Hipervarredura de EEG domiciliar para interações sociais entre bebês e cuidadores

Com o registro simultâneo das atividades cerebrais de dois ou mais sujeitos interagindo, também conhecido como hipervarredura, tornou-se possível elucidar a base neural das interações sociais em sua dinâmica complexa, bidirecional e acelerada¹. Essa técnica mudou o foco do estudo de indivíduos em ambientes isolados e rigidamente controlados para examinar interações mais naturalistas, como interações entre pais e filhos durante brincadeiras livres ^2,3, resolução de quebra-cabeças⁴ e jogos de computador cooperativos ^5,6. Esses estudos demonstram que as atividades cerebrais são sincronizadas durante as interações sociais, ou seja, mostram semelhanças temporais, um fenômeno denominado sincronia neural interpessoal (INS). No entanto, a grande maioria dos estudos de hipervarredura foi confinada a ambientes de laboratório. Embora isso permita um melhor controle experimental, pode ocorrer às custas da perda de alguma validade ecológica. Os comportamentos observados no laboratório podem não ser representativos dos comportamentos interativos cotidianos típicos dos participantes devido ao ambiente desconhecido e artificial e à natureza das tarefas impostas⁷.

Avanços recentes em dispositivos móveis de neuroimagem, como eletroencefalografia (EEG) ou espectroscopia funcional de infravermelho próximo (fNIRS), aliviam esses problemas, removendo a necessidade de os participantes permanecerem fisicamente conectados ao computador de gravação. Assim, eles permitem medir as atividades cerebrais dos participantes enquanto eles interagem livremente na sala de aula ou em suas casas ^8,9. A vantagem do EEG em comparação com outras técnicas de neuroimagem, como o fNIRS, é que ele tem uma excelente resolução temporal, o que o torna particularmente adequado para investigar dinâmicas sociais aceleradas¹⁰. No entanto, vem com a ressalva de que o sinal de EEG é altamente vulnerável ao movimento e outros artefatos fisiológicos e não fisiológicos¹¹.

Apesar disso, os primeiros estudos implementaram com sucesso configurações de hipervarredura de EEG em ambientes e condições realistas. Por exemplo, Dikker et ^al.12 mediram o sinal de EEG de um grupo de alunos enquanto eles se envolviam em várias atividades em sala de aula, incluindo assistir a palestras, assistir a vídeos e participar de discussões em grupo. Este estudo, juntamente com outros estudos ^8,9, utilizou predominantemente eletrodos de EEG secos para facilitar o processo de realização de medições em ambientes não laboratoriais. Em comparação com os eletrodos úmidos, que requerem a aplicação de gel ou pasta condutora, os eletrodos secos oferecem vantagens notáveis em termos de usabilidade. Eles demonstraram exibir desempenho comparável aos eletrodos úmidos em populações adultas e condições estacionárias; no entanto, seu desempenho pode diminuir em cenários relacionados ao movimento devido ao aumento dos níveis de impedância¹³.

Aqui, apresentamos um protocolo de trabalho para capturar gravações sincronizadas de um sistema de EEG de gel líquido de sete canais de baixa densidade com um eletrocardiograma (ECG) de derivação única conectado ao mesmo amplificador sem fio (taxa de amostragem: 500 Hz) de díades bebê-cuidador em um ambiente doméstico. Enquanto os eletrodos ativos foram usados para adultos, os eletrodos passivos foram usados para bebês, uma vez que este último normalmente vem na forma de eletrodos de anel, facilitando assim o processo de aplicação do gel. Além disso, as gravações de EEG-ECG foram sincronizadas com três câmeras e microfones para capturar os comportamentos dos participantes de diferentes ângulos. No estudo, bebês de 8 a 12 meses e seus cuidadores se envolveram em uma tarefa de leitura e brincadeira enquanto seu EEG, ECG e comportamentos eram registrados. Para minimizar o impacto do movimento excessivo na qualidade do sinal de EEG, as tarefas foram conduzidas em um ambiente de mesa (por exemplo, utilizando a mesa da cozinha e uma cadeira alta infantil), exigindo que os participantes permanecessem sentados durante toda a tarefa de interação. Os cuidadores receberam três livros apropriados para a idade e brinquedos de mesa (equipados com ventosas para evitar que caíssem). Eles foram instruídos a ler para seus filhos por aproximadamente 5 minutos, seguido de uma sessão de brincadeiras de 10 minutos com os brinquedos.

Este protocolo detalha os métodos para coletar dados sincronizados de EEG-ECG, vídeo e áudio durante as tarefas de leitura e reprodução. O procedimento geral, no entanto, não é específico para este projeto de pesquisa, mas é apropriado para diferentes populações (por exemplo, díades pai-filho, díades de amigos) e tarefas experimentais. O método de sincronização de diferentes fluxos de dados será apresentado. Além disso, um pipeline básico de pré-processamento de EEG baseado em Dikker et ^al.12 será delineado, e as taxas de retenção de dados de EEG e métricas de controle de qualidade serão relatadas. Uma vez que as escolhas analíticas específicas dependem de uma variedade de fatores (como design da tarefa, questões de pesquisa, montagem de EEG), a análise de hipervarredura-EEG não será detalhada mais detalhadamente, mas, em vez disso, o leitor será encaminhado para diretrizes e caixas de ferramentas existentes (por ^exemplo,14 para diretrizes;^15,16 para caixas de ferramentas de análise de hipervarredura). Finalmente, o protocolo discute desafios e possíveis soluções para hipervarredura de EEG-ECG em casa e em outras configurações do mundo real.