Varhaislapsuuden jatkuvan huomion neurofysiologia: Pitkittäisten suhteiden tutkiminen muistintunnistustulosten kanssa Osa 1

Abstrakti

Kyky ylläpitää huomiota on kriittinen kognitiivinen alue, joka syntyy lapsenkengissä ja ennustaa monia kognitiivisia prosesseja. Tässä käytimme sykkeen (HR) määrittämää jatkuvan tarkkaavaisuuden mittaa arvioidaksemme vastaavia muutoksia frontaalisen elektroenkefalografian (EEG) tehossa 3 kuukauden iässä. Toiseksi tutkimme, kuinka HR:n määrittämän jatkuvan huomion hermopohjat liittyvät jatkuvaan huomion sitoutumiseen.

Huomion ja muistin säilyttäminen on ongelma, johon ihmisten on kiinnitettävä huomiota jokapäiväisessä elämässä. Muisti vaikuttaa myös, kun meillä on keskittymisvaikeuksia. Siksi hyvä keskittymiskyky voi parantaa muistia.

Ensinnäkin hyvät yöunet ovat avainasemassa keskittymisen ja muistin ylläpitämisessä. Kun meillä ei ole unta, aivomme väsyvät ja keskittyminen on vaikeaa. Siksi on erittäin tärkeää varmistaa riittävä uniaika joka yö. Lisäksi kohtuullisen harjoituksen ylläpitäminen voi myös parantaa keskittymiskykyä ja muistia. Kohtuullinen liikunta lisää verenkiertoa ja hapen saantia, mikä parantaa aivojen toimintaa.

Toiseksi, hyvä ruokavalio voi myös auttaa parantamaan keskittymistä ja muistia. Proteiini, vihannekset, hedelmät ja terveelliset rasvat ovat kaikki hyviä ruokia. Lisäksi kohtuullinen veden saanti voi myös ylläpitää normaalia aivojen toimintaa.

Lisäksi iloisen ja positiivisen mielialan ylläpitäminen voi myös auttaa keskittymistä ja muistia. Stressi ja negatiiviset tunteet voivat vaikuttaa keskittymiseen ja muistiin, joten on tärkeää pysyä positiivisena. Lisäksi hyvä sosiaalinen verkosto ja hyvä sosiaalinen tuki voivat myös auttaa ylläpitämään normaalia aivojen toimintaa.

Lyhyesti sanottuna huomion ja muistin välisen suhteen ylläpitäminen vaatii huomiotamme. Hyvä uni, säännöllinen liikunta, terveellinen ruokavalio, positiivinen ajattelutapa ja hyvä sosiaalinen tuki ovat kaikki avaimia hyvän aivotoiminnan ylläpitämiseksi. Kehitetään yhdessä hyviä elämäntapoja pitääksemme aivomme terveinä. Voidaan nähdä, että meidän on parannettava muistia. Cistanche voi parantaa muistia merkittävästi, koska Cistanche on perinteinen kiinalainen lääkeaine, jolla on monia ainutlaatuisia vaikutuksia, joista yksi on parantaa muistia. Jauhetun lihan teho perustuu useisiin sen sisältämiin vaikuttaviin ainesosiin, mukaan lukien karboksyylihappo, polysakkaridit, flavonoidit jne. Nämä ainesosat voivat edistää aivojen terveyttä eri kanavien kautta.

Napsauta Tiedä 10 tapaa parantaa muistia

Kolmanneksi arvioimme, ennustivatko hermoston tai käyttäytymisen jatkuvan huomion mittaukset 3 kuukauden kohdalla myöhempiä tunnistusmuistipisteitä 9 kuukauden iässä. Seitsemänkymmentäviisi vauvaa otettiin mukaan 3 kuukauden ikäisinä, ja he antoivat käyttökelpoisia tarkkailu- ja EEG-tietoja, ja 25 vauvaa palasi laboratorioon 9 kuukauden iässä ja toimitti käyttökelpoisia tunnistusmuistitietoja.

Nykyinen tutkimus keskittyy värähtelyvoimaan theta (4–6 Hz) taajuuskaistalla HR:n määrittämien jatkuvan tarkkaavaisuuden ja tarkkaamattomuuden vaiheiden aikana. Tulokset paljastivat, että theta-voima oli merkittävästi korkeampi jatkuvan huomion vaiheissa. Toiseksi korkeampi theta-voima jatkuvan huomion aikana liittyi positiivisesti jatkuvassa huomiossa käytetyn ajan osuuteen.

Kolmanneksi pitkittäisanalyysit osoittivat merkittävän positiivisen yhteyden theta-voiman välillä jatkuvan huomion aikana 9-kuukauden visuaalisissa parivertailupisteissä siten, että korkeampi theta-teho ennusti korkeampia visuaalisia parillisia vertailupisteitä 9 kuukauden kohdalla. Nämä tulokset korostavat huomio- ja kiihotusjärjestelmien keskinäistä yhteyttä, joilla on pitkittäisiä vaikutuksia myöhemmille tunnistusmuistiprosesseille.

Avainsanat

Pikkulasten huomio; EEG; Kehittäminen; Tunnistusmuisti.

1. Esittely
Kyky ylläpitää huomiota on kriittinen kognitiivinen alue, joka syntyy lapsenkengissä ja joka ennustaa monia kognitiivisia tuloksia lapsen kehityksen aikana (Brandes-Aitken ym., 2019; Johansson ym., 2015, Pérez-Edgar et al., 2010). Suurin osa olemassa olevista tutkimuksista, joissa tarkastellaan vauvan jatkuvan huomion ennustajia ja pitkittäisiä assosiaatioita, on tukeutunut käyttäytymismenetelmiin.

Psykofysiologian ja neurokuvantamisen käyttö voi kuitenkin lisätä kykyämme ennustaa yksilöllisiä eroja kognitiivisissa tuloksissa pitkittäin (Farah, 2018). Tässä artikkelissa on kolme tutkimuskysymystä.

Ensinnäkin, vastaako sykkeen (HR) määrittelemä jatkuvan tarkkaavaisuuden mitta muutoksia hermovärähtelyissä 3 kuukauden iässä? Toiseksi, miten jatkuvan huomion hermomitat korreloivat HR-määritelmän jatkuvaan huomioimiseen sitoutumisen kanssa? Kolmanneksi, ennustavatko yksilölliset erot jatkuvassa tarkkaavaisuudessa ja neurofysiologiassa 3 kuukauden kohdalla tunnistusmuistin tulokset 9 kuukauden iässä?

Huomio on moniulotteinen kognitiivinen alue, joka koostuu sekä eksogeenisista (refleksiivisistä) että endogeenisista (ei-refleksiivisistä) kognitiivisista mekanismeista. Jatkuva huomio on endogeenisen huomion kriittinen ilmentymä, joka viittaa kykyyn keskittää huomio tiettyyn ärsykkeeseen pitkän ajan häiriötekijöiden läsnä ollessa.

Jatkuva huomio jakaa huomattavia neurobiologisia substraatteja yleisen fysiologisen kiihotusjärjestelmän kanssa (Richards, 2011). Yleensä autonomisen hermoston (ANS) tiedetään moduloivan aivokuoren fronto-kortikaalisia alueita, jotka tukevat jatkuvaa huomioprosesseja (Arnsten, 1998, 2009; Arnsten & Li, 2005). Tämä suhde on aivokuoren välittämä aivorungon, talamuksen ja kolinergisten tulojen välisen yhteyden kautta etukuoreen (Reynolds et al., 2013, Reynolds et al., 2013; Sarter et al., 2001).

Siten ANS:n aktivointi laukaisee alavirran vaikutuksia lapsen kiihottumistilaan, mikä voi johtaa optimaalisiin tai alioptimaalisiin huomioalueisiin ja syvempään käsittelyyn.

Herätys- ja huomiojärjestelmien vuorovaikutus heijastuu erillisinä ja mitattavissa olevissa huomion vaiheissa (Reynolds & Romano, 2016; Richards, 2011). Erityisesti luotettava psykofysiologinen menetelmä jatkuvan tarkkaavaisuuden mittaamiseksi on sydämen lyöntinopeuden hidastumisen karakterisointi (Richards ja Casey, 1991). Richards (1989) havaitsi, että sykkeen hidastumisen aikoina 2-kuukauden ikäisillä vauvoilla kuluu kaksi kertaa kauemmin siirtääkseen visuaalisen huomionsa pois keskuspisteestä.ärsyke perifeeriseen ärsykkeeseen, mikä osoittaa lisääntynyttä keskittymistä ja vähentynyttä häiriötekijöitä.

Havainnoitavien mittareiden yhdistäminen fysiologisiin mittareihin tarjoaa objektiivisemman ikkunan aktiivisen osallistumisen ajanjaksoille (eli verrattuna vain ulkonäön mittaamiseen, joka ei välttämättä heijasta sitoutumista) ja lisää tarkkuutta indeksoitavan huomion tyypistä. Tämä läheinen yhteys sydämen sykkeen ja näkökäyttäytymisen välillä korostaa entisestään jatkuvan huomionkehityksen fysiologisia perusteita. Kolmen kuukauden iässä sykkeen hidastumisen ja jatkuvan tarkkaavaisuuden väliset yhteydet tulevat ilmeisiksi, kun pikkulasten etummainen huomiojärjestelmä ja sydämen säätelyjärjestelmät alkavat kypsyä ja moduloitua toistensa kanssa (Reynolds & Richards, 2008).

Kolmen kuukauden iässä jatkuvan huomion jaksot johtuvat todennäköisemmin kypsyvistä hälytysjärjestelmistä (eli kiihotuksesta) kuin toimeenpanojärjestelmistä (ts. tehtävälähtöiset, ylhäältä alas ja tahdonvoimaiset), koska toimeenpanotaidot eivät esiinny ennen loppua ensimmäisen vuoden (Colombo, 2002; Ruff & Rothbart, 2001). Tarkastellaan aivokuoren mekanismeja yhdessä ANS-mekanismien kanssa, jotka tukevat kiihottumisen ja huomion assosiaatioita, voi saada selville tietoa, joka ei muuten ilmene pelkästään käyttäytymisen mittaamisesta varhaisessa lapsuudessa.

Elektroenkefalografia (EEG) on suosittu hermokuvausmenetelmä kognitiivisten prosessien taustalla olevien suoran hermotoiminnan karakterisoimiseksi erityisesti varhaislapsuudessa. EEG mittaa hermosynkronointia indeksoimalla värähtelytehon erillisillä taajuuskaistoilla, jotka liittyvät tiettyihin kognitiivisiin prosesseihin.

Jatkuvan huomion suhteen yleisimmin tutkitaan theta-synkronointia (4–7 Hz; Orekhova et al., 1999) ja alfa-desynkronointia (6–9 Hz; Ward, 2003). Xie ja Richards (2017) tarkastelivat sikiön hidastumisen kautta indeksoidun lapsen jatkuvan huomion ja EEG-värähtelyjen välisiä suhteita. Käyttäen poikkileikkausotosta 6, 8, 10 ja 12 kuukauden ikäisistä vauvoista, kirjoittajat havaitsivat, että 10- ja 12-kuukauden ikäiset lapset osoittivat theta-synkronointia ja alfa-desynkronointia jatkuvan huomion jaksojen aikana. huomioimattomuuteen verrattuna.

Nämä havainnot perustuvat Richardsin ja Reynoldsin aiempaan työhön, joka yhdistää sykemääritelmän jatkuvan huomion tapahtumiin liittyviin EEG-komponentteihin (Reynolds, Courage ja Richards, 2011; Richards, 2003). Tämä on tärkeä tutkimus, koska se oli ensimmäinen, joka osoitti kehityserot hermoston värähtelyvoimassa, jotka liittyvät sydämen lyöntitiheyden määräämiin jatkuvan huomion vaiheisiin.

Lisätutkimusta tarvitaan aivojen yhdistämiseksi havaittuun huomiokäyttäytymiseen.

Jatkuvan huomion biologisen perustan luonnehtiminen varhaisessa iässä on kriittistä, koska vauvan huomion havaitaan ennustavan useita kognitiivisia tuloksia (Brandes-Aitken ym., 2019, 2020; Johansson ym., 2015). Huomion kehittyminen on yksi keskeisimmistä ja kaikkialle levinneistä prosesseista, jotka ovat aktiivisia vauvaiässä (Brandes-Aitken ym., 2019; Diamond, 2009).

Huomio leviää kehitysvaiheessa monille monimutkaisemmille kehitysalueille, mukaan lukien toimeenpanotoiminnot (Johansson ym., 2015), tunteiden säätely (Brandes-Aitken et al., 2021; Pérez-Edgar et al., 2010), muisti, kieli, ja sosiaalinen viestintä (Mundy & Jarrold, 2010; Salley et al., 2016). Olemassa olevat tutkimukset, joissa tarkastellaan jatkuvan huomion hierarkkisuutta, ovat tutkineet havaitun jatkuvan huomion käyttäytymismittauksia noin 10 kuukaudesta alkaen (Frick ym., 2018; Johansson ym., 2015; Johansson ym., 2016).

Kuitenkin hermoarkkitehtuuri, joka tukee nousevaa jatkuvaa huomiota ensimmäisten elinkuukausien aikana, voi luoda pohjan korkeamman asteen kognitiivisille kyvyille pitkittäisesti.

1.1. Nykyinen tutkimus

Tässä tutkimuksessa tutkimme HR:n määrittämän jatkuvan huomion ja hermotoiminnan malleja 3 kuukauden iässä ja pitkittäisiä assosiaatioita myöhempien tunnistusmuistikykyjen kanssa 9 kuukauden iässä. Tässä tutkimuksessa on kolme tutkimuskysymystä:

1. Ovatko HR-määritellyt jatkuvan huomion mittaukset ominaisia ​​erilaistuneille hermovärähtelyille 3 kuukauden iässä? Oletimme, että hermoaktiviteetti olisi korkeampi HR:n määrittämän jatkuvan huomion vaiheissa.

2. Vastaavatko HR:n määrittämät hermovärähtelyt sitoutumista HR:n määrittelemään jatkuvaan huomioimiseen? Oletimme, että hermostotoiminta liittyisi parempaan jatkuvaan huomion sitoutumiseen.

3. Ennustavatko HR:n määrittämät jatkuvan huomion ja vastaavan hermotoiminnan mittaukset 3 kuukauden kohdalla pitkittäistunnistusmuistin tulokset 9 kuukauden iässä? Oletimme, että suurempi hermoaktiivisuus HR:n määrittämän jatkuvan huomion aikana 3 kuukauden kohdalla liittyisi korkeampiin tunnistusmuistipisteisiin 9 kuukauden kohdalla.

2. Menetelmät

2.1. Osallistujat

Alkuperäiseen otokseen kuului 100 vauvaa (63 miestä; ikä ​​M=3,46 kuukautta, SD=0,38), jotka oli värvätty yhteisön tapahtumista, perhepalveluista, terveydenhuollon tarjoajista ja paikallisissa yrityksissä lähetetyistä lentolehtisistä Newissa. York City. Lopullinen näyte sisälsi vain pikkulapsia, jotka toimittivat käyttökelpoisia EEG-tietoja (N=75; katso kulumiseen liittyvät tiedot protokollasta). Osallistujat suljettiin pois osallistumisesta tähän tutkimukseen perustuen syntymään ennen 36 raskausviikkoa, useita synnytyksiä tai kehityshäiriöitä.

Perheet kutsuttiin osallistumaan tutkimukseen, kun vauvat olivat 3 kuukauden ikäisiä. Katso taulukosta 1 analyyttisen näytteen osallistujien demografiset tiedot. Tämä tutkimus tehtiin Helsingin julistuksen ohjeiden mukaisesti vanhemman tai huoltajan kirjallisella suostumuksella jokaisesta lapsesta ennen arviointeja tai tiedonkeruuta. [MASKED FOR BINDING] IRB on hyväksynyt kaikki tutkimusmenetelmät.

2.2. pöytäkirja

Vauvat ja heidän huoltajansa vierailivat laboratoriossa 3 (ikä M=3,48, SD=0,39) ja 9 kuukauden iässä (ikä M=9,48, SD=0). 53). 3-Kuukauden kohdalla tallennettiin vauvan EEG ja EKG tarkkailutehtävän aikana ja levossa, ja vastaukset sosiodemografisiin kyselylomakkeisiin kerättiin. 9-Kuukauden kohdalla suoritettiin visuaalisen tunnistamisen muistitehtävä ja tallennettiin vauvan näköisiä tietoja.

Alkuperäisestä otoksesta (N=100) 7 vauvaa ei toimittanut EEG-tietoja käyttäytymisongelmien vuoksi, 8 EEG-tiedostoa katosi tiedonkeruun teknisten ongelmien vuoksi, 7 EEG-tiedostoa oli käyttökelvottomia liiallisten artefaktien vuoksi ja 3 ei antanut riittävästi jatkuvaa tarkkaavaisuutta EEG-tietoja (katso kohta 2.3.4). Siten analyyttinen näyte sisälsi 75 vauvaa 3 kuukauden iässä.

9-kuukauden kohdalla 25 vauvan alaryhmä palasi laboratorioon ja toimitti käyttökelpoisia tunnistusmuistitietoja. Tutkimusotoksessa esiintyvä kuluminen johtuu ensisijaisesti COVID-19-pandemian alkamisesta. Nykyisen tutkimuksen testaus aloitettiin maaliskuussa 2018, ja se keskeytettiin maaliskuussa 2020. Arvioidaksemme kulumiseen liittyvää harhaa, suoritimme t-testejä arvioidaksemme eroja kovariaateissa kunkin ajankohdan välillä. 3-kuukauden pikkulasten näyte, joka palasi 9 kuukauden iässä, ei eronnut merkittävästi 3-kuukauden otoksesta, joka ei palannut tulojen ja tarpeiden, äitien koulutuksen tai EEG-voiman suhteen (t Alle kuin tai yhtä suuri kuin 1,1, p suurempi tai yhtä suuri kuin 0,23).

2.3. Materiaalit ja mitat

2.3.1. Perheen ja kotitalouden ominaisuudet

Perheille annettiin kyselylomakkeita demografisten tietojen saamiseksi, mukaan lukien äidin ja lapsen ikä, rotu ja etnisyys. Omaishoitajat raportoivat myös korkeimmasta koulutustasostaan ​​ja kotitalouden vuosituloistaan. Perheen tulojen ja tarpeiden suhde (ITN) on kotitalouden kokonaistulot jaettuna liittovaltion köyhyysrajalla vastaavan kodin aikuisten ja lasten lukumäärän osalta, ja sitä käytetään sosioekonomisen aseman mittana analyyseissä.

2.3.2. HR:n määrittelemä jatkuvan huomion mitta

Tämä tutkimus käyttää samoja ärsykkeitä ja menettelyä kuin Xie et al. (2017) mittaamaan jatkuvaa huomiota. Osallistujat istuivat hoitajiensa sylissä, kun heille esitettiin dynaaminen Sesame Street -video suurella tietokoneen näytöllä. Lapsen edessä oleva kamera tallensi vauvan kasvot, kun taas osallistujien takana oleva kamera tallensi ärsykkeen. 4-minuuttinen video koostui useista Sesame Streetin hahmoista, kuten "Elmo" ja "Big Bird", jotka liikkuivat puolelta toiselle, katosivat, lauloivat ja tanssivat.

Näiden videoiden on toistuvasti osoitettu herättävän nuorissa imeväisissä jatkuvan huomion jaksoja (Xie et al., 2017). Visuaalinen huomio ärsykkeisiin koodattiin manuaalisesti takautuvasti Net Station 5.1 -ohjelmistolla. Syketietoja muokattiin ja käsiteltiin QRSTool-ohjelmistolla artefaktien poistamiseksi ja sydämenlyöntien tunnistamiseksi. Lyöntien välisiä intervalleja (IBI:t tai sydämenlyöntien välinen aika millisekunteina) käytettiin sykkeen arvioimiseen, kun pitemmät IBI-arvot osoittavat hitaampaa sykettä ja päinvastoin.

Vauvan jatkuvan tarkkaavaisuuden jaksot luokiteltiin vauvan ulkonäön ja sykkeen hidastumisen perusteella. Vauvan jatkuvan huomion jaksojen luokittelukriteerit edellyttivät vauvan visuaalista kiinnittymistä ärsykkeeseen, johon liittyi hidastunut syke (Richards, 2011). Tarkemmin sanottuna HR:n määrittämät jatkuvan tarkkaavaisuuden vaiheet alkoivat, kun lapsi katsoi näyttöä ja viiden peräkkäisen IBI-arvon mediaani oli alhaisempi kuin katselun alkamista edeltäneen viiden IBI:n mediaani.

HR:n määrittämät jatkuvan huomion vaiheet päättyivät (ja tarkkaamattomuuden vaiheet alkoivat), kun viiden peräkkäisen IBI-arvon mediaani oli korkeampi kuin katseen alkamista edeltäneen viiden IBI:n mediaani. Kaikki huomion vaiheet tapahtuvat kokeellisten ärsykkeiden katselun aikana. Pysyvän huomion sitoutumisen karakterisoimiseksi laskimme ajan osuuden HR:n määrittämissä jatkuvan huomion vaiheissa (sekunteja jatkuvassa huomioinnissa / visuaalisen katselun sekunteja yhteensä (Tonnsen et al., 2018; Xie & Richards, 2016). Laskemme myös katseen määriteltiin jatkuvan tarkkaavaisuuden ja välinpitämättömyyden vaiheet (sen perusteella, että lapsi katsoo tai ei katso tietokoneen ärsykkeitä), jotta voidaan arvioida lisäarvoa sisällyttämällä sykkeen hidastuminen jatkuvan huomion luonnehtimiseen.

For more information:1950477648nn@gmail.com