Name: infant auditory processing and event-related brain oscillations
Uploaded: 2015-07-01T14:00:00.000+00:00
Duration: 6 min 34 s
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저자는 기꺼이 신경 발달 연구 및 NSF 부여 # SMA-1041755 학습 센터, 학습 센터의 NSF 과학의 시간적 역학의 엘리자베스 H. 솔로몬 센터로이 연구에 대한 지원을 인정합니다. 특별 감사는 참여 가족에 의한, 그리고 그들의 실용적이고 지적 기여에 대한 유년기 연구 실험실의 구성원에게. 소스 현지화 프로토콜의 개발을위한 그녀의 지적 입력 Naseem가 Choudhury의에 Jarmo Hämäläinen 특별 감사.

인간을 대상으로 모든 작업은 임상 시험 심사위원회의 승인 및 감독을 필요로한다. 연구에 사용 된 경우에 여기에보고 방법, 검토하고 럿 거스 예술과 과학 윤리 심의위원회 (IRB)를 통해 사람을 대상으로 보호 프로그램에 의해 승인되었습니다. 1. 준비 <ol><li> 사운드 감쇠 및 전기 차폐 실에서 테스트를 1 시간 동안 아기를 예약합니다. 뇌파 검사의 30 분 - 대표 데이터를 생성이 문서에서 제시된 연구 프로토콜은 (20)를 포함한다. </li><li> 한 &quot;차 테스터&quot;하나 &quot;그물 조수&quot;하나 &quot;연예인&quot;테스트 세션 당 3 명이 할당합니다. </li><li> 고밀도 유아 EEG 기록 용, 적어도 64 채널 망을 사용한다. 여기에 제시된 대표 데이터를 들어, 128 채널의 센서 망을 이용 하였다. </li></ol> 2. 인터넷 응용 프로그램 <ol><li> 기록 참에 다음과 같은 소모품을 설정BER : Coban 자체 접착 포장 테이프, 테이프를 측정 펜, 2 수건 및 피펫을 표시. 보정은 (예를 들어, dB SPL, HL, 등)의 시험 수준 들린다. </li><li> 전해질 용액 (증류수, 칼륨 염화물 및 아기 샴푸)이 아니라 이전에 추정 된 가족의 도착 시간을 확인합니다. 그물이 아기의 머리에 너무 추운되지 않도록, 물 따뜻한 8온스은 응용 프로그램 이전 솔루션에 추가 할 수 있습니다. </li><li> 가족이 도착하면, IRB 승인 된 형태의 동의를 구하십시오. </li><li> 테스트 챔버에서, 교사의 무릎에 유아 앉아, 그리고 연예인은 유아 놀이를 시작해야합니다. 그것은 제 구경이면 순 신청 절차를 설명한다. </li><li> 머리의 가장 넓은 부분에서 아기의 머리 둘레를 측정하고이 측정을 기반으로 그물 크기를 선택합니다. 둘레가 한 시대의 최소 사이즈에 가까운 경우에 가장 적합한을 얻으려면 더 작은 크기의 그물을 선택합니다. ELEC의 선택 순 잠수함trolyte 솔루션입니다. </li><li> nasion - 투 - inion를 측정하고 총 측정의 ½에 두피를 표시합니다. 귀를 귀 측정을 위해 동일한 작업을 수행. 최종 마크는 Cz에 (정점)입니다. </li><li> 마른 수건에 배치하여 인터넷에서 여분의 솔루션을 제거합니다. 그물 보조 그물을 반전하고 Cz에 전극을 잡고있다; 차 테스터 그물의 전면에 자신의 손가락을 배치 할 수 있도록 그물을 들고입니다. </li><li> 위에 그물을 뒤집어 순 조수가 턱끈과 네트의 외부 (nasion 전극과 턱끈을 연결) 컬러 전면 스레드를 이동할 때 유아의 머리에 그물을 배치합니다. </li><li> 정점 두피 마크에서 Cz에 배치, 유아의 머리에 그물 위치를 조정합니다. 포지션 / 뒤로부터 각 전극과 헤드 표면과 직각이 있는지하게 전방으로 작동 전극의 각각을 정렬. </li><li> , 와이어를 수집 Coban 테이프로 턱끈, 보안 와이어를 조정하고, 그물도없고 플러그ctor에. </li><li> 50의 kOhms &lt;의 임계치와 상기 전극의 임피던스를 측정 또는 시스템의 명령에 따라. 일부 전극이 높은 임피던스가있는 경우, 전해질 채워진 피펫 전극을 다시-담가 부드럽게 전극 아래에서 머리를 이동합니다. </li></ol> 3. 자극 프리젠 테이션 및 뇌파 기록 <ol><li> 스피커와 자유 분야에서 현재 청각 자극은 아기의 머리에서 등거리. 참고 : 자극 매개 변수로 하였다 대표적인 연구는 다음과 같습니다의 기본 주파수와 70 밀리 톤 쌍 중 800 또는 1,200 Hz에서 15 고조파 (옥타브 당 6dB의 롤 - 오프)는 두 블록 (70 또는 300 밀리 초 인터페이스에 표시됩니다 자극 간격). 저 높은 쌍 (800 Hz에서 - 1200 Hz로는) - 기준 (85 ​​% = 708 시험) 낮은 저 (800 Hz에서 800 Hz에서) 사이에서 일탈자 (15 %는 = 125 시험)으로 표시하고 있습니다. </li><li> 하드웨어와 소프트웨어의 지시에 따라 뇌파를 기록합니다. 대표 데이터에 대한 다음과 같은 매개 변수를 사용하여 삼프도리아를링 속도 : 250 Hz에서, 로우 패스 하드웨어 필터 : 100 Hz에서, 타원형, 하이 패스 필터 : 0.1 Hz에서, Auto (자동) : 나이 퀴 스트, 이사회 게인 설정 : 1. </li><li> 녹화 중에 유아를위한 진정, 조용한, 약간 매력적인 환경을 제공합니다. 연령에 적합한 자동 비디오를 재생하거나 조용한 장난감 (예를 들어, 타격 거품, 책에서 사진을 가리키고, 인형극)와 유아를 잠급니다. 음악을들을 이어폰 간병인을 제공하는 것은 유아 응답 부주의 간병인 간섭을 피한다. 유아가 불안 경우 진정 환경을 복원 할 수있을 때까지, 뇌파에 영향을 미치는, 자극 프레 젠 테이션 및 뇌파 기록을 일시 중지합니다. </li><li> 실험이 종료 된 후, 부드럽게 그물을 제거하고 유아의 머리와 머리 건조. </li><li> 테스트 세션의 끝에서 프로그램을 종료하기 전에 원시, EEG 필터링되지 않은 데이터를 저장하고 백업. </li></ol> 4. 데이터 처리 - ERPS 시각적으로 원시 뇌파 데이터를 검사하고 세그먼트를 거부높은 진폭 이슈와의. 참고 : 높은 진폭 채널을 거부하고 보간. 거부 된 채널들의 최대 퍼센트가 30 %로 설정되어야한다. 다른 방법도 감소 또는 데이터에 존재하는 아티팩트를 거부하기 위해 사용될 수있다 (예를 들어, ICA, PCA도 30을 참조 할 참조). <ol><li> 대뇌 피질의 활동과 일치 미리 설정된 매개 변수를 사용하여 데이터를 필터링합니다. 15 Hz에서 - 유아 1의 오프 - 라인 대역 통과 필터를 사용한다. </li><li> 세그먼트 연속 데이터는 소프트웨어 지침에 따라 &quot;시간 0&quot;주위에 (자극 발병을) 시대를 만들 수 있습니다. 분할의 경우, 전체 응답을 캡처하는 기본 활동 및 사후 자극 시간을 설정 할 수있는 충분한 사전 자극 시간을 포함한다. </li><li> 적절한 거부 기준 (유아 예를 들어, +/- 200 μV)에 따라 잡음이 신 (新) 시대를 거부합니다. 30 %에서 거부 신 (新) 시대의 최대 퍼센트를 설정합니다. </li><li> 각각의 시대와 각 조건을 평균이 평균을 결합그랜드 평균을위한 그룹과 조건에 따라에요. </li><li> 각각의 평균에 포함 된 신 (新) 시대의 수는 과목에 걸쳐 다양하면 더 / 덜 시대와 주제를 동일하게 평가되도록, 신 (新) 시대의 수를 가중. <ol><li> n은 평균값을 포함 에포크의 수와 동일한 N 배 파형이, 모든 피험자 에포크의 총 개수로 나눈 값으로 그랜드 평균 중량, 각각의 상태에서 각각의 평균을 계산한다. 이 방법은 최종 평균의 각 시험 동일한 가중치를 준다. </li></ol></li></ol> 5. 데이터 처리 - 소스 현지화 유아 데이터의 경우, 연령에 적합한 MR 템플릿 또는 개별 MR 스캔 (이전 간행물 31, 32 참조) 중 각 개인과 그랜드 평균 ERP 파일을 공동으로 등록합니다. 참고 : 공동 등록 과정에서 전극의 위치 및 재구성 헤드 단일 좌표 시스템으로 등록된다. 그랜드 평균이 사용될 수있다다이폴 모델을 정의한다. 기초 원의 개수 및 위치 데이터에 장착 될 것으로 추정된다. 청각 패러다임의 경우, 무료 위치와 회전이 다이폴 안테나를 사용합니다. 주 : 소스 추정 자동 관심 시간 창에 &quot;최적&quot;위치를 얻기 4 잔여 맞는 기준의 가중 조합 비용 함수의 최소화를 통해 안내된다. <ol><li> 이러한 요소는 개발 과정에서 빠르게 변화로 확인 연령에 적합한 매개 변수는 두피의 두께, 두개골 두께, 지주막 하 공간과 골 전도성의 폭에 사용합니다. 대표 데이터의 경우, 매개 변수는 다음과 같습니다 두개골 : 1.5 mm; 두피 : 2.5 mm; 지주막 하 공간 : 1.7 mm; 뼈 전도도 : 0.0581. </li><li> 그랜드 평균 ERP를 시작으로, 피크에 해당하는 관심의 시간 창을 선택합니다. 보수적 매개 변수는 일반적으로 관심 (31)의 피크 약 + 20 밀리 초입니다. </li><li> Fi의 &quot;선 (善)을 확인잔류 편차의 소프트웨어를 이용하여 출력 다이폴 솔루션 t &quot;. 이것은 현재 다이폴 모델 착용감 주어진 시간 창에 여전히 불명 신호의 양이다. 잔류 편차를 최소화하기 위해 시간 창을 조정한다. 확장 활동 영역 내의 솔루션을 확인하는 분산 소스 모델 (클라라)를 사용합니다. </li><li> 각 조건 및 피크 다이폴 소스 솔루션 및 파형을 저장합니다. </li><li> 모든 개인 평균 파일에 대해이 절차를 반복합니다. </li><li> 소스 위치의 통계 분석을 위해 각각의 평균 파일에서 각 다이폴 안테나에 대한 방향, 최대 대기 시간, 크기 및 위치의 사용 가치는 X (내측 - 외측), Y (전후방) 좌표 및 Z (우수한 - 열등) 해결책. 여기에 제시된 경우, 2X2 반복 측정은 분산 분석 (자극 (표준, 일탈) 소스의 진폭과 대기 시간 X 반구 (왼쪽, 오른쪽)은 발전기의 강도와 타이밍을보고 유용 할 수 있습니다. 소스좌표 (검토를 위해, 31, 32)와 동일한 방식으로 평가 될 수있다. </li></ol> 6. 데이터 처리 - 소스 공간에서 시간 - 주파수 분석 <ol><li> 원시, 필터링되지 않은, 연속 뇌파 데이터에 쌍극자 모델 솔루션을 적용합니다. <ol><li> 가상 전극 몽타주로서 원시 EEG 데이터 파일 소스 용액 (단계 5.6에서 저장.)를 적용. 주 : 이러한 방식으로 다이폴 모델의 사용은 가상 2 소스 몽타주 (뇌 소스 공간)으로 연속 고밀도 EEG를 변환 (센서 공간)의 기록 표면 채널 상에 고정 된 공간 필터를 적용한다. </li></ol></li><li> 시간 - 주파수 영역 (도 1)으로 시간 - 도메인 싱글 재판 소스 신호를 변환. 주 : 현재, 여러 접근법은 웨​​이블릿 분석 및 힐버트인가 필터링 된 데이터에 변환을 포함하여, 시간 - 주파수 영역으로 단일 시험 데이터를 변환하는데 이용 될 수있다. 이러한 방법의 비교이지만이 문서의 범위를 벗어난 여러 게시 된 기사는 철저하게 이러한 방법 33-36을 설명했다. 시판 간섭 소프트웨어 프로그램 (37)에서 발견 복소 복조 절차를 이용하여 시간 - 주파수 분석은 주파수 및 37-39 시간의 함수로서 각각의 뇌 활동의 순시 엔벨로프 진폭 및 위상을 계산한다. 이 순간 전력 변화의 조치 (임시 스펙트럼 진화, TSE) 및 위상 잠금 (간 시험 단계 잠금, ITPL)를 생성한다. <ol><li> 2에서 80 Hz에서 -1,500 1,500 밀리에서 50 밀리 초 시간 해상도 1 Hz의 넓은 주파수 빈 : 다음 매개 변수를 사용합니다. 시대의 시간 창은 유물 40, 41을 들이지 않고 가장 낮은 원하는 주파수에서 필터링이나 처리를 수 있도록 충분히 길어야한다. </li></ol></li><li> 스퓨리어스 가능한 아티팩트와 관련된 R 또는 원형의 해석을 피하기 위해 EEG 활동의 빈도 피크를 시각화의기 양양한 진동 41, 42. </li><li> 조건 및 그룹 24,43에서 유의 한 차이의 영역을 결정하는 순열 테스트 및 클러스터 분석을 수행합니다. </li></ol>

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The authors have no disclosures to acknowledge.

여기에 설명 된 연구 방법은 spectrotemporal 역학과 유아 고밀도 청각-유발 뇌파 및 ERP 뇌 반응의 해부학 적 위치의 깊은 이해를 용이하게하는 방법에 대해 설명합니다. 분석을 용이하게이 프로토콜 내에서 네 가지 중요한 단계가 있습니다. 첫째, 최소한의 교사와 유아 스트레스와 적절한 넷 애플리케이션 및 위치가 아닌 진정 패러다임에 깨끗한 뇌파를 기록하는 기초입니다. 알맞은 헤드 측정 및 그물 크기 선택뿐만 아니라 응용 과정 순 조수와 연예인의 사용은이 단계를 수행하기에 중요하다. 둘째, 테스트 세션, 조용한 놀이에서 유아 종사 차 테스터, 그물 보조 및 연예인,에 의해 촉진 상태 동안 가족을 위해, 조용 조용하고 쾌활한 분위기를 확립하는 것이 중요하다. 셋째, 데이터 분석을 위해, 그것은 나이에 적합한 MRI 헤드 모델은 소스 위치 파악을 위해 사용되는 것이 중요하다. 머리 크기, 보NE와 피부 및 뇌척수액 공간은 가장 정확한 정위 결과를 얻기 위해서는 테스트 연령 정확해야한다. 마지막으로, 일반 피질 응답을, 그 고밀도 그물을 사용하는 것이 또한 중요하다 (예., 데이터의 적어도 64 채널) 둘러 아티펙트 녹화를 얻는 기회를 최적화하기 위해. 이 기술의 한 가지 제한은 뇌파 데이터의 소스 현지화 활동 테스트 사이트의 황금 표준되지 않는 것입니다. 최고의 머리 모델과 측정이 여전히에도와 현지화의 앞으로 모델 활동의 위치 추정 한 가지 명심해야합니다. 따라서, 소스의 활동에 관한 정보는 실험 조건 또는 그룹간에 비교 될 수있는 방식으로 실험을 설계하는 것이 필수적이다. 또한, 일반적으로 특히, 종단 연구에서 유아 테스트는 불완전하거나 누락 된 데이터 세트를 내포 할 수있다. 이 문제에 대한 해결책은 a) (R)을 유지한다참여 가족과 함께 elationships; b)는 유아와 보호자를위한 조용하고 침착 기록 분위기를 최적화; 및 c) 주제 풀을 과대 평가. 우리의 손에, 경험있는 소아 팀과 함께, 우리는 낮은 드롭 아웃 및 데이터 손실을 최소화 속도를 달성했다. 57 참가자 211 유아 기록 세션의 길이 샘플에서 우리는 98.6 %의 데이터 보존 표시 (예., 208 사용할 수있는 데이터의 결과 세션)과 10 %의 중퇴 비율 (예 :., (6) 참가자가 시작 이후 계속 할 수 없었습니다 실험). 이러한 MEG와 NIRS와 같은 다른 기술을 통해 뇌파의 장점은, subcortically 바이어스 활동이 다른 필터 밴드 액세스 할 수 있다는 것입니다. 또한, 전극 헤드와 같이 이동 움직임을 제어하기 쉽다. 이 프로토콜이 마스터되면, 유아 뇌파 및 진동 역학의 실험적인 응용 프로그램은 풍부하다. 그것은 우리가 먼저 대뇌 피질의 netwo 개발 일반적으로 이해해야합니다 분명하다순서 RKS는 비정상적으로 구성되는 사람들을 식별합니다. 이것은 (진동 포함) 초기 청각 처리 메커니즘의 무결성은 이상적으로, 청각 경험 인용으로 생성 및 사운드 표현 가소성 역할을하고있는 모델의 생성에 대한 필요성을 암시 알았다. 형식적인 진단이 발생하기 전에이 모델에 따르면, 비언어적 처리 적자는 현상 년과 관련된, 또는 일부의 경우 수십 년에 할 수있다. 미래 연구는 주파수 밴드 별 진동 동력학, 교차 주파수 위상 결합 및 초기 개발 걸쳐 지역 흥분성 / 억제 패턴의 기능을 포함하여 추가 정보를 이해하기 위해 필요하다. 수면과 같은 다른 상태에서 또한, 피질 활동과 테스트에서 전형적인 개발의 더 완전한 그림을 제공하기 위해 필요하다. 우리는이 기술 조사 whic에 의해 프로세스에 중요한 통찰력을 제공 할 것으로 판단H &#39;Neurotypical (뇌 기능 정상)&#39;와 비정형 진동 역학 조직하고 신흥인지 및 언어 능력과 상호 작용합니다.

발달 장애의 다양한 스펙트럼에 걸쳐, 그것은 조기 발견 및 궁극적으로 치료의 핵심은 개발 뇌 기능 네트워크를 조립으로 플레이에 와서 초기의 메커니즘을 이해하는있는 것을 점점 더 분명 해지고있다. 따라서, 신경 패턴의 시간적 역학 그 영향인지를 이해하는데 관심이 증가한다. 특히,인지 기능은 특정 차분 특정 주파수 대역 (예를 들면, 환상 변동 단일 셀 또는 인구 막 전위) (1)에 진동형 활성과 연관된다. 이전의 연구 진동 역학, 개발 네트워크 2-4의 활동에 의존하는 자기 조직에서 중요한 역할을 신경 흥분 5,6를 제어하고 감각 입력 7,8를 통합하는 것이 설립했다. 진동형 뇌 활동은 AV의 효율을 증가 9,10- 대사 유익한 것으로 생각된다감각 처리 기능과 같은인지 및 언어와 같은 높은 수준의 기능 조정 ariety. 그러나 나이와 인간의 유아 행동의 결과와의 연계를 통해 신경 동시성의 역할에 대한 체계적인 조사가 아직 달성해야합니다. 이 목표를 향해 중요한 단계는 시간적 역학과 조기 언어를 포함하는인지 과정을 개발하고 지원하는 진동 메커니즘의 출현과 성숙의 깊은 이해를 달성하는 것입니다. 언어 발달의 중요한 구성 요소는 정확히 ​​처리하고 빠르게 변화 음향 신호를 분류 할 수있는 능력이다 : 자주 밀리 초 수십만큼 조금의 순서. 예를 들어, 단어 &quot;아버지&quot;및 &quot;나쁜&quot;의 음향 역학은 음절의 처음 40 밀리 위에 음향 상이하면서도 개의 매우 다른 의미와 연관이있다. 이전의 연구 recepti의 성숙 궤도를 보여음향 및 언어 적 차이에 대한 능력을했습니다. 나이로 초기 2 개월은 유아가 빠른 주파수의 변화를 구별 할 수있는 능력을 보여줍니다 (예를 들어, &lt;100 밀리 초); 두 음향 유사한 음절 사이의 차이를 검출하는 &quot;하드웨어&quot;장소로되어 제안. 앞으로 몇 개월 동안, 아기는 점점 더 작은 차이를 구별 범주 인식을 개발하고, 모국어 음절 11-14의 소리에 대한 대뇌 피질의 전문성을 나타낼 수있다. 심지어 단순한 사운드의 같은 톤으로 - - 초기 지표 나중에 언어 장애의 15 일 수있다 복잡한 사운드 인식이 기본 처리 메커니즘의 기능에 의존하기 때문에, 그것은 능력의 적자가 음향의 차이를 변경 빠르게 인식하는 것으로 생각된다. 이 실험실에서 Choudhury의 및 Benasich에서 이전 작업은 강하게 유아의 능력이 매우 처리 할 수​​ 있음을 보여주는,이 가설을 지원합니다간단한 소리 (예를 들면, 톤)의 급격한 변화는 3, 4 년 언어 및인지 능력 (16, 17)을 예측할 수있다. 이러한 데이터는 미리 언어 유아의 뇌 반응은 청각 처리 및 개발 진행의 정량적 지표를 제공 할 수 있는지 확인합니다. 연구와 여기에 제시된 방법은이 관계의 기본 메커니즘의 주요 측면을 조사. 연구의 여러 라인은 지금 최대 대기 시간 및 ERP 파의 진폭이 여러 발전기 18-23의 뇌파 진동에 spectrotemporal 역학의 요약에서 발생하는 것을 나타냅니다. Spectrotemporal 분석은 또한 위상 및 전력 정보의 분리를 할 수 있습니다. 위상 동기 활성 자극에 의​​해 유발되는 신경 세포 반응의 부분을 반영한다. 응답 시간 동기 이벤트에 대해 평균화되기 때문에 이러한 유형의 정보는, ERP로부터 추출 될 수있는 것과 유사하다. 그러나 일부 신경 활동의 타이밍은 재판에서 재판에 따라 다를 수 있습니다. ERP 분석, 생의 활동은 &quot;평균화&quot;입니다; 그러나 재판을 재판에서 전력의 변화의 분석에서,이 정보는 회수하여 분석 될 수있다. 따라서, 위상 및 전력의 spectrotemporal 분석은 기존의 ERP에 대해 신경 반응에 대한 추가 정보를 제공 할 수 있습니다. 유아 발달과 관련하여, 진동이 동물 모델에서 2,3- 신경 회로의 발전에 기여하지만, 이러한 메커니즘은 단지 인구 조사되기 시작한다는 상당한 증거가있다. 이 실험실에서 작업이 시타를 보여 주었다 감마 진동은 6 개월 (24)에 자국어 전문의 상관 관계. 이것은 초기의 진동 계층의 기능을 강조한다. 글로벌 가설은, 위에서 제시 한 증거를 기반으로, 청각 피질에서 유발 진동의 동시성이 유아의 두뇌 개발을 지원한다는 것입니다. 이 가설을 테스트 먼저, &quot;기준으로(221); 초기 유아기에 처리로 얻었다 즉, 4 개월-의 연령 현재 자국어 전문화 (25), (26)은 &quot;지각 축소&quot;를 앞에 생각된다. 따라서, 우리는 (제어 조건 피치 변형하는 &quot;괴짜 패러다임&quot;에 제시된 톤 쌍 피치 불변을 두 속도의 조건으로 구성된 수동 청취 동안 기록 유아 뇌파 데이터를 단일 시험 주파수 분석을 수행 : 300 밀리 초 간 자극 간격; 빠른 조건 : 70 밀리 초 간 자극 간격). 여기에서 우리는 빠른 청각 처리에 초점을 맞춘 연구에서 자극을 사용하여이 방법을 설명한다. 이러한 연구, &quot;괴상한 패러다임&quot;에서, 신경 세포 활성도에 예측할 있지만 인식 이벤트를 평가하는데 사용 하였다. 이 패러다임에서, 예상치 못한 또는 &quot;홀수&quot;자극은 종종라고 &quot;비정상적인&quot;응답에 대한 뇌의 반응은 예측 가능한 자극에 대한 응답 반면, MOS 제시시간 t는, 일반적으로 &quot;표준&quot;뇌 반응이라한다. 괴짜 패러다임에 제시된 자극에 대한 반응이 자동으로 아주 어린 유아와 함께 사용이 패러다임이 용이하고,주의 집중하지 않고 유도 할 수있다. 청각 자극의 모든 연구에 따라 달라집니다 간격으로 무료 필드 스피커를 통해 제공됩니다. 앞서 언급 한 바와 같이, 본 연구에서 인덱스 빠른 청각 처리 (RAP) 능력이 사용되었다는 소리 : 즉, 수십 - 중 - 밀리 초 음향 변화 16,17,27,28의를 포함하는 소리. 그것은 많은 다른 자극 유형은 소리뿐만 아니라 중간 배치 간격과 주파수 또는 시간의 변화를 반영 일탈자 자음 - 모음 (CV)를 포함하는 신경 생리 학적 차별을 테스트하는 데 유용 및 / 또는 오름차순 또는 내림차순 주파수 스윕 주목된다. 마지막으로, 우리는 또한 더 청각 자극이 제시되지 않는 &#39;조용한 연극&#39;동안 자연 뇌파를 기록하는 것이 좋습니다. 이러한 데이터는 할 수있다반복 자극의 부재 하에서 진동형 결합 및 간섭을 측정하기 위해 사용했다. 유아 인구에서 뇌파 활동을 기록하는 독특한 도전의 집합을 포즈. 예를 들어, 전극의 배치 및 실험 기간 동안 장소에 남겨 협력 침묵 장난감과 결합하고 산만 아기 EEG 아티팩트를 방지하는 움직임을 최소화하고 유지하는 모든 문제를 나타낸다. 또한, 유아 데이터를 쉽게 성인 / 청소년 데이터로 개발 된 프로토콜의 간단한 응용 프로그램에 자신을 빌려하지 않습니다. 많은 경우에 유아 뇌파에서 관찰 된 구성 요소 및 이벤트 관련 전위 (ERPS) 사이의 관계는하지 분명 컷도 항상 성인으로 인정 무엇에지도 않습니다. 발달 연구는 전형적인 무질서 뇌 기능의 기원을 이해하기위한 강력한 잠재력을 보유하고 있지만, 인간의 유아에서 기록 신뢰성 해석 뇌 반응은 아이 필요합니다모두 기술 및 대인 관계 영역에서 능력의 고등학교 수준. 이러한 문제는, 그러나, 극복 될 수 있고, 신뢰할 수있는 EEG 및 ERP 데이터 패러다임을 사용하여 다양한 다른 연령의 유아에서 기록 될 수있다. 여기서 우리는 분석 MATLAB 환경 (29)에서 작동하는 자유, 오픈 소스 ERP 분석 패키지와 조합 ERP 기록 및 분석 소프트웨어를 이용하여 시판의 일반적인 방법을 설명한다. 그 동시성이 손상 될 때 유아의 뇌 반응 녹음에 진동 분석 방법의 적용은 언어 습득과 관련된 신경 동시성 개발의 더 기계적인 질문과 추정 기본 메커니즘의 탐사를 할 수 있습니다. 이러한 연설은 24 음절과 조기 교육 패러다임과 종 방향 분석 또는 조합에서 자발적 또는 &quot;휴식&quot;진동 1의 분석과 같은 다른 자극을 사용하여 관련 노력은, T에 창을 제공emporal, 공간, 전형적인 및 무질서 발달 궤적의 스펙트럼 역학. 그것은 이러한 노력은 청각 개발 및 소성의 기초에 대한 이해를 높이고, 개발 언어 장애에 대한 식별 및 치료 전략에 도움이 될 것으로 기대된다.

<table><tbody><tr><td>EEG Amplifiers</td><td>EGI</td><td>1301281</td><td></td></tr><tr><td>Sensor Nets&amp;nbsp;</td><td>EGI</td><td>C-GSN-128-1011-110</td><td>Sizes of nets vary with age, by month</td></tr><tr><td>EEG Recording Software</td><td>Net Station</td><td>4604200</td><td></td></tr><tr><td>Presentation Computer</td><td>Dell</td><td>4608161</td><td></td></tr><tr><td>Presentation Software</td><td>Eprime</td><td>13102456-50</td><td></td></tr><tr><td>Baby bottle warmer</td><td>Avent</td><td></td><td>Target or any baby store</td></tr><tr><td>Electrolyte solutuion (Potassium Chloride dry)</td><td>EGI</td><td>A-A-CC-KLL-1000-000</td><td></td></tr><tr><td>Coban self-adherent wrap tape</td><td>Coban</td><td>595573</td><td></td></tr><tr><td>Measuring tape</td><td></td><td></td><td>Target or any baby store</td></tr><tr><td>Washable Markers</td><td></td><td></td><td>Target or any baby store</td></tr><tr><td>Pipettes&amp;nbsp;</td><td></td><td></td><td>Comes with EGI amplifier setup</td></tr><tr><td>Analysis Computer</td><td>Dell</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Analysis Software I</td><td>BESA</td><td>3955054</td><td>v5.3</td></tr><tr><td>Analysis Software II</td><td>Brain Voyager</td><td>3955054</td><td></td></tr><tr><td>Analysis Software III</td><td>EEGLAB/ERPLAB/ MassUnivariate Toolbox</td><td></td><td>Freeware MatLAB v2007b</td></tr><tr><td>Analysis Software IV</td><td>BESA Statistics</td><td>3956341</td><td></td></tr></tbody></table>

infant auditory processing and event-related brain oscillations

신속한 청각 처리 및 음향 전환 검출 능력은 인간 유아 효율적 미세 스펙트럼 인간 언어의 특징 시간 변화를 처리 할 수​​있게하는 중요한 역할을한다. 이러한 능력은 효과적인 언어 습득을위한 기반을 마련; 수 유아는 모국어의 소리에에서 연마한다. 인간의 성인에서 동물과 두피 기록 전위에서 침략적인 절차는 사이 뇌 영역 내에서 동시, 리듬 활동 (진동)이 감각 개발에 기본적인 것을 제안; 들어오는 자극이 파싱되고있는 해상도를 결정하는 단계를 포함한다. 이 때, 거의 인간의 유아 발달에 진동 역학에 대해 알려져있다. 그러나, 동물 및 신경 생리 성인 EEG 데이터 유아 청각 신속한 처리가 이산 주파수 대역에서 진동에 의해 동기 성 매개 가설에 대한 강한 근거를 제공한다. 이 128 채널 높은 densi을 조사하기 위해서이 비율 조건 (70 밀리 초 ISI 및 제어 : 빠른 300 밀리 초 ISI)에 제시된 톤 쌍의 주파수 변경, 4 개월 된 유아의 타이 뇌파 반응을 조사 하였다. 주파수 대역 및 활동의 크기를 확인하려면, 청각 응답 평균 먼저 연령에 적합한 뇌 템플릿 공동 등록되었다 유발. 다음으로, 반응의 주 성분이 식별 및 뇌 활동의 2 다이폴 모델을 이용하여 지역화 하였다. 고속 상태에서 더욱 두드러 왼쪽 활성화와, 좌우의 청각 피질 모두에서 - (8 Hz로 3) 활성 진동 힘의 단일 시험 분석 세타 대역의 버스트 주파수 변경 처리의 강력한 인덱스를 보였다. 이러한 방법이보고되는 최초의 일부가 진동을 유발 유아 분석뿐만 아니라, 아르 아르뿐만 아니라 데이터를 생산, 중요한 기록과 깨끗하고 꼼꼼하게 수집, 유아 뇌파 및 ERPS을 분석하는 잘 확립 된 방법의 제품입니다. 이 글에서, 우리는 내가에 대한 우리의 방법을 설명nfant 뇌파 인터넷 응용 프로그램, 녹음, 동적 뇌 반응 분석, 대표적인 결과.

유아 이벤트 관련 우수 유아 ERPS 성인 ERPS보다 일반적으로 크다, 및 나이 44에 따라, 응답을 성숙에 대하여 활성화 적은 이상의 피크를 가질 수있다. 여기, 우리는 스물셋 4 개월 된 영아 (43) (그림 2) 대표 그랜드 평균 응답을 보여줍니다. 괴짜 패러다임은 우리가 유아의 뇌가 두 사건 사이의 차이를 인식 할 수 있는지 여부를 확인 할 수 있습니다. 대표적인 결과에서, 톤 변형, 비정상적인 응답 (DEV, 800-1,200Hz, 빨간색 선)은 불변 톤 쌍 (STD, 800-800Hz, 검은 선)에 비해 활성화의 추가 피크를 이끌어 낸다. 이 발견은 모두 제어 속도 (300 밀리 초 왼쪽 ISI)과 빠른 속도 (70 밀리 초 ISI, 오른쪽) 조건에서 명백하다. FZ (정면 중간 선), C3의 전극에서 예 응답 (중앙, 오른쪽)과 C4 (왼쪽 중앙가) 표시됩니다. 계산 된 차이 파 (비정상적인 마이너스표준)은 또한 회색 선으로 도시되어있다. 활성화의 추가 피크는이 나이에 아기의 뇌가 모두 속도 프리젠 테이션에서 톤의 차이를 구별 할 수 있음을 시사한다. 유아 소스 파형 작은 잔류 편차와 소스 활동은 원래의 데이터와 변환 된 데이터 지역화 소스 사이에 &quot;적합&quot;을 의미, ERP 피크를 따라야합니다. 대표 데이터에서 우리는 뉴스 와이어 배포 모델을 통해 (톤 - 불변) 조건 (그림 3) 성병에 유아 그랜드 평균 ERP의 2 다이폴 가장 적합한 소스 모델의 위치를 보여줍니다. 계산은 분명 제어 및 빠른 속도 조건에서 왼쪽과 오른쪽 청각 활성화를 보여줍니다. 두 쌍극자 모델 (그림 4)에서 활동의 봉우리는 아주 잘 ERP 응답에 맞습니다. ERP 파형의 피크시기와 형태, 내가 보여N 패널 (ⅰ), (ⅱ) (자세한 내용은, 원래 기사, 43 참조) 패널에 표시된 소스 파형의 타이밍과 형태를 일치합니다. 이 실험에서 소스 파형은 두피에 전극을 통해 활동에 분산의 97.9 %를 설명했다. 소스 피크 지연 통계 분석은 우반구 활성이 두 조건 모두에서 좌측보다 더 빠른 것으로 나타났다 및 빠른 응답 속도는 제어 조건에 비해 두 반구 뒷부분이었다. 반구 차이는 소스 위치 파악 기술이 응답으로부터 부가 정보의 검색 기능을 사용할 것을 제안 ERP 데이터를 이용하여 관찰되지 않았다. 유아 이벤트 관련 진동 일반적으로, 시간 - 주파수 분석 성인 동물 데이터는 자극이 신경 동시성의 1 / f 패턴을 연상 것을 보여준다 (예., 주파수가 증가함에 따라 전력을 감소). 대표 데이터에 의해 유발 된 청각 t일쌍, 우리는 유아가이 패턴 (그림 5)를 표현하는 것으로 나타났다. 여기에, 자극 발병 세타 (5-6 Hz에서), 베타 (20 ~ 25) Hz에서 모두 오른쪽 감마 (35-45 Hz에서) 전원의 동기 버스트 및 뇌의 왼쪽 청각 영역을 이끌어 낸다. 동물 모델과 성인 실험은 진동 동시성을 제안하고, 중간 주파수 진동 특히 저에 (예., 1-8 Hz에서)를 유발 전위 (45)에 큰 기여입니다. 이전 공보 43 유아 진동의 순시 전력 변화 (시간적 에볼루션 스펙트럼, TSE)의 분석은 불변 톤에 대해 세타 밴드 (6-8 Hz로)에서 변형 톤에 더 큰 힘을 유도 하였다. 이 효과는 특히 제어 속도 조건 (그림 6)의 오른쪽 청각 영역에 대해, 모두 속도 조건에서 관찰되었다. 빠른 속도로 프리젠 테이션을 향상 왼쪽 대뇌 피질의 INV을 제안, 더 좌우 대칭 활동을 굴복빠르게 일어나는 자극의 청각 및 음향 처리 동안 변경 처리 중 특히 olvement. <img alt="그림 1" src="/files/ftp_upload/52420/52420fig1.jpg" /> 도 시간 - 주파수 분석. 시간 - 주파수 해석 방법의 1 단계 그랜드 평균을 이용하여 도시되어있다 (N = 12) 70 밀리 ISI 톤 조건 중 4 개월의 유아로부터 데이터. 자극 온 세트는 시간 축 아래에 빨간색 화살표로 표시됩니다. 분석하는 단계는 : (1) 각 채널에 대해 생성되고, Cz를 전극에 도시 ERPS 평균 스케치 헤드에 도시 ERP 발생기, (2) 소스 위치, 상에 맵핑 된 데이터의 2 다이폴 모델을 사용함으로써 얻어진다. 유아 MRI 템플릿입니다. (3) 개인 및 그랜드 평균 소스 파형은 왼쪽과 오른쪽 쌍극자의 맞춤에서 얻을 수 있습니다. 유아 헤드 모델 g에서 (선택된 피크에 대응하는 전압 맵을 보여준다선). (4) 소스 몽타주 128 채널 두피 데이터에 적용되고, 진폭 계산 두 소스 채널에 대해 저장된다. (5) 이벤트와 관련된 진동은 단일 시험에서 계산 및 반응 기간에 걸쳐 평균화된다. <a href="https://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/52420/52420fig1highres.jpg" target="_blank">주세요 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.</a> <img alt="그림 2" src="/files/ftp_upload/52420/52420fig2.jpg" /> 그림 2. 잠재적 인 형태를 이벤트 관련. 그랜드 평균 (N = 23) 신속한 (70 밀리 초 ISI) 및 제어 (300 밀리 초 ISI) 표준 속도 응답 (STD, 블랙 라인)과 일탈에 (DEV, 레드 라인) 톤 쌍 정면 중간 선 중앙 왼쪽과 오른쪽 전극에 표시됩니다. 부정성 최대 그려집니다. 자극 온 세트는 FZ에서 시간 축 아래에 빨간색 화살표로 표시됩니다. P1은 검은 색 화살표와 FZ 패널에 표시됩니다. 차이 WAV전자 (STD에 DEV 마이너스 응답 응답) (43에서 적응) 회색 선에 표시됩니다. <a href="https://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/52420/52420fig2large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.</a> <img alt="그림 3" src="/files/ftp_upload/52420/52420fig3.jpg" /> 그림 3. 소스 현지화 결과. 두 쌍극자 &quot;가장 적합한&quot;소스 모델은 소스 모델에서 분산 활동에 겹쳐 표시됩니다. 클리어 좌우 활성 좌우 측두엽 영역에 걸쳐 볼 수있다. (43에서 적응). <a href="https://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/52420/52420fig3large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.</a> <img alt="그림 4" src="/files/ftp_upload/52420/52420fig4.jpg" /> 그림 4. 잠재적 인 이벤트 관련 및 소스 파형 비교. 정면 LEF에서 (I) 예 ERPS<html> T 오른쪽 전극 (F3와 F4) 활성화의 쇼 피크는 불변 및 변형 기본 주파수 (각각 STD 및 디바이스)와 쌍을 톤. 주파수의 변화는 주파수. (Ⅱ) 활성화의 피크의 대기 시간이 소스 화 된 쌍극자 활동과 유사하다 (STD 검은 색) 변경되지 않은 경우, 제안에 상대적으로 더 큰 봉우리 ~ 400 밀리 초 (DEV, 레드 라인)를 이끌어 ERP 및 소스 파형 분석 사이 좋은 경기. 400 밀리 초에서 큰 피크는 소스 지역화 된 데이터와 오른쪽 반구에서 특히 눈에 띈다. 단순화하기 위해, 빠른 속도 조건 만 응답 그러나 유사한 일치는 또한 제어 속도 조건에서 응답 ERP 및 소스 파형 사이에 관찰되었다, 표시됩니다. <a href="https://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/52420/52420fig4large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.</a> <html> gure 5 &quot;SRC =&quot;/ 파일 / ftp_upload / 52420 / 52420fig5.jpg &quot;/&gt; 도 5 풀링 TSE 맵은 좌우 발전기 시간 -1 내지 1 초의 에포크 % 이상의 스펙트럼 변화의 관점에서 표현된다. (I)가 간섭 주파수 대역에서 300 밀리 ISI 조건 야기가 이벤트 관련 진동에 음색 자극 발병 약 (예., -1,140 밀리 초 0 밀리 초). 긴 자극 에포크는 더 많은 데이터를 시각화하고, 주파수 분해 충분히 긴 샘플을 제공하기 위해 사용된다. (- 300 밀리 초 150)을 마우스 오른쪽 패널은 초기 처리 피크의 평균 스펙트럼을 보여줍니다. 평균 스펙트럼은 특정 주파수 대역에서 동시성의 이산 봉우리 전체 1 / F 스펙트럼을 보여줍니다. (II)와 유사한 패턴은 70 밀리 초 ISI 조건에 대해 관찰된다. <a href="https://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/52420/52420fig5highres.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.</a> 항상 &quot;&gt; :&quot;유지 - together.within 페이지를 = FO &quot;십t <img alt="그림 6" src="/files/ftp_upload/52420/52420fig6.jpg" /> 4개월 된 유아 이벤트 관련 진동의 그림 6. 시간 - 주파수 분석. 진동 전력의 변화는 inTemporal 스펙트럼 진화 (TSE) 컨트롤 (A)와 빠른 속도의 4 개월 된 유아 그랜드 평균 플롯을 표시됩니다 (B) 조건. X 축에 검은 막대 톤 개시 및 지속 시간을 나타낸다. 왼쪽과 오른쪽 소스 활동은 각 그래프의 왼쪽 상단 모서리에 표시됩니다. 첫 번째 행 : 불변 주파수 톤 쌍 (I) 응답은 (STD)는 델타 세타 범위의 전력 변화를 보여줍니다. 중동 행 (II), 특히 제어 상태에서 마우스 오른쪽 청각 영역에서, 응답을 표준을 기준으로 제 2 계조에서의 제 2 계조 (DEV) 쇼 강화 델타 세타 전력의 주파수 변화와 톤 쌍에 대한 응답. 세 번째 행 : STD와 디바이스 사이의 차이 플롯응답은 빠른 속도 (B.iii)의 제어 속도 (A.iii)에 전력을 마우스 오른쪽 lateralized 증가와 양자 간 전력 차이를 보여줍니다. STD와 시간 - 주파수 영역에서 DEV 응답 사이의 유의 한 차이는 블랙 아웃에 나타낸다. (43에서 적응). <a href="https://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/52420/52420fig6highres.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.</a>

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Infant Auditory Processing and Event-related Brain Oscillations

High-density electroencephalography (dEEG) is being used increasingly to study brain development and plasticity in the early years of life. Here we present an application of sophisticated analysis techniques that builds on traditional EEG recording to understand the oscillatory dynamics of rapid auditory processing in the infant brain.

유아 청각 처리 및 이벤트 관련 뇌 진동

Rapid auditory processing and acoustic change detection abilities play a critical role in allowing human infants to efficiently process the fine spectral ...

infant-auditory-processing-and-event-related-brain-oscillations

Nanyang Technological University

Research

JoVE Journal

Behavior

16.3K 조회수.  Rutgers University, State University of New Jersey, Newark. High-density electroencephalography (dEEG) is being used increasingly to study brain development and plasticity in the early years of life. Here we present an application of sophisticated analysis techniques that builds on traditional EEG recording to understand the oscillatory dynamics of rapid auditory processing in the infant brain. 

비디오: Infant Auditory Processing and Event-related Brain Oscillations

P50 Sensory Gating in Infants

Attentional deficits are common in a variety of neuropsychiatric disorders including attention deficit-hyperactivity disorder, autism, bipolar mood disorder, and schizophrenia. There has been increasing interest in the neurodevelopmental components of these attentional deficits; neurodevelopmental meaning that while the deficits become clinically prominent in childhood or adulthood, the deficits are the results of problems in brain development that begin in infancy or even prenatally. Despite this interest, there are few methods for assessing attention very early in infancy. This report focuses on one method, infant auditory P50 sensory gating.
Attention has several components. One of the earliest components of attention, termed sensory gating, allows the brain to tune out repetitive, noninformative sensory information. Auditory P50 sensory gating refers to one task designed to measure sensory gating using changes in EEG. When identical auditory stimuli are presented 500 ms apart, the evoked response (change in the EEG associated with the processing of the click) to the second stimulus is generally reduced relative to the response to the first stimulus (i.e. the response is &#34;gated&#34;). When response to the second stimulus is not reduced, this is considered a poor sensory gating, is reflective of impaired cerebral inhibition, and is correlated with attentional deficits.
Because the auditory P50 sensory gating task is passive, it is of potential utility in the study of young infants and may provide a window into the developmental time course of attentional deficits in a variety of neuropsychiatric disorders. The goal of this presentation is to describe the methodology for assessing infant auditory P50 sensory gating, a methodology adapted from those used in studies of adult populations.

Methods to record auditory P50 sensory gating, a physiological marker of cerebral inhibition which reflects early stages of attention, are described.

Attentional deficits are common in a variety of neuropsychiatric disorders including attention deficit-hyperactivity disorder, autism, bipolar mood ...

연구

행동분석학

Quantitative Assessment of Cortical Auditory-tactile Processing in Children with Disabilities

Objective and easy measurement of sensory processing is extremely difficult in nonverbal or vulnerable pediatric patients. We developed a new methodology to quantitatively assess children&#39;s cortical processing of light touch, speech sounds and the multisensory processing of the 2 stimuli, without requiring active subject participation or causing children discomfort. To accomplish this we developed a dual channel, time and strength calibrated air puff stimulator that allows both tactile stimulation and sham control. We combined this with the use of event-related potential methodology to allow for high temporal resolution of signals from the primary and secondary somatosensory cortices as well as higher order processing. This methodology also allowed us to measure a multisensory response to auditory-tactile stimulation.

Objective and easy measurement of sensory processing is extremely difficult in nonverbal or vulnerable pediatric patients. We developed a new methodology to quantitatively assess infants and children&#39;s cortical processing of light touch, speech sounds, and the multisensory processing of the 2 stimuli, without requiring active subject participation or causing discomfort in vulnerable patients.

장애 아동의 대뇌 피질의 청각 - 촉각 처리의 정량 평가

Objective and easy measurement of sensory processing is extremely difficult in nonverbal or vulnerable pediatric patients. We developed a new methodology ...

Cortical Source Analysis of High-Density EEG Recordings in Children

EEG is traditionally described as a neuroimaging technique with high temporal and low spatial resolution. Recent advances in biophysical modelling and signal processing make it possible to exploit information from other imaging modalities like structural MRI that provide high spatial resolution to overcome this constraint1. This is especially useful for investigations that require high resolution in the temporal as well as spatial domain. In addition, due to the easy application and low cost of EEG recordings, EEG is often the method of choice when working with populations, such as young children, that do not tolerate functional MRI scans well. However, in order to investigate which neural substrates are involved, anatomical information from structural MRI is still needed. Most EEG analysis packages work with standard head models that are based on adult anatomy. The accuracy of these models when used for children is limited2, because the composition and spatial configuration of head tissues changes dramatically over development3.&#160;
In the present paper, we provide an overview of our recent work in utilizing head models based on individual structural MRI scans or age specific head models to reconstruct the cortical generators of high density EEG. This article describes how&#160;EEG recordings are acquired, processed, and analyzed with pediatric populations at the London Baby Lab, including laboratory setup, task design, EEG preprocessing, MRI processing, and EEG channel level and source analysis.&#160;

In recent years, there has been increasing interest in estimating the cortical sources of scalp measured electrical activity for cognitive neuroscience experiments. This article describes how high density EEG is acquired and how recordings are processed for cortical source estimation in children from the age of 2 years at the London Baby Lab.

아이들의 고밀도 EEG 레코딩의 대뇌 피질의 자료 분석

EEG is traditionally described as a neuroimaging technique with high temporal and low spatial resolution. Recent advances in biophysical modelling and ...

Investigating Social Cognition in Infants and Adults Using Dense Array Electroencephalography (dEEG)

Dense array electroencephalography (dEEG), which provides a non-invasive window for measuring brain activity and a temporal resolution unsurpassed by any other current brain imaging technology1,2, is being used increasingly in the study of social cognitive functioning in infants and adults. While dEEG is enabling researchers to examine brain activity patterns with unprecedented levels of sensitivity, conventional EEG recording systems continue to face certain limitations, including 1) poor spatial resolution and source localization3,4,2) the physical discomfort for test subjects of enduring the individual application of numerous electrodes to the surface of the scalp, and 3) the complexity for researchers of learning to use multiple software packages to collect and process data. Here we present an overview of an established methodology that represents a significant improvement on conventional methodologies for studying EEG in infants and adults. Although several analytical software techniques can be used to establish indirect indices of source localization to improve the spatial resolution of dEEG, the HydroCel Geodesic Sensor Net (HCGSN) by Electrical Geodesics, Inc. (EGI), a dense sensory array that maintains equal distances among adjacent recording electrodes on all surfaces of the scalp, further enhances spatial resolution4,5,6 compared to standard dEEG systems. The sponge-based HCGSN can be applied rapidly and without scalp abrasion, making it ideal for use with adults7,8, children9,10,11, and infants12, in both research and clinical4,5,6,13,14,15 settings. This feature allows for considerable cost and time savings by decreasing the average net application time compared to other dEEG systems. Moreover, the HCGSN includes unified, seamless software applications for all phases of data, greatly simplifying the collection, processing, and analysis of dEEG data.
The HCGSN features a low-profile electrode pedestal, which, when filled with electrolyte solution, creates a sealed microenvironment and an electrode-scalp interface. In all Geodesic dEEG systems, EEG sensors detect changes in voltage originating from the participant's scalp, along with a small amount of electrical noise originating from the room environment. Electrical signals from all sensors of the Geodesic sensor net are received simultaneously by the amplifier, where they are automatically processed, packaged, and sent to the data-acquisition computer (DAC). Once received by the DAC, scalp electrical activity can be isolated from artifacts for analysis using the filtering and artifact detection tools included in the EGI software. Typically, the HCGSN can be used continuously for only up to two hours because the electrolyte solution dries out over time, gradually decreasing the quality of the scalp-electrode interface.
In the Parent-Infant Research Lab at the University of Toronto, we are using dEEG to study social cognitive processes including memory, emotion, goals, intentionality, anticipation, and executive functioning in both adult and infant participants.

Investigating Social Cognition in Infants and Adults Using Dense Array Electroencephalography dEEG

Dense array electroencephalography is being used increasingly to study social cognitive functions in infants and adults. Here we present an established methodology that represents a significant improvement on conventional methodologies for studying EEG in infants and adults.

(덴스 배열 Electroencephalography를 사용하여 유아 및 성인의 사회적 인식을 조사 D EEG)

Dense array electroencephalography (dEEG), which provides a non-invasive window for measuring brain activity and a temporal resolution unsurpassed by any ...

신경과학

Behavioral Assessment of Hearing in 2 to 4 Year-old Children: A Two-interval, Observer-based Procedure Using Conditioned Play-based Responses

Collecting reliable behavioral data from toddlers and preschoolers is challenging. As a result, there are significant gaps in our understanding of human auditory development for these age groups. This paper describes an observer-based procedure for measuring hearing sensitivity with a two-interval, two-alternative forced-choice paradigm. Young children are trained to perform a play-based, motor response (e.g., putting a block in a bucket) whenever they hear a target signal. An experimenter observes the child&#39;s behavior and makes a judgment about whether the signal was presented during the first or second observation interval; the experimenter is blinded to the true signal interval, so this judgment is based solely on the child&#39;s behavior. These procedures were used to test 2 to 4 year-olds (n = 33) with no known hearing problems. The signal was a 1,000 Hz warble tone presented in quiet, and the signal level was adjusted to estimate a threshold corresponding to 71%-correct detection. A valid threshold was obtained for 82% of children. These results indicate that the two-interval procedure is both feasible and reliable for use with toddlers and preschoolers. The two-interval, observer-based procedure described in this paper is a powerful tool for evaluating hearing in young children because it guards against response bias on the part of the experimenter.

This paper describes a procedure for measuring hearing sensitivity in 2 to 4 year-old children. Children are trained to perform play-based responses when they hear a target signal. Thresholds are then estimated in a two-interval, two-alternative forced-choice paradigm, based on observations of the child&#39;s behaviors.

4 년짜리 어린이 2에서 청각의 행동 평가 : 두 간격, 관찰자 ​​기반 절차 에어컨 플레이 기반의 응답을 사용하여

Collecting reliable behavioral data from toddlers and preschoolers is challenging. As a result, there are significant gaps in our understanding of human ...

A Within-subjects Experimental Protocol to Assess the Effects of Social Input on Infant EEG

Despite the importance of social interactions for infant brain development, little research has assessed functional neural activation while infants socially interact. Electroencephalography (EEG) power is an advantageous technique to assess infant functional neural activation. However, many studies record infant EEG only during one baseline condition. This protocol describes a paradigm that is designed to comprehensively assess infant EEG activity in both social and nonsocial contexts as well as tease apart how different types of social inputs differentially relate to infant EEG. The within-subjects paradigm includes four controlled conditions. In the nonsocial condition, infants view objects on computer screens. The joint attention condition involves an experimenter directing the infant's attention to pictures. The joint attention condition includes three types of social input: language, face-to-face interaction, and the presence of joint attention. Differences in infant EEG between the nonsocial and joint attention conditions could be due to any of these three types of input. Therefore, two additional conditions (one with language input while the experimenter is hidden behind a screen and one with face-to-face interaction) were included to assess the driving contextual factors in patterns of infant neural activation. Representative results demonstrate that infant EEG power varied by condition, both overall and differentially by brain region, supporting the functional nature of infant EEG power. This technique is advantageous in that it includes conditions that are clearly social or nonsocial and allows for examination of how specific types of social input relate to EEG power. This paradigm can be used to assess how individual differences in age, affect, socioeconomic status, and parent-infant interaction quality relate to the development of the social brain. Based on the demonstrated functional nature of infant EEG power, future studies should consider the role of EEG recording context and design conditions that are clearly social or nonsocial.

This novel protocol is designed to assess the neural bases of social interaction in infants. The paradigm is designed to tease apart how various social inputs such as language, joint attention, and face-to-face interaction relate to infant neural activation. Infant EEG power is recorded during both social and nonsocial conditions.

A는 내 - 과목 실험 프로토콜 유아 EEG에 대한 사회 입력의 효과를 평가하기 위해

Despite the importance of social interactions for infant brain development, little research has assessed functional neural activation while infants ...

Preterm EEG: A Multimodal Neurophysiological Protocol

Since its introduction in early 1950s, electroencephalography (EEG) has been widely used in the neonatal intensive care units (NICU) for assessment and monitoring of brain function in preterm and term babies. Most common indications are the diagnosis of epileptic seizures, assessment of brain maturity, and recovery from hypoxic-ischemic events. EEG recording techniques and the understanding of neonatal EEG signals have dramatically improved, but these advances have been slow to penetrate through the clinical traditions. The aim of this presentation is to bring theory and practice of advanced EEG recording available for neonatal units. 
In the theoretical part, we will present animations to illustrate how a preterm brain gives rise to spontaneous and evoked EEG activities, both of which are unique to this developmental phase, as well as crucial for a proper brain maturation. Recent animal work has shown that the structural brain development is clearly reflected in early EEG activity. Most important structures in this regard are the growing long range connections and the transient cortical structure, subplate. Sensory stimuli in a preterm baby will generate responses that are seen at a single trial level, and they have underpinnings in the subplate-cortex interaction. This brings neonatal EEG readily into a multimodal study, where EEG is not only recording cortical function, but it also tests subplate function via different sensory modalities. Finally, introduction of clinically suitable dense array EEG caps, as well as amplifiers capable of recording low frequencies, have disclosed multitude of brain activities that have as yet been overlooked.
In the practical part of this video, we show how a multimodal, dense array EEG study is performed in neonatal intensive care unit from a preterm baby in the incubator. The video demonstrates preparation of the baby and incubator, application of the EEG cap, and performance of the sensory stimulations.

This video explains the background theory of the neonatal EEG activity and the sensory responses, followed by a live demonstration of their recording in neonatal intensive care unit.

Preterm EEG : Multimodal Neurophysiological 프로토콜

Since its introduction in early 1950s, electroencephalography (EEG) has been widely used in the neonatal intensive care units (NICU) for assessment and ...

Auditory Brainstem Response and Outer Hair Cell Whole-cell Patch Clamp Recording in Postnatal Rats

The outer hair cell is one of the two types of sensory hair cells in the mammalian cochlea. They alter their cell length with the receptor potential to amplify the weak vibration of low-level sound signal. The morphology and electrophysiological property of outer hair cells (OHCs) develop in early postnatal ages. The maturation of outer hair cell may contribute to the development of the auditory system. However, the process of OHCs development is not well studied. This is partly because of the difficulty to measure their function by an electrophysiological approach. With the purpose of developing a simple method to address the above issue, here we describe a step-by-step protocol to study the function of OHCs in acutely dissociated cochlea from postnatal rats. With this method, we can evaluate the cochlear response to pure tone stimuli and examine the expression level and function of the motor protein prestin in OHCs. This method can also be used to investigate the inner hair cells (IHCs).

This protocol describes methods to record the auditory brainstem response from postnatal rat pups. To examine the functional development of outer hair cells, the experimental procedure of whole-cell patch clamp recording in isolated outer hair cells is described step-by-step.

청각 Brainstem 응답 및 출생 후 쥐에 외부 머리 세포 전체 셀 패치 클램프 기록

The outer hair cell is one of the two types of sensory hair cells in the mammalian cochlea. They alter their cell length with the receptor potential to ...

Data Acquisition and Analysis In Brainstem Evoked Response Audiometry In Mice

Brainstem evoked response audiometry (BERA) is of central relevance in the clinical neurophysiology. As other evoked potential (EP) techniques, such as visually evoked potentials (VEPs) or somatosensory evoked potentials (SEPs), the auditory evoked potentials (AEPs) are triggered by the repetitive presentation of identical stimuli, the electroencephalographic (EEG) response of which is subsequently averaged resulting in distinct positive (p) and negative (n) deflections. In humans, both the amplitude and the latency of individual peaks can be used to characterize alterations in synchronization and conduction velocity in the underlying neuronal circuitries. Importantly, AEPs are also applied in basic and preclinical science to identify and characterize the auditory function in pharmacological and genetic animal models. Even more, animal models in combination with pharmacological testing are utilized to investigate for potential benefits in the treatment of sensorineural hearing loss (e.g., age- or noise-induced hearing deficits). Here we provide a detailed and integrative description of how to record auditory brainstem-evoked responses (ABRs) in mice using click and tone-burst application. A specific focus of this protocol is on pre-experimental animal housing, anesthesia, ABR recording, ABR filtering processes, automated wavelet-based amplitude growth function analysis, and latency detection.

Brainstem evoked response audiometry is an important tool in clinical neurophysiology. Nowadays, brainstem evoked response audiometry is also applied in the basic science and preclinical studies involving both pharmacological and genetic animal models. Here we provide a detailed description of how auditory brainstem responses can be successfully recorded and analyzed in mice.

마우스에서 뇌간 에서 데이터 수집 및 분석 음성 응답 청력 측정

Brainstem evoked response audiometry (BERA) is of central relevance in the clinical neurophysiology. As other evoked potential (EP) techniques, such as ...

A Method for Tracking the Time Evolution of Steady-State Evoked Potentials

Neural entrainment refers to the synchronization of neural activity to the periodicity of sensory stimuli. This synchronization defines the generation of steady-state evoked responses (i.e., oscillations in the electroencephalogram phase-locked to the driving stimuli). The classic interpretation of the amplitude of the steady-state evoked responses assumes a stereotypical time-invariant neural response plus random background fluctuations, such that averaging over repeated presentations of the stimulus recovers the stereotypical response. This approach ignores the dynamics of the steady-state, as in the case of the adaptation elicited by prolonged exposures to the stimulus. To analyze the dynamics of steady-state responses, it can be assumed that the time evolution of the response amplitude is the same in different stimulation runs separated by sufficiently long breaks. Based on this assumption, a method to characterize the time evolution of steady-state responses is presented. A sufficiently large number of recordings are acquired in response to the same experimental condition. Experimental runs (recordings) are column-wise averaged (i.e., runs are averaged but epoch within recordings are not averaged with the preceding segments). The column-wise averaging allows analysis of steady-state responses in recordings with remarkably high signal-to-noise ratios. Therefore, the averaged signal provides an accurate representation of the time evolution of the steady-state response, which can be analyzed in both the time and frequency domains. In this study, a detailed description of the method is provided, using steady-state visually evoked potentials as an example of a response. Advantages and caveats are evaluated based on a comparison with single-trial methods designed to analyze neural entrainment.

A protocol to assess the time evolution of the neural entrainment to external repetitive stimuli is presented. Steady-state recordings of the same experimental condition are acquired and averaged in the time-domain. The steady-state dynamics are analyzed by plotting the response amplitude as a function of time.

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청각 Brainstem 응답 및 출생 후 쥐에 외부 머리 세포 전체 셀 패치 클램프 기록

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