在自由，表现人类婴儿一种新的实验和分析方法意向的多模态神经解码期间社会互动

以下方案进行了检查，并在休斯顿大学批准的机构审查委员会。所有的婴幼儿患者的父母或监护人收到，阅读并签署之前参与的知情同意书。父母接受了免费停车场和$ 20的礼品卡作为补偿他们参与这项研究，而婴幼儿选择了与年龄相适应的玩具。 本招募婴儿受试者符合以下条件：1）6至24个月的年龄。 2）婴儿是健康的，有正常的生长发育，并有产后问题，脑震荡，癫痫发作，中风或学习障碍的病史。这将排除婴儿从测试一些常见的发育障碍的例子是无法茁壮成长，营养不良和使用酒精或药物的母亲在怀孕期间。 通过头皮脑电图的简化流程图同时记录多的神经活动和的IMU在自由表现婴儿是在图1。 1.知情同意显示父母试验室，并简要介绍了实验，他们的目的。 2.头皮脑电图准备注意：使用的脑电图系统（表1）是由活性电极系统具有可移动的电极。阻抗水平标示在使用LED的电极。 测量厘米婴儿的头围。周围放置头部的最宽部分一个卷尺，在头部的后面，它们在通过眉毛和周围的枕骨突出。 注意：测量头围是必要的，用于选择适当大小的EEG帽。有特殊尺寸为表 1中所述的婴儿群体。 在一个适当大小的EEG帽（表1）所指定的位置的电极10-20国际体系。该盖确保头皮上的电极的正确放置。 注意：最好是有盖准备由婴儿到达研究位置的时间。关于头大小的信息可以从父母时间之前获得，或者使用表可在线[http://www.cdc.gov/growthcharts/html_charts/hcageinf.htm]近似。如果磁头的测量不对应于研究者的近似，一个新的帽必须准备。如果多个帽和电极都可用，多个盖可预先设置，以尽量减少准备时间。 解释胶凝过程到父。告诉他们钝针头和注射器用于将凝胶到每个电极，让他们感觉到自己的皮肤针。使用演示脑电图电极和头皮帽走在胶凝过程。 测量从鼻根的距离沿着头皮表面的矢状切面INION。继续以适应财政p帽从婴儿后面。 对准头的顶点的锆石电极。前进到对准和居中鼻根和INION之间的距离的FP1和FP2电极在前额处大约10％。对称沿头部正中矢状平面对准头皮盖。确保中间电极[天津中德培训中心，Fz的，FCZ，CZ，CPZ，Pz的，POZ，奥兹]排列与鼻根和INION。完成后，由捆扎下巴下面固定的上限。 注：在转移患者注意力婴儿，而他/她是被装上了脑电图帽。年龄合适的视频通常用于在安装过程中分心的婴儿。 基准，地面，并记录电极连接到控制箱。打开从控制箱的阻抗指标。 与地面和参考电极开始，使用一个小注射器直至低于60千欧每个电极措施的阻抗电解质凝胶注入到头皮和电极之间的空间。这是IND以黄色或绿色指示灯电极icated。在4个可用脑电图电极的制备进一步的细节。 注：在胶凝过程中，婴儿可能会移动他/她的头部因各种原因（好奇，恐惧，把注意力）。因此，建议在第二实验者或亲继续分散婴儿。使用来自婴儿的头，以避免撞击与针婴儿的脸的风险背后的注射器由于被摄体的意外的运动。 通过采用光纤到USB转换器的USB端口连接放大器到PC主机。 注： 图2A显示婴儿学科设置与脑电帽和IMU的位置。注意，电极的电缆和控制箱被举起，从而提供无负荷移动性给受试者。 图2B显示了以下10-20标签系统的EEG帽的电极位置的地形图。 3.惯性测量准备打开IMU软件。在图形界面上单击“新建”。 然后单击“配置”，在弹出的对话框中配置的IMU。设置采样频率为128赫兹。 固定的IMU的头部，胸部和婴儿的左，右手腕。 注： 参见图2A。同时，适应实验的手腕用的IMU。确保的IMU固定好到主体以减小惯性测量误差。 使用带，将手腕上的IMU手腕背侧。将胸部IMU上邻近使用线束胸部的中心腹面。 附上头部IMU到头皮盖的下巴肩带，以便它是下巴的左侧附近。放置的IMU，让他们朝外，以朝向上方的LED灯。 注意：惯性测量每个重约22克，并且它们的尺寸小，重量轻，不可能妨碍米ovement。一个附加的实验者可能需要分散的婴儿为在步骤2.8中所述的理由。 4.视频采集和数据流的同步地方摄像机（18），使得婴儿（12），演员（14），以及在LED扳机（13）都清晰可见。 见图4。 注：视频录制用于允许视觉注释和实验者引发行为的细分，以及确认记录会话的开始和结束。 触发输入/输出的外壳（7）连接至所述脑电图（5）和的IMU（4）。 参见图3。 注：自定义输入/输出的外壳（7）， 如图 3所示，被设计用于对准记录的所有数据流（脑电图，惯性平台，和视频），因此使用事件标记从一个记录（如视频）或帮助分析另一个记录的（如脑电图或加速）。这是通过使用一个完成单瞬时按钮了，郁闷的时候，会发送一个低电平有效的（+ V接地）触发脉冲脑电图（通过DB-25并行端口），IMU（通过微型DIN-6连接器）和视频（通过照明的发光二极管（LED），其定位在视图摄像机的）的记录同时进行。 7404 IC逻辑逆变器芯片用来转化低的状态（地）到高状态（+ V）的脉冲，提供给LED供电所需的电压电位。 有靠近所述触发按钮和数据收集计算机实验者。实验者负责操作触发，整个实验过程中监视所述数据的质量，并保存数据。 5.准备测试环境 见图4。 6.数据收集通过选择“阻抗记录使用控制软件的EEG电极的初始阻抗值查看“选项卡，点击单选按钮”阻抗开“（等待约5秒，电极阻抗值稳定），并点击”保存阻抗“单选按钮保存阻抗。 参见图5。 在脑电数据采集不应用过滤器。 在脑电图记录仪程序，点击“显示器”，然后“播放”开始录制脑电数据。 参见图6。 在IMU软件，单击“流”，然后选择“记录”，在弹出的对话框中开始记录IMU数据。 参见图7。 应用三个触发器（Ⅲ）信号使用的输入/输出的外壳（7）的按钮的实验开始。让婴儿休息1分钟，同时记录。这提供了最初的基准数据。 进行实验，并允许根据需要婴儿主题采取休息。每个实验试验包括一转回吐任务，其中的演员表演一个动作使用对象的婴儿（通常，但不总是，玩具），将其传递给婴儿，以努力发起模仿反应，最后获取对象从婴儿背部。 注：这种交换一般是重复4-5试验或直到婴儿显示对象没有进一步的兴趣。 鉴于本届会议的环境，诠释每个行为都定时使用视频记录数据收集后。 记录EEG电极的最终阻抗值。请参阅步骤6.1。 数字化使用脑电图电极3D扫描仪和软件及其相应的软件的EEG电极的三维空间坐标。 启动三维扫描软件。进入“文件”，然后选择“新工作区”。装载在工作区的第一个选项卡中的电极位置文件，并提供了存储卡的必要信息。 在扫描工具栏中，点击“明星牛逼扫描“。使用3D扫描仪中，在从婴幼儿的头部约30厘米，通过以下在盖变化的光图案以扫描电极的位置。一旦扫描完成后，软件会自动保存结果。 注意：在头后部，电缆可能会阻塞在电极上的发光二极管，由于婴幼儿的头部的尺寸小。该软件允许用户删除从扫描一些电极而不损害结果。如有必要，从扫描中取出后枕部电极。 7.行为细分检查实验会议的视频记录和标记时，触发LED闪烁的时间 （即，当在实验开始和结束），并且当任何在步骤6.6的开始和结束的前面提到的行为。 8.源成像注：源成像能够准确识别的发电机大脑内脑电图电位和它通常由解决正向和反问题5。 获取高分辨率T1加权磁共振影像（MRI）从公共领域的数据库，例如包含平均MRI模板作为年龄（月）函数在头两年的生活6,7的神经发育MRI数据库中的数据。 注意：本研究采用的婴儿只年龄适当向前头部的模型，因此，在选择的MRI模板时性信息未被考虑）。 收购的边界元模型（BEM），包括头舱（ 即，灰质，白质，头皮，内部或外部颅骨）从神经发育MRI数据库8 MRI卷的源卷。 预处理BEM MRI体积通过提取大脑和头部隔室的表面中咖喱7，或类似​​的脑成像软件包以获得现实的头部模型。 导入加权MRI的T1。手动识别三个基准点，例如左/右预耳穴和脑成像软件中鼻根，或类似的包装。 共登记脑电图和磁共振成像的空间，以获得MRI的空间，并通过安装在MRI上显示的基准点主体的空间和三维扫描仪的步骤6.9-6.11用脑成像软件或类似的包装中获得的基准之间的刚性几何变换。 解决前进模式。 注意：正问题涉及的头部模型，代表该头卷9,10的导电性能的头和几何形状的定义。 解决逆问题注意：反问题试图推断位置，强度和在从头皮EEG信号脑源的利用信号处理技术11的时间过程。 段连续脑电图数据与围绕任务发病试验（例如，模仿，观察段）为2秒长度前后任务发病段。识别通道，高阻抗为“坏信道”，并在每次试验等人为的试验。预处理使用脑电图数据为伪像抑制ICA和与相邻的无伪影的通道的平均重构坏信道。12,13,14。 使用正向模型作为输入到自动优化算法，搜索在整个大脑确定最佳的可能的源位置。 直观地分析估计的来源，拿起了最匹配的基础上，从实验的性质事先了解您的期望的解决方案，并认真加以解释。 注意：此步骤是最偏颇的由于逆问题的病态的性质，即，来源不同的配置，可能会导致在相同的表面电位。故，它可能是进行仔细的检查，以验证一个给定的头部模型和逆方法效果很好的帮助。 进行完整性检查，本地化已知的模拟偶极子。也就是说，对于给定的头部模型的地方与已知结构的偶极，并且解决正向问题，以获得模拟的电压，此偶极子。 与在相同的头部模型这些电压解决反演问题，以确保它返回模拟偶极子。 注意：这些完整性检查应该回到最初放置到高精确度的偶极子。