Ce protocole décrit un eyeblink paradigme approprié pour les expériences de conditionnement avec un bébé d’un ans. Équipement commercial ou sur mesure peut être utilisé pour livrer les stimuli, et collecte de données et l’analyse doivent être effectuées sur les enregistrements vidéo.
Eyeblink classique de conditionnement (EBC) se réfère à la savante association entre un stimulus conditionné (un signal auditif) et d’un stimulus inconditionnel (une bouffée d’air à la cornée). EyeBlink conditionné est souvent utilisée à titre expérimental pour déceler des anomalies cérébelleuses dépendant d’apprentissage et mémoire qui sous-tend ce type d’apprentissage associatif. Alors que les expériences chez les adultes et les enfants plus âgés sont relativement simples à administrer à l’aide d’un appareil commercial, eyeblink conditionnement chez le nourrisson est plus difficile en raison de leur manque d’observance, qui rend le positionnement correct de l’équipement difficile. Pour réaliser le conditionnement chez le nourrisson d’un ans, un sur mesure ou un système commercial adapté peut être utilisé pour fournir l’air feuilletée à la cornée de l’enfant. Le principal défi réside dans correctement détecter et de classifier les réponses comportementales. Les auteurs rapportent que les méthodes de détection automatisées clin ne sont pas fiables dans cette population, et que des expériences de conditionnement doit être analysée en utilisant l’analyse d’image par image d’enregistrements caméra supplémentaire de vidéo. Cette méthode peut être appliquée à l’étude des changements développementaux dans le conditionnement d’eyeblink et d’examiner si ce paradigme peut détecter des enfants atteints de troubles neurologiques.
EBC est une forme de conditionnement classique qui est couramment utilisée pour évaluer l’apprentissage et la mémoire chez les humains et autres animaux. Le paradigme classique de EBC se réfère à une savante association entre un stimulus « conditionné » anodin (un signal auditif) avec le stimulus « inconditionnel » (une bouffée d’air cornéenne qui induit un eyeblink réflexive, la réponse inconditionnel). Apprentissage associatif est évaluée en présentant le stimulus conditionné et classer eyeblinks que conditionné et approvisionnement inconditionel réponses-une augmentation du nombre de réponses conditionnée au fil du temps, ou sur plus d’une séance, peut indiquer associatif apprentissage se produit.
L’eyeblink paradigme de conditionnement peut servir à identifier les personnes ayant une déficience d’apprentissage associatif. Retard climatisation-où le stimulus conditionné (CS) commence avant mais chevauche le stimulus inconditionnel (US)-est contrôlé par le circuit cérébelleuse1,2et est perturbé chez les adultes et les enfants atteints de troubles neurologiques, dont3de la schizophrénie, l’autisme4,5et fetal alcohol spectrum trouble6,7. D’un point de vue clinique, examen eyeblink conditionnement chez le nourrisson peut prendre en charge plus tôt de détection et de traitement de ces troubles neurologiques. Cependant, alors que les enfants plus âgés peuvent tolérer une cornée air feuilletée6,7,8 et peuvent maintenir une position de tête/oeil stable pour la durée de l’expérience, les nourrissons sont moins conforme et conventionnel logiciel et matériel de détection eyeblink ne suffit pas.
Nous décrivons ici un simple protocole afin d’examiner les court-retard eyeblink conditionné dans un-année-vieux enfants, qui a été adaptée de protocoles précédemment décrits ailleurs9,10,11. Ce protocole peut être administré à l’aide de n’importe quel système commercial ou faits sur mesure capable de transporter une bouffée contrôlée d’air dans la cornée. Toutefois, à la place de logiciels de détection d’eyeblink commerciale (p. ex., système de détection de l’Instrument de San Diego EyeBlink, qui traite les signaux provenant d’une caméra infrarouge), nous et autres9,10,11, vous recommandons d’utiliser l’analyse image par image des enregistrements de la caméra vidéo pour détecter et classifier eyeblink réponses chez les nourrissons one-year-old.
Modifications et dépannage :
Eyeblink commercial ou faits sur mesure, systèmes de climatisation devrait présenter les stimuli au sujet d’une façon contrôlée expérimentalement et être capable de détecter les réponses comportementales. Bien qu’il s’agit d’une procédure non invasive, les prescriptions techniques pour la réalisation de ces expériences dans des populations moins conformes (par exemple, les enfants) est difficile. Physiquement y attacher la tête monture à l’oeil est possible pour l’expérimentation animale, tels que les expériences en mouton12,13de conditionnement. Les enfants plus âgés peuvent tolérer de porter un bandeau avec un joint air-pouf livraison appareil6,7,8 et peuvent être encouragés à maintenir une position de le œil constant à l’aide de télévision comme une distraction. Bien que le respect chez les très jeunes nourrissons sont réalisables en conditionné au cours du sommeil14, les nourrissons plus âgés s’approchant d’un an sont généralement facilement distrait, ce qui les rend une population particulièrement difficile. Malgré les défis, eyeblink conditionnement d’expériences sont possibles pour certains nouveau-nés éveillés, one-year-old. Nos taux de réussite est similaires à ceux rapportés précédemment dans la littérature (~ 40-50 % conformité)9, avec la probabilité de réussite reflété probablement par le tempérament de l’enfant le jour de l’expérience.
Étapes critiques au sein du protocole :
Nous vous recommandons d’adapter un set-up EBC disponible dans le commerce, ou en utilisant un générateur de pression d’air sur mesure comme décrit précédemment, pour les plus jeunes bébés9,10,11. Le premier défi maintient l’unité de livraison aérienne – pouf dans la bonne position tout au long de l’expérience, ce qui nécessite une plus petite, modifié le bandeau. Sécurité des yeux est particulièrement préoccupant pour les nourrissons non conforme qui tentent de se retirer le bandeau. Donc, nourrissons doivent être étroitement surveillés en permanence. Une partie des enfants ne tolérera pas porter le serre-tête ou recevoir la bouffée d’air à l’oeil (en l’occurrence, environ 35 %), même si cela peut être améliorée en distrayant doucement l’enfant si le protocole expérimental permet cela et si cela n’interfère pas ouvertement avec bébé comportement. Pour les enfants qui ne terminent pas l’expérience, essais air-feuilletée-seulement sont indispensables pour confirmer que le casque a été placé correctement, comme le manque ou le renversement de conditionnement de réponses peut être causée par la mauvaise prestation de la bouffée d’air tout au long de l’expérience.
Analyse vidéo manuel est fastidieux, mesures automatisées des réponses eyeblink infantile sont actuellement difficiles à obtenir. Les capteurs infrarouges fournis avec commerciales montages EBC (positionnés sur le serre-tête adjacent à l’unité de bouffée d’air) enregistrent la réflectance à chaque instant de la cornée à une fréquence d’échantillonnage de 1 kHz, et clignotements peuvent être détectées en mesurant la variation de la réflectivité suite à l’apparition du stimulus. Des changements significatifs de la réflectance de la ligne de base indiquent qu’un eyeblink s’est produite, et une analyse automatisée peut être utilisée pour détecter et classifier les réponses de blink. Cependant, nous et les autres9,10,11 suggèrent que les chercheurs ne doivent pas compter sur les mesures de réflectance infrarouge de cornée fournies avec commerciales montages EBC pour détecter clignote dans un-année-vieux enfants. Bien que cette méthode peut convenir aux participants adultes ou enfants âgés de6,7, nous avons été incapables de détecter de façon fiable clignote dans un ans à l’aide de cette méthode. Ici, changement négligeable dans la réflexion de base peut être observé pendant la durée de l’époque du procès, indiquant que l’eyeblink n’est pas détecté par le capteur infrarouge. En outre, fausses positifs pics sont communément observés, qui sont causés par les mouvements de la tête de l’enfant qui changent le positionnement du capteur. Mise à l’essai chez l’adulte donne à penser que le participant doit se concentrer sur ou légèrement au-dessus de leur ligne de mire horizontale, avec l’unité aérienne feuilletée placée dans les 1 à 2 cm de la cornée, de détecter avec succès les conditions eyeblinks qui ne peuvent être maintenues toujours avec un bébé. En outre, la taille petite fissure hyperémie chez le nourrisson peut réduire de réflectance cornéenne, faisant clin détection plus difficiles que chez les adultes ou plus âgés des enfants.
Importance en ce qui concerne les méthodes existantes :
Malgré la nécessité pour l’analyse de manuel de la caméra vidéo et la résolution temporelle inférieure d’une vidéo de 60 Hz par rapport aux mesures de réflectance de 1 kHz, le taux de réussite améliorée des enregistrements vidéo en font une méthode supérieure du capteur infrarouge. Bien que la bouffée d’air cornéen est également livrée par le même attachement bandeau comme un capteur infrarouge commerciaux, livraison de relance semble être plus résistante au positionnement que le capteur infrarouge, comme la force de bouffée d’air peut être ajustée comme requis. Cela évite une adaptation excessive du bandeau, qui tend à diminuer le respect infantile. Les chercheurs qui peuvent atteindre des taux plus élevés de succès en utilisant le capteur infrarouge peuvent encore exiger soutenant l’analyse vidéo caméra. Pour les essais où il n’y a aucune réponse eyeblink détectable enregistrée par le capteur infrarouge, enregistrements vidéo peuvent faire la distinction entre vrais réponses ou essais non valides (par exemple, si l’enfant portait l’unité de bouffée d’air dans la position correcte, Si ils ne clignotent pas, ou si le capteur infrarouge n’a pas détecté un clin). Également, les enregistrements vidéo sont nécessaires pour confirmer les résultats faussement positifs, comme les mouvements pendant le procès peuvent également produire des artefacts qui clignote. Oculométrie appareil15,16 et électromyographie9,10,14 du muscle orbicularis oculi sont autre automatisé des méthodes de détection de clignement qui dépassent la portée du présent document, Bien que sans une confirmation visuelle de l’unité de bouffée d’air de positionnement pour chaque essai, ces méthodes sont susceptibles de subir les mêmes inconvénients que le logiciel de détection infrarouge eyeblink décrite ici.
Précédemment des travaux publiés sur le conditionnement de l’oeil-clin a mis l’accent sur les jeunes nourrissons, habituellement 4-5 mois d’âge ; ce travail ajoute à cet organe de la littérature en décrivant les techniques pour une utilisation avec des enfants plus âgés (12 ± 1 mois d’âge) et les défis particuliers que présente ce groupe d’âge. Autres auteurs ont également utilisé analyse vidéo (seul ou en combinaison avec électromyographie) avec les bébés9,10,11,14. Les résultats présentés ici sont en accord avec ces conclusions antérieures qui suggèrent l’analyse vidéo image par image est la meilleure méthode de détection des eyeblinks chez les nourrissons, électromyographie et surveillance infrarouge peuvent être problématiques en raison du visage et la tête mouvements chez les très jeunes enfants. Ce travail prend également en charge la conclusion que les nourrissons peuvent développer conditionné réponses même à un très jeune âge, au moins pour un 650-ms d’intervalle délai9.
Applications futures :
Comme un nombre limité d’études ont tenté d’eyeblink conditionnement expériences chez les humains, les paramètres de stimulation doivent être examinées attentivement à l’avenir des expériences. Climatisation a été observée plus tôt que 10 jours d’âge17 et au moins dans le premier mois de vie14, bien qu’un intervalle long entre stimulus (par exemple, 1 500 ms) semble être plus de succès dans ces tout premiers stades de l’enfance18 . En comparaison, enfants approchant l’âge de six mois peuvent être plus sûrement conditionnés avec un plus court intervalle de10, bien que moins réussi que dans les adultes19. L’intervalle de 650-ms entre le ton et la bouffée d’air pour un-année-vieux enfants dans le présent protocole peuvent induire correctement conditionné dans 4 – ou 5-month-old infants9,10,11, ainsi qu’à plus enfants6,7. Ceci suggère qu’eyeblink conditionné est développemental réglementé, avec le délai optimal entre le ton et la bouffée d’air diminue avec l’âge infantile10, bien que des expériences supplémentaires adapter ce protocole sont nécessaires pour enquêter sur ces paramètres supplémentaires.
Limites de cette Technique :
EBC peut être difficile à mettre en place et nécessite de dépannage dans chaque situation. Déterminer quelle climatisation a eu est difficile à définir et est mieux observée au cours de plusieurs essais ou sessions. Par exemple, d’autres études ont utilisé un taux de conditionnement arbitraire de 40 % au sein de chaque bloc de 10 essais pour définir conditionné et comparé toutes les modifications entre les sessions expérimentales successives6,9,10, 11. Réussissant le nombre requis d’essais d’observer la climatisation peut, donc, être difficile à atteindre chez les jeunes enfants.
En ce qui concerne l’analyse des données, l’un des défis particuliers est séparant clignote évoquée par la stimulation du spontanée clignote (endogènes)9. Le taux d’eyeblinks spontanée est différent entre les individus, mais peut être influencé par des facteurs environnementaux tels que l’humidité ambiante, ainsi que des États comportements. Double clignote se produise lorsqu’il y a deux fermetures de paupière complète dans un très court laps de temps (par exemple, 400 ms)20, et il est possible que ceux-ci reflètent clignote spontanées qui se produisent en même temps comme un réflexif (conditionnés ou non conditionnés) EyeBlink. Nous avons observé occasionnellement double clignote dans notre ensemble de données et, à l’aide de ce protocole, nous avons enregistré la latence pour un premier Clin seulement. Cependant, le fait de jeter ces essais pourrait augmenter certitude que l’analyse est la capture induite par stimulation clignote seulement.
Chercheurs devront également prendre des décisions sur la fenêtre de temps de latence en permettant de définir un conditionné ou réponse inconditionnel, ainsi que s’il faut définir des temps de latence à l’apparition de clin ou le pic de clin (fermeture de la paupière). Ici, nous avons défini avec prudence une réponse conditionnée comme un clin d’oeil qui atteint un maximum avant ms 650 dans les essais soit appariés ou non appariés, de fournir une certitude que le clignotement est amorcée avant l’apparition de bouffée d’air, plutôt qu’en réponse à la bouffée d’air. Cependant, cette fenêtre de latence pourra être étendue pour les essais non appariés où aucune bouffée d’air n’est présentée, surtout si à l’aide de cligner des yeux pic pour définir le temps de latence de la réponse. Le principe important ici est que toutes les instances sont traitées de la même manière, par tous les examinateurs, et que ce critère est déterminé avant le début de l’analyse des données.
En résumé, l’analyse vidéo image par image peut fournir une méthode fiable et reproductible d’évaluer les réactions d’EBC classiques chez les jeunes nourrissons. Ces mesures fournissent une mesure de comportement, d’apprentissage, même si une évaluation détaillée du développement est nécessaire pour caractériser complètement développement neurologique dans la petite enfance.
The authors have nothing to disclose.
Cette étude a été soutenue par la Nouvelle-Zélande optométrique Vision Research Foundation, l’Agence de Promotion de la santé, The University of Auckland Faculty Research Development Fund, et The University of Auckland School of Medicine PBRF fonds.
Nous sommes reconnaissants envers les deux étudiants en optométrie de l’Université d’Auckland (garçon de Shannon et Harpreet Singh) qui a terminé l’analyse vidéo manuelle pour examiner l’accord dans les mesures de réponse blink.
Eyeblink conditioning system | San Diego Instruments | Model #2325-0145-W | includes portable airpuff unit and infrared emitter/receiver mounted to adjustable headband; eyeblink stimulus and response detection software; PC interface |
4K Ultra HD action camera | RV77 | Model SJ9000 | micro SD/TF card recording 90fps at 720p |