עבודה זו נתמכה על ידי מכוני יוניס קנדי ​​שרייבר הלאומי לבריאות ילד והתפתחות אדם HD064653-01 # P01 (NICHD) פרס. התוכן הוא באחריות בלעדית של הכותבים ולא בהכרח מייצג את הדעות הרשמיות של NICHD או המכונים הלאומי לבריאות.

<ol>
	<li>Woodward, A. L., Gerson, S. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mirroring+and+the+development+of+action+understanding.">Mirroring and the development of action understanding.</a> Phil. Trans. R. Soc. B. 369 (1644), (2014).</li><li>Makeig, S., Gramann, K., Jung, T. -. P., Sejnowski, T. J., Poizner, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Linking+brain,+mind+and+behavior.">Linking brain, mind and behavior.</a> Int J Psychophysiol. 73 (2), 95-100 (2009).</li><li>Gramann, 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=Cognition+in+action:+imaging+brain/body+dynamics+in+mobile+humans.">Cognition in action: imaging brain/body dynamics in mobile humans.</a> Rev. Neurosci. 22 (6), 593-608 (2011).</li><li>GmbH Brain Products. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> actiCAP Operating Instructions. , (2013).</li><li>Grech, R., 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=Review+on+solving+the+inverse+problem+in+EEG+source+analysis.">Review on solving the inverse problem in EEG source analysis.</a> J Neuroeng Rehabil. 5 (25), (2008).</li><li>Sanchez, C. E., Richards, J. E., Almli, C. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Neurodevelopmental+MRI+brain+templates+for+children+from+2+weeks+to+4+years+of+age.">Neurodevelopmental MRI brain templates for children from 2 weeks to 4 years of age.</a> Dev Psychobiol. 54 (1), 77-91 (2012).</li><li>Richards, J. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Neurodevelopmental+MRI+Database.">Neurodevelopmental MRI Database.</a> , (2010).</li><li>Fuchs, M., Wagner, M., Kastner, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Boundary+element+method+volume+conductor+models+for+EEG+source+reconstruction.">Boundary element method volume conductor models for EEG source reconstruction.</a> Clin. Neurophysiol. 112, 1400-1407 (2001).</li><li>Song, J., 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=Anatomically+Accurate+Infant+Head+Models+for+EEG+Source+Localization.">Anatomically Accurate Infant Head Models for EEG Source Localization.</a> J Phys Conf Ser. 434 (1), (2013).</li><li>Roche&#8208;Labarbe, N., 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&#8208;resolution+electroencephalography+and+source+localization+in+neonates.">High&#8208;resolution electroencephalography and source localization in neonates.</a> Hum Brain Mapp. 29 (2), 167-176 (2008).</li><li>Michel, C. M., 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=EEG+source+imaging.">EEG source imaging.</a> Clin Neurophysiol. 115 (10), 2195-2222 (2004).</li><li>Hernandez, Z. R., Cruz-Garza, J., Tse, T., Contreras-Vidal, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=L.Decoding+of+intentional+actions+from+scalp+electroencephalography+(EEG)+in+freely-behaving+infants.">L.Decoding of intentional actions from scalp electroencephalography (EEG) in freely-behaving infants.</a> Conf Proc IEEE Eng Med Biol Soc. , 2115-2118 (2014).</li><li>Bulea, T. C., Prasad, S., Kilicarslan, A., Contreras-Vidal, J. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Sitting+and+Standing+Intention+Can+be+Decoded+from+Scalp+EEG+Recorded+Prior+to+Movement+Execution.">Sitting and Standing Intention Can be Decoded from Scalp EEG Recorded Prior to Movement Execution.</a> Front Hum Neurosci. , 8 (2014).</li><li>Cuevas, K., Cannon, E. N., Yoo, K., Fox, N. A. <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+EEG+mu+rhythm:+methodological+considerations+and+best+practices.">The infant EEG mu rhythm: methodological considerations and best practices.</a> Developmental Review. 34 (1), 26-43 (2014).</li><li>Goncharova, I. I., McFarland, D. J., Vaughan, T. M., Wolpaw, J. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=EMG+contamination+of+EEG:+spectral+and+topographical+characteristics.">EMG contamination of EEG: spectral and topographical characteristics.</a> Clin. Neurophysiol. 114 (9), 1580-1593 (2003).</li><li>Marins, J. L., Yun, X., Bachmann, E. R., McGhee, R. B., Zyda, M. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=An+extended+Kalman+filter+for+quaternion-based+orientation+estimation+using+MARG+sensors.">An extended Kalman filter for quaternion-based orientation estimation using MARG sensors.</a> Proc. IEEE/RSJ Int. Conf. Intelligent Robots and Systems. 4, 2003-2011 (2001).</li><li>Mullen, 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=Real-time+modeling+and+3D+visualization+of+source+dynamics+and+connectivity+using+wearable+EEG.">Real-time modeling and 3D visualization of source dynamics and connectivity using wearable EEG.</a> Conf Proc IEEE Eng Med Biol Soc. , 2184-2197 (2013).</li><li>Sugiyama, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Dimensionality+reduction+of+multimodal+labeled+data+by+local+fisher+discriminant+analysis.">Dimensionality reduction of multimodal labeled data by local fisher discriminant analysis.</a> J. Mach. Learn. Res. 8, 1027-1061 (2007).</li><li>Li, W., Prasad, S., Fowler, J. E., Bruce, L. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Locality-preserving+dimensionality+reduction+and+classification+for+hyperspectral+image+analysis.">Locality-preserving dimensionality reduction and classification for hyperspectral image analysis.</a> IEEE Trans. Geosci. Remote Sensing. 50, 1185-1198 (2012).</li><li>Cruz-Garza, J. G., Hernandez, Z. R., Nepaul, S., Bradley, K. K., Contreras-Vidal, J. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Neural+decoding+of+expressive+human+movement+from+scalp+electroencephalography+(EEG).">Neural decoding of expressive human movement from scalp electroencephalography (EEG).</a> Front Hum Neurosci. 8 (188), (2014).</li><li>Kilicarslan, A., Prasad, S., Grossman, R. G., Contreras-Vidal, J. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=High+accuracy+decoding+of+user+intentions+using+EEG+to+control+a+lower-body+exoskeleton.">High accuracy decoding of user intentions using EEG to control a lower-body exoskeleton.</a> Conf Proc IEEE Eng Med Biol Soc. , 5606-5609 (1109).</li><li>Gramann, K., Jung, T. -. P., Ferris, D. P., Lin, C. -. 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=Toward+a+new+cognitive+neuroscience:+modeling+natural+brain+dynamics.">Toward a new cognitive neuroscience: modeling natural brain dynamics.</a> Front Hum Neurosci. 8 (444), (2014).</li><li>Bulea, T. C., Kilicarslan, A., Ozdemir, R., Paloski, W. H., Contreras-Vidal, J. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Simultaneous+scalp+electroencephalography+(EEG),+electromyography+(EMG),+and+whole-body+segmental+inertial+recording+for+multi-modal+neural+decoding.">Simultaneous scalp electroencephalography (EEG), electromyography (EMG), and whole-body segmental inertial recording for multi-modal neural decoding.</a> J Vis Exp. 26 (77), (2013).</li><li>Odabaee, M., 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=Neonatal+EEG+at+scalp+is+focal+and+implies+high+skull+conductivity+in+realistic+neonatal+head+models.">Neonatal EEG at scalp is focal and implies high skull conductivity in realistic neonatal head models.</a> NeuroImage. 96, 73-80 (2014).</li><li>Knickmeyer, R. C., 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=A+structural+MRI+study+of+human+brain+development+from+birth+to+2+years.">A structural MRI study of human brain development from birth to 2 years.</a> J Neurosci. 28, 12176-12182 (2008).</li><li>Lord, C., Rutter, M., DiLavore, P. C., Risi, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Autism Diagnostic Observation Schedule. , (2000).</li><li>Gotham, K., Pickles, A., Lord, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Standardizing+ADO+S+scores+for+a+measure+of+severity+in+autism+spectrum+disorders.">Standardizing ADO S scores for a measure of severity in autism spectrum disorders.</a> J Autism Dev Disord. 39, 693-705 (2009).</li><li>Mullen, E. 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> Mullen Scales of Early Learning. , (1995).</li><li>Wolff, J. J., Gu, H., Gerig, 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=IBIS+Network.+Differences+in+white+matter+fiber+tract+development+present+from+6+to+24+months+in+infants+with+autism.">IBIS Network. Differences in white matter fiber tract development present from 6 to 24 months in infants with autism.</a> Am J Psychiatry. 169 (6), 589-600 (2012).</li></ol>

Brain Products and Brain Vision kindly financed the open access fees charged by the journal.

הפרוטוקול המתואר מציג מתודולוגיה לאסוף נתונים מתינוקות באופן חופשי-מתנהגים בזמן שהם באינטראקציה עם הנסיין בזמן אמת. היא מעסיקה טכנולוגיה ניידת הדמיה מוחית (EEG קרקפת) כדי ללכוד פעילות עצבית בעת ההקלטה בו זמנית נתונים kinematic עם Imus במקומות אסטרטגיים בגוף. פגישת הניסוי גם הוקלטה על ידי מצלמת וידאו. שלוש מערכות הקלטת נתונים מסונכרנות באמצעות מערכת הדק מותאם אישית. מערכת IMU EEG וקשור לנושא שהוא / היא נעה בחופשיות במהלך פגישת הניסוי. Imus צריך להיות קשור באופן מאובטח כדי להיות מסוגל ללכוד קינמטיקה מדויקת. כדי להבטיח ניידות בלתי מוגבלת מלאה של הנושא, הציוד צריך להיות כמו פולשנית מינימאלית ככל האפשר; לכן השימוש של בעל לתמוך כבלי אלקטרודה של EEG ותיבת בקרת EEG. הנסיין אז אינטראקציה עם התינוק למשך כ 15 דקות. INFANT יעורר רפרטואר תלוי גיל של התנהגויות במהלך האינטראקציה. אלה כוללים מנוחה, להגיע-אחיזה, להגיע-הצעה, לחקור, להתבונן, ולחקות. עם זאת, כמה תינוקות יהיו מוכנים לשתף פעולה בפגישה בשל עייפות, חוסר נוחות, או מתח. ודא כדי לתזמן את הניסוי כאשר הילד הוא דינמי ופעיל ביותר למניעת המופע של תגובות השליליות ממנו / שלה. אופי הניסוי מציג סיכונים לאיכות הנתונים שנרשמו לאורך כל הפגישה. לכן, חשוב לבדוק את כל חיבורים ואיכות נתונים לפני שמתחיל ההקלטה, ולפקח עליהם באופן רציף במהלך הפגישה. אם מערכת ה- EEG הנתונים אינה הקלטת נתוני איכות, לעצור את התוכנה ונתק את כל החיבורים. לפני ההפעלה מחדש של התוכנה או חיבור הציוד חזרה למחשב הנייד, להסיר את כל מקורות רעש האפשריים (כלומר, ספקי כוח) מהקרבה של חומרת ההקלטה. EEחומרת G כוללת מגברי אות שיכול להרים רעש סביבתי אם להציב בסמוך למקורות רעש חשמליים. למקלט IMU, לוודא שאין הפרעה בקו הראיה בין המקלט והניסוי והתינוק. הגדרת ניסוי זה מספקת נתונים עצבי רזולוציה גבוהות זמניים על ידי מדידת פעילות חשמלית על פני השטח של עור הקרקפת. מחקרים שנעשו לאחרונה הראו את הכדאיות של ניצול אותות אלה, יחד עם קינמטיקה כל הגוף, לזהות מידע לסיווג לתנועות הבעה 20, ותנועות פונקציונליות 21,22, המצביע על כך גישת אוסף זה מוצע נתונים יכולה להוביל להבנה טובה יותר של עצבי בסיס של חיקוי בתינוקות. התרומות אחרונות כוללות אלגוריתמי למידת מכונת חזקים להחיל דינמיקת מוח 13,20,21 בונות ערכת כלים גדלו ללמוד פוטנציאלי משטח בse טבעי יותרttings. התקנה מוצעת זה מספק ספקטרום של אפשרויות לשאלות מחקר יש לטפל 2,22. במיוחד, זה יכול להיות מיושם על מחקר התמקד ב) הבנת הבסיס העצבי של התפתחות הקוגניטיבית-מוטורית של תינוקות המבוססים על אוכלוסייה גדולה של נושאים; ב) הבנת הבסיס העצבי של כוונתו של התינוק ב&#39;פעולה והקשר &#39;, שאמורה להיות חזוי של פעולת התנהגות הנכנסת; ג) כימות דפוסים עצביים נפוצים וייחודיים לאפיין אינדיבידואליות והשתנות במוח המתפתח; וד) לומד את הופעתה של תהליכי חיקוי ולמידה. מטרות אלה כרוכים הפריסה של אלגוריתמי למידת מכונה שיכול להתמודד עם נתונים סטטיסטיים עשירים הן בפוטנציאל-מקורו במוח אינפורמטיבי וחפצי תנועה או שריר 12,20,23. מחקר זה מנסה להעריך את המקורות בקליפת המוח ופוטנציאלים שדה חשמליים באמצעות נתוני ה- EEG תינוק. עקבקשיים הטכניים כגון חוסר הידע בערכי מוליכות ראש תינוק ועובי של חומר בקליפת המוח, המודלים מדויקים של מודל הראש הוא משימה קשה. מחקרים נוספים נדרשים להערכות מוליכות רקמה אזוריות פולשנית בתינוקות 24. פילוח משטח קליפת המוח של נתוני MRI תינוק מציג אתגר נוסף בשל העניים לעומת זאת מצאו בתמונות של המוח האנושי מתפתח 25. יש צורך במחקר עתידי לטיפול בקשיים אלה ולהעריך קושרת neurophysiological שונות של פיתוח והתנהגות תינוק. לבסוף, פרוטוקול הניסוי המוצע ושיטות ניתן לפרוס במחקרם של אלה עם נכויות התפתחותיות כגון תינוקות עם הפרעה סבירה ספקטרום האוטיסטי (ASD). ביישום כזה, זה יהיה רצוי לכלול קבוצת ביקורת והערכות התפתחותית מתאימות לאפיין את שני קבוצות (שליטה וASD). לבחינהple, קבוצת מחקר יכולה להיות מורכבת מכל הסיכון הגבוה (לASD) אחים תינוק העריך עם אוטיזם אבחון תצפית תוספת 26, חומרת סימפטומים 27 וסולמות מאלן של מוקדמת למידה 28 לאפיין יכולת הקוגניטיבית כללית. אם סריקות MRI זמינות, משוקלל דיפוזיה תהיה גם רצויות מאוד 29.

אחת היכולות האנושיות הבסיסיות היא היכולת ללמוד ולפרוס פעולות (ייצור פעולה) אסטרטגי בשירות של מטרות ותגמולים, היכולת לתפוס את המטרות של שותפים חברתיים (הבנת פעולה) כדי לייצר תגובות חברתיות מתאימות, והיכולת ללמוד מאחרים באמצעות תצפית וחיקוי 1. הבסיס העצבי של יכולות קוגניטיביות-המוטוריים אלה יוחסו, לפחות בחלקו, למערכת נוירון מראה שנקרא; מערכת שחשבה להיות מעורבת כאשר אחד רואה מישהו מבצע פעולה וכאשר אחד מבצע את הפעולה. עם זאת, הקשר הפוטנציאלי בין מערכת נוירון מראה והבנת פעולה עדיין לא הבין היטב 1. לומד את הופעתה והתפתחותה של מערכת נוירון מראה זה בתינוקות אנושיים כבר הקשו על ידי) המגבלות הטכניות של רכישת נתונים רב מודלי של פעילות מוח בקורלציה לכוונה ונתוני תנועה פרטנית, ב) המגבלות שהוטלו על ידי פרוטוקולי ניסוי ש(,, (למשל אינטראקציה חברתית עם סוכן המתואר בקלטת וידאו את הצורך בשמירה על יציבה עדיין למזער חפצים במהלך electroencephalographic EEG) הקלטות לא טבעיות, וכו &#39;), וג) מחסומי תקשורת / שפה כאשר בודקים תינוקות צעירים / פעוטות שיגבילו מאוד את היכולות של החוקר לתת הוראות ולאמת התנהגויות. להבנה טובה יותר של עצבי השונות ודינמיקת התנהגות בהתנהגות טבעית, פיתחנו גישה ניסויית ואנליטית רומן שמאפשרת הלימוד של מצעים העצביים של התנהגויות המתעוררים תכליתיות וחברתיות אצל ילדים צעירים הזמן נפתרה. באופן ספציפי, אנחנו פרוסים גישת הדמיה מוחית נייד מבוססת EEG (Mobi) 2 לפעילות המוח ושיא תנועה מתינוקות באופן חופשי-מתנהגים במהלך אינטראקציה עם הנסיין. יחידות מדידת אינרציה (Imus) שמשו למוןitor קינמטיקה נושא והניסוי של. טכנולוגית EEG וחיישני אינרציה שמשו ללמוד דפוסים עצביים והפעלות הקשורות לחיקוי פעולת התינוקות והתנהגויות מכווני מטרה באינטראקציה הבלתי רגילה עם הנסיין / שחקן. פעולות כגון יד-אחיזה, להגיע-הצעה, להתבונן, מנוחה, ולחקור כל חלק מהתהליכים קוגניטיביים-המוטוריים המעורבים בחיקוי. יתר על כן, אנו משתמשים בהערכת מקור בתרגום גנרטורים של פוטנציאלים חשמליים בתוך המוח במהלך המשימות התנהגותיות, וכך לומד את דינמיקת spatiotemporal של זרמים עצביים במוח. בדומה לכך אנו לפרוס אלגוריתמי למידת מכונה להעריך ולמדוד את יכולת החיזוי של פעולות אלה על ידי התנהגות זיהוי דפוסי מרחב ובזמן פעולה רלוונטית בפעילות העצבית בחיישן (EEG) ו / או חללי מקור. שילוב ERD המסורתי / ERS, מקור וניתוח פענוח לספק developmen מקיף יותרתיאור טל של הבסיס העצבי של התנהגויות כאלה. התקנה זו מאפשרת לנו לנצל את היתרונות של גישת Mobi 2,3 וללמוד את יחסי הגומלין החברתיים בין התינוקות והניסוי כפי שהם מתרחשים באופן טבעי ללא הגבלות. הפרוטוקול, מרגע שהנושא מגיע לזמן שהוא / היא עוזבת, לוקח כ 1 שעה כדי להשלים. רכישת מיקום האלקטרודה זמן התקנה וIMU / EEG משתנה 15-25 דקות בהתאם לגורמים כגון אורך שיער ושיתוף פעולה בנושא. האתחול והתצורה של הציוד מוסיף עד 10 דקות, והפגישה הבדיקות נמשכת כ -15 דקות. הסרת Imus וכובע EEG, כולל ניקוי ראשו של התינוק מג&#39;ל היפואלרגנית, לוקחת 5-10 דקות.

<table border="0">
	<tbody>
		<tr>
			<td>BrainAmp Amplifier</td>
			<td>Brain Products, Gmbh</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>actiCAP EEG cap- 64 electrodes*</td>
			<td>Brain Products, Gmbh</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>actiCAP Control Box</td>
			<td>Brain Products, Gmbh</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Brain Vision Recorder software v1.20.0601</td>
			<td>Brain Products, Gmbh</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>actiCAP Control Box software v1.2.5.2</td>
			<td>Brain Products, Gmbh</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>CapTrak</td>
			<td>Brain Products, Gmbh</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>CapTrak software v1.0.0</td>
			<td>Brain Products, Gmbh</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Opal movement monitor</td>
			<td>APDM, Inc</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Opal docking station</td>
			<td>APDM, Inc</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Opal wireless access point</td>
			<td>APDM, Inc</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Motion Studio software v1.0.0.201503302222</td>
			<td>APDM, Inc</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Trigger box</td>
			<td>Custom</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Video camera</td>
			<td>HC-W850M, Panasonic Co.</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td colspan="3">*The EEG caps come in the following head circumference sizes for infants: 42, 44, 46, 48, 50cm. For this protocol, a stock of 2 caps of each size is recommended.&#160;</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

a novel experimental and analytical approach to the multimodal neural decoding of intent during social interaction in freely-behaving human infants

Understanding typical and atypical development remains one of the fundamental questions in developmental human neuroscience. Traditionally, experimental paradigms and analysis tools have been limited to constrained laboratory tasks and contexts due to technical limitations imposed by the available set of measuring and analysis techniques and the age of the subjects. These limitations severely limit the study of developmental neural dynamics and associated neural networks engaged in cognition, perception and action in infants performing &#8220;in action and in context&#8221;. This protocol presents a novel approach to study infants and young children as they freely organize their own behavior, and its consequences in a complex, partly unpredictable and highly dynamic environment. The proposed methodology integrates synchronized high-density active scalp electroencephalography (EEG), inertial measurement units (IMUs), video recording and behavioral analysis to capture brain activity and movement non-invasively in freely-behaving infants. This setup allows for the study of neural network dynamics in the developing brain, in action and context, as these networks are recruited during goal-oriented, exploration and social interaction tasks.

<html> איור 8 מציג EEG מדגם ונתוני תאוצה מImus לחלון זמן 16 שניות שנרשם במהלך אינטראקציה בין הנושא והניסוי. נתוני ה- EEG מחדש נדגמו ב 100 הרץ ולאחר מכן להקה לעבור סינון [1-40 הרץ] באמצעות צו 3, מסנן Butterworth אפס שלב. ערוצים עם ערכים גבוה עכבה (Z&gt; 60 ק&quot;ג-אוהם), וערוצים היקפיים, הושלכו 12,15. Imus נרשם תשעה אותות ב128 הרץ: שטף מגנטי, מהירות זוויתית, והאצה ליניארי בשלושה צירים קרטזית. כאן אנו מראים את הגודל של האצה-פיצוי הכובד (GC). ההשפעה של תאוצת הכובד פוצתה על ידי החלת מסנן קלמן לחזות את כיוון IMU במסגרת גלובלית 16. הנתונים מפולחים על ידי בדיקה ויזואלית של הקלטות וידאו (שלב 7.1). קווים אנכיים מוצקים מצביעים על תחילתה של התנהגות של עניין, כקווים אנכיים מנוקדים מייצגים את הסוף של האירוע. class = &quot;jove_content&quot;&gt; השפעה של ממצאי תנועה נמצאת בנתוני ה- EEG שמוצגים באיור 8 סביב 709s. גישה בלתי מוגבלת לאיסוף נתונים בפרוטוקול ניסוי זה הופכת את נתוני ה- EEG רגישים מהבהב עין, תנועות עיניים, תנועה וחפצי electromyographic. נתוני מעובד באמצעות מסנן להקה עובר 3 rd כדי אפס שלב Butterworth להגביל אותו לדלתא-הלהקה (1-4Hz), וטופלו על ידי הפחתה הממוצעת וחלוקת על ידי סטיית התקן. חפצים גבוהים משרעת הוסרו באופן אוטומטי תוך שימוש בשיטה להסרת הלכלוך Subspace (ASR) 17. בנוסף, ערוצים היקפיים אינם נכללים בניתוח נתונים במאמץ למזער זיהום חפץ myoelectric. Frontalis והתכווצויות שרירים temporalis להתמזג עם אות EEG בולטת ביותר במקומות היקפיים: התכווצות Frontalis מופיעה במקומות קדמי, והתכווצות temporalis מופיעה בחזיתית וtempor רוחבמקומות אל 15. כדי לבדוק את טיבם של הנתונים שנאספו עם פרוטוקול זה, היסטוגרמות נתוני ה- EEG היו זממו באיור 9. באיור 9 א, זה מתאר את התפלגות הנתונים של האות הסטנדרטית משלוש אלקטרודות מרחבית נציג. נתוני ה- EEG מראים הפצת multimodal להתנהגויות ניתחו. באיור 9 ערכי הגבנוניות מוצגים כגרף עמודות לקלה יותר בדיקה ויזואלית של נתונים. סיווג בוצע על ידי חילוץ פיגורים של כל ערוץ EEG מבוסס זמן, צמצום ממדית תוך שמירה על הפיזור המקומי של כל כיתה (ניתוח המבחין המקומי של פישר (LFDA)) 18, והכשרה / בדיקת מודל של הקבוצה המצומצמת של תכונות (תערובת גאוס מודלים (GMMs)) 19. דגימות הדרכה / בדיקת נדגמו באופן אקראי על פני 20 חזרות (כלומר, אימות צולבת) כדי למנוע כל OVer-fitting.Training/testing גודל מדגם משתנה בהתחשב במספר הערוצים דחו (כלומר, עכבה גבוהה מ -60 קילו-הרץ), אורכו של מושב ניסוי, ומספר הניסויים וההתנהגויות לידי ביטוי. עם זאת, מספר דגימות אימונים ובדיקות המשמשות לכל כיתה (התנהגות) מתאים ל- 50% מהכיתה לפחות המאוכלסת. כדוגמא, את גודל קבוצת הבדיקה של כל כיתה הוא N = 1,069 דגימות לנתונים תינוק שמוצגים באיור 10. כל הצעדים מראש העיבוד וסיווג חושבו תחת סביבת תכנות MATLAB. איור 11 מתאר את ההליך כולו להערכת מקור EEG שבוצעה במחקר זה באופן צעד-אחר-צעד. פרטים נוספים על כל צעד גם סיכמו בסעיף 8. איור 12 מופעי תוצאות של אירוע קשור (דה) סנכרון (ERD / ERS) בקצב mu (Hz 5-9) ומקורות דיפול במהלך &quot;Reach-ההצעה1; משימה. ERS וERD חושב כאחוז מירידה או עלייה בכוח תדירות-להקה שמתרחש במהלך אירוע (ולהגיע הצעת משימה) מרווח בהשוואה למרווח הייחוס (קטע שצולם לפני האירוע). נתון זה מראה גם האצת גודל-פיצוי כובד שהושגה במהלך המשימה משני פרקי ידיו של התינוק והשחקן. לניתוח דיפול אותות EEG היו מפורקים באמצעות ניתוח מרכיבים עצמאי (רשפ&quot;ת) לחסל את רעש רקע. הערכת המקור בוצעה בקצב mu לאחר עיבוד מקדים ICA באמצעות אלגוריתם מוסיקה קבועה 5. כצפוי, המקורות היו נקודות מעל האזור המוטורי הראשוני הנכון ואילו הנושא באמצעות ידו השמאלית כדי לתפוס את האובייקט. <table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" style=";text-align:right;direction:rtl"><tbody><tr><td> שם המוצר </td><td> חברה </td><td> כמות </td></tr><tr><td> BrainAmp מגבר </td><td> מוצרי מוח, GmbH </td><td> 2 </td></tr><tr&gt; <td> actiCAP EEG חבש כובע, 64 אלקטרודות * </td><td> מוצרי מוח, GmbH </td><td> 10 </td></tr><tr><td> actiCAP תיבת בקרה </td><td> מוצרי מוח, GmbH </td><td> 1 </td></tr><tr><td> תוכנת מוח חזון מקליט </td><td> מוצרי מוח, GmbH </td><td> 1 </td></tr><tr><td> תוכנת actiCAP תיבת הבקרה </td><td> מוצרי מוח, GmbH </td><td> 1 </td></tr><tr><td> CapTrak </td><td> מוצרי מוח, GmbH </td><td> 1 </td></tr><tr><td> תוכנת CapTrak </td><td> מוצרי מוח, GmbH </td><td> 1 </td></tr><tr><td> צג תנועת אופל </td><td> APDM, Inc </td><td> 6 </td></tr><tr><td> תחנת עגינה לאופל </td><td> APDM, Inc </td><td> 6 </td></tr><tr><td> נקודת גישה אלחוטית אופל </td><td> APDM, Inc </td><td> 1 </td></tr><tr><td> תוכנת Motion סטודיו </td><td> APDM, Inc </td><td> 1 </td></tr><tr><td> תיבת הדק </td><td> מותאם אישית </td><td> 1 </td></tr><tr><td> מצלמת וידאו </td><td> HC-W850M, Panasonic ושות &#39; </td><td> 1 </td></tr><tr><td colspan="3"> * כובעי EEG לבוא בגדלי היקף הראש הבאים לתינוקות: 42, 44, 46, 48, 50 סנטימטרים. לפרוטוקול זה, מלאי של 2 כמוסות של כל גודל מומלץ. </td></tr></tbody></table> שולחן ציוד 1. <img alt="איור 1" src="/files/ftp_upload/53406/53406fig1.jpg" /> איור 1. דיאגרמות זרימה. תרשים () זרימה של הגדרת הניסוי. (ב) תרשים זרימה של מושב איסוף הנתונים. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/53406/53406fig1large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.</a> <img alt="איור 2" src="/files/ftp_upload/53406/53406fig2.jpg" /> איור של 2. נושאetup ומוכן לאיסוף נתונים. (א) להציג קדמי של נושא לובש כובע EEG, וארבעה Imus. ייצוג טופוגרפי של כובע 64 ערוץ EEG באמצעות מערכת המיקום האלקטרודה סטנדרטית 10-20 (ב). <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/53406/53406fig2large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן לצפייה גרסה גדולה יותר של דמות זו.</a> <img alt="איור 3" src="/files/ftp_upload/53406/53406fig3.jpg" /> ציוד איור 3. נתונים איסוף וחדר הבדיקות. (א) התקנת ציוד איסוף הנתונים: (1), כובע תיבת בקרת EEG EEG (2), הדק (3), מקלט נתוני IMU אלחוטי (4), מגברי EEG (5), תיבת צעצוע (6), הדק בלחיצת כפתור (7), מחשבים ניידים רכישת נתונים (8), תחנת עגינה לImus (9). (ב) תקריב של כובע EEG, אלקטרודות פעילים ותיבת בקרה. (C) תקריב של Imus ומקלט אלחוטי, trigge<html> r בלחיצת כפתור, מגברי EEG, ומחשבים ניידים איסוף הנתונים. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/53406/53406fig3large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.</a> <img alt="איור 4" src="/files/ftp_upload/53406/53406fig4.jpg" /> איור 4. ייצוג סכמטי של הגדרת ניסוי. בעל תיבת בקרת EEG (10). האפוטרופוס של הנושא יושב על כיסא (11), הנסיין יושב על כיסא (14) והאדם ניטור נתונים יושב על כיסא (17). שאר ההתקנה הניסיונית מוצג:. שולחן אינטראקציה (12), הדק (13), תיבת צעצוע (15), שולחן רכישת נתונים (16), מיקום מצלמת וידאו (18) <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/53406/53406fig4large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של זה דמות.</a> <html> &quot;Src =&quot; / קבצים / ftp_upload / 53406 / /&gt; 53406fig5.jpg &quot; איור 5. צילום מסך של תוכנת שליטת EEG. החיצים מצביעים על סמלים מרכזיים בתוכנה מתוארת בשלב 6.1 ו 6.8. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/53406/53406fig5large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.</a> <img alt="איור 6" src="/files/ftp_upload/53406/53406fig6.jpg" /> מסך איור 6. של תוכנת הקלטת EEG. החיצים מצביעים על סמלים מרכזיים בתוכנה המתוארת בשלב 6.2 ו -6.3. סעיף של נתונים הגולמיים זורם-חיים מוצג. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/53406/53406fig6large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.</a> PG &quot;/&gt; איור 7. צילום מסך של תוכנת Imus. התיבות האדומות להדגיש את הסמלים המרכזיים בתוכנה המתוארת בשלב 6.4. () חלון ראשי הפקודה. (ב) חלון תצורה. חלון הקלטה (C). <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/53406/53406fig7large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.</a> <img alt="איור 8" src="/files/ftp_upload/53406/53406fig8.jpg" /> איור 8. נתונים לדוגמא מהפעלה ניסיונית נציג. נתוני ה- EEG () והאצה מוצגים, שתי הלהקה לעבור סינון [1-40Hz]. אלקטרודות EEG עם עכבה נמוכה (Z &lt;60 ק&quot;ג-אוהם) לאורך כל הפגישה מוצגות. קווים אנכיים מוצקים מצביעים על תחילת התנהגות (B) ובכל זאת מסגרת ייצוגים של התינוק העוסק בהתנהגויות ניתחה:. שים לב, Reach-אחיזה, Reach-הצעה, Imita<html> טה, לחקור, מנוחה. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/53406/53406fig8large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.</a> <img alt="איור 9" src="/files/ftp_upload/53406/53406fig9.jpg" /> איור 9. היסטוגרמות דוגמא של משרעת EEG לשש התנהגויות מזוהות. הנתונים מוצגים) תואמים את הנתונים הגולמיים משלוש אלקטרודות (CP2, FC5, אסיר ציון) נרשמה בפגישה עם תינוקת בת 20 חודשים. היסטוגרמות הם מדורגים המספר הגבוה ביותר של אירועים והגבנוניים של כל היסטוגרמה מוצגת בצד הימין של כל חלקה. שים לב לחלוקת multimodal עבור רוב ההתנהגויות. B) הגבנונית של נתוני מדגם לכל התנהגות. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/53406/53406fig9large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.</a> גיל = &quot;תמיד&quot;&gt; <img alt="איור 10" src="/files/ftp_upload/53406/53406fig10.jpg" /> איור 10. EEG צופה פעולות התנהגותיות בתינוקות מתנהגים בחופשיות 12. מדגם מטריצת בלבול לדיוק הסיווג לתינוקת בת 20 חודש מוצגת. דיוק הפענוח הכולל מוצג בפינה הימנית תחתונה. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/53406/53406fig10large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.</a> <img alt="איור 11" src="/files/ftp_upload/53406/53406fig11.jpg" /> 11. לוקליזציה מקור איור. צעדים הנדרשים ללוקליזציה מקור דיפול תינוק באמצעות MRI אנטומיים ונתוני ה- EEG פונקציונליים. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/53406/53406fig11large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של איור זה</a>יור. <img alt="איור 12" src="/files/ftp_upload/53406/53406fig12.jpg" /> פרופיל ניתוח משימה 12. Reach-הצעת איור.) מול המצלמה של תינוק ביצוע B &quot;Reach-הצעה&quot; משימה.) ממוצע גלובלי כוח שדה של EEG בלהקת מו (5-9 הרץ), מסלולי תנועת גפיים של התינוק והשחקן; Grand ממוצע ההפרעות רפאים אירוע קשור מכל הערוצים. ג) מקורות דיפול לוקליזציה לשני אירועים של &quot;תחילת תנועה&quot; ו &quot;תנועה שלמה&quot;. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/53406/53406fig12large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.</a>

Watch this Scientific Journal Video about A Novel Experimental and Analytical Approach to the Multimodal Neural Decoding of Intent During Social Interaction in Freely-behaving Human Infants at JoVE.co

A Novel Experimental and Analytical Approach to the Multimodal Neural Decoding of Intent During Social Interaction in Freely-behaving Human Infants

This protocol presents a novel methodology for the neural decoding of intent from freely-behaving infants during unscripted social interaction with an actor. Neural activity is acquired using non-invasive high-density active scalp electroencephalography (EEG). Kinematic data is collected with inertial measurement units and supplemented with synchronized video recording.

גישה חדשנית ניסויית ואנליטית למולטימודליות עצביות פענוח כוונות במהלך אינטראקציה חברתית באופן חופשי על-מתנהג תינוקות אנושיים

Understanding typical and atypical development remains one of the fundamental questions in developmental human neuroscience. Traditionally, experimental ...

a-novel-experimental-analytical-approach-to-multimodal-neural

Research

JoVE Journal

Behavior

10.7K Views.  University of Houston. This protocol presents a novel methodology for the neural decoding of intent from freely-behaving infants during unscripted social interaction with an actor. Neural activity is acquired using non-invasive high-density active scalp electroencephalography (EEG). Kinematic data is collected with inertial measurement units and supplemented with synchronized video recording. 

Video: A Novel Experimental and Analytical Approach to the Multimodal Neural Decoding of Intent During Social Interaction in Freely-behaving Human Infants

Long-term Potentiation of Perforant Pathway-dentate Gyrus Synapse in Freely Behaving Mice

Studies of long-term potentiation of synaptic efficacy, an activity-dependent synaptic phenomenon having properties that make it attractive as a potential cellular mechanism underlying learning and information storage, have long been used to elucidate the physiology of various neuronal circuits in the hippocampus, amygdala, and other limbic and cortical structures. With this in mind, transgenic mouse models of neurological diseases represent useful platforms to conduct long-term&#160;potentiation (LTP) studies to develop a greater understanding of the role of genes in normal and abnormal synaptic communication in neuronal networks involved in learning, emotion and information processing. This article describes methodologies for reliably inducing LTP in the freely behaving mouse. These methodologies can be used in studies of transgenic and knockout freely&#160;behaving mouse models of neurodegenerative diseases.

Transgenic and knockout mouse models of neurological diseases are useful for studying the role of genes in normal and abnormal neurophysiology. This article describes methodologies which can be used to study long-term potentiation, a cellular mechanism which may underlie learning and memory, in transgenic and knockout freely&#160;behaving mouse models of neuropathology.

הגברה לטווח ארוך של Perforant מסלול-משוננת gyrus סינפסה בחופשיות מתנהג עכברים

Studies of long-term potentiation of synaptic efficacy, an activity-dependent synaptic phenomenon having properties that make it attractive as a potential ...

Measuring Neural and Behavioral Activity During Ongoing Computerized Social Interactions: An Examination of Event-Related Brain Potentials

Social exclusion is a complex social phenomenon with powerful negative consequences. Given the impact of social exclusion on mental and emotional health, an understanding of how perceptions of social exclusion develop over the course of a social interaction is important for advancing treatments aimed at lessening the harmful costs of being excluded. To date, most scientific examinations of social exclusion have looked at exclusion after a social interaction has been completed. While this has been very helpful in developing an understanding of what happens to a person following exclusion, it has not helped to clarify the moment-to-moment dynamics of the process of social exclusion. Accordingly, the current protocol was developed to obtain an improved understanding of social exclusion by examining the patterns of event-related brain activation that are present during social interactions. This protocol allows greater precision and sensitivity in detailing the social processes that lead people to feel as though they have been excluded from a social interaction. Importantly, the current protocol can be adapted to include research projects that vary the nature of exclusionary social interactions by altering how frequently participants are included, how long the periods of exclusion will last in each interaction, and when exclusion will take place during the social interactions. Further, the current protocol can be used to examine variables and constructs beyond those related to social exclusion. This capability to address a variety of applications across psychology by obtaining both neural and behavioral data during ongoing social interactions suggests the present protocol could be at the core of a developing area of scientific inquiry related to social interactions.

Research on social exclusion has grown tremendously in recent years. As the field expands, it is imperative to develop sophisticated methodologies allowing for the simultaneous measurement of neural and behavioral outcomes during social exclusion. This protocol utilizes event-related brain potentials to record ongoing neural activity during computerized social interactions.

מדידה עצבית והתנהגות פעילות במהלך אינטראקציות חברתיות ממוחשבות מתמשכות: בחינה של פוטנציאל מוח הקשור לאירוע

Social exclusion is a complex social phenomenon with powerful negative consequences. Given the impact of social exclusion on mental and emotional health, ...

The Modified Hole Board - Measuring Behavior, Cognition and Social Interaction in Mice and Rats

This protocol describes the modified hole board (mHB), which combines features from a traditional hole board and open field and is designed to measure multiple dimensions of unconditioned behavior in small laboratory mammals (e.g., mice, rats, tree shrews and small primates). This paradigm is a valuable alternative for the use of a behavioral test battery, since a broad behavioral spectrum of an animal&#8217;s behavioral profile can be investigated in one single test.
The apparatus consists of a box, representing the &#8216;protected&#8217; area, separated from a group compartment. A board, on which small cylinders are staggered in three lines, is placed in the center of the box, representing the &#8216;unprotected&#8217; area of the set-up. The cognitive abilities of the animals can be measured by baiting some cylinders on the board and measuring the working and reference memory. Other unconditioned behavior, such as activity-related-, anxiety-related- and social behavior, can be observed using this paradigm. Behavioral flexibility and the ability to habituate to a novel environment can additionally be observed by subjecting the animals to multiple trials in the mHB, revealing insight into the animals&#8217; adaptive capacities.
Due to testing order effects in a behavioral test battery, na&#239;ve animals should be used for each individual experiment. By testing multiple behavioral dimensions in a single paradigm and thereby circumventing this issue, the number of experimental animals used is reduced. Furthermore, by avoiding social isolation during testing and without the need to food deprive the animals, the mHB represents a behavioral test system, inducing if any, very low amount of stress.

This protocol describes the modified hole board, which is a behavioral test set-up that comprises the characteristics of an open field and a traditional hole board. This set-up enables the differential analysis of unconditioned behavior of small laboratory mammals as well as the analysis of cognitive abilities.

מועצת החור השתנה - מדידת התנהגות, קוגניציה ואינטראקציה חברתית בעכברים וחולדות

This protocol describes the modified hole board (mHB), which combines features from a traditional hole board and open field and is designed to measure ...

Quantifying Learning in Young Infants: Tracking Leg Actions During a Discovery-learning Task

Task-specific actions emerge from spontaneous movement during infancy. It has been proposed that task-specific actions emerge through a discovery-learning process. Here a method is described in which 3-4 month old infants learn a task by discovery and their leg movements are captured to quantify the learning process. This discovery-learning task uses an infant activated mobile that rotates and plays music based on specified leg action of infants. Supine infants activate the mobile by moving their feet vertically across a virtual threshold. This paradigm is unique in that as infants independently discover that their leg actions activate the mobile, the infants&#8217; leg movements are tracked using a motion capture system allowing for the quantification of the learning process. Specifically, learning is quantified in terms of the duration of mobile activation, the position variance of the end effectors (feet) that activate the mobile, changes in hip-knee coordination patterns, and changes in hip and knee muscle torque. This information describes infant exploration and exploitation at the interplay of person and environmental constraints that support task-specific action. Subsequent research using this method can investigate how specific impairments of different populations of infants at risk for movement disorders influence the discovery-learning process for task-specific action.

A method is described in which 3-4 month old infants learn a task by discovery and their leg movements are captured to quantify the learning process.

כימות למידה בתינוקות צעירים: פעולות מעקב רגלו במהלך משימה למידת גילוי

Task-specific actions emerge from spontaneous movement during infancy. It has been proposed that task-specific actions emerge through a discovery-learning ...

The Social Dimension of Stress: Experimental Manipulations of Social Support and Social Identity in the Trier Social Stress Test

In many situations humans are influenced by the behavior of other people and their relationships with them. For example, in stressful situations supportive behavior of other people as well as positive social relationships can act as powerful resources to cope with stress. In order to study the interplay between these variables, this protocol describes two effective experimental manipulations of social relationships and supportive behavior in the laboratory. In the present article, these two manipulations are implemented in the Trier Social Stress Test (TSST)&#8212;a standard stress induction paradigm in which participants are subjected to a simulated job interview. More precisely, we propose (a) a manipulation of the relationship between different protagonists in the TSST by making a shared social identity salient and (b) a manipulation of the behavior of the TSST-selection committee, which acts either supportively or unsupportively. These two experimental manipulations are designed in a modular fashion and can be applied independently of each other but can also be combined. Moreover, these two manipulations can also be integrated into other stress protocols and into other standardized social interactions such as trust games, negotiation tasks, or other group tasks.

Previous research on the social dimension of stress has focused on two important variables: social identity and social support. This protocol introduces an effective experimental manipulation of these two social variables and describes their implementation in a standard stress induction paradigm (Trier Social Stress Test).

הממד החברתי של מתח: ניסיון מניפולציות של תמיכה החברתית וזהות חברתית בחברת טרייר מתח מבחן

In many situations humans are influenced by the behavior of other people and their relationships with them. For example, in stressful situations ...

Sit-to-stand-and-walk from 120% Knee Height: A Novel Approach to Assess Dynamic Postural Control Independent of Lead-limb

Individuals with sensorimotor pathology e.g., stroke have difficulty executing the common task of rising from sitting and initiating gait (sit-to-walk: STW). Thus, in clinical rehabilitation separation of sit-to-stand and gait initiation - termed sit-to-stand-and-walk (STSW) - is usual. However, a standardized STSW protocol with a clearly defined analytical approach suitable for pathological assessment has yet to be defined.
Hence, a goal-orientated protocol is defined that is suitable for healthy and compromised individuals by requiring the rising phase to be initiated from 120% knee height with a wide base of support independent of lead limb. Optical capture of three-dimensional (3D) segmental movement trajectories, and force platforms to yield two-dimensional (2D) center-of-pressure (COP) trajectories permit tracking of the horizontal distance between COP and whole-body-center-of-mass (BCOM), the decrease of which increases positional stability but is proposed to represent poor dynamic postural control.
BCOM-COP distance is expressed with and without normalization to subjects&#39; leg length. Whilst COP-BCOM distances vary through STSW, normalized data at the key movement events of seat-off and initial toe-off (TO1) during steps 1 and 2 have low intra and inter subject variability in 5 repeated trials performed by 10 young healthy individuals. Thus, comparing COP-BCOM distance at key events during performance of an STSW paradigm between patients with upper motor neuron injury, or other compromised patient groups, and normative data in young healthy individuals is a novel methodology for evaluation of dynamic postural stability.

Here, we present a novel protocol to measure positional stability at key events during the sit-to-stand-to-walk using the center-of-pressure to the whole-body-center-of-mass distance. This was derived from the force platform and three-dimensional motion-capture technology. The paradigm is reliable and can be utilized for the assessment of neurologically compromised individuals.

שבי-אל-סטנד-ו-הליכה גובה ברך 120%: גישה חדשנית להעריך דינמי ביציבה שליטה עצמאית של גפה יצוקה

Individuals with sensorimotor pathology e.g., stroke have difficulty executing the common task of rising from sitting and initiating gait (sit-to-walk: ...

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 ...

A Wireless, Bidirectional Interface for In Vivo Recording and Stimulation of Neural Activity in Freely Behaving Rats

In vivo electrophysiology is a powerful technique to investigate the relationship between brain activity and behavior at a millisecond and micrometer scale. However, current methods mostly rely on tethered cable recordings or only use unidirectional systems, allowing either recording or stimulation of neural activity, but not at the same time or same target. Here, a new wireless, bidirectional device for simultaneous multichannel recording and stimulation of neural activity in freely behaving rats is described. The system operates through a single portable head stage that both transmits recorded activity and can be targeted in real-time for brain stimulation using a telemetry-based multichannel software. The head stage is equipped with a preamplifier and a rechargeable battery, allowing stable long-term recordings or stimulation for up to 1 h. Importantly, the head stage is compact, weighs 12 g (including battery) and thus has minimal impact on the animal&#180;s behavioral repertoire, making the method applicable to a broad set of behavioral tasks. Moreover, the method has the major advantage that the effect of brain stimulation on neural activity and behavior can be measured simultaneously, providing a tool to assess the causal relationships between specific brain activation patterns and behavior. This feature makes the method particularly valuable for the field of deep brain stimulation, allowing precise assessment, monitoring, and adjustment of stimulation parameters during long-term behavioral experiments. The applicability of the system has been validated using the inferior colliculus as a model structure.

A Wireless, Bidirectional Interface for In Vivo Recording and Stimulation of Neural Activity in Freely Behaving Rats

A wireless, bidirectional system for multi-channel neural recordings and stimulation in freely behaving rats is introduced. The system is light and compact, thus having minimal impact on the animal&#180;s behavioral repertoire. Moreover, this bidirectional system provides a sophisticated tool to assess causal relationships between brain activation patterns and behavior.

חיבור אלחוטי, ממשק דו-כיווני ההקלטה In Vivo גירוי של פעילות עצבית להתנהג בחופשיות חולדות

In vivo electrophysiology is a powerful technique to investigate the relationship between brain activity and behavior at a millisecond and micrometer ...

A Behavioral Assay for Investigating the Role of Spatial Memory During Instinctive Defense in Mice

Evolution has selected a repertoire of defensive behaviors that are essential for survival across all animal species. These behaviors are often stereotyped actions elicited in response to innately aversive sensory stimuli, but their success requires enough flexibility for adapting to different spatial environments, which can change rapidly. Here, we describe a behavioral assay to evaluate the influence of learned spatial knowledge on defensive behaviors in mice. We have adapted the widely used Barnes maze spatial memory assay to investigate how mice navigate to a shelter during escape responses to innately aversive sensory stimuli in a novel environment, and how they adapt to acute changes in the environment. This new assay is an ethological paradigm that does not require training and exploits the natural exploration patterns and navigation strategies in mice. We propose that the set of protocols described here are a powerful means of studying goal-directed behaviors and stimulus-triggered navigation, which should be of interest to both the fields of instinctive behaviors and spatial memory.

This protocol describes a behavioral assay, based on the Barnes maze test, to study how instinctive defensive actions are modified by the knowledge of spatial environment.

וזמינותו התנהגותית עבור חוקרים את התפקיד של זיכרון מרחבי במהלך ההגנה אינסטינקטיבית בעכברים

Evolution has selected a repertoire of defensive behaviors that are essential for survival across all animal species. These behaviors are often ...

Enactive Phenomenological Approach to the Trier Social Stress Test: A Mixed Methods Point of View

The single Trier Social Stress Test (TSST) and the TSST for groups (TSST-G) are the most used protocols to experimentally induce psychosocial stress. These tests are based on uncontrollability and social-evaluative threat, inducing psychological and physiological consequences (e.g., anxiety, emotional states, salivary cortisol increases). Many quantitative experimental studies have investigated these stress inducers and these consequences. But, as far as we know, this study is the first to provide a qualitative analysis to access the participants' voices so as to understand the dynamics of their experience throughout the TSST and the TSST-G. This paper outlines a mixed methods approach to the TSST. This approach can help to maximize the information that can be gained from the TSST, which researchers often use without looking more closely at what is qualitatively happening psychologically for participants during the stressor itself. In this way, this protocol is an example of mixed methods, showing the added value of using the enactive phenomenological approach to analyze experimental protocols more deeply. This kind of mixed methods is helpful to access the experience, to understand the actor's point of view, and to analyze in-depth the dynamics of cognitive processes like intentions, perceptions, enacted knowledge, and emotion. The discussion section shows the different uses of a mixed methods protocol, exploiting the enactive phenomenological approach to analyze a protocol or to give a cross vision of the same research subject. This section deals with different existing applications, pointing out some critical steps in this mixed methods approach.

Here, we present an original mixed method combining a quantitative and a qualitative approach to examine accurately participants&#39; experiences during the Trier Social Stress Test and the Trier Social Stress Test for groups.

Enactive הגישה הפנומנולוגי במבחן הלחץ החברתי טרייר: מנקודת מבט של שיטות מעורב

The single Trier Social Stress Test (TSST) and the TSST for groups (TSST-G) are the most used protocols to experimentally induce psychosocial stress. ...