length with the receptor potential to ...

Data Acquisition and Analysis In Brainstem Evoked Response Audiometry In Mice

Brainstem evoked response audiometry (BERA) is of central relevance in the clinical neurophysiology. As other evoked potential (EP) techniques, such as visually evoked potentials (VEPs) or somatosensory evoked potentials (SEPs), the auditory evoked potentials (AEPs) are triggered by the repetitive presentation of identical stimuli, the electroencephalographic (EEG) response of which is subsequently averaged resulting in distinct positive (p) and negative (n) deflections. In humans, both the amplitude and the latency of individual peaks can be used to characterize alterations in synchronization and conduction velocity in the underlying neuronal circuitries. Importantly, AEPs are also applied in basic and preclinical science to identify and characterize the auditory function in pharmacological and genetic animal models. Even more, animal models in combination with pharmacological testing are utilized to investigate for potential benefits in the treatment of sensorineural hearing loss (e.g., age- or noise-induced hearing deficits). Here we provide a detailed and integrative description of how to record auditory brainstem-evoked responses (ABRs) in mice using click and tone-burst application. A specific focus of this protocol is on pre-experimental animal housing, anesthesia, ABR recording, ABR filtering processes, automated wavelet-based amplitude growth function analysis, and latency detection.

Brainstem evoked response audiometry is an important tool in clinical neurophysiology. Nowadays, brainstem evoked response audiometry is also applied in the basic science and preclinical studies involving both pharmacological and genetic animal models. Here we provide a detailed description of how auditory brainstem responses can be successfully recorded and analyzed in mice.

רכישת נתונים וניתוח בברטומטריה תגובה מעורר בעכברים

Brainstem evoked response audiometry (BERA) is of central relevance in the clinical neurophysiology. As other evoked potential (EP) techniques, such as ...

A Method for Tracking the Time Evolution of Steady-State Evoked Potentials

Neural entrainment refers to the synchronization of neural activity to the periodicity of sensory stimuli. This synchronization defines the generation of steady-state evoked responses (i.e., oscillations in the electroencephalogram phase-locked to the driving stimuli). The classic interpretation of the amplitude of the steady-state evoked responses assumes a stereotypical time-invariant neural response plus random background fluctuations, such that averaging over repeated presentations of the stimulus recovers the stereotypical response. This approach ignores the dynamics of the steady-state, as in the case of the adaptation elicited by prolonged exposures to the stimulus. To analyze the dynamics of steady-state responses, it can be assumed that the time evolution of the response amplitude is the same in different stimulation runs separated by sufficiently long breaks. Based on this assumption, a method to characterize the time evolution of steady-state responses is presented. A sufficiently large number of recordings are acquired in response to the same experimental condition. Experimental runs (recordings) are column-wise averaged (i.e., runs are averaged but epoch within recordings are not averaged with the preceding segments). The column-wise averaging allows analysis of steady-state responses in recordings with remarkably high signal-to-noise ratios. Therefore, the averaged signal provides an accurate representation of the time evolution of the steady-state response, which can be analyzed in both the time and frequency domains. In this study, a detailed description of the method is provided, using steady-state visually evoked potentials as an example of a response. Advantages and caveats are evaluated based on a comparison with single-trial methods designed to analyze neural entrainment.

A protocol to assess the time evolution of the neural entrainment to external repetitive stimuli is presented. Steady-state recordings of the same experimental condition are acquired and averaged in the time-domain. The steady-state dynamics are analyzed by plotting the response amplitude as a function of time.

שיטה למעקב אחר התפתחות הזמן של פוטנציאל מעורר המצב היציב

Neural entrainment refers to the synchronization of neural activity to the periodicity of sensory stimuli. This synchronization defines the generation of ...