Hiperexploración de EEG en el hogar para las interacciones sociales entre el bebé y el cuidador

Con el registro simultáneo de las actividades cerebrales de dos o más sujetos que interactúan, también conocido como hiperescaneo, se ha hecho posible dilucidar la base neuronal de las interacciones sociales en^{su dinámica compleja}, bidireccional y de ritmo rápido. Esta técnica ha cambiado el enfoque del estudio de individuos en entornos aislados y estrictamente controlados al examen de interacciones más naturalistas, como las interacciones entre padres e hijos durante el juego libre ^2,3, la resolución de acertijos⁴ y los juegos de computadora cooperativos ^5,6. Estos estudios demuestran que las actividades cerebrales se sincronizan durante las interacciones sociales, es decir, muestran similitudes temporales, un fenómeno denominado sincronía neuronal interpersonal (INS). Sin embargo, la gran mayoría de los estudios de hiperexploración se han limitado a entornos de laboratorio. Si bien esto permite un mejor control experimental, puede ocurrir a expensas de perder cierta validez ecológica. Las conductas observadas en el laboratorio pueden no ser representativas de las conductas interactivas cotidianas típicas de los participantes debido al entorno desconocido y artificial y a la naturaleza de las tareas impuestas⁷.

Los avances recientes en dispositivos móviles de neuroimagen, como la electroencefalografía (EEG) o la espectroscopia funcional de infrarrojo cercano (fNIRS), alivian estos problemas al eliminar el requisito de que los participantes permanezcan físicamente conectados a la computadora de registro. Así, permiten medir las actividades cerebrales de los participantes mientras interactúan libremente en el aula o en sus hogares ^8,9. La ventaja del EEG en comparación con otras técnicas de neuroimagen, como el fNIRS, es que tiene una excelente resolución temporal, lo que lo hace particularmente adecuado para investigar dinámicas sociales aceleradas¹⁰. Sin embargo, viene con la advertencia de que la señal de EEG es altamente vulnerable al movimiento y otros artefactos fisiológicos y no fisiológicos^.

A pesar de esto, los primeros estudios han implementado con éxito configuraciones de hiperescaneo de EEG en entornos y condiciones realistas. Por ejemplo, Dikker et ^al.12 midieron la señal de EEG de un grupo de estudiantes mientras participaban en diversas actividades en el aula, como asistir a conferencias, ver videos y participar en discusiones grupales. Este estudio, junto con otros estudios ^8,9, ha utilizado predominantemente electrodos de EEG secos para facilitar el proceso de realización de mediciones en entornos no laboratorios. En comparación con los electrodos húmedos, que requieren la aplicación de gel o pasta conductora, los electrodos secos ofrecen notables ventajas en términos de usabilidad. Se ha demostrado que exhiben un rendimiento comparable al de los electrodos húmedos en poblaciones adultas y condiciones estacionarias; sin embargo, su rendimiento puede disminuir en escenarios relacionados con el movimiento debido al aumento de los niveles de impedancia¹³.

Aquí, presentamos un protocolo de trabajo para capturar grabaciones sincronizadas de un sistema de EEG de gel líquido de siete canales de baja densidad con un electrocardiograma (ECG) de una sola derivación conectado al mismo amplificador inalámbrico (frecuencia de muestreo: 500 Hz) de díadas de lactantes-cuidadores en un entorno doméstico. Mientras que los electrodos activos se utilizaron para los adultos, los electrodos pasivos se utilizaron en cambio para los bebés, ya que estos últimos suelen presentarse en forma de electrodos anulares, lo que facilita el proceso de aplicación del gel. Además, las grabaciones de EEG-ECG se sincronizaron con tres cámaras y micrófonos para capturar los comportamientos de los participantes desde diferentes ángulos. En el estudio, los bebés de 8 a 12 meses de edad y sus cuidadores participaron en una tarea de lectura y juego mientras se registraban su EEG, ECG y comportamientos. Para minimizar el impacto del movimiento excesivo en la calidad de la señal de EEG, las tareas se llevaron a cabo en un entorno de mesa (por ejemplo, utilizando la mesa de la cocina y una silla alta para bebés), lo que requirió que los participantes permanecieran sentados durante toda la tarea de interacción. A los cuidadores se les proporcionaron tres libros apropiados para su edad y juguetes de mesa (equipados con ventosas para evitar que se cayeran). Se les indicó que leyeran a su hijo durante aproximadamente 5 minutos, seguido de una sesión de juego de 10 minutos con los juguetes.

Este protocolo detalla los métodos para recopilar datos sincronizados de EEG-ECG, video y audio durante las tareas de lectura y reproducción. Sin embargo, el procedimiento general no es específico de este diseño de investigación, sino que es apropiado para diferentes poblaciones (por ejemplo, díadas padre-hijo, díadas amigas) y tareas experimentales. Se presentará el método de sincronización de diferentes flujos de datos. Además, se esbozará un proceso básico de preprocesamiento de EEG basado en Dikker et ^al.12, y se informarán las tasas de retención de datos de EEG y las métricas de control de calidad. Dado que las opciones analíticas específicas dependen de una variedad de factores (como el diseño de la tarea, las preguntas de investigación, el montaje del EEG), el análisis de hiperescaneo de EEG no se detallará más, sino que se remitirá al lector a las pautas y cajas de herramientas existentes (p. ej.,¹⁴ para las pautas;^15,16 para las cajas de herramientas de análisis de hiperescaneo). Por último, el protocolo analiza los desafíos y las posibles soluciones para el hiperescaneo de EEG-ECG en el hogar y otros entornos del mundo real.