Çalışma, Nanyang Teknoloji Üniversitesi'nden VR'ye verilen Başkanlık Doktora Sonrası Burs Hibesi ile finanse edildi.

Bebek-Bakıcı Etkileşimlerinde Gerçek Hayat EEG ve EKG Senkronizasyonu

<ol>
	<li>Hari, R., Henriksson, L., Malinen, S., Parkkonen, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Centrality+of+social+interaction+in+human+brain+function.">Centrality of social interaction in human brain function.</a> Neuron. 88 (1), 181-193 (2015).</li><li>Endevelt-Shapira, Y., Djalovski, A., Dumas, G., Feldman, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Maternal+chemosignals+enhance+infant-adult+brain-to-brain+synchrony.">Maternal chemosignals enhance infant-adult brain-to-brain synchrony.</a> Sci Adv. 7 (50), (2021).</li><li>Santamaria, L., 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=Emotional+valence+modulates+the+topology+of+the+parent-infant+inter-brain+network.">Emotional valence modulates the topology of the parent-infant inter-brain network.</a> NeuroImage. 207, 116341 (2020).</li><li>Nguyen, 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=The+effects+of+interaction+quality+on+neural+synchrony+during+mother-child+problem+solving.">The effects of interaction quality on neural synchrony during mother-child problem solving.</a> Cortex. 124, 235-249 (2020).</li><li>Reindl, V., Gerloff, C., Scharke, W., Konrad, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Brain-to-brain+synchrony+in+parent-child+dyads+and+the+relationship+with+emotion+regulation+revealed+by+fNIRS-based+hyperscanning.">Brain-to-brain synchrony in parent-child dyads and the relationship with emotion regulation revealed by fNIRS-based hyperscanning.</a> NeuroImage. 178, 493-502 (2018).</li><li>Reindl, V., 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=Conducting+hyperscanning+experiments+with+functional+near-infrared+spectroscopy.">Conducting hyperscanning experiments with functional near-infrared spectroscopy.</a> J Vis Exp. (143), e58807 (2019).</li><li>Gardner, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Methodological+issues+in+the+direct+observation+of+parent-child+interaction:+Do+observational+findings+reflect+the+natural+behavior+of+participants.">Methodological issues in the direct observation of parent-child interaction: Do observational findings reflect the natural behavior of participants.</a> Clin Child Fam Psychol Rev. 3, 185-198 (2000).</li><li>Xu, J., Zhong, B. <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+portable+EEG+technology+in+educational+research.">Review on portable EEG technology in educational research.</a> Comput Hum Behav. 81, 340-349 (2018).</li><li>Troller-Renfree, S. V., 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=Feasibility+of+assessing+brain+activity+using+mobile,+in-home+collection+of+electroencephalography:+methods+and+analysis.">Feasibility of assessing brain activity using mobile, in-home collection of electroencephalography: methods and analysis.</a> Dev Psychobiol. 63 (6), e22128 (2021).</li><li>B&#246;gels, S., Levinson, S. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+brain+behind+the+response:+Insights+into+turn-taking+in+conversation+from+neuroimaging.">The brain behind the response: Insights into turn-taking in conversation from neuroimaging.</a> Res Lang Soc. 50 (1), 71-89 (2017).</li><li>Georgieva, 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=Toward+the+understanding+of+topographical+and+spectral+signatures+of+infant+movement+artifacts+in+naturalistic+EEG.">Toward the understanding of topographical and spectral signatures of infant movement artifacts in naturalistic EEG.</a> Front Neurosci. 14, 452947 (2020).</li><li>Dikker, 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=Brain-to-brain+synchrony+tracks+real-world+dynamic+group+interactions+in+the+classroom.">Brain-to-brain synchrony tracks real-world dynamic group interactions in the classroom.</a> Curr Biol. 27 (9), 1375-1380 (2017).</li><li>Oliveira, A. S., Bryan, R. S., Hairston, W. D., Peter, K., Daniel, P. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Proposing+metrics+for+benchmarking+novel+EEG+technologies+towards+real-world+measurements.">Proposing metrics for benchmarking novel EEG technologies towards real-world measurements.</a> Front Hum Neurosci. 10, 188 (2016).</li><li>Turk, E., Endevelt-Shapira, Y., Feldman, R., vanden Heuvel, M. I., Levy, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Brains+in+sync:+Practical+guideline+for+parent-infant+EEG+during+natural+interaction.">Brains in sync: Practical guideline for parent-infant EEG during natural interaction.</a> Front Psychol. 13, 833112 (2022).</li><li>Kayhan, E., 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+dual+EEG+pipeline+for+developmental+hyperscanning+studies.">A dual EEG pipeline for developmental hyperscanning studies.</a> Dev Cogn Neurosci. 54, 101104 (2022).</li><li>Ayrolles, 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=HyPyP:+a+Hyperscanning+Python+pipeline+for+inter-brain+connectivity+analysis.">HyPyP: a Hyperscanning Python pipeline for inter-brain connectivity analysis.</a> Soc Cogn Affect Neurosci. 16 (1-2), 72-83 (2021).</li><li>Delorme, S., 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.">EEGLAB: an open-source toolbox for analysis of single-trial EEG dynamics.</a> J Neurosci Meth. 134, 9-21 (2004).</li><li>Nathan, 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=Negligible+motion+artifacts+in+scalp+electroencephalography+(EEG)+during+treadmill+walking.">Negligible motion artifacts in scalp electroencephalography (EEG) during treadmill walking.</a> Front Hum Neurosci. 9, 708 (2016).</li><li>Stone, D. B., Tamburro, G., Fiedler, P., Haueisen, J., Comani, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Automatic+removal+of+physiological+artifacts+in+EEG:+The+optimized+fingerprint+method+for+sports+science+applications.">Automatic removal of physiological artifacts in EEG: The optimized fingerprint method for sports science applications.</a> Front Hum Neurosci. 12, 96 (2018).</li><li>Noreika, V., Georgieva, S., Wass, S., Leong, V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=14+challenges+and+their+solutions+for+conducting+social+neuroscience+and+longitudinal+EEG+research+with+infants.">14 challenges and their solutions for conducting social neuroscience and longitudinal EEG research with infants.</a> Infant Behav Dev. 58, 101393 (2020).</li><li>Ng, B., Reh, R. K., Mostafavi, 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+practical+guide+to+applying+machine+learning+to+infant+EEG+data.">A practical guide to applying machine learning to infant EEG data.</a> Dev Cogn Neurosci. 54, 101096 (2022).</li><li>vander Velde, B., Junge, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Limiting+data+loss+in+infant+EEG:+putting+hunches+to+the+test.">Limiting data loss in infant EEG: putting hunches to the test.</a> Dev Cogn Neurosci. 45, 100809 (2020).</li><li>Bell, M. A., Cuevas, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Using+EEG+to+study+cognitive+development:+Issues+and+practices.">Using EEG to study cognitive development: Issues and practices.</a> J Cogn Dev. 13 (3), 281-294 (2012).</li><li>Lopez, K. L., 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=HAPPILEE:+HAPPE+in+low+electrode+electroencephalography,+a+standardized+pre-processing+software+for+lower+density+recordings.">HAPPILEE: HAPPE in low electrode electroencephalography, a standardized pre-processing software for lower density recordings.</a> NeuroImage. 260, 119390 (2022).</li></ol>

Herhangi bir çıkar çatışması beyan edilmeyecektir.

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...

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 çalışmalarlabirlikte 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.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>10 cc Luer Lock Tip syringe without Needle</td>
			<td>Terumo Corporation</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>actiCAP slim 8-channel electrode set (LiveAMP8)</td>
			<td>Brain Products GmbH</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Arduino Software (IDE)</td>
			<td>Arduino</td>
			<td>Arduino IDE 1.8.19</td>
			<td>The software used to write the code for the Arduino microcontroller. Alternate programming software may be used to accompany the chosen microcontroller unit.&#160;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Arduino Uno board</td>
			<td>Arduino</td>
			<td></td>
			<td>Used for building the circuit of the trigger box. Alternate microcontroller boards may be used.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>BNC connectors</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>BNC connectors to connect the various parts of the trigger box setup.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>BNC Push button&#160;</td>
			<td>Brain Products GmbH</td>
			<td>BP-345-9000</td>
			<td>BNC trigger push button to send triggers.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>BNC to 2.5 mm jack trigger cable (80 cm)&#160;</td>
			<td>Brain Products GmbH</td>
			<td>BP-245-1200</td>
			<td>BNC cables connecting the 2 LiveAmps to the trigger box.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>BrainVision Analyzer Version 2.2.0.7383</td>
			<td>Brain Products GmbH</td>
			<td></td>
			<td>EEG analysis software.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>BrainVision Recorder License with dongle</td>
			<td>Brain Products GmbH</td>
			<td>S-BP-170-3000</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>BrainVision Recorder Version 1.23.0003</td>
			<td>Brain Products GmbH</td>
			<td></td>
			<td>EEG recording software.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Custom 8Ch LiveAmp Cap passive (infant EEG caps)</td>
			<td>Brain Products GmbH</td>
			<td>LC-X6-SAHS-44, LC-X6-SAHS-46, LC-X6-SAHS-48&#160;</td>
			<td>For infant head sizes 44, 46, 48 . Alternate EEG caps may be used.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Dell Latitude 3520 Laptops</td>
			<td>Dell</td>
			<td></td>
			<td>Two laptops, one for adult EEG recording and one for infant EEG recording. Alternate computers may be used.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Dental Irrigation Syringes</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>LiveAmp 8-CH wireless amplifier</td>
			<td>BrainProducts GmbH</td>
			<td>BP-200-3020</td>
			<td>Two LiveAmps, one for adult EEG and one for infant EEG. Alternate amplifier may be used.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Manfrotto MT190X3 Tripod with 128RC Micro Fluid Video Head</td>
			<td>Manfrotto</td>
			<td>MT190X3</td>
			<td>Alternate tripods may be used.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Matlab Software</td>
			<td>The MathWorks, Inc.</td>
			<td>R2023a</td>
			<td>Alternate analysis and presentation software may be used.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Power bank (10000 mAh)</td>
			<td>Philips</td>
			<td>DLP6715NB/69</td>
			<td>Alternate power banks may be used.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Raw EEG caps</td>
			<td>EASYCAP GmbH</td>
			<td></td>
			<td>For Adult head sizes 52, 54, 56, 58. Alternate EEG caps may be used.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Rode Wireless Go II Single Set</td>
			<td>R&#248;de Microphones</td>
			<td></td>
			<td>Alternate microphones may be used.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sony FDR-AX700 Camcorder</td>
			<td>Sony</td>
			<td>FDR-AX700</td>
			<td>Alternate camcorders or webcams may be used.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>SuperVisc High-Viscosity Gel&#160;</td>
			<td>EASYCAP GmbH</td>
			<td>NS-7907</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

home-based eeg hyperscanning for infant-caregiver social interactions

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.

With the simultaneous recording of brain activities from two or more interacting subjects, also known as hyperscanning, it has become possible to elucidate the neural basis of social interactions in their complex, bidirectional, and fast-paced dynamics1. This technique has shifted the focus from studying individuals in isolated, tightly controlled settings to examining more naturalistic interactions, such as parent-child interactions during free play2,3, puzzle-solving4, and cooperative computer games5,6. These studies demonstrate that brain activities synchronize during social interactions, i.e., show temporal similarities, a phenomenon termed interpersonal neural synchrony (INS). However, the great majority of hyperscanning studies have been confined to laboratory settings. While this allows for better experimental control, it may come at the expense of losing some ecological validity. Behaviors observed in the laboratory may not be representative of the participants&#39; typical everyday interactive behaviors due to the unfamiliar and artificial setting and the nature of the tasks imposed7.
Recent advances in mobile neuroimaging devices, such as electroencephalography (EEG) or functional near-infrared spectroscopy (fNIRS), alleviate these issues by removing the requirement for participants to remain physically connected to the recording computer. Thus, they allow us to measure participants&#39; brain activities while they interact freely in the classroom or in their homes8,9. The advantage of EEG compared to other neuroimaging techniques, such as fNIRS, is that it has an excellent temporal resolution, which makes it particularly suitable for investigating fast-paced social dynamics10. Yet, it comes with the caveat that the EEG signal is highly vulnerable to motion and other physiological and non-physiological artifacts11.
Despite this, the first studies have successfully implemented EEG hyperscanning set-ups in realistic environments and conditions. For instance, Dikker et al.12 measured the EEG signal of a group of students while they engaged in various classroom activities, including attending lectures, watching videos, and participating in group discussions. This study, along with other studies8,9, has predominantly utilized dry EEG electrodes to ease the process of conducting measurements in non-laboratory settings. Compared to wet electrodes, which require the application of conductive gel or paste, dry electrodes offer notable advantages in terms of usability. They have been shown to exhibit comparable performance to wet electrodes in adult populations and stationary conditions; however, their performance may decrease in motion-related scenarios due to increased impedance levels13.
Here, we present a working protocol to capture synchronized recordings from a low-density seven-channel liquid gel EEG system with a single lead electrocardiography (ECG) connected to the same wireless amplifier (sampling rate: 500 Hz)&#160;of infant-caregiver dyads in a home setting. While active electrodes were used for adults, passive electrodes were used instead for infants since the latter typically comes in the form of ring electrodes, thereby easing the process of gel application. Additionally, EEG-ECG recordings were synchronized to three cameras and microphones to capture the participants&#39; behaviors from different angles. In the study, 8-12-month-old infants and their caregivers engaged in a reading and play task while their EEG, ECG, and behaviors were recorded. To minimize the impact of excessive movement on EEG signal quality, the tasks were conducted in a table-top setting (e.g., utilizing the kitchen table and an infant highchair), requiring participants to remain seated throughout the interaction task. Caregivers were provided with three age-appropriate books and table-top toys (equipped with suction cups to prevent them from falling). They were instructed to read to their child for approximately 5 min, followed by a 10 min play session with the toys.
This protocol details the methods for collecting synchronized EEG-ECG, video, and audio data during the reading and play tasks. The overall procedure, however, is not specific to this research design but is appropriate for different populations (e.g., parent-child dyads, friend dyads) and experimental tasks. The method of synchronization of different data streams will be presented. Further, a basic EEG preprocessing pipeline based on Dikker et al.12 will be outlined, and EEG data retention rates and quality control metrics will be reported. Since the specific analytical choices depend on a variety of factors (such as task design, research questions, EEG montage), hyperscanning-EEG analysis will not be detailed further, but instead, the reader will be referred to existing guidelines and toolboxes (e.g.,14 for guidelines;15,16 for hyperscanning analysis toolboxes). Finally, the protocol discusses challenges and potential solutions for EEG-ECG hyperscanning in the home and other real-world settings.

Yazar Spotlight: Senkronize Multimodal Veri Toplama Yoluyla Bebek Bakıcısı Etkileşimlerini Yakalama

Bebek-Bakıcının Sosyal Etkileşimleri için Ev Tabanlı EEG Hiper Tarama

Our research aims to study how social interactions between infants and caregivers can impact the infant's learning and development. We have developed a comprehensive hyperscanning protocol to capture synchronized EEG, ECG, and behavioral recordings from infant-caregiver dyads during interactive play tasks in the family home. Unlike prior hyperscanning protocols, which have primarily been conducted in laboratory environments, our experiment is conducted in the home setting.One key experimental challenge is balancing the need for standardization across home environments, which can limit ecological validity, with the flexibility required to promote naturalistic interactions between participants. This protocol offers unique insights into addressing potential issues and critical considerations regarding the experimental setup, tasks, and data collection in home settings. Additionally, our protocol provides a detailed demonstration of the design and setup of the multimodal synchronization of EEG, ECG, video and audio data into a single timeline.

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...

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

Prior hyperscanning studies that record the brain activities of caregivers and children concurrently have primarily been conducted within the confines of ...

Araştırmamız, bebekler ve bakıcılar arasındaki sosyal etkileşimlerin bebeğin öğrenmesini ve gelişimini nasıl etkileyebileceğini incelemeyi amaçlamaktadır. Aile evindeki etkileşimli oyun görevleri sırasında bebek bakıcısı ikilisinden senkronize EEG, EKG ve davranışsal kayıtları yakalamak için kapsamlı bir hiper tarama protokolü geliştirdik. Öncelikle laboratuvar ortamlarında gerçekleştirilen önceki hiper tarama protokollerinin aksine, deneyimiz ev ortamında gerçekleştirilmektedir.Önemli bir deneysel zorluk, ekolojik geçerliliği sınırlayabilen ev ortamlarında standardizasyon ihtiyacını, katılımcılar arasındaki doğal etkileşimleri teşvik etmek için gereken esneklikle dengelemektir. Bu protokol, ev ortamlarında deney kurulumu, görevler ve veri toplama ile ilgili olası sorunları ve kritik hususları ele almak için benzersiz bilgiler sunar. Ek olarak, protokolümüz EEG, EKG, video ve ses verilerinin tek bir zaman çizelgesine multimodal senkronizasyonunun tasarımının ve kurulumunun ayrıntılı bir gösterimini sağlar.

home-based-eeg-hyperscanning-for-infant-caregiver-social-interactions

Research

JoVE Journal

Neuroscience

Home-Based EEG Hyperscanning for Infant-Caregiver Social Interactions

511 Görüntüleme.  Nanyang Technological University. Araştırmamız, bebekler ve bakıcılar arasındaki sosyal etkileşimlerin bebeğin öğrenmesini ve gelişimini nasıl etkileyebileceğini incelemeyi amaçlamaktadır. Aile evindeki etkileşimli oyun görevleri sırasında bebek bakıcısı ikilisinden senkronize EEG, EKG ve davranışsal kayıtları yakalamak için kapsamlı bir hiper tarama protokolü geliştirdik. Öncelikle laboratuvar ortamlarında gerçekleştirilen önceki hiper tarama protokollerinin aksine, deneyimiz ev ortamında ...