Bebek-Bakıcının Sosyal Etkileşimleri için Ev Tabanlı EEG Hiper Tarama

Özet

Bu protokol, senkronize elektroensefalografi, elektrokardiyografi ve davranışsal kayıtların bir ev ortamında bebek bakıcısı ikililerinden nasıl yakalandığını açıklar.

Özet

Bakıcıların ve çocukların beyin aktivitelerini aynı anda kaydeden önceki hiper tarama çalışmaları, öncelikle laboratuvarın sınırları içinde gerçekleştirilmiştir, bu nedenle sonuçların gerçek yaşam ortamlarına genellenebilirliğini sınırlamıştır. Burada, evde çeşitli etkileşimli görevler sırasında senkronize elektroensefalografi (EEG), elektrokardiyografi (EKG) ve bebek bakıcısı ikililerinden davranış kayıtlarını yakalamak için kapsamlı bir protokol önerilmektedir. Bu protokol, farklı veri akışlarının nasıl senkronize edileceğini ve EEG veri saklama oranlarının ve kalite kontrollerinin nasıl raporlanacağını gösterir. Ek olarak, ev ortamlarında deney düzeneği, görevler ve veri toplama ile ilgili kritik konular ve olası çözümler tartışılmaktadır. Protokol bebek bakıcısı ikilileri ile sınırlı değildir, ancak çeşitli ikili takımyıldızlara da uygulanabilir. Genel olarak, katılımcıların beyin aktivitelerini ekolojik olarak daha geçerli çevresel ortamlarda yakalamak için deneylerin laboratuvar dışında yapılmasına izin veren EEG hiper tarama kurulumlarının esnekliğini gösteriyoruz. Yine de, hareket ve diğer eser türleri, ev ortamında gerçekleştirilebilecek deneysel görevleri hala kısıtlamaktadır.

Giriş

Hiper tarama olarak da bilinen, birbiriyle etkileşime giren iki veya daha fazla deneğin beyin aktivitelerinin aynı anda kaydedilmesiyle, sosyal etkileşimlerin sinirsel temelini karmaşık, çift yönlü ve hızlı tempolu dinamiklerinde aydınlatmak mümkün hale gelmiştir¹. Bu teknik, odağı izole, sıkı bir şekilde kontrol edilen ortamlarda bireyleri incelemekten, serbest oyun ^2,3, bulmaca çözme⁴ ve işbirlikçi bilgisayar oyunları ^5,6 sırasında ebeveyn-çocuk etkileşimleri gibi daha doğal etkileşimleri incelemeye kaydırmıştır. Bu çalışmalar, beyin aktivitelerinin sosyal etkileşimler sırasında senkronize olduğunu, yani kişilerarası nöral senkronizasyon (INS) olarak adlandırılan bir fenomen olan zamansal benzerlikler gösterdiğini göstermektedir. Bununla birlikte, hiper tarama çalışmalarının büyük çoğunluğu laboratuvar ortamlarıyla sınırlı kalmıştır. Bu, daha iyi deneysel kontrole izin verirken, bazı ekolojik geçerliliği kaybetme pahasına olabilir. Laboratuvarda gözlemlenen davranışlar, alışılmadık ve yapay ortam ve yüklenen görevlerin doğası nedeniyle katılımcıların tipik günlük etkileşimli davranışlarını temsil etmeyebilir⁷.

Elektroensefalografi (EEG) veya fonksiyonel yakın kızılötesi spektroskopisi (fNIRS) gibi mobil beyin görüntüleme cihazlarındaki son gelişmeler, katılımcıların kayıt bilgisayarına fiziksel olarak bağlı kalma gereksinimini ortadan kaldırarak bu sorunları hafifletir. Böylece, katılımcıların sınıfta veya evlerinde özgürce etkileşime girerken beyin aktivitelerini ölçmemize izin veriyorlar ^8,9. EEG'nin fNIRS gibi diğer nörogörüntüleme tekniklerine kıyasla avantajı, mükemmel bir zamansal çözünürlüğe sahip olmasıdır, bu da onu hızlı tempolu sosyal dinamikleri araştırmak için özellikle uygun kılar¹⁰. Yine de, EEG sinyalinin harekete ve diğer fizyolojik ve fizyolojik olmayan artefaktlara karşı oldukça savunmasız olduğu uyarısı ile birlikte gelir¹¹.

Buna rağmen, ilk çalışmalar EEG hiper tarama kurulumlarını gerçekçi ortamlarda ve koşullarda başarıyla uygulamıştır. Örneğin, Dikker ve ^ark.12, bir grup öğrencinin derslere katılmak, video izlemek ve grup tartışmalarına katılmak da dahil olmak üzere çeşitli sınıf etkinliklerine katılırken EEG sinyalini ölçtü. Bu çalışma, diğer çalışmalarla^{birlikte 8,9}, laboratuvar dışı ortamlarda ölçüm yapma sürecini kolaylaştırmak için ağırlıklı olarak kuru EEG elektrotlarını kullanmıştır. İletken jel veya macun uygulaması gerektiren ıslak elektrotlarla karşılaştırıldığında, kuru elektrotlar kullanılabilirlik açısından dikkate değer avantajlar sunar. Yetişkin popülasyonlarda ve sabit koşullarda ıslak elektrotlarla karşılaştırılabilir performans sergiledikleri gösterilmiştir; Bununla birlikte, artan empedans seviyeleri¹³ nedeniyle hareketle ilgili senaryolarda performansları düşebilir.

Burada, ev ortamında bebek bakıcı dyadlarının aynı kablosuz amplifikatörüne (örnekleme hızı: 500 Hz) bağlı tek bir elektrokardiyografi (EKG) ile düşük yoğunluklu yedi kanallı sıvı jel EEG sisteminden senkronize kayıtları yakalamak için çalışan bir protokol sunuyoruz. Yetişkinler için aktif elektrotlar kullanılırken, bebekler için pasif elektrotlar kullanıldı, çünkü ikincisi tipik olarak halka elektrotlar şeklinde gelir ve böylece jel uygulama sürecini kolaylaştırır. Ek olarak, EEG-EKG kayıtları, katılımcıların davranışlarını farklı açılardan yakalamak için üç kamera ve mikrofonla senkronize edildi. Çalışmada, 8-12 aylık bebekler ve bakıcıları, EEG, EKG ve davranışları kaydedilirken okuma ve oyun görevi üstlendiler. Aşırı hareketin EEG sinyal kalitesi üzerindeki etkisini en aza indirmek için, görevler masa üstü bir ortamda (örneğin, mutfak masası ve bebek mama sandalyesi kullanılarak) gerçekleştirildi ve katılımcıların etkileşim görevi boyunca oturmalarını gerektirdi. Bakıcılara yaşa uygun üç kitap ve masa üstü oyuncaklar (düşmelerini önlemek için vantuzlarla donatılmış) sağlandı. Çocuklarına yaklaşık 5 dakika okumaları ve ardından oyuncaklarla 10 dakikalık bir oyun seansı yapmaları talimatı verildi.

Bu protokol, okuma ve oynatma görevleri sırasında senkronize EEG-EKG, video ve ses verilerini toplama yöntemlerini detaylandırır. Bununla birlikte, genel prosedür bu araştırma tasarımına özgü değildir, ancak farklı popülasyonlar (örneğin, ebeveyn-çocuk çiftleri, arkadaş çiftleri) ve deneysel görevler için uygundur. Farklı veri akışlarının senkronizasyon yöntemi sunulacaktır. Ayrıca, Dikker ve ^ark.12'ye dayanan temel bir EEG ön işleme hattı ana hatlarıyla belirtilecek ve EEG veri saklama oranları ve kalite kontrol metrikleri rapor edilecektir. Spesifik analitik seçimler çeşitli faktörlere (görev tasarımı, araştırma soruları, EEG montajı gibi) bağlı olduğundan, hiper tarama-EEG analizi daha fazla detaylandırılmayacak, bunun yerine okuyucu mevcut kılavuzlara ve araç kutularına yönlendirilecektir (örneğin, kılavuzlar için ¹⁴;^Hiper tarama analizi araç kutuları için ^15,16). Son olarak, protokol, evde ve diğer gerçek dünya ortamlarında EEG-EKG hiper taraması için zorlukları ve potansiyel çözümleri tartışır.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Protokol

Açıklanan protokol, Singapur Nanyang Teknoloji Üniversitesi Kurumsal İnceleme Kurulu (IRB) tarafından onaylanmıştır. Tüm yetişkin katılımcılardan ve bebekleri adına ebeveynlerden bilgilendirilmiş onam alındı.

1. Ev oturumlarında ekipman ve alanla ilgili hususlar

1. Ülkeye ve mevsime bağlı olarak farklı nem ve sıcaklık koşullarına hazırlanın. Yüksek sıcaklık ve nem seviyelerine sahip ortamlar için, yeterli hava akışı olduğundan emin olun ve mümkünse klima ünitesini evde açın.
2. Aynı frekans bandında çalışan yakındaki makineler parazite neden olabileceğinden, WiFi vericilerinden, Bluetooth ekipmanlarından (örn. cep telefonları, klavye, fare vb.) ve mikrodalga fırınlardan uzak durun. Ek olarak, verilerde önemli güç hattı gürültüsüne neden olabileceğinden, deney kurulumunu evdeki şarj cihazlarından uzak tutmaya çalışın. Yakındaki ayakta duran fanların veya yüksek hızlardaki tavan vantilatörlerinin EEG kablolarının sallanmasına ve mekanik artefaktlara katkıda bulunmasına neden olabileceğini unutmayın.
3. Deneyin katılımcının evinde yapılması için elverişli bir alan hazırlayın. Test alanının, bir masanın etrafında oturan bir mama sandalyesinde bir bakıcı ve bir bebeğin yanı sıra tripodlar üzerinde üç kamerayı yerleştirmek için yeterli boş alana sahip olduğundan emin olun. Olası dikkat dağıtıcı unsurları azaltmak için mümkünse tablodaki tüm öğeleri temizleyin.
4. Video kameraların katılımcının ifadelerini yakalaması için test alanında yeterli parlaklık olduğundan emin olun. Masalar pencerelere yakınsa, mercek parlamasını önlemek için video kameraları pencereye bakacak şekilde yerleştirmeyin.

2. Seans öncesi hazırlıklar

1. Katılımcılara, EEG ölçümü için yetişkinlerin seanstan bir gün önce saçlarını saç ürünleri uygulamadan yıkamaları gerektiğini bildirin. EEG seansının yapılacağı gün makyaj yapmaktan kaçınıp kaçınamayacaklarını sorun.
2. Tüm kayıt ekipmanlarının (mikrofonlar ve video kameralar), dizüstü bilgisayarların, amplifikatörlerin ve tetik kutusu tarafından kullanılan güç bankasının oturumdan bir gün önce şarj edildiğinden emin olun. Seanstan birkaç saat önce tüm ekipmanın tamamen şarj olduğunu kontrol edin. Ekipmanda beklenmedik düşük pil seviyeleri durumları için şarj cihazları veya tercihen taşınabilir güç bankaları taşıyın.
3. Oturum için gerekli tüm formları ve kayıt ekipmanlarını paketleyin.

3. Katılımcının evinde deney hazırlığı

1. EEG jelleşme hazırlığı
   1. Jeli tutarken bir çift eldiven giyin. Dört şırıngayı jelle, iki şırıngayı pasif elektrotlar için künt uçlu ve iki şırıngayı aktif elektrotlar için daha ince uçlu doldurun.
   2. Bebek ve yetişkin EKG elektrotları için iki kare parça maskeleme bandı hazırlayın.
2. Kayıt ekipmanı hazırlığı
   1. Elektronik ekipmanı tutarken eldivenleri çıkarın.
   2. Tüm dizüstü bilgisayarları açın ve EEG dongle'larını ilgili dizüstü bilgisayarlara takın. EEG kayıt yazılımının çalıştığından emin olun.
   3. Yetişkin ve bebek amplifikatörlerini kablosuz bağlantı üzerinden ilgili dizüstü bilgisayarlardaki EEG kayıt yazılımına bağlayın.
   4. Her iki amplifikatörün de (yetişkin ve bebek) aynı tetikleme portu ayarlarına sahip olduğunu, yani tetik işaretleyicisinin giriş darbesinin yükselen (yüksek aktif) veya düşen kenarında (düşük aktif) üretilip üretilmediğini kontrol edin ve emin olun.
   5. Üç video kamerayı her bir tripoda monte edin. Her video kameranın sırasıyla bakıcıyı, bebeği ve hem bakıcıyı hem de bebeği yakaladığından emin olun (birleşik görünüm) (bkz. Şekil 1). Seansa başlamadan önce, bakıcının etkileşimler sırasında genellikle bebeğin gözüne doğru hareket ettiğini göz önünde bulundurarak, video kameranın açılarının katılımcıların yüzlerini tutarlı bir şekilde yakalayabildiğinden emin olun.
3. Bebeğin mama sandalyesini ve bakıcının sandalyesini, video kameraların yüz ifadelerini yakalayabileceği bir açıyla birbirlerine bakacak şekilde masalarının kenarına yerleştirin (bkz. Şekil 1). Masada yeterli alan yoksa, bebek sandalyesini ve bakıcının sandalyesini dik açıyla yan yana yerleştirin.

Şekil 1: Kurulumun yukarıdan aşağıya görünümü. (1) Bebeğe bakan video kamera. (2) Kombine görünümlü video kamera. (3) Bakıcıya dönük video kamera. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

4. Bakıcı için EEG ve EKG sensörü uygulaması

1. Amplifikatörün EEG kapağına güvenli bir şekilde takılması
   1. Bakıcı için, kablo hareketini ve EEG gürültüsünü azaltmak için amplifikatörü saklamak için EEG kapağının arka cebini kullanın. Kapağı katılımcıya uygulamadan önce, amplifikatörün güvenli bir şekilde saklandığından ve konektöre takıldığından emin olun.
   2. Tutarken su ile temas olmadığından emin olun amplifier (yani, jele batırılmışsa eldivenleri çıkarın).
2. Bakıcıdan gözlüklerini, maskelerini veya küpelerini çıkarmasını isteyin. Saçları bağlıysa, saçlarını indirmek için saç bandını çıkarmalarını isteyin.
3. Eldiven giyerken ve bakıcının izniyle, alnı alkollü bezler (% 70 izopropil alkol (IPA)) kullanarak temizleyin.
4. Bakıcının başının her iki yanında, doğal saç ayırma çizgilerini takip ederek kulağın tamamen görünür olduğundan emin olmak için saçları kulağın en üst noktasından ayırın.
5. Ölçüm bandını başın dört referans noktasının etrafına yerleştirerek bakıcının baş çevresini ölçün: nasion (kaş seviyesi), inion'un tepesi üzerinde (başın arkasındaki en yüksek nokta) ve sol ve sağ tragus arasında (kulakların uçları).
6. Taç benzeri bir el hareketi ile EEG başlığını içeriden gerin ve başlığı bakıcının alnından başının arkasına doğru yerleştirmeye başlayın. Kapağı bırakmadan, kayışları tutmak için ellerinizi aşağı kaydırın, çenelerine doğru çekin ve cırt cırt uçlarını sıkın. Kayışları katılımcının rahatına göre ayarlayın.
   1. Rahatsızlığı veya görüşün engellenmesini önlemek için katılımcının yüzündeki herhangi bir patlama veya saç telinin yüzden uzaklaştırıldığından emin olun.
   2. Elektrotların kafa derisi ile yakın temas halinde olduğundan emin olmak için kapağı nazikçe düzeltin. Kapakta kırışıklık olmadığından emin olun.
7. Ölçüm bandını orta hattaki elektrotların üzerine yerleştirin ve nasion ile inion arasındaki mesafeyi ölçün. Uluslararası 10-20 sisteminin Cz elektrodunun ölçümün orta noktasında olduğundan emin olun. Gerekirse kapağın konumlarını ileri geri kaydırmak için sıkma ve bırakma yöntemini kullanın.
8. Cz elektrodunun ölçümün orta noktasına karşılık geldiğinden emin olmak için sol ve sağ tragus arasındaki mesafeyi ölçün ve gerekirse ayarlayın.
9. EEG ve EKG jel uygulaması
   1. Referans ve toprak elektrotlarına jel uygulayarak başlayın. Kalan elektrotları jelleştirmeye devam edin. Arkadaki elektrotlarla başlayın, çünkü empedansın kabul edilebilir bir aralığa (tipik olarak 25 kΩ'<) düşmesi daha uzun sürebilir, çünkü yetişkinlerin tipik olarak arkada daha fazla saçı vardır.
   2. Bakıcıya jel uygularken, daha uzun ve daha ince uçlu bir şırınga kullanın. Şırınga ucunu elektrot açıklığına yerleştirin ve şırınganın alt eğrisini kullanarak saçı ayırın. Şırınga çekilirken az miktarda jel püskürtün. Kafa derisi ile elektrot arasında büyük bir boşluk varsa, teması sağlamak için elektrodu sıkıca bastırın.
   3. Verilen aktif elektrot kurulumu buna izin veriyorsa, ışığı empedans referans kılavuzu olarak kullanın. Alternatif olarak, hangi elektrotların temas iyileştirmesi gerektirdiğini belirlemek için EEG kayıt yazılımındaki empedans okumalarına bakın.
      NOT: Düşük empedanslı ve iyi sinyal kalitesine sahip elektrotlar (seansa başlamadan önce artefakt olup olmadığını kontrol ederek sağlanır) kapakta ve/veya EEG montajında yeşil renkte olacaktır. Bir elektrotun empedansı yüksekse, saçı ayırmak için çabayı tekrarlayın ve elektrottaki jeli kafa derisi ile net temas noktasına iyice hareket ettirin.
   4. Kapağın genellikle her kafaya tam olarak uymadığını ve başın içbükey bölgelerinin elektrot ile kafa derisi arasında doğal bir boşluğa neden olabileceğini unutmayın. Empedans yüksek kalırsa, elektrot ile kafa derisi arasında bir jel köprüsü sağlamak için küçük bir jel höyüğü uygulayın. Kapağın altındaki komşu elektrotlarla köprülenmeyi önlemek için bundan sonra jeli yana doğru hareket ettirmemeye dikkat edin.
   5. Kapak üzerindeki bitişik elektrotlar arasında köprülenmeyi önlemek için kuyucukları jel ile aşırı doldurmamaya dikkat edin.
   6. Tüm EEG elektrotları düşük empedansa sahip olduğunda, katılımcının sol köprücük kemiğinin altındaki yumuşak alanı alkollü mendil kullanarak temizleyin ve EKG elektrodunu takmaya başlayın.
      1. EKG elektrodunun altına dairesel bir bant takın ve elektrotun kuyusunu kaplayacak kadar jel uygulayın.
      2. Elektrodu sol köprücük kemiğinin altındaki yumuşak alana takın. Sensörün üst kısmına beyaz maskeleme bandı uygulayın.

5. Bebek için EEG ve EKG sensörü uygulaması

1. Bakıcıdan, bebeğin deneyciler tarafından sağlanan ve daha sonra amplifikatörü saklayacak bir arka cebi olan bir yelek giymesine yardım etmesini isteyin.
2. Bakıcının izniyle, alkollü mendil kullanarak alnı temizleyin. Ölçüm bandını dört referans noktasının etrafına yerleştirerek bebeğin baş çevresini ölçün.
3. Bebek görünüşte iyi bir ruh halindeyse ve kendi başına veya bir bakıcıyla mutlu bir şekilde oynuyorsa, EEG kapağını takmaya devam edin. Bebeğin ruh hali ve şapkaya yatkınlığı konusunda bakıcıya danışın. Ebeveynle mutabık kalırsanız, kapatmadan önce bebeğin ellerini meşgul edecek kuru yiyecekler veya oyuncaklar hazırlayın. Ek olarak, bebeği bakıcının kucağına koyun, böylece jelleşme işlemi sırasında kendilerini rahat hissederler.
4. Kapağı aynı taç benzeri germe hareketiyle bebeğin kafasına yerleştirin ve cırt cırt uçları çenenin altına sabitleyin. İkinci deneycinin veya bakıcının, cırt cırt uçları tutturmayı kolaylaştırmak için bir çıngırak kullanarak bebeğe bakmasını isteyin.
   1. Rahatsızlığı veya görmenin engellenmesini önlemek için bebeğin yüzündeki herhangi bir patlama veya başıboş tüyün kapağın altına düzgün bir şekilde sokulduğundan emin olun.
   2. Elektrotların kafa derisi ile yakın temas halinde olduğundan emin olmak için kapağı nazikçe düzeltin. Kapakta kırışıklık olmadığından emin olun.
5. Cz elektrodu başın orta noktasında veya üstünde olacak şekilde kapağın doğru şekilde yerleştirildiğinden emin olmak için ölçüm bandını kullanın ve gerekirse ayarlamak için sıkma ve serbest bırakma yöntemini kullanın (bkz. adım 4.7).
6. Amplifikatörü güvenli bir şekilde kapağa takın. Bağlandıktan sonra empedans okumalarını görüntüleyin.
7. Bağlı amplifikatörü bebek yeleğinin arkasındaki cebe yerleştirin.
8. EEG ve EKG jel uygulaması
   1. Referans ve toprak elektrotlarına jel uygulayarak başlayın. Kalan elektrotları arkadan başlayarak jelleştirmeye devam edin.
      NOT: Bebekler, deneycilerin kafalarına dokunması veya jelin soğuma hissi nedeniyle biraz telaşlı olabilir. Bu durumda, devam etmeden önce bakıcının bebeği yatıştırması için biraz zaman tanıyın. İkinci deneyci bebeğin dikkatini dağıtabilir (örneğin, baloncukları üfleyerek, oyuncaklar kullanarak veya biraz yiyecek vererek).
   2. Tüm elektrot açıklıklarını jel ile doldurun ve ardından pasif elektrotlar kullanıyorsanız (burada olduğu gibi) saçı soldan sağa hafif bir hareketle ayırmak için pamuk uçlarını kullanmaya devam edin; jelleşme sırasında empedansı kontrol etmek için EEG kayıt yazılımındaki montaja bakın.
   3. Tüm elektrotların EEG kayıt yazılımında tipik olarak 50 kΩ'< düşük empedans gösterdiğinden emin olun, çünkü bebekler yetişkinlere kıyasla jelleşme sürecine daha az toleranslıdır.
   4. Bebeğin sol köprücük kemiğinin altındaki yumuşak alanı bebek mendilleriyle temizleyin ve EKG'yi yetişkin EKG'si ile aynı prosedürü izleyerek bebeğin sol köprücük kemiğinin altına takın.

6. Çok modlu veri senkronizasyonu için bir tetikleme kutusu oluşturma

NOT: Farklı sensör veri akışları (yani EEG, EKG, video ve ses) oturum sırasında farklı zaman noktalarında kayda başlayacağından, tek bir olay zaman çizelgesi oluşturmak için manuel olarak senkronize edilmeleri gerekir. Bu nedenle, hem video kamera (yani LED ışık) hem de amplifikatör (yani dijital veya analog sinyal) tarafından yakalanabilen ortak bir olaya ihtiyaç vardır. Bunu başarmak için, aşağıda ayrıntılı olarak açıklandığı gibi basit bir mikrodenetleyici birim programı kullanılarak oluşturulabilen bir şirket içi senkronizasyon tetikleme kutusu kullanılır.

1. Tetik kutusunu oluşturmak için bir mikrodenetleyici geliştirme kartı, LED, BNC konektörü, güç bankası, bir dijital giriş cihazı (yani bir basma düğmesi) ve elektrik darbe/sinyal çıkışı (yani tetik kabloları) kullanın.
   1. Dişi BNC konektörünü giriş görevi gören basmalı düğmeye bağlayın (örn. giriş pimi: 8) ve LED ışığı ve elektrik darbe sinyali çıkış görevi görür (örn. çıkış pimi: 12; bkz. Şekil 2A).
   2. BNC konektörünü 2.5 mm elektrik kablosu kabloları aracılığıyla iki amplifikatöre bağlayın ve tek bitlik tetikleyiciler üretinampsampitages basma düğmesinden dijital TTL sinyalini okuduğunda EEG-EKG kaydında (bkz. Şekil 2C).
2. Sıkı ve doğru EEG-EEG senkronizasyonu sağlamak için yetişkin ve bebek amplifikatörlerinin tetik bağlantı noktası ayarlarını aynı şekilde yapılandırın.
   1. Tetik sistemini, tetik butonu basıldığında değil, tetik butonu serbest bırakıldığında (itildikten sonra) her iki amplifikatör kaydında da tetik işaretleri üretilecek şekilde tasarlayın.
   2. Amplifikatörlerdeki tetik bağlantı noktasının mevcut durumunu belirleyin. Bu başlangıçta 0 veya DÜŞÜK ise, basma düğmesi bırakıldığında bir işaretçi oluşturmak için bağlantı noktasını düşük etkin olarak ayarlayın. Alternatif olarak, bağlantı noktasının başlangıç durumu 1 veya YÜKSEK ise, basma düğmesi bırakıldığında bir işaretleyici oluşturmak için bağlantı noktasını yüksek etkin olacak şekilde ayarlayın (bkz. Şekil 3).

Şekil 2: Tetik kutusunun inşası. (A) Tetik kutusu için mikrodenetleyici devre şeması; (B) Yerleşik tetik kutusunun iç kısımları; (C) Yetişkin ve bebek EEG-EKG amplifikatörlerine, tetik düğmesine ve güç bankasına bağlı tetik kutusu. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

Şekil 3: Yüksek aktif ve düşük aktif tetikleme bağlantı noktası ayarları. Tetik piminin başlangıç durumuna (0 veya 1) bağlı olarak, tetik portu ayarı (Yüksek Aktif, HA veya Düşük Aktif, LA), işaretleyici darbenin sonunda (tetik basma düğmesi bırakıldığında) üretilecek şekilde seçilir. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

7. Sensör akışları senkronizasyonu

1. Senkronizasyonu kolaylaştırmak için, mikrofon alıcısını ilgili video kameraya takın, böylece videoyu (video kamera) ses (mikrofon) ile otomatik olarak senkronize edin.
   NOT: Mikrofonlar video kameralara bağlı olduğundan ve EEG ve EKG elektrotları aynı amplifikatöre bağlı EEG elektrot dal setinden geldiğinden, bu veri akışları otomatik olarak önceden senkronize edilir.
2. İlgili mikrofon vericisini bakıcının üst kısmının yakasına ve bebeğin yeleğine takın.
3. Konumlarının odadaki Tetik Kutusundan gelen LED ışık sinyalini yakalayabildiğinden emin olduktan sonra üç video kameranın tümü için video kamera kayıtlarını başlatın.
4. EEG kaydını dizüstü bilgisayarda ve hem bebek hem de bakıcı için amplifikatörde (SD kart versiyonu) başlatın. Seans sonrası senkronizasyonu kolaylaştırmak için, önce kameraları başlatın, ardından yetişkin-bebek sırasına göre EEG sensörlerini başlatın, çünkü bebek EEG'si diğer tüm sensörlerin senkronize edildiği Ana sensördür (negatif video-EEG ofsetlerini önlemek için).
5. Her ikisini de takın amplifier sahte işaretleri önlemek için 2.5 mm jakı sıkıca kullanarak tetik kutusu kurulumuna (Şekil 2C).
   NOT: Jak amplifikatöre bağlı olduğu için EEG sürekli akışında bir tetikleme işaretçisi görülmelidir.
6. Trigger Box'ı kullanarak veri akışlarını senkronize edin.
   1. İki konfigürasyon arasındaki işaretleyici görünümündeki fark (düğmeye basmanın başlangıcı ve bitişi) yalnızca basmalar önemli ölçüde uzun olduğunda (en az 1 - 2 s uzunluğunda) fark edildiğinden, uzun basmalı düğmeye basmalar gerçekleştirin.
   2. Sensörler arasındaki tahmini uzaklıkların doğruluğunu ve güvenilirliğini artırmak ve bazı tetikleyicilerin bazı sensörler tarafından kaydedilmediği durumlarda post-hoc senkronizasyona yardımcı olmak için birden fazla tetikleyici üretmek için birden fazla uzun basış gerçekleştirin.
   3. Tetik Kutusundan gelen LED sinyalinin kayıtlarda görünüp görünmediğini doğrulamak için tüm kameraları kontrol edin ve dizüstü bilgisayarda devam eden EEG kayıtlarında eşzamanlı işaretlerin görüntülenip görüntülenmediğini kontrol edin.
7. Çıkarın ampyükselticileri tetik kutusu kurulumundan çıkarın ve amplifikatörlerin ilgili EEG kapaklarına güvenli bir şekilde takıldığından emin olun.
8. Bu senkronizasyon prosedürünü deneysel oturumun başında ve sonunda, özellikle de bırakılan video karelerini izlemek için web kameraları kullanılıyorsa ve bu da senkronizasyonun kaymasına neden oluyorsa gerçekleştirin.

8. Ebeveyn-bebek etkileşimi deneyi

1. Ebeveyn-bebek etkileşimi görevine başlamadan önce, bakıcı-bebek etkileşimi deneyleri için olası dikkat dağıtıcı unsurları ortadan kaldırmak için tüm ekipmanı masadan çıkarın.
2. Deneysel görevleri yürütün.
   NOT: Görevler, deneycinin minimum talimatı veya katılımı ile ikili arasındaki doğal etkileşimleri vurgulamak için seçilmiştir (örneğin, evde tipik olarak yaptığınız gibi bebeğinizle 5 dakika boyunca okuyun). Görevin uzunluğu, katılımcıların konforuna ve ekipmanın sınırlamalarına, örneğin amplifikatörün pil ömrüne bağlıdır.
3. Mümkünse, dikkatin dağılmasını önlemek için tüm deneycilerin deney boyunca bebeğin görüşünden gizlendiğinden emin olun. Bir deneyci, herhangi bir sensör akışı sorununun ortaya çıkması durumunda müdahale edebilmek için kayıt yapan dizüstü bilgisayarların yakınında kalmaktır. Kablosuz (Wi-Fi, Bluetooth) bozulması nedeniyle kaybolan örnekleri önlemek için kayıt dizüstü bilgisayarlarının amplifikatörlere (< 10 m) yakın olduğundan emin olun.

9. Deneyin sonunda temizlik

1. Video kameralardaki ve dizüstü bilgisayardaki EEG kayıt yazılımındaki ve amplifikatördeki kayıtları durdurun. Amplifikatörü kapatın ve kapaktan çıkarın.
2. EEG kapaklarının çıkarılması
   1. Bakıcıdan başlayarak EKG bantlarını ve elektrotlarını nazikçe çıkarın veya gerekirse bakıcıdan bebeğin EKG'sini çıkarmasını isteyin. Bebeğin cildi hassas olduğundan, daha kolay çıkarılması için bandı ıslatmak için bebek mendilleri veya ılık su kullanın.
   2. Kapağın cırt cırt uçlarını çıkararak başlayın, ardından kapağı geriye doğru soyun ve ters çevirin. Bebeğin kafasındaki jel kalıntısını temizlemek için bebek mendili kullanın ve bakıcının kapağını çıkarmaya devam edin.
   3. Bakıcıya fazla jelin duşta kolayca yıkandığını söyleyin.
3. Nakliye için hazırlıklar
   1. EEG kapağını, EEG ve EKG elektrotları ile birlikte plastik bir torbaya koyun. Kapaktaki jelin kapağın ayırıcı kutusu ile temas etmediğinden emin olun. Taşıma sırasında kabloları ve ayırıcı kutuyu yapılandırılmış bir kutuda tutun.
   2. Taşıma sırasında mekanik hasarı önlemek için, titreşimi en aza indirmek için amplifikatörü yastıklı bir kutuya koyun.
4. Laboratuvarda kapak sonrası temizlik
   1. EEG kapaklarını mümkün olan en kısa sürede temizlemeye başlayın.
   2. EEG kapaklarını bir temizleme küvetine koyun ve telleri kuru bezlerle su kaynağından uzağa sıkıştırın. Ayırıcı kutusunun su ile temas etmediğinden emin olun.
   3. Küvete yaklaşık 1 L su dökün ve 10 mL aldehit bazlı dezenfektan ekleyin. Kapağın solüsyon içinde 10 dakika oturmasına izin verin. Kapağı solüsyon içinde çok uzun süre tutmayın veya çok fazla dezenfektan koymayın çünkü zamanla kapakların bozulmasını hızlandıracaktır.
   4. 10 dakika sonra, elektrotlardaki jel kalıntısını akan su altında temizlemek için bir diş fırçası kullanın. Aktif elektrotları temizlerken özellikle dikkatli olun, çünkü her elektrotun içine yerleştirilmiş küçük elektronik devreler vardır.
   5. Dezenfektan solüsyonunu çıkarmak için kapağı suyla iyice durulayın.
   6. Kuru bir bez kullanarak kapağı kurulayın ve kalan nemi emmek için kapağın içine kuru bir bez yerleştirin. Kuru bezi kapağın içinde tutmak için Cırt Cırt uçlarını kapatın.
   7. Kapağı kuruması için asın ve kapağın ıslak uçlarının konektörlerle buluşmadığından emin olun. Bunu başarmak için, asılı iken kapağı ayırıcı kutudan ve konektörlerden daha düşük bir konuma yerleştirin.
5. Veri kaydetme
   1. Video kameraların SD kartlarından, amplifikatörlerden ve dizüstü bilgisayardan alınan kayıtlardan gelen verilerin dışa aktarıldığından ve veri depolama alanına yedeklendiğinden emin olun.

10. Veri kalitesi güvencesi

1. Video-ses verileri
   1. Sesin açık olduğunu, görevler sırasında herhangi bir görünümün engellenmediğini ve işaretçilerin yakalandığını kontrol edin.
2. EEG-EKG verileri
   1. SD kart kaydının mevcut olduğundan ve bozuk olmadığından emin olun. İşaretleyicilerin her iki EEG kaydında da yakalanıp yakalanmadığını kontrol edin.
   2. Teknik arızaları, yani amplifikatör bağlantısının kesilmesini ve EEG / EKG sinyalinde elektriksel veya mekanik parazit olup olmadığını kontrol edin.

11. Veri işleme

1. Çok sensörlü kayıtların senkronizasyonu
   1. Bakıcı, bebek ve birleşik görüntülü video kamera videolarını video düzenleme yazılımına aktarın.
   2. Her bir LED tetikleme ışığının ilk göründüğü belirli kareleri işaretlemek için videoyu izleyin. Videoyu gözden geçirmeye devam edin ve her tetik için LED ışığının tamamen kaybolduğu belirli çerçeveye başka bir işaretçi ekleyin.
   3. Her üç video için de bu adımları tamamlayın. Tamamlandığında, tüm videolardaki işaretçilerin kare numaralarını bir e-tabloya yazın.
   4. EEG işaretleyicisini açın files bebek ve yetişkin için amplifikatörün SD kartından. İşaretleyici örnek bilgilerini bir elektronik tabloya yazın.
   5. Video saniyedeki kare sayısı (FPS, örneğin 25 FPS) ve EEG-EKG saniyedeki örnek sayısı (örneğin 500 Hz) olarak kaydedildiğinden, tek bir zaman çizelgesi oluşturabilmek için kare ve örnek numaralarını milisaniye (ms) gibi ortak bir ölçüm birimine dönüştürün.
   6. Her sensör için (videolar ve fizyoloji kayıtları), burada tetikleyiciler arası aralıklar (ITI) olarak adlandırılan tetikleyiciler arasındaki süreleri, her ardışık işaretleyici çifti için ms zaman damgasını çıkararak hesaplayın.
      NOT: Kayıt sensörlerinin başlangıç zamanları farklı olsa da, farklı sensörler (videolar ve EEG'ler) arasında aynı tetikleyici seti için ms cinsinden ITI'ler yine de eşleşmelidir. Bu nedenle, bunu doğrulamak için, her sensör ile ana EEG arasındaki her ITI'deki (ITI Lag) farkı hesaplayın.
   7. Video-EEG ITI Gecikmelerinin kalitesini kontrol edin. Örnekleme hızı / FPS iki sensör arasında farklı olduğundan, tipik olarak, EEG videolardan çok daha yüksek bir örnekleme hızına sahiptir ve hesaplanan EEG-video ITI gecikmeleri için 1 video karesi (burada 40 ms) tolerans ile bir hataya izin ±.
   8. Erişkin EEG'sinin kalitesini kontrol edin - bebek EEG'si ITI Gecikmeleri. Aynı örnekleme hızına sahip olduklarından, ± 1 EEG örneğinin (burada 2 ms) hata toleransına izin verin.
   9. Bu kontroller tamamlandıktan sonra, her bir sensör ile Ana sensörün zaman çizelgesi (bu durumda bebek EEG'si) arasındaki ofsetleri hesaplayın.
   10. Master EEG'nin her bir tetikleyici işaretleyicisinin ms zaman damgasını her sensörün ilgili işaretleyicilerinden (videolar, yetişkin EEG'si) çıkarın. Bu, her sensör için N [sensör - ana EEG] ofsetleri (N = tetikleyici sayısı) üretir.
   11. Her sensör için, bu ofsetlerin ortalamasını hesaplayın ve ana EEG'ye göre son ofset numarasını üretmek için bunları yuvarlayın. Video ve EEG verilerini ana EEG ile aynı anda başlayacak şekilde kesmek için bu ofset numaralarını kullanın.
2. Basit video kodlama
   1. Videolardaki deneyin farklı aşamalarını (örneğin, deney görevlerinin başlangıcı ve bitişi veya kesintiler) tanımlamak için, video düzenleme yazılımı kullanarak karelerdeki belirli zaman damgalarını not edin.
3. EEG ön işleme
   1. Görevin başında ve sonunda yetişkinlerin ve bebeklerin EEG dosyalarını kesin.
   2. Kötü kanalları belirleyin ve kaldırın
      1. Görev kaydının tamamı/çoğunluğu boyunca sürekli gürültülü görünen veya sinyal içermeyen kanalları not edin.
         NOT: Düşük yoğunluklu kayıtlar için amaç, mümkün olduğunca çok kanalı tutmaktır. Bu nedenle, yalnızca kısa süreler için kötü olan kanallar için, bozuk veri segmentinin kanalın kendisi yerine analizin daha sonraki bir aşamasında kaldırılması tercih edilir.
      2. Uzaktaki kanalları belirlemek için Güç Spektral Yoğunluğunu (PSD) çizin ve görsel olarak inceleyin.
   3. Yavaş (2 saniyeden fazla) doğrusal eğilimleri kaldırmak için yüksek geçiren, 0,5 Hz kesme frekansına sahip bir Temel FIR yüksek geçiren filtre kullanarak verileri filtreleyin.
   4. Miyojenik ve harici kaynaklardan gelen yüksek frekanslı gürültüyü gidermek için, alçak geçiren 35 Hz kesme frekansına sahip bir Temel FIR alçak geçiren filtre kullanarak verileri filtreleyin.
   5. Verileri ardışık, çakışmayan 1 sn dönemlere ayırın.
   6. Minimum değeri -100 μV'nin (yetişkinler için) ve -150'nin (bebekler için) altında ve/veya maksimum değeri +100 μV'nin (yetişkinler için) ve +150'nin (bebekler için) üzerinde olan tüm segmentleri otomatik olarak reddedin.
   7. 11.3.6'da hariç tutulmayan tüm segmentleri görsel olarak inceleyin. Yapıt içeren tüm segmentleri manuel olarak reddedin. Reddedilen segmentler arasında yalnızca tek bir 1s segmenti kabul ediliyorsa, tek bir 1s segmentinin tutulmaması için tüm dönemi kaldırın.
   8. INS / ikili analiz için, yalnızca yetişkinler ve bebekler için ortak olan kabul edilen segmentleri analiz edin. Bebekte reddedilen yetişkinin tüm segmentlerini çıkararak ve bunun tersi de geçerlidir, yetişkin ve bebeğin EEG zaman serilerinin mükemmel bir şekilde hizalandığından emin olun.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Sonuçlar

Bu çalışmaya dahil edilen katılımcılar, 8 ila 12 aylık, tipik olarak gelişmekte olan bebekler ve evde İngilizce veya İngilizce ve ikinci bir dil konuşan anneleri ve / veya büyükanneleriydi. Görevler sırasında 7 elektrotlu EEG'ler ve yetişkinlerin ve bebeklerin tek derivasyonlu EKG'sinin yanı sıra üç kamera ve mikrofondan alınan video ve ses kayıtları eş zamanlı olarak alındı. Nöral aktiviteler uluslararası 10-20 sistemine göre F3, F4, C3, Cz, C4, P3 ve P4 üzerinden ölçüldü. Farklı ver...

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Tartışmalar

Bu protokolde, katılımcıların evlerinde, bebeklerin ve bakıcıların kendilerini daha rahat hissedebilecekleri ve davranışlarının laboratuvar ortamının aksine gerçek yaşam etkileşimlerini daha iyi temsil edebileceği ölçümler yapıyoruz, böylece ekolojik geçerliliği artırıyoruz⁷. Ayrıca, ev ortamındaki kayıtlar, örneğin seyahat süreleri ile ilgili olarak katılımcıların üzerindeki yükü hafifletebilir ve böylece belirli katılımcı gruplarını daha erişilebilir...

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Malzemeler

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