1 歳児の古典的な短い遅延瞬
Summary
このプロトコルでは、1 歳の幼児を実験のため適切なパラダイム、瞬をについて説明します。商業またはカスタムメイド機器は、刺激を提供する使用ことができます、データの収集と分析は、ビデオ録画を実行必要があります。
Abstract
古典的な瞬 (EBC) は (聴覚トーン) の条件刺激と無条件刺激 (角膜に空気のパフ) の学習会を指します。瞬は小脳依存学習の連合学習のこのタイプの基になるメモリ異常を検出するための実験によく使用されます。大人や年上の子で実験が比較的単純な業務用機器を使用して管理中、乳児の瞬は正しい位置決めが困難な機器の彼らの貧しいコンプライアンスのためにより挑戦。1 歳児のご利用を達成するためにカスタムメイドが基本または適合の商用システムは幼児の角膜に空気のパフを提供する使用できます。主な課題は、正常に検出し、行動反応を分類することであります。自動点滅検出方法はこの人口の信頼性で、実験を調節する必要があります分析すること補足ビデオ録画のフレーム単位で解析を使用して報告します。瞬の発達的変化を研究し、このパラダイムは、脳障害児を検出できるかどうかを調べるには、このメソッドを適用できます。
Introduction
EBC は、人間と他の動物の記憶・学習を評価するためによく使用される古典的条件付けの形式です。従来の EBC パラダイムは、’無条件の刺激 (再帰性瞬目、無条件の応答を誘発する角膜空気のパフ) で無害な ‘条件’ (聴覚トーン) の刺激の学習会を指します。連合学習時間をかけてエアコンの応答の数の条件刺激とエアコンと瞬目の分類と無条件反応を増加を示すことによって評価または可能性よりも、セッションは 1 つ以上が連想学習が行われています。
瞬のパラダイムは、連合学習障害を持つ個人を識別するために使用できます。遅延をご利用いただけます-どこ条件刺激 (CS) の前に始まるが、無条件刺激 (米国) を重複-小脳回路1、2、によって制御され、神経疾患の大人そして子供に破壊されて統合失調症3、自閉症4、5、および胎児アルコール スペクトル障害6,7を含みます。臨床的観点からは以前の検出およびこれらの神経疾患の治療サポート可能性があります幼児で瞬を調べるします。ただし、お子様が角膜空気のパフ6,7、8を容認、実験の持続期間のための安定した頭部/目の位置を維持できる、幼児、少ない準拠、従来瞬目検出装置とソフトウェアは十分ではありません。
ここで述べる短い遅延を調べるための単純なプロトコルのプロトコルから適応されている 1 歳児で瞬以前説明した他9,10,11。このプロトコルは、角膜に空気の制御のパフを提供することが商業的またはカスタムメイド システムを使用して管理できます。商業瞬目検出ソフトウェア (例えば、赤外線カメラからの信号を処理するサンディエゴ楽器の瞬目検出システム)、しかし、代わりに、私たちと他の9,10,11,ビデオ カメラ録画のフレーム単位で解析を使用して検出および 1 歳児における瞬目反応を分類することをお勧めします。
Protocol
Representative Results
Discussion
変更とトラブルシューティング:
商業またはカスタムメイド システムの瞬は、実験的制御方法で対象に刺激を提示し、行動反応を検出することができるください。これは、非侵襲的な手順は、以下準拠集団 (例えば乳幼児) のこれらの実験を行うための技術要件は困難です。物理的に目にヘッド マウントを取り付けるエアコン羊12,13実験などの動物実験可能です。お子様添付空気パフ配信ユニット6,7,8鉢巻きを着用を容認や気晴らしとしてテレビを使用して一定の目の位置を維持するために励ますことができます。非常に若い幼児のコンプライアンスは古い幼児 1 歳に近づいて14睡眠中にエアコンによって達成することができますが、簡単に気を取られ、それらに一意に挑戦的な人口を作る一般に。とはいえ、瞬目エアコン実験がいくつかの目を覚まし、1 歳の幼児のため可能です。私たちの成功率は、文献 (~ 40%-50% コンプライアンス)9実験の日に乳児の気質によっておそらく反映される成功の可能性とこれまでの報告に似ています。
プロトコルの中で重要なステップ:
市販の EBC セットアップを適応または若い幼児9,10,11のため、以前のように特注の空気圧力ジェネレーターを使用してお勧めします。最初のチャレンジは、小さくする必要がある実験を通して正しい位置に空気パフ デリバリー変更 ♥ 維持です。眼の安全基準は自身のヘッドピースを削除しようとした非準拠の幼児のための特に懸念されます。したがって、すべての回で幼児を密接に監視する必要があります。ヘッドバンドを身に着けているまたは目に空気のパフを受け取る子供の比率は許さない (ここで 〜 35%)、実験的なプロトコルは、このことができる場合乳児をそっと邪魔これ上がる可能性がありますが、これはあからさま幼児と干渉しない場合動作です。実験を完了して子どものため空気のパフだけ試験不足または応答を調節の逆転は下手な実験を通して空気のパフのによって引き起こされる可能性があります、ヘッドピースが正しく配置されたことを確認することが欠かせない。
マニュアル ビデオ解析は時間がかかるが、自動的幼児性瞬目反応は現在達成するために困難であります。商業 EBC セットアップ (空気のパフ ユニットに隣接して鉢巻きに配置) に付属している赤外線センサーは 1 kHz のサンプリング レートで角膜から瞬間に反射率を記録し、点滅は、反射率の変化を測定することによって検出できます。次の刺激発症。ベースラインの反射率からの重要な変更を示し、瞬目が発生した、検出および点滅反応を分類する自動解析を使用できます。ただし、我々 と他の研究者が 1 歳児で点滅を検出する市販の EBC セットアップ付属赤外線角膜反射率測定に頼らないでください9,10,11がお勧め。このメソッドは、成人の参加者またはより古い子供6,7に適したかもしれませんが、このメソッドを使用して 1 歳児で点滅を確実に検出することができませんでした。ここでは、瞬目が赤外線センサーによって検出されないことを示す試験時代の長さの基準反射率のごくわずかな変化を観察します。さらに、偽の肯定的なピークが一般的に観察される、センサーの位置を変更する乳児の頭の動きによって引き起こされます。大人のテスト パイロットは、参加者が 1-2 cm の角膜内に空気パフ ユニット瞬目条件を維持することはできませんを正常に検出すると上か、水平視線をやや上回るを集中しなければならないことを示唆しています。一貫すると乳児。さらに、幼児の小さな interpalpebral 裂サイズはまばたき検出より大人でより困難であるまたはより古い子供を作り、角膜反射率を減らすことができます。
既存のメソッドの意義:
マニュアル ビデオ カメラ分析と 1 kHz の反射率測定と比較して 60 Hz のビデオの低時間分解能のための必要性にもかかわらずビデオ録画の改善の成功率をこの優れた方法赤外線センサー。角膜の空気のパフが商業赤外線センサーとして同じ ♥ 添付ファイルで配信、刺激配信として空気のパフの強さを調整できますより弾力性のある赤外線センサーよりも位置決めをする必要が表示されます。これは幼児コンプライアンスを抑える傾向にあるヘッドバンドの過剰適応を回避できます。研究者は赤外線センサーを使用しての成功率を達成することができますビデオ カメラ分析をサポート必要があります。試験用赤外線センサーによって記録された瞬目検出応答がない、ビデオ録画を区別できる真の応答または無効な試験 (すなわち子供が正しい位置に空気のパフ ユニットを着ていたかどうか彼らは点滅しなかったかどうか、または点滅を検出する赤外線センサーが失敗したかどうか)。同様に、プロジェクトのビデオ録画は、試用期間中の動きも点滅を装った工芸品を作り出すことができる偽陽性の結果を確認する必要。アイトラッ キング装置15,16と筋電図9,10,14眼輪筋は、他のこのペーパーの範囲を超えているまばたき検出の方法を自動化ただし、トライアルごとに位置決め空気シュー ユニットを視覚的に確認することがなく、これらのメソッドはここで記載されている赤外線瞬目検出ソフトウェアと同じ欠点を被る可能性があります。
瞬目エアコンに出版された仕事は通常 4-5 ヶ月齢の若い幼児に焦点を当てて以前この作品は、古い幼児 (12 ± 1 カ月の年齢) と固有の課題はこの年齢別グループを提示技術の使用を記述することで文献のこのボディに追加します。他の作家も乳児9,10、11,14(単独あるいは筋電図との組み合わせで) ビデオ分析を使用しています。ここで示した結果がフレームでビデオ分析は、筋電図と赤外線監視の両方顔と頭のため問題が発生することができます乳児で瞬目の検出の最適な方法を示唆するこれらの前の調査結果と一致して非常に若い子供たちの動き。この作品は、幼児開発できることエアコンの応答、非常に若い年齢でも、少なくとも 650 ms 遅延間隔9の検索もサポートします。
将来のアプリケーション:
研究の限られた数は、瞬人間の幼児で実験をしようとしました、刺激パラメーター注意深く検討されるべき将来の実験。エアコンは早く年齢17の 10 日間も観察され、少なくとも生活14の最初の月の内が長い間刺激間隔 (例えば、1,500 ミリ秒) が乳児期18 のこれらの非常に初期の段階で成功する.比較では、子供が生後 6 か月に近づいていることがより確実に調節する短い間隔10が大人19で正常よりも少ない。音と空気のパフをこのプロトコルでは 1 歳児が 4 または 5 ヶ月古い幼児9,10,11, 同様に調節を引き起こすことができる正常に提案 650 ms 間隔より古い子供6,7。トーンと幼児期10ではこのプロトコルの適応追加の実験がこれらを調査する必要が減少空気のパフの最適遅延時間と、瞬は発達調整されることが示唆されました。さらにパラメーター。
この技法の制限:
EBC セットアップに挑戦することができ、個々 の状況のトラブルシューティングが必要な場合があります。エアコンが発生した場合を判断し、定義は難しく、試験複数のセッションにわたって観察は最高です。たとえば、他の研究はエアコンを定義する任意エアコン率 10 試験の各ブロック内で 40% を使用し、連続の実験的セッション6,9,10、間のすべての変更を比較 11。正常にエアコンを観察する試験の必要な数を完了することができます、したがって、幼児の達成が困難あります。
データ分析に関しては、点滅の刺激誘発を分離する (内生) 自発性瞬目9からは特定の課題の一つ。自発性瞬目率が個人間で異なる行動と同様、部屋の湿度などの環境要因の影響を受けます。ダブル点滅発生時間 (例えば、400 ms)20の非常に短いスペースで 2 つの完全な眼瞼閉鎖があるし、自発性瞬目反射と同時に発生しているが反映されることが可能です (条件付きまたは無条件)瞬目。我々 は時折、データ セットでダブル点滅を観察し、このプロトコルを使用して、我々 は最初の点滅だけに待ち時間を記録しました。しかし、これらの試験を破棄分析刺激誘発点滅のみをキャプチャしていることの確実性が増加します。
研究者はまた、条件を定義するまたは無条件の応答と同様に点滅発症または点滅ピーク (閉) への遅延を定義するかどうか、遅延ウィンドウを決定する必要があります。ここで空気のパフへの応答ではなく、空気のパフ発症前に点滅を開始することの確実性を提供するために、ペアまたは対になっていない試験で 650 ms 前にピーク点滅としてエアコンの応答を定義する保守的.ただし、この遅延ウィンドウ場合は延長される不対の試験のため、空気のパフの提示がない、特に応答の遅延を定義するピークが点滅を使用しています。ここでの重要な原則は、すべての検査官によってと同じ方法ですべてのインスタンスが配られることや、データの分析を開始する前にこの条件が決定されることです。
要約すると、フレーム単位でのビデオ解析は乳児における古典的な EBC 応答を評価する信頼性と再現性のある方法を提供できます。これらの措置は、包括的な発達評価が初期の段階で神経発達を完全に特徴づける必要ですが学習行動の 1 つのメジャーを提供します。
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
本研究は、ニュージーランド検眼ビジョン研究財団、健康推進機構のオークランド大学の工学研究開発基金、支えられて、医学 PBRF のオークランド大学の学校に資金を供給します。
オークランド大学 (シャノン男の子と Harpreet ・ シン) 点滅応答測定で契約を確認する手動のビデオ分析を完了した人から 2 つの検眼学生に感謝しております。
Materials
| 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 |
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