Неврофизиология на продължително внимание в ранна детска възраст: Изследване на надлъжни връзки с резултатите от разпознаването на паметта, част 1

Резюме

Способността за поддържане на вниманието е критична когнитивна област, която се появява в ранна детска възраст и предсказва множество когнитивни процеси. Тук използвахме дефинирана мярка на сърдечната честота (HR) за продължително внимание, за да оценим съответните промени в мощността на фронталната електроенцефалография (EEG) на 3-месечна възраст. Второ, проучихме как невронните основи на дефинираното от HR продължително внимание са свързани с продължително ангажиране на вниманието.

Поддържането на вниманието и паметта е проблем, на който хората трябва да обърнат внимание в ежедневието си. Паметта също е засегната, когато имаме проблеми с концентрацията. Следователно поддържането на добра концентрация може да помогне за подобряване на паметта.

Първо, добрият нощен сън е ключов за поддържане на концентрацията и паметта. Когато нямаме сън, мозъците ни се уморяват и става трудно да се концентрираме. Ето защо е много важно да осигурите достатъчно време за сън всяка вечер. В допълнение, поддържането на умерени упражнения също може да помогне за подобряване на концентрацията и паметта. Умереното упражнение увеличава притока на кръв и снабдяването с кислород, което подобрява мозъчната функция.

Второ, добрата диета също може да помогне за подобряване на концентрацията и паметта. Протеините, зеленчуците, плодовете и здравословните мазнини са добри храни. В допълнение, поддържането на умерен прием на вода също може да поддържа нормалната мозъчна функция.

Освен това поддържането на щастливо и положително настроение също може да помогне за концентрацията и паметта. Стресът и отрицателните емоции могат да повлияят на концентрацията и паметта, така че е важно да останете позитивни. В допълнение, добрата социална мрежа и добрата социална подкрепа също могат да помогнат за поддържане на нормалната мозъчна функция.

Накратко, поддържането на връзката между вниманието и паметта изисква нашето внимание. Добрият сън, редовните упражнения, здравословната диета, положителното мислене и добрата социална подкрепа са ключове за поддържане на добра мозъчна функция. Нека заедно развием добри навици на живот, за да поддържаме мозъците си здрави. Вижда се, че трябва да подобрим паметта. Cistanche може значително да подобри паметта, тъй като Cistanche е традиционен китайски лекарствен материал с много уникални ефекти, един от които е да подобри паметта. Ефикасността на мляното месо идва от различни активни съставки, които съдържа, включително карбоксилна киселина, полизахариди, флавоноиди и др. Тези съставки могат да насърчат здравето на мозъка по различни канали.

Щракнете върху познайте 10 начина за подобряване на паметта

Трето, ние оценихме дали невралните или поведенческите мерки за поддържане на вниманието на 3 месеца предвиждат последващи резултати от паметта за разпознаване на 9-месечна възраст. Седемдесет и пет бебета бяха включени на 3-месечна възраст и предоставиха използваеми данни за внимание и ЕЕГ, а 25 бебета се върнаха в лабораторията на 9 месеца и предоставиха използваеми данни от паметта за разпознаване.

Настоящото проучване се фокусира върху осцилаторната мощност в честотната лента тета (4–6 Hz) по време на фази на дефинирано от HR продължително внимание и фази на невнимание. Резултатите разкриха, че тета мощността е значително по-висока по време на фазите на продължително внимание. Второ, по-високата тета мощност по време на продължително внимание е положително свързана с дела на времето в продължително внимание.

Трето, надлъжните анализи показват значителна положителна връзка между тета мощността по време на продължително внимание върху 9-месечни сравнителни резултати за визуални двойки, така че по-високата тета мощност прогнозира по-високи визуални двойки сравнителни резултати на 9 месеца. Тези резултати подчертават взаимовръзката на системите за внимание и възбуда, които имат надлъжни последици за последващите процеси на памет за разпознаване.

Ключови думи

Внимание на бебето; ЕЕГ; развитие; Памет за разпознаване.

1. Въведение
Способността за поддържане на вниманието е критична когнитивна област, която се появява в ранна детска възраст и предсказва множество когнитивни резултати в развитието на детето (Brandes-Aitken et al., 2019; Johansson et al., 2015, Pérez-Edgar et al., 2010). По-голямата част от съществуващите изследвания, разглеждащи предиктори и надлъжни асоциации на продължително внимание на бебето, разчитат на поведенческа методология.

Въпреки това, използването на психофизиология и невроизобразяване може да увеличи способността ни да прогнозираме индивидуалните разлики в когнитивните резултати, надлъжно (Farah, 2018). Тази статия има три изследователски въпроса.

Първо, дефинираната мярка за продължително внимание на сърдечната честота (HR) съответства ли на промените в невронните трептения на 3-месечна възраст? Второ, как невронните мерки за продължително внимание корелират с ангажираността в дефинираното от HR продължително внимание? Трето, дали индивидуалните разлики в постоянното внимание и неврофизиологията на 3 месеца предсказват резултатите от паметта за разпознаване на 9-месечна възраст?

Вниманието е многоизмерна когнитивна област, съставена както от екзогенни (рефлексивни), така и от ендогенни (нерефлексивни) когнитивни механизми. Устойчивото внимание е критична проява на ендогенно внимание, отнасящо се до способността да се фокусира вниманието върху даден стимул за продължителен период от време в присъствието на разсейващи фактори.

Продължителното внимание споделя значителни невробиологични субстрати с общата физиологична система за възбуда (Richards, 2011). Като цяло е известно, че автономната нервна система (ANS) модулира фронто-кортикалните области на мозъка, които поддържат процесите на продължително внимание (Arnsten, 1998, 2009; Arnsten & Li, 2005). Тази връзка е кортикално медиирана чрез връзка между мозъчния ствол, таламуса и холинергичните входове с фронталния кортекс (Reynolds et al., 2013, Reynolds et al., 2013; Sarter et al., 2001).

По този начин, активирането на ANS задейства ефекти надолу по веригата върху състоянието на възбуда на бебето, което може да доведе до оптимални или неоптимални диапазони за внимание и по-дълбока обработка.

Взаимодействието на системите за възбуда и внимание се отразява в различни и измерими фази на внимание (Reynolds & Romano, 2016; Richards, 2011). По-специално, надежден психофизиологичен метод за измерване на продължително внимание характеризира забавянето на сърдечната честота (Richards and Casey, 1991). Ричардс (1989) установи, че по време на периоди на забавяне на сърдечната честота на 2-месечните бебета им отнема два пъти повече време, за да пренасочат зрителното си внимание от централностимул към периферен стимул, което показва повишен фокус и намалена разсеяност.

Интегрирането на наблюдаеми мерки с физиологични осигурява по-обективен прозорец към периодите на активна ангажираност (т.е. срещу само измерване на поведението на външен вид, което може да не отразява ангажираността) и допълнително ниво на специфичност относно типа внимание, което се индексира. Тази тясна връзка между сърдечната честота и поведението при гледане допълнително подчертава физиологичните основи на устойчивото развитие на вниманието. До 3-месечна възраст асоциациите между забавянето на сърдечния ритъм и постоянното внимание стават очевидни, тъй като системата за предно внимание и системите за сърдечна регулация на бебетата започват да съзряват и да модулират съвместно една с друга (Reynolds & Richards, 2008).

На 3-месечна възраст периодите на продължително внимание са по-вероятно управлявани от зреещи системи за предупреждение (т.е. възбуда), отколкото изпълнителни системи (т.е. управлявани от задачи, отгоре надолу и волеви), тъй като изпълнителните умения не се появяват преди края на първата година (Colombo, 2002; Ruff & Rothbart, 2001). Разглеждането на кортикалните механизми във връзка с механизмите на ANS, поддържащи асоциациите възбуда-внимание, може да изясни информация, която иначе не е очевидна от измерването на поведението само в ранна детска възраст.

Електроенцефалографията (ЕЕГ) е популярен метод за невроизобразяване за характеризиране на директната невронна активност, която е в основата на когнитивните процеси, особено в ранна детска възраст. ЕЕГ измерва невронната синхронизация чрез индексиране на осцилаторната мощност в различни честотни ленти, които са свързани със специфични когнитивни процеси.

По отношение на постоянното внимание най-често се изследват тета синхронизацията (4–7 Hz; Orekhova et al., 1999) и алфа десинхронизацията (6–9 Hz; Ward, 2003). Xie и Richards (2017) изследват връзките между поддържаното внимание на бебето, индексирано чрез забавяне на сърдечния ритъм, и ЕЕГ колебанията. Използвайки извадка от напречно сечение на бебета на възраст 6, 8, 10 и 12 месеца, авторите установиха, че 10- и 12-месечните бебета демонстрират тета синхронизация и алфа десинхронизация по време на епизоди на продължително внимание спрямо епизодите на невнимание.

Тези констатации се основават на предишна работа на Ричардс и Рейнолдс, свързваща дефинираното от сърдечната честота продължително внимание със свързаните със събития ЕЕГ компоненти (Reynolds, Courage, & Richards, 2011; Richards, 2003). Това е важно проучване, тъй като то е първото, което демонстрира разлики в развитието на нервната осцилаторна сила, свързана с дефинирани от сърдечната честота фази на продължително внимание.

Необходими са допълнителни изследвания, за да се свърже мозъкът с наблюдаваното поведение на вниманието.

Характеризирането на биологичната основа на продължително внимание в ранна възраст е от решаващо значение, тъй като е установено, че вниманието на бебето предсказва редица когнитивни резултати (Brandes-Aitken et al., 2019, 2020; Johansson et al., 2015). Развитието на вниманието е един от най-централните и широко разпространени процеси, активни по време на ранна детска възраст (Brandes-Aitken et al., 2019; Diamond, 2009).

Вниманието преминава каскадно в развитието в множество по-сложни области на развитие, включително изпълнителни функции (Johansson et al., 2015), регулиране на емоциите (Brandes-Aitken et al., 2021; Pérez-Edgar et al., 2010), памет, език, и социална комуникация (Mundy & Jarrold, 2010; Salley et al., 2016). Съществуващите проучвания, разглеждащи йерархичния характер на продължителното внимание, са изследвали поведенческите мерки на наблюдаваното продължително внимание, започващи около 10 месеца (Frick et al., 2018; Johansson et al., 2015; Johansson et al., 2016).

Въпреки това, невронната архитектура, поддържаща възникващото постоянно внимание през първите няколко месеца от ранното детство, може да постави основата за когнитивни способности от по-висок порядък надлъжно.

1.1. Настоящото проучване

В настоящото проучване изследвахме модели на дефинирано от HR продължително внимание и невронна активност на 3-месечна възраст и надлъжни асоциации с последващи способности за памет за разпознаване на 9-месечна възраст. Настоящото проучване има три изследователски въпроса:

1. Дефинираните от HR мерки за продължително внимание характеризират ли диференцирани невронни трептения на 3-месечна възраст? Ние предположихме, че невронната активност ще бъде по-висока по време на фазите на дефинирано от HR продължително внимание.

2. Дефинираните от HR невронни трептения съответстват ли на ангажираността в дефинирано от HR продължително внимание? Ние предположихме, че нервната активност ще бъде свързана с по-продължително ангажиране на вниманието.

3. Дефинираните от HR мерки за продължително внимание и съответната невронна активност на 3 месеца предсказват ли резултатите от паметта за надлъжно разпознаване на 9-месечна възраст? Ние предположихме, че по-голямата невронна активност по време на дефинирано от HR продължително внимание на 3 месеца ще бъде свързана с по-високи резултати от паметта за разпознаване на 9 месеца.

2. Методи

2.1. Участници

Първоначалната извадка включва 100 бебета (63 мъже; възраст M=3.46 месеца, SD=0.38), наети от обществени събития, семейни услуги, доставчици на здравни услуги и листовки, разлепени в местни фирми около Ню Йорк Сити. Крайната извадка включваше само бебета, които предоставиха използваеми ЕЕГ данни (N=75; вижте протокола за данни, свързани с изтощението). Участниците бяха изключени от участие в настоящото проучване въз основа на раждане преди 36 гестационна седмица, многократни раждания или наличие на нарушения в развитието.

Семействата бяха поканени да участват в проучването, когато бебетата бяха на 3 месеца. Вижте таблица 1 за демографските данни на участниците в аналитичната извадка. Настоящото проучване е проведено в съответствие с насоките, посочени в Декларацията от Хелзинки, с писмено информирано съгласие, получено от родител или настойник за всяко дете преди оценка или събиране на данни. Всички изследователски процедури бяха одобрени от [МАСКА ЗА ОСЛЕПЯВАНЕ] IRB.

2.2. протокол

Бебетата и техните грижещи се за тях са посетили лабораторията на 3 (възраст M=3.48, SD=0.39) и 9 месеца (възраст M=9.48, SD=0). 53). В 3-месечната времева точка ЕЕГ и ЕКГ на бебето бяха записани по време на задача за внимание и в покой и бяха събрани отговори на социално-демографски въпросници. В 9-месечната времева точка беше администрирана задача за памет за визуално разпознаване и бяха записани данни, изглеждащи като бебе.

От първоначалната извадка (N=100) 7 бебета не са предоставили ЕЕГ данни поради поведенчески проблеми, 8 ЕЕГ файла са изгубени поради технически проблеми с получаването на данни, 7 ЕЕГ файла са неизползваеми поради прекомерни артефакти и 3 не осигури достатъчно продължително внимание ЕЕГ данни (вижте раздел 2.3.4). Така аналитичната извадка включва 75 бебета на 3 месеца.

В 9-месечната времева точка подгрупа от 25 бебета се върнаха в лабораторията и предоставиха използваеми данни от паметта за разпознаване. Изчерпването в извадката от проучването се дължи основно на началото на пандемията от COVID-19. Тестването за настоящото проучване започна през март 2018 г. и беше спряно през март 2020 г. За да оценим пристрастията, свързани с отпадането, проведохме t-тестове, за да оценим разликите в ковариатите между всяка времева точка. 3-месечната извадка от бебета, която се върна на 9 месеца, не се различаваше значително от 3-месечната проба, която не се върна по отношение на съотношението доходи към нуждите, образованието на майката или мощността на ЕЕГ (t По-малко от или равно на 1.1, p По-голямо или равно на .23).

2.3. Материали и мерки

2.3.1. Характеристики на семейството и домакинството

На семействата бяха раздадени въпросници за получаване на демографска информация, включително възраст на майката и бебето, раса и етническа принадлежност. Полагащите грижи също съобщават за най-високото си постигнато ниво на образование и годишния доход на домакинството. Съотношението доход към нуждите на семейството (ITN) е общият доход на домакинството, разделен на федералната линия на бедност за съответния брой възрастни и деца в дома и се използва като мярка за социално-икономически статус в рамките на анализите.

2.3.2. Мярка за постоянно внимание, дефинирана от HR

Това изследване използва същите стимули и процедура като Xie et al. (2017) за измерване на продължително внимание. Участниците седяха в скута на своите болногледачи, докато им беше представено динамично видео от Улица Сезам на голям компютърен монитор. Камера пред бебето записва лицето на бебето, докато камера зад участниците записва стимула. 4-минутното видео се състоеше от няколко герои от Улица Сезам, като „Елмо“ и „Голямата птица“, които се движеха от една страна на друга, изчезваха, пееха и танцуваха.

Многократно е демонстрирано, че тези видеоклипове предизвикват периоди на продължително внимание при малки бебета (Xie et al., 2017). Визуалното внимание към стимулите беше ръчно кодирано ретроактивно със софтуера Net Station 5.1. Данните за сърдечната честота бяха редактирани и обработени с помощта на софтуера QRSTool за премахване на артефакти и идентифициране на сърдечни удари. Интервалите между ударите (IBI или времето в милисекунди между ударите на сърцето) бяха използвани за оценка на сърдечната честота с по-дълги IBI, показващи по-бавна сърдечна честота, и обратно.

Периодите на продължително внимание на бебето бяха категоризирани въз основа на външния вид на бебето и забавянето на сърдечната честота. Критериите за категоризиране на периоди на продължително внимание на бебето изискват визуална фиксация на бебето към стимула, съчетана с намалена сърдечна честота (Richards, 2011). По-конкретно, дефинираните от HR фази на продължително внимание започват, когато бебето гледа към екрана и медианата на пет последователни стойности на IBI е по-ниска от медианата на петте IBI, предшестващи началото на гледането.

Фазите на продължително внимание, дефинирани от HR, приключиха (и започнаха фазите на невнимание), когато медианата на пет последователни стойности на IBI беше по-висока от медианата на петте IBI, предхождащи началото на погледа. Всички фази на вниманието възникват по време на поглед върху експерименталните стимули. За да характеризираме продължително ангажиране на вниманието, ние изчислихме съотношението на времето във фазите на продължително внимание, дефинирани от HR (секунди в продължително внимание/общо секунди визуално гледане (Tonnsen et al., 2018; Xie & Richards, 2016). Ние също така изчисляваме поглед- дефинирани фази на продължително внимание и невнимание (въз основа на това, че бебето гледа или не гледа компютърните стимули), за да оцени добавената стойност чрез включване на забавянето на сърдечния ритъм в нашата характеристика на продължително внимание.

For more information:1950477648nn@gmail.com