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Die elektrophysiologische Forschung ist ein wichtiges Instrument zur Identifizierung von Biomarkern von Entwicklungsstörungen, einschließlich Autismus-Spektrum-Störungen (ASD), aber die Datenerhebung in diesen Populationen bleibt eine Herausforderung. Diese Arbeit stellt ein Vertrautungsprotokoll vor, um die Forschung zu begleiten, die die Elektroenzephalographie (EEG) beinhaltet, um die Wahrscheinlichkeit des Sammelns von EEG-Daten von Kindern mit ASD zu verbessern.
Dieses Papier enthält eine detaillierte Beschreibung eines Vertrautungsprotokolls, das als integraler Bestandteil eines größeren Forschungsprotokolls verwendet wird, um Elektroenzephalographie (EEG) Daten und Event-bezogene Potenziale (ERPs) zu sammeln. Gegenwärtig stellen die für die Erfassung qualitativ hochwertiger EEG / ERP-Daten zur Verfügung stehenden Systeme erhebliche Anforderungen an Kinder mit Entwicklungsstörungen wie etwa mit einer Autism Spectrum Disorder (ASD). Kinder mit ASD können Schwierigkeiten haben, sich an neuartige Situationen anzupassen, unbequeme Sinnesreize zu tolerieren und ruhig zu sitzen. Dieses Vertrautungsprotokoll verwendet Evidenzbasierte Praktiken (EBPs), um das Wissen und das Verständnis der Forscher der spezifischen Aktivitäten und Schritte des Forschungsprotokolls zu erhöhen. Die Werkzeuge in diesem Vertrautungsprotokoll sind eine soziale Erzählung, ein visueller Zeitplan, das Premack-Prinzip, Rollenspiel und Modellierung. Das Ziel dieses Vertrautungsprotokolls ist es, das Verständnis zu erhöhen und zu agencY und um die Angst für Kinderteilnehmer potenziell zu reduzieren, was zu einer größeren Wahrscheinlichkeit des erfolgreichen Abschlusses des Forschungsprotokolls für die Erhebung von EEG / ERP-Daten führt.
Autismus-Spektrum-Störungen (ASDs) sind neurodevelopmentale Störungen, die durch eine Konstellation von gesellschaftlichen kommunikativen Schwierigkeiten und eingeschränkten, sich wiederholenden Verhaltensmustern gekennzeichnet sind 1 , 2 . Da die Anzahl der identifizierten Personen, die die Kriterien für ASD erfüllen, zunimmt, ist auch der Wunsch, die mit der ASD verbundenen neurologischen Grundlagen besser zu verstehen. Experten haben vorgeschlagen , dass die zukünftige Forschung sollte die Entwicklung von Verfahren zur Früherkennung von atypischer Hirnfunktion umfasst, die dann zu Interventionen führen die Gehirnsysteme stellten die Hypothese beeinflussen Sozialverhalten 14 zu unterstützen. Insbesondere untersucht diese Forschung zeitlich sensible neuroimaging-Ansätze - nämlich Elektroenzephalographie (EEG) und Event-related Potentials (ERPs) - um die audiovisuelle (AV) Sprachwahrnehmung bei Kindern mit typischer Entwicklung und denjenigen, die für ASD und andere gefährdet sind, zu bewerten EntwicklungAl Behinderungen. Die Verwendung von elektrophysiologischen Techniken, sowohl EEG als auch ERP, wird ein besseres Verständnis der neuronalen Grundlagen für sowohl typische als auch atypische AV-Sprachwahrnehmung über die Entwicklung bieten. Dieser Forschungsansatz umfasst die Analyse von kontinuierlichen EEG-Daten und ERPs. Da ERPs zeitgesperrte, mehrstufig gemittelte Teile des EEG sind, werden in diesem Beitrag Verfahren zur Erfassung von EEG-Daten erörtert.
Um sicherzustellen, dass diese Arbeit so repräsentativ für die Bevölkerung wie möglich ist, werden Personen mit ASD, die mit unterschiedlichem Grade von sozialer, kognitiver und Sprachfähigkeit präsentieren, als Teilnehmer eingeschlossen. Gegenwärtig stellen die für die Erfassung hochwertiger EEG-Daten zur Verfügung stehenden Systeme erhebliche Anforderungen an Kinder mit Entwicklungsstörungen. Beispiele für Verhaltensweisen, die Personen mit ASD haben können Schwierigkeiten mit gehören Anpassung an neuartige Situationen, tolerieren unbequeme sensorische Reize ( dh das Tragen einer EEG-Cap), einS ruhig sitzen Diese Schwierigkeiten können mit den sensorischen Bearbeitungsproblemen des Einzelnen, seiner Trennung in sozialer Perspektive, potenziellen kognitiven Schwierigkeiten und Beharren auf Gleichheit verbunden sein. Zusammenfassend können diese Merkmale die Fähigkeit eines Kindes beeinflussen, die geforderten Aufgaben, die die Forschungsaktivitäten umfassen, einzuhalten 1 . Daher ist es wichtig, Forschungsprotokolle zu entwickeln, die die Stärken der Kinder unterstützen und ihre Einschränkungen berücksichtigen, um die Teilnahme von Kindern mit ASD zu erleichtern. Ziel ist es, Kindern mit ASD bei der Durchführung von Forschungsaktivitäten ohne Zwang und in einer Weise zu helfen, die zu nutzbaren neurobiologischen Daten führt.
Die aktuelle Arbeit ist Teil einer größeren Studie über Auge Blick und neuronale Reaktion auf audiovisuelle Sprache bei Kindern mit Sprache und soziale Behinderungen, einschließlich Kinder mit ASD 11 , 12 . Die primäreDas experimentelle Protokoll beinhaltet mehrere Verhaltensbeurteilungssitzungen sowie eine simulierte und eine echte EEG-Datenerfassungssitzung. Details der EEG- und ERP-Verarbeitung und -Analyse werden hier nicht diskutiert; Siehe Harwood et al. 9 für die ERP-Datenverarbeitungsprotokolle.
Im Mittelpunkt dieses Aufsatzes steht ein Vertrautungsprotokoll zur Bewältigung der Herausforderungen, mit denen sich Kinder (vor allem mit Entwicklungsbehinderungen wie ASD) in die neurobiologische Forschung einbringen müssen. Wie in vielen Forschungsstudien dieser Art müssen die Teilnehmer neben der Teilnahme an der EEG-Datenerfassung auch eine Vielzahl von standardisierten Beurteilungsaufgaben abschließen. Aufgrund der Herausforderungen, denen sich Personen mit ASD bei der Bewältigung von neuartigen Umgebungen gegenübersehen, unbequeme Sinnesreize tolerieren und noch über längere Zeit sitzen, müssen Strategien entwickelt werden, um das partnerschaftliche Verständnis der Forschungsaktivitäten zu erhöhen. Erhöhen, ansteigenD Verständnis und Agentur wird die Fähigkeit des Teilnehmers erhöhen, alle Forschungsaktivitäten erfolgreich abzuschließen. Wichtig ist, dass dieses Protokoll für jeden Teilnehmer mehrere Möglichkeiten bietet, eine aktive Entscheidung über seine / ihre Teilnahme zu treffen, mit einer klaren Fähigkeit, sich auszuruhen, und durch die Überwachung des emotionalen Zustands während des gesamten Experiments ist die Fortsetzung der Zustimmung gewährleistet 4 .
Das Nationale Berufsentwicklungszentrum für Autismus und das Nationale Autismuszentrum sind zwei Organisationen, die klare Kriterien für die Etablierung von evidenzbasierten Praktiken für Personen mit ASD 16 , 22 entwickelt haben . Das Protokoll für das aktuelle Forschungsprojekt nutzte diese Kriterien, um spezifische Interventionen zu identifizieren, auszuwählen, zu entwickeln und umzusetzen, die für die Bewältigung der Herausforderungen gelten, denen sich Einzelpersonen bei der erfolgreichen Teilnahme an den Forschungsaktivitäten stellen können. Die specInteressenten aus diesen Quellen sind soziale Erzählungen, visuelle Unterstützungen in Form eines visuellen Zeitplans, Rollenspiels und Modellierung 22 . Darüber hinaus enthält das Protokoll eine Anwendung des Premack-Prinzips 18 . Das Premack-Prinzip beinhaltet eine niedrige Präferenzaktivität mit einer Hochpräferenzaktivität 13 , 18 , die eine kurze, klare Verbindung zwischen den erwarteten Verhaltensweisen des Individuums zur Belohnung liefert. Zum Beispiel, wenn ein Kind Fragen für 10 min beantwortet, ist er / sie dann in der Lage, mit einem bevorzugten Spielzeug für 10 min zu spielen.
Frühere Untersuchungen deuten darauf hin, dass soziale Erzählungen eine wirksame Intervention für Kinder mit ASD sind, die störende Verhaltensweisen aufweisen 19 . Soziale Erzählungen geben Hintergrund und Informationen über den Kontext einer Situation als Mittel zur Verbesserung des Verständnisses im Zusammenhang mit der sozialen ErwartungS. Die meisten gesellschaftlichen Erzählungen beinhalten erwartete Aktivitäten, mögliche Perspektiven anderer Beteiligter und Wege zur Interaktion mit anderen Menschen bei strukturierten Aktivitäten (siehe Abbildung 1 für ein Beispiel für die hier verwendete soziale Erzählung). Es wurden soziale Erzählungen gezeigt, um Angst zu reduzieren und eine Person mit Erwartungen in der neuen Situation zu unterstützen 15 .
Ein visueller Zeitplan kann wirksam bei der Unterstützung von Kindern mit ASD sein, um in neuartigen sozialen Situationen zu bewältigen 20 . Visuelle Unterstützung im Rahmen eines Zeitplans bieten Personen mit ASD eine statische Referenz zur Unterstützung bei der Vorhersage der bevorstehenden Aktivitäten (siehe Abbildung 2 für ein Beispiel für die visuelle Zeitplan hier verwendet). Darüber hinaus, die Entfernung von Aktivitäten, wie sie auftreten, unterstützt ein Verständnis der Zeit und bietet eine konkrete visuelle Darstellung der Sitzung. Ohne diese visuelle Darstellung können Personen mit ASD ängstlich werdenSie sind nicht in der Lage zu verstehen, wie viel Zeit vergangen ist und wie viel Zeit in einer Aktivität oder Sitzung verlassen wird. Eine visuelle Unterstützung, die es dem Teilnehmer ermöglicht, seine Emotionen auszudrücken, kann auch nützlich sein, um dem Teilnehmer die Möglichkeit zu geben, sich besser mit verschiedenen Emotionen auseinanderzusetzen (siehe Abbildung 3 für ein Beispiel einer Emotionsbewertung).
Rollenspiel und Modellierung bieten die Möglichkeit, neue Situationen für Personen mit ASD zu sehen und zu praktizieren. Der Prozeß der Probe bietet Klarheit über das erwartete Verhalten und verringert die Angst für diese neuartigen Szenarien 8 , 22 . Das Rollenspiel, einschließlich der Modellierung, bietet dem Einzelnen eine klare Gelegenheit, sich zu entscheiden und eine Entscheidung über seine Wahl der Teilnahme oder das Entscheiden einer bestimmten Aktivität zu treffen (siehe Abbildungen 5 und 6 für Beispiele für Rollenspiele und Modellierung mit einem Spielzeug Bär und die ChIld trägt die Kappe).
Einige Personen mit ASD und / oder anderen Entwicklungsstörungen haben möglicherweise nicht die Reife oder kognitiven Fähigkeiten entwickelt, um Forschungsaufgaben klar zu verstehen. Tatsächlich gibt es ein ethisches Dilemma die Beteiligung von benachteiligten Gruppen aufgrund ihrer Schwierigkeiten mit Verständnis in komplexen sozialen Situationen und die Auswirkungen rund um diese 17 auf informierte Zustimmung hat. Allerdings wurden Prozesse entwickelt, um eine informierte Zustimmung ohne unangemessenen Druck besser zu gewährleisten 4 , 17 . Zum Beispiel werden hier visuelle Symbole und Aufzählungspunkte mit einfachen Erklärungen gegeben, und die Teilnehmer werden gefragt, ob sie sich einig sind, an der Studie als laufenden Prozess teilzunehmen 3 . Um das Verständnis von Personen mit Entwicklungsstörungen zu erleichtern, muss ein Protokoll entwickelt werden, das sich sowohl mit den Studienzielen als auch mit den ethischen Richtlinien einhergehtDas Thema, das ohne Überzeugung teilnehmen oder den Druck rückgängig machen möchte 6 .
Alle Verfahren wurden von der zuständigen Forschung Ethik-Ausschuss an der Southern Connecticut State University und Yale University, mit Zustimmung der Teilnehmer genehmigt.
1. Erstellen Sie eine Social Narrative
Abbildung 1. Soziale Erzählung. Eine Stichprobe soziale Erzählung, die dem Teilnehmer vor dem ersten Termin und dem Forscher vor der Einleitung des Experiments und der Einverständniserklärung zugesandt wurde.
Anmerkung: Die Abschnitte 1, 2 und 3 stellen die Werkzeuge dar, die für das Vertrautungsprotokoll entwickelt wurden.
2. Erstellen Sie einen visuellen Zeitplan
Abbildung 2. VisuaL Zeitplan. Ein Beispiel visueller Zeitplan, der dem Teilnehmer nach Erhalt der Einwilligung und vor Beginn des ersten Schrittes des Experiments sowie vor und nach dem Abschluss jeder Aktivität präsentiert wurde.
3. Emotion-Rating-Skalen erstellen
Abbildung 3. Selbstbewertung Emotion Scale. Eine Probe Selbstbewertung Emotion Skala, die von der Teilnehmer verwendet wird, um seinen / ihren Zustand der Emotionen zu bewerten. Der Forscher verwendet eine separate Skala, um die Emotionen des Teilnehmers zu bewerten. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Figur zu sehen.
Abbildung 4. Bewertungsprüfung des Forschers. Eine Skala, die verwendet wird, um sicherzustellen, dass das Teilnehmer-Rating konsistenteNt mit nach außen beobachtetem Verhalten. Diese Skala soll von einem Forscher, der im Zimmer mit dem Kind Teilnehmer ist abgeschlossen werden. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Figur zu sehen.
4. Besuch 1: Sozial-, Kognitiv- und Sprachbeurteilungen
Abbildung 5. Begrüßung des Teilnehmers zum Besuch. Forscher spielen mit den Teilnehmern, vertraut sie an die Umwelt und bekommen sie an den Kontext gewöhnt.
6. Bär als Probe für das Tragen der Kappe verwendet. Demonstration des Bären trägt die Mütze, so dass der Teilnehmer zu erforschen tragen die Mütze und halten den BärenWährend es die Mütze trägt, getan, bevor der Teilnehmer gebeten wird, die Mütze zu tragen.
Abbildung 7. Platzieren der EEG Cap auf den Teilnehmer. Der Forscher, der den Teilnehmer abdeckt, um die Mütze zu tragen; Dies ist der Rollenspiel-Teil des Protokolls, wenn der Teilnehmer das Handtuch trägt.
Abbildung 8. Einstellung der EEG Cap. Der Teilnehmer trägt die Mütze, während der Forscher es passt, um sicherzustellen, dass der Teilnehmer bequem ist.
5. Besuch 2: EEG Datenerhebung
Anmerkung: Als integraler Bestandteil des Vertrautungsprotokolls sollte ein Forschungsassistent während des gesamten Experimentierens den Status des Teilnehmers kodieren ( dh ob er aufmerksam oder ängstlich ist, siehe Abbildung 4 ), und die Teilnehmer sollten eine Selbstbewertung ihrer Emotionaler Zustand, indem er auf eine visuelle Darstellung auf einer Emotionsskala hinweist ( Abbildung 3 ).
Als Teil einer Reihe von Studien über Augenblick und audiovisuelle Sprachwahrnehmung wurde eine anfängliche Kohorte von 25 Teilnehmern mit ASD und durchschnittlichen IQs (n = 25, 19 Jungen, 6 Mädchen, mittleres Alter = 10,25 Jahre) mit einem ähnlichen EEG-Protokoll rekrutiert ( Abbildung 9 ). 72% der Kinder in dieser früheren Kohorte haben das EEG-Protokoll abgeschlossen. In der aktuellen Kohorte wurden bisher 15 Teilnehmer mit ASD rekrutiert (n = 15, 11 Jungen, 4 Mädchen, mittleres Alter = 9,4 Jahre), von denen 12 an dem Vertrautungsprotokoll teilnahmen. Von den 12, die das Vertrautungsprotokoll abgeschlossen haben, vervollständigte 100% das volle EEG-Akquisitionsprotokoll ( Abbildung 9 ).
Abbildung 9. Abschluss des EEG. Vertretung der Teilnehmerzahl, die amE experimentieren, mit und ohne die Verwendung des Vertrautungsprotokolls. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Figur zu sehen.
Das oben beschriebene Vertrautungsprotokoll gilt für EBPs, um die Wahrscheinlichkeit zu erhöhen, dass Kinderteilnehmer mit ASD mehrere Testsitzungen und EEG-Datenerfassung abschließen können. Vor der Umsetzung der Schritte in diesem Vertrautungsprozess konnten die Teilnehmer nicht alle Komponenten des EEG-Forschungserwerbsprotokolls abschließen. Vorläufige Daten aus dieser Studie zeigen, dass alle Teilnehmer, die sich in das Vertrautungsprotokoll engagieren, die vollständige EEG-Datenerfassung abschließen konnten.
Die entscheidenden Schritte, die umgesetzt wurden, beinhalten die Bereitstellung eines sozialen Erzähl- und Sichtplanes, die Verwendung des Premack-Prinzips (Verstärkung) und Modellierung / Rollenspiel sowie die Desensibilisierung der EEG-Cap. Soziale Erzählung und der visuelle Zeitplan machen die Protokoll Erwartungen und Schritte klar, um das Kind, von Beginn der Studie Einschreibung bis zum Abschluss der Studie. Verstärkung hilft dem Kind peRsist durch die Aufgaben und bietet ein Gefühl der Beherrschung. Rollenspiel und Desensibilisierung erlauben dem Kind, ungewohnte Ausrüstung und neuartige Sinneserfahrungen auszuprobieren. Schließlich sorgt der Forscher durch den Einsatz von Emotions-Rating-Maßnahmen für die laufende Zustimmung, während er die Teilnehmer von Kindern in Einschätzungen und anspruchsvolle experimentelle Aufgaben einbezieht.
Angesichts der Werkzeuge, die für dieses Protokoll verwendet werden, können eine Reihe von Modifikationen vorgenommen werden, um für die vielfältigen Hintergründe der Teilnehmer, in Bezug auf chronologisches Alter, geistiges Alter und Ebene der kommunikativen Kompetenz. Um eine breite Palette von Emotionen zu berücksichtigen, die während des Forschungsprotokolls erlebt werden können, können die Ermittler die Rating-Skala des Forschers nutzen, um die vom Teilnehmer verwendete Selbstbewertungskala anzupassen. Die Sprache der gesellschaftlichen Erzählung und die Sprache des visuellen Zeitplans sollte mit dem gewünschten Forschungsplan übereinstimmen und dem kognitiven und / oder chronologischen Niveau der Teilnehmer entsprechen. CHAn diese Tools kann das Hinzufügen von höherem Vokabular für ältere Teilnehmer oder Bilder mit höherer Ikonizität für jüngere Teilnehmer. Die Aktivitäten, die entweder im visuellen Zeitplan oder in der gesellschaftlichen Erzählung skizziert werden, können bei Bedarf geändert werden. Zum Beispiel, wenn die Teilnehmer verpflichtet sind, sich für längere Zeit zu sitzen, das Üben sitzen still, in Form eines Spiels, kann von Vorteil sein. Das Protokoll kann auch modifiziert werden, um eine Spielzeugbelohnung an einem gewissen Punkt im Experiment einzuschließen, da kleine Kinder das lohnender als Geld finden können. Schließlich können Eltern aufgefordert werden, ein bevorzugtes Spielzeug des Kindes zu holen, als Belohnung verwendet zu werden und das Premack-Prinzip anzuwenden. Bei der Verwendung eines bevorzugten Spielzeugs müssen die Forscher jedoch vorsichtig sein, dass das Spielzeug während des Experiments nicht zu einer Ablenkung wird.
Eine potentielle Einschränkung des Vertrautungsprotokolls ist, dass es durch das Verständnis der in das Verfahren eingebetteten Sprache eingeschränkt wird, die es einschränken kannGebrauch für Personen mit sehr schlechten rezeptiven Sprachkenntnissen. Die Qualität der Umsetzung der beschriebenen Werkzeuge ( dh soziale Erzählungen) kann die Genauigkeit oder Treue des Vertrautungsprotokolls beeinflussen. Schließlich verwendet dieses Paradigma eine weiche Schwamm-Elektrodenkappe, die kinderfreundlich gestaltet ist; Als solches können die Ergebnisse von 100% Beteiligung nach der Einarbeitung nicht vollständig auf Protokolle verallgemeinern, die Gel-basierte EEG-Datenerfassungssysteme verwenden, die Kopfhautabrieb erfordern oder andere Datenerfassungsmethoden, die größere physische oder emotionale Unannehmlichkeiten mit sich bringen.
Während Kinder mit ASD hier als Studienbevölkerung in diesem Projekt hervorgehoben werden, können diese Prinzipien mit kleinen Kindern im Allgemeinen, einschließlich jener mit anderen Entwicklungsstörungen, sowie solchen mit typischer Entwicklung genutzt werden. Darüber hinaus, obwohl dieses Verfahren für kombinierte Verhaltens-und EEG-Datenerfassung konzipiert wurde, könnte es leicht angepasst werden für den Einsatz inAndere experimentelle Protokolle, die mehrere Besuche und Methoden haben und die es den Teilnehmern ermöglichen, sich an unterschiedliche Kontexte anzupassen. Zum Beispiel könnten soziale Erzählungen, visuelle Zeitpläne und Emotions-Rating-Skalen zusammen mit Mock-Scanning-Sessions in kombinierten Verhaltens- und MRT-Protokollen aufgenommen werden. Darüber hinaus könnten diese Elemente zusätzlich zum Cap-Einarbeitungsverfahren erweitert werden, um eine Einarbeitung in die Nah-Infrarot-Spektroskopie (NIRS) -Personen-Platzierung zu ermöglichen.
Die Autoren haben keine Offenlegung zu melden.
Die Arbeit wurde von NIH-Stipendien R15DC013864 und R21DC011342 (J. Irwin, PI) unterstützt. Die Eltern und Einzelpersonen, die in den Bildern erscheinen, haben die Erlaubnis für alle hier gezeigten Bilder zur Veröffentlichung verwendet.
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128 Channel HydroCel Geodesic Sensor Net | Electrical Geodesics Incorporated (EGI) |
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