이 프로토콜은 eyeblink을 패러다임 실험에 적합 한 세 유아와 컨디셔닝에 대해 설명 합니다. 상업 또는 주문 품 장비는 자극을 제공 사용할 수 있습니다 그리고 데이터 수집 및 분석 비디오 녹화에 수행 되어야 합니다.
클래식 eyeblink 조절 (EBC) 조건 자극 (청각 음색)와 unconditioned 자극 (각 막에 공기의 퍼프) 사이 배운된 협회를 말합니다. Eyeblink 조절 종종 실험적으로 소 뇌 의존 학습과 연관 학습의이 종류를 기본 메모리에 이상이 감지에 사용 됩니다. 성인과 청소년에 실험 상용 장비를 사용 하 여 관리 하는 비교적 간단한 동안, 유아에서 eyeblink 조절 더 어려운 장비의 정확한 위치는 그들의 불 쌍 한 준수 때문 도전 이다. 컨디셔닝 1 세 유아에서를 위해 퍼프 유아의 각 막에 공기를 제공 하는 주문 품 또는 적응된 상업용 체계를 사용할 수 있습니다. 주요 과제는 성공적으로 탐지 하 고 분류 행동 응답에 있다. 우리는 자동화 된 블 링크 감지 방법이이 인구에서 신뢰할 수 있는 하지 않습니다 그리고 그 컨디셔닝 실험 분석 해야 합니다 보충 비디오 카메라 녹음의 프레임별으로 분석을 사용 하 여 보고 합니다. Eyeblink 조절 발달 변화를 연구 하 고이 패러다임 신경 장애를 가진 아이 들을 검색할 수 있습니다 여부를 확인할이 메서드를 적용할 수 있습니다.
EBC는 고전적인 조건 일반적으로 학습 및 인간과 다른 동물에 메모리를 평가 하는 데 사용 되는 형태입니다. 기존의 EBC 패러다임 ‘무조건된’ 자극 (재귀 eyeblink, unconditioned 응답을 유도 하는 각 막에 어 퍼프)으로 무해 한 ‘조건된’ 자극 (청각 음색) 사이 배운된 협회를 말합니다. 연관 학습 시간이 지남에 조건 응답 수에 조건 자극과 조건으로 eyeblinks를 분류 및 unconditioned 응답은 증가 제시 하 여 평가 또는 이상 한 세션 이상 연관 나타낼 수 있습니다. 학습 발생 합니다.
패러다임을 컨디셔닝 eyeblink 연관 학습 장애가 있는 개인을 식별 하기 위해 사용할 수 있습니다. 지연 컨디셔닝 어디 조건 자극 (CS) 시작 하기 전에 하지만 겹치는 unconditioned 자극 (미국)-소 뇌 회로1,2에 의해 제어 되 고 성인과 신경 장애를 가진 어린이 중단 3정신 분열 증, 자폐증4,5, 그리고 태아 알코올 스펙트럼 장애6,7을 포함 하 여. 임상 관점에서 유아에서 컨디셔닝 eyeblink 검사 이전 검색 및 이러한 신경 성 질환의 치료 지원 수 있습니다. 그러나, 청소년 각 막에 어 퍼프6,7,8 참을 수 실험의 기간에 대 한 안정적인 머리/눈 위치를 유지할 수 있는 하는 동안 유아는 덜 준수 하 고 기존의 eyeblink 탐지 장비 및 소프트웨어는 충분 하지 않습니다.
우리가 짧은 지연 검사 하는 간단한 프로토콜을 설명 하는 여기 eyeblink 조절 한 세 어린이, 프로토콜에서 적응 되어 앞에서 설명한 다른9,,1011. 이 프로토콜은 각 막에 공기의 제어 퍼프를 전달할 수 있는 모든 상업적 또는 맞춤 시스템을 사용 하 여 시행 될 수 있습니다. 그러나, 상업 eyeblink 탐지 소프트웨어 (예, 적외선 카메라에서 신호를 처리 하는 샌디에고 악기의 EyeBlink 탐지 시스템), 대신 우리는, 그리고 다른9,,1011, 감지 하 고 분류 한 세 유아에서 eyeblink 응답 비디오 카메라 녹음의 프레임별으로 분석을 사용 하 여 것이 좋습니다.
수정 및 문제 해결:
상업 또는 주문 품 eyeblink 컨디셔닝 시스템 주제에 실험적으로 제어 방식으로 자극을 제시 하 고 행동 응답을 검색 해야 합니다. 이것은 비-침략 적 절차, 비록 덜 준수 인구 (예를 들어, 유아)에 이러한 실험에 대 한 기술 요구 사항은 도전 이다. 물리적으로 눈에 머리-마운트 연결 컨디셔닝 양12,13실험 등 동물 실험에 대 한 가능 하다. 자녀와 연결 된 공기-퍼프 배달 단위6,,78 머리 띠를 착용 하는 것을 용납 수 있습니다 고 산만으로 텔레비전을 사용 하 여 일정 눈 위치를 유지 하는 격려 될 수 있다. 아주 어린 유아에서 준수 이전 유아 나이의 1 년을 접근 수 면14, 동안 컨디셔닝에 의해 얻을 수 있지만 일반적으로 쉽게 산만 하 고, 그들에 게 고유 하 게 도전적인 인구를 만드는 있다. 도전에 불구 하 고 eyeblink 조절 실험 일부 깨어, 한-올해-된 유아에 대 한 수 있습니다. 우리의 성공률은 그 이전에는 문학 (40%-50% 준수)9, 아마 유아의 기질에 의해 실험의 하루에 반영 하는 성공의 가능성과 보고 비슷합니다.
프로토콜 내에서 중요 한 단계:
상용 EBC 설정, 적응 또는 젊은 유아9,,1011에 대 한 이전 설명 대로 사용자 공기 압력 발생기를 사용 하 여 것이 좋습니다. 초기 도전 작은 필요, 실험을 통해 정확한 위치에 어 퍼프 배달 단위 수정 투구 유지 하고있다. 시력 보호 투구를 스스로 제거 하려고 호환 되지 않는 유아에 대 한 특별 한 관심입니다. 따라서, 유아 항상 밀접 하 게 모니터링할 수 있어야 합니다. 밴드를 착용 하거나 눈에 어 퍼프를 받는 이들의 비율 용납 하지 않을 것입니다 (여기, ~ 35%), 비록이 실험 프로토콜 허용 하는 경우 유아를 부드럽게 산만 하 여 향상 시킬 수 있습니다 그리고이 노골적으로 유아와 방해 하지 않는 경우 동작입니다. 실험을 마친 아이 들을 위한에 어 퍼프만 재판 투구 부족 또는 응답 컨디셔닝의 실험을 통해에 어 퍼프의 가난한 배달 발생할 수 있습니다으로 올바르게 배치 했다 확인에 필수적입니다.
수동 비디오 분석은 시간이 걸리는, 유아 eyeblink 응답의 자동화 된 측정은 현재 달성 하기 어렵습니다. 적외선 센서 상업 EBC 설정 (에 어 퍼프 단위에 인접 한 머리 띠에 위치)와 함께 제공 된 1 kHz 샘플링 속도, 각 막에서 순간 순간 반사율을 기록 하 고 점멸 반사율의 변화를 측정 하 여 검출 될 수 있다 자극 증상에 따라. 기준선 반사율에서 중요 한 변화는 eyeblink 발생 했습니다 감지 하 고 깜박 응답 분류 자동된 분석을 사용할 수 있습니다 나타냅니다. 그러나, 우리와 다른9,,1011 건의 연구 한 세 어린이 점멸 감지 하 상업 EBC 체제와 함께 제공 되는 각 막 적외선 반사율 측정에 의존 하지 말아야. 이 방법은 성인 참가자 또는 더 오래 된 아이 들6,7에 적합 있을 수 있습니다, 우리는 안정적으로 점멸 한-올해-옜 날이이 메서드를 사용 하 여 검색을 수 없었습니다. 여기, 기준선 반사율에 사소한 변화는 eyeblink 적외선 센서에 의해 감지 되지 않는 나타내는 재판 epoch의 관찰 된다. 또한, 거짓 긍정적인 봉우리는 일반적으로 관찰, 센서의 위치를 변경 하는 유아의 머리 움직임에 의해 발생 하는. 성인에서 테스트 파일럿이 나왔다는 참가자가 성공적으로 유지 될 수 없는 eyeblinks-조건 검색 하는 각 막의 1-2 cm 이내 위치 공기 퍼프 단위 이상 약간 시력 그들의 수평 라인을 집중 해야 합니다. 유아와 함께 일관 되 게. 또한, 유아의 작은 interpalpebral 균열 크기 만들기 깜박임 탐지 더 성인 보다 어려운 이상 어린이 각 막 반사를 줄일 수 있습니다.
기존의 방법에 관하여 의미:
수동 비디오 카메라 분석 및 1 kHz 반사율 측정에 비해 60 Hz 비디오의 낮은 시간적 해상도 대 한 필요에도 불구 하 고 비디오 녹화의 향상 된 성공률 게이 우수한 방법은 적외선 센서. 각 막에 어 퍼프 또한 상업 적외선 센서로 동일한 투구 첨부 파일에 의해 제공 됩니다, 비록 자극 전달에 어 퍼프 힘으로 조정 될 수 있다 적외선 센서 보다 위치에 탄력 있을 수 필요한 나타납니다. 이 머리 띠, 유아 준수를 감소 하는 경향이의 과도 한 조정을 방지 합니다. 적외선 센서를 사용 하 여 높은 성공률을 달성할 수 있는 연구자 여전히 비디오 카메라 분석을 지원 해야 합니다. 시련에 대 한 비디오 녹화 구별할 수 있는 진정한 응답 또는 잘못 된 재판 감지 eyeblink 응답 적외선 센서에 의해 기록 된 곳에, (즉, 여부 아이 올바른 위치에 어 퍼프 단위를 입고 있던 여부 그들은 깜박 하지 않았다, 또는 여부 적외선 센서는 블 링크 감지 하지 못했습니다). 마찬가지로, 비디오 녹화는 거짓 긍정적인 결과 확인 하는 데 필요한 재판 동안 움직임 또한 점멸 인척 하는 유물을 생성할 수 있습니다. 눈-추적 장치15,16 와 전도9,10,14 의 꼬리 륜 근육은 다른 자동 깜박임 탐지의이 논문의 범위를 초과 하는 각 시험에 대 한 위치에 어 퍼프 단위의 시각적 확인 없이 이러한 메서드는 적외선 eyeblink 탐지 소프트웨어를 여기에 설명 된 동일한 단점을 고통을 가능성이 높습니다.
이전 눈 깜박임 컨디셔닝에 게시 작업에 초점을 맞춘 젊은 유아, 일반적으로 4-5 개월; 이 작품 이전 유아 (12 ± 1 개월의 나이)와이 연령 그룹 선물 독특한도 전에 사용 기법을 설명 하 여 문학이이 본문에 추가 합니다. 다른 작가 또한 유아9,10,,1114(혼자 또는 함께 전도) 비디오 분석을 사용 했다. 여기에 제시 된 결과 프레임별으로 비디오 분석은 유아, eyeblinks를 감지 하는 가장 좋은 방법은 전도 및 적외선 모니터링 얼굴 및 머리 때문에 문제 될 수 있는 제안이 이전 결과와 일치 아주 어린 아이 들에 있는 운동. 이 작품 또한 그 유아 개발할 수 조건부 응답 매우 젊은 나가에 적어도 650 ms 지연 간격9찾기 지원.
미래의 응용 프로그램:
연구의 제한 된 수 eyeblink 컨디셔닝 인간 유아에 있는 실험을 시도 했습니다, 자극 매개 변수가 고려 되어야 한다 신중 하 게 미래에 실험. 컨디셔닝 나이17 의 10 일 관찰 되었습니다 나타나고 적어도 생활14의 첫 번째 달, 내 비록 오래 간 자극 간격 (예를 들어, 1500 ms) 초기18의이 초기 단계에서 더 성공 하 . 비교에서는, 접근 하는 6 개월 나이의 어린이 수 더 안정적으로 단련 짧은 간격10의 경우, 비록 보다 성공적으로 성인19에서. 음과이 프로토콜에 1 세 아이 4-또는 5-달 오래 된 유아9,10,11도에 컨디셔닝 유도 성공적으로 수에 대 한 제안에 어 퍼프의 650 ms 간격 이전 어린이6,7. 이것은 최적의 간격으로 음과 공기 퍼프 적응이 프로토콜 추가 실험은이 조사 하는 데 필요한 있지만 유아 나이10, 감소 된 발달 eyeblink 조절 통제 된다 추가 매개 변수입니다.
이 방법의 제한 사항:
EBC를 설정 하려면 어려울 수 있습니다 하 고 문제 해결 각 개별 상황에 필요할 수 있습니다. 컨디셔닝 발생 때 결정 정의 하기 어려운 이며 여러 재판 또는 세션 동안 관찰 최고의. 예를 들어 다른 연구 사용 10 타석의 각 블록 내에서 40%의 임의 조절 속도 조절을 정의 하 고 연속 실험 세션6,,910, 사이 어떤 변화를 비교 11. 성공적으로 조화를 관찰 하는 시험의 필수 수를 완료 어려울 수 있습니다, 따라서, 어린 아이에서 달성 하기 위해.
데이터 분석에 관해서, 자발적인 (내 생) 점멸9에서 자극 갖는 점멸을 분리는 특정 과제 중 하나. 자연 스러운 eyeblinks의 속도 개인 사이 이지만 행동 상태 방 습도 등 환경 요인에 의해 영향을 받을 수 있습니다. 이중 점멸 발생 시간 (예를 들어, 400 ms)20의 아주 짧은 공간에서 두 개의 완전 한 눈 꺼 풀 폐쇄 때이 재귀와 동시에 발생 하는 자발적인 점멸 반영 가능 (조건 또는 무조건) eyeblink입니다. 우리는 때때로 우리의 데이터 집합에서 이중 점멸을 관찰 하 고,이 프로토콜을 사용 하 여, 우리만 첫 번째 블 링크를 대기 시간 기록. 그러나, 이러한 시련을 삭제 분석 자극 갖는 점멸만 캡처는 확실 하 게를 증가할 수 있습니다.
연구원은 또한 대기 시간 창에는 조건을 정의 하는 또는 unconditioned 응답으로 깜박 발병 또는 깜박임 피크 (눈 꺼 풀 폐쇄) 대기 시간을 정의할 것인지 결정 해야 합니다. 여기 우리가 보수적 쌍 또는 짝이 없는 시험 확실성에 어 퍼프 발병 전에 보다에 어 퍼프에 깜박 시작 됩니다 제공을 650 ms 전에 봉우리 깜박으로 조건부 응답을 정의 했습니다. 그러나,이 대기 시간 창 수 확장할 수 짝이 없는 재판에 대 한 아무에 어 퍼프 제시 응답의 대기 시간을 정의 하는 피크 블 링크를 사용 하는 경우에 특히. 여기에 중요 한 원리는 모든 인스턴스는 같은 방식으로 의해 처리 모든 심사 관 이며이 조건 어떤 데이터 분석 개시 전에 결정 됩니다.
요약 하자면, 프레임별으로 비디오 분석 젊은 유아 클래식 EBC 응답 평가의 안정적이 고 재현 가능한 메서드를 제공할 수 있습니다. 포괄적인 발달 평가 완전히 초기에서 neurodevelopment 특성화 하는 데 필요한 있지만 이러한 조치 행동, 학습의 측정을 제공 합니다.
The authors have nothing to disclose.
이 연구는 뉴질랜드 안과 비전 연구 재단, 건강 승진 기관, 오클랜드의 대학 교수진 연구 개발 기금에 의해 지원 되었다 그리고 오클랜드의 대학 대학원 의학 PBRF 기금.
우리는 오클랜드 대학의 (섀 넌 소년과 Harpreet 싱) 깜박 응답 측정에 계약 검토 하 수동 비디오 분석을 완료에서 두 명의 Optometry 학생 들에 게 감사.
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 |