Neurofysiologie van aanhoudende aandacht in de vroege kinderjaren: onderzoek naar longitudinale relaties met herkenningsgeheugenresultaten Deel 1

Abstract

Het vermogen om de aandacht vast te houden is een cruciaal cognitief domein dat al in de kindertijd naar voren komt en voorspellend is voor een groot aantal cognitieve processen. Hier gebruikten we een door de hartslag (HR) gedefinieerde maatstaf voor aanhoudende aandacht om overeenkomstige veranderingen in het vermogen van de frontale elektro-encefalografie (EEG) op de leeftijd van 3 maanden te beoordelen. Ten tweede onderzochten we hoe de neurale onderbouwing van HR-gedefinieerde aanhoudende aandacht geassocieerd was met aanhoudende aandachtsbetrokkenheid.

Het vasthouden van de aandacht en het geheugen is een probleem waar mensen in het dagelijks leven aandacht aan moeten besteden. Het geheugen wordt ook beïnvloed als we moeite hebben met concentreren. Daarom kan het handhaven van een goede concentratie het geheugen helpen verbeteren.

Ten eerste is een goede nachtrust de sleutel tot het behouden van concentratie en geheugen. Als we te weinig slapen, raken onze hersenen vermoeid en wordt het moeilijk om ons te concentreren. Daarom is het erg belangrijk om elke nacht voldoende slaaptijd te garanderen. Bovendien kan het handhaven van matige lichaamsbeweging ook helpen de concentratie en het geheugen te verbeteren. Matige lichaamsbeweging verhoogt de bloedstroom en de zuurstoftoevoer, waardoor de hersenfunctie verbetert.

Ten tweede kan een goed dieet ook de concentratie en het geheugen helpen verbeteren. Eiwitten, groenten, fruit en gezonde vetten zijn allemaal goede voedingsmiddelen. Bovendien kan het handhaven van een gematigde waterinname ook de normale hersenfunctie in stand houden.

Bovendien kan het behouden van een gelukkige en positieve stemming ook de concentratie en het geheugen helpen. Stress en negatieve emoties kunnen de concentratie en het geheugen beïnvloeden, dus het is belangrijk om positief te blijven. Daarnaast kunnen een goed sociaal netwerk en goede sociale ondersteuning ook helpen bij het behouden van een normale hersenfunctie.

Kortom, het onderhouden van de relatie tussen aandacht en geheugen vereist onze aandacht. Goede slaap, regelmatige lichaamsbeweging, een gezond dieet, een positieve instelling en goede sociale ondersteuning zijn allemaal sleutels tot het behouden van een goede hersenfunctie. Laten we samen goede leefgewoonten ontwikkelen om onze hersenen gezond te houden. Het is duidelijk dat we het geheugen moeten verbeteren. Cistanche kan het geheugen aanzienlijk verbeteren omdat Cistanche een traditioneel Chinees medicinaal materiaal is met veel unieke effecten, waaronder het verbeteren van het geheugen. De werkzaamheid van gehakt komt voort uit een verscheidenheid aan actieve ingrediënten die het bevat, waaronder carbonzuur, polysachariden, flavonoïden, enz. Deze ingrediënten kunnen via verschillende kanalen de gezondheid van de hersenen bevorderen.

Klik op 10 manieren kennen om het geheugen te verbeteren

Ten derde evalueerden we of neurale of gedragsmatige aanhoudende aandachtsmetingen op de leeftijd van 3 maanden de daaropvolgende herkenningsgeheugenscores op de leeftijd van 9 maanden voorspelden. Vijfenzeventig baby's werden op de leeftijd van 3 maanden geïncludeerd en leverden bruikbare aandacht en EEG-gegevens op, en 25 baby's keerden na 9 maanden terug naar het laboratorium en leverden bruikbare herkenningsgeheugengegevens.

De huidige studie richt zich op oscillerend vermogen in de theta (4-6 Hz) frequentieband tijdens fasen van HR-gedefinieerde aanhoudende aandacht- en onoplettendheidsfasen. Uit de resultaten bleek dat de theta-kracht aanzienlijk hoger was tijdens fasen van aanhoudende aandacht. Ten tweede was een hogere theta-kracht tijdens aanhoudende aandacht positief geassocieerd met het aandeel van de tijd in aanhoudende aandacht.

Ten derde wezen longitudinale analyses op een significant positief verband tussen theta-kracht tijdens aanhoudende aandacht op visueel gepaarde vergelijkingsscores van 9- maanden, zodat een hoger theta-vermogen hogere visueel gepaarde vergelijkingsscores voorspelde na 9 maanden. Deze resultaten benadrukken de onderlinge relatie tussen de aandachts- en opwindingssystemen die longitudinale implicaties hebben voor daaropvolgende herkenningsgeheugenprocessen.

Trefwoorden

Aandacht voor baby's; EEG; Ontwikkeling; Herkenning geheugen.

1. Inleiding
Het vermogen om de aandacht vast te houden is een cruciaal cognitief domein dat al in de kindertijd naar voren komt en voorspellend is voor een groot aantal cognitieve uitkomsten tijdens de ontwikkeling van kinderen (Brandes-Aitken et al., 2019; Johansson et al., 2015, Pérez-Edgar et al., 2010). Het merendeel van het bestaande onderzoek naar voorspellers en longitudinale associaties van volgehouden aandacht bij kinderen is gebaseerd op gedragsmatige methodologie.

Het gebruik van psychofysiologie en neuroimaging kan echter ons vermogen vergroten om individuele verschillen in cognitieve uitkomsten longitudinaal te voorspellen (Farah, 2018). Dit artikel heeft drie onderzoeksvragen.

Ten eerste: komt een door de hartslag (HR) gedefinieerde maatstaf voor aanhoudende aandacht overeen met veranderingen in neurale oscillaties op de leeftijd van drie maanden? Ten tweede: hoe correleren neurale metingen van aanhoudende aandacht met betrokkenheid bij HR-gedefinieerde aanhoudende aandacht? Ten derde: voorspellen individuele verschillen in aanhoudende aandacht en neurofysiologie op de leeftijd van 3 maanden de uitkomsten van het herkenningsgeheugen op de leeftijd van 9 maanden?

Aandacht is een multidimensionaal cognitief domein, samengesteld uit zowel exogene (reflexieve) als endogene (niet-reflexieve) cognitieve mechanismen. Aanhoudende aandacht is een kritische manifestatie van endogene aandacht die verwijst naar het vermogen om de aandacht gedurende langere tijd op een bepaalde stimulus te richten in de aanwezigheid van afleiders.

Aanhoudende aandacht deelt aanzienlijke neurobiologische substraten met het algemene fysiologische opwindingssysteem (Richards, 2011). Over het algemeen is bekend dat het autonome zenuwstelsel (AZS) fronto-corticale hersengebieden moduleert die aanhoudende aandachtsprocessen ondersteunen (Arnsten, 1998, 2009; Arnsten & Li, 2005). Deze relatie wordt corticaal gemedieerd via connectiviteit tussen de hersenstam, thalamus en cholinerge inputs met de frontale cortex (Reynolds et al., 2013; Reynolds et al., 2013; Sarter et al., 2001).

Activering van het AZS veroorzaakt dus stroomafwaartse effecten op de staat van opwinding van een kind, wat kan leiden tot optimale of suboptimale bereiken voor aandacht en diepere verwerking.

De wisselwerking tussen opwindings- en aandachtssystemen wordt weerspiegeld in verschillende en meetbare aandachtsfasen (Reynolds & Romano, 2016; Richards, 2011). Een betrouwbare psychofysiologische methode voor het meten van aanhoudende aandacht is vooral het karakteriseren van hartslagvertragingen (Richards en Casey, 1991). Richards (1989) ontdekte dat tijdens periodes van hartslagvertraging 2-baby's van een maand er twee keer zo lang over doen om hun visuele aandacht van een centraal punt af te leiden.stimulus naar een perifere stimulus, wat wijst op een verhoogde focus en verminderde afleidbaarheid.

Het integreren van waarneembare metingen met fysiologische metingen biedt een objectiever inzicht in perioden van actieve betrokkenheid (dat wil zeggen, in plaats van alleen het kijkgedrag te meten, dat mogelijk geen betrokkenheid weerspiegelt) en een extra niveau van specificiteit over het soort aandacht dat wordt geïndexeerd. Deze nauwe relatie tussen hartslag en kijkgedrag benadrukt verder de fysiologische basis van aanhoudende aandachtsontwikkeling. Op de leeftijd van drie maanden worden de associaties tussen hartslagvertraging en aanhoudende aandacht duidelijk, naarmate het anterieure aandachtssysteem en de hartregulatiesystemen van baby's volwassen beginnen te worden en met elkaar gaan moduleren (Reynolds & Richards, 2008).

Op de leeftijd van drie maanden worden periodes van aanhoudende aandacht waarschijnlijker veroorzaakt door volwassen wordende waarschuwingssystemen (dat wil zeggen, opwinding) dan door uitvoerende systemen (dat wil zeggen taakgestuurd, top-down en vrijwillig), omdat uitvoerende vaardigheden niet vóór het einde aan het licht komen. van het eerste jaar (Colombo, 2002; Ruff & Rothbart, 2001). Door naar corticale mechanismen te kijken in combinatie met ANS-mechanismen die associaties tussen opwinding en aandacht ondersteunen, kan informatie worden opgehelderd die anders niet duidelijk zou zijn uit het meten van gedrag alleen in de vroege kinderjaren.

Elektro-encefalografie (EEG) is een populaire neuroimaging-methode voor het karakteriseren van directe neurale activiteit die ten grondslag ligt aan cognitieve processen, vooral in de kindertijd. EEG meet neurale synchronisatie door het oscillerende vermogen te indexeren in verschillende frequentiebanden die verband houden met specifieke cognitieve processen.

Met betrekking tot aanhoudende aandacht worden theta-synchronisatie (4-7 Hz; Orekhova et al., 1999) en alfa-desynchronisatie (6-9 Hz; Ward, 2003) het meest onderzocht. Xie en Richards (2017) onderzochten de relaties tussen door het kind volgehouden aandacht, geïndexeerd door HR-vertraging, en EEG-oscillaties. Met behulp van een cross-sectionele steekproef van baby's in de leeftijd van 6, 8, 10 en 12 maanden ontdekten de auteurs dat baby's van 10- en 12-maanden theta-synchronisatie en alfa-desynchronisatie vertoonden tijdens episoden van aanhoudende aandacht ten opzichte van episoden van onoplettendheid.

Deze bevindingen bouwden voort op eerder werk van Richards en Reynolds waarin hartslaggedefinieerde volgehouden aandacht werd gekoppeld aan gebeurtenisgerelateerde EEG-componenten (Reynolds, Courage, & Richards, 2011; Richards, 2003). Dit is een belangrijke studie omdat het de eerste was die ontwikkelingsverschillen aantoonde in neuraal oscillerend vermogen geassocieerd met door de hartslag gedefinieerde fasen van aanhoudende aandacht.

Verder onderzoek is nodig om de hersenen te verbinden met waarneembaar aandachtsgedrag.

Het karakteriseren van de biologische basis van aanhoudende aandacht vroeg in het leven is van cruciaal belang, aangezien de aandacht van kinderen voorspellend blijkt te zijn voor een reeks cognitieve uitkomsten (Brandes-Aitken et al., 2019, 2020; Johansson et al., 2015). De ontwikkeling van aandacht is een van de meest centrale en diepgaande processen die actief zijn tijdens de kindertijd (Brandes-Aitken et al., 2019; Diamond, 2009).

De aandacht stroomt over de ontwikkeling naar een groot aantal complexere ontwikkelingsdomeinen, waaronder uitvoerende functies (Johansson et al., 2015), emotieregulatie (Brandes-Aitken et al., 2021; Pérez-Edgar et al., 2010), geheugen, taal, en sociale communicatie (Mundy & Jarrol, 2010; Salley et al., 2016). Bestaande onderzoeken naar de hiërarchische aard van aanhoudende aandacht hebben gedragsmetingen van waargenomen aanhoudende aandacht onderzocht vanaf ongeveer 10 maanden (Frick et al., 2018; Johansson et al., 2015; Johansson et al., 2016).

De neurale architectuur die de opkomende aanhoudende aandacht in de eerste paar maanden van de kindertijd ondersteunt, kan echter in de lengterichting de basis leggen voor cognitieve vaardigheden van hogere orde.

1.1. De huidige studie

In de huidige studie onderzochten we patronen van HR-gedefinieerde aanhoudende aandacht en neurale activiteit op de leeftijd van 3 maanden en longitudinale associaties met daaropvolgende herkenningsgeheugencapaciteiten op de leeftijd van 9 maanden. Het huidige onderzoek kent drie onderzoeksvragen:

1. Karakteriseren HR-gedefinieerde metingen van aanhoudende aandacht gedifferentieerde neurale oscillaties op de leeftijd van 3 maanden? Onze hypothese was dat de neurale activiteit hoger zou zijn tijdens fasen van HR-gedefinieerde aanhoudende aandacht.

2. Komen HR-gedefinieerde neurale oscillaties overeen met betrokkenheid bij HR-gedefinieerde volgehouden aandacht? Onze hypothese was dat neurale activiteit geassocieerd zou zijn met een grotere aanhoudende aandachtsbetrokkenheid.

3. Voorspellen HR-gedefinieerde metingen van aanhoudende aandacht en overeenkomstige neurale activiteit op de leeftijd van 3 maanden de resultaten van het longitudinale herkenningsgeheugen op de leeftijd van 9 maanden? Onze hypothese was dat een grotere neurale activiteit tijdens HR-gedefinieerde aanhoudende aandacht na 3 maanden geassocieerd zou zijn met hogere herkenningsgeheugenscores na 9 maanden.

2. Methoden

2.1. Deelnemers

De initiële steekproef omvatte 100 baby's (63 mannen; leeftijd M=3.46 maanden, SD=0.38) gerekruteerd uit gemeenschapsevenementen, familiediensten, gezondheidszorgaanbieders en flyers die werden gepost bij lokale bedrijven in New York. York stad. De uiteindelijke steekproef omvatte alleen baby's die bruikbare EEG-gegevens verstrekten (N=75; zie protocol voor gegevens over verloop). Deelnemers werden uitgesloten van deelname aan het huidige onderzoek op basis van geboorte vóór 36 weken zwangerschap, meerlinggeboorten of de aanwezigheid van ontwikkelingsstoornissen.

Families werden uitgenodigd om deel te nemen aan het onderzoek toen de baby’s 3 maanden oud waren. Zie Tabel 1 voor demografische gegevens van deelnemers in de analytische steekproef. Het huidige onderzoek werd uitgevoerd volgens de richtlijnen vastgelegd in de Verklaring van Helsinki, waarbij voor elk kind schriftelijke geïnformeerde toestemming werd verkregen van een ouder of voogd vóór enige beoordeling of gegevensverzameling. Alle onderzoeksprocedures zijn goedgekeurd door de IRB [MASKED FOR BLINDING].

2.2. Protocol

Baby's en hun verzorgers bezochten het laboratorium op 3-jarige leeftijd (leeftijd M=3.48, SD=0.39) en 9 maanden (leeftijd M=9.48, SD=0). 53). Op het tijdstip van 3-maanden werden de EEG en ECG van het kind geregistreerd tijdens een aandachtstaak en in rust, en werden antwoorden op sociaal-demografische vragenlijsten verzameld. Op het tijdstip van 9-maand werd een geheugentaak voor visuele herkenning uitgevoerd en werden gegevens over het uiterlijk van een baby geregistreerd.

Van de initiële steekproef (N=100) verstrekten 7 baby's geen EEG-gegevens vanwege gedragsproblemen, 8 EEG-bestanden gingen verloren vanwege technische problemen bij het verzamelen van gegevens, 7 EEG-bestanden waren onbruikbaar vanwege overmatige artefacten, en 3 leverden niet voldoende EEG-gegevens voor aanhoudende aandacht op (zie paragraaf 2.3.4). De analytische steekproef omvatte dus 75 baby's van drie maanden oud.

Op het tijdstip van 9-maand keerde een subgroep van 25 baby's terug naar het laboratorium en leverden bruikbare herkenningsgeheugengegevens op. Het verloop in de onderzoeksgroep wordt voornamelijk toegeschreven aan het uitbreken van de COVID-19-pandemie. Het testen voor het huidige onderzoek begon in maart 2018 en werd in maart 2020 stopgezet. Om te beoordelen of er sprake is van verloopgerelateerde bias, hebben we t-tests uitgevoerd om de verschillen in covariabelen tussen elk tijdstip te beoordelen. De steekproef van 3-maandelijkse zuigelingen die na negen maanden terugkeerde, verschilde niet significant van de steekproef van 3-maanden die niet terugkeerde in termen van inkomen naar behoeften, opleiding van de moeder of EEG-vermogen (t Minder dan of gelijk aan 1,1, p Groter dan of gelijk aan 0,23).

2.3. Materialen en maatregelen

2.3.1. Familie- en huishoudenskenmerken

Gezinnen kregen vragenlijsten om demografische informatie te verkrijgen, waaronder de leeftijd van moeder en kind, ras en etniciteit. Zorgverleners rapporteerden ook over hun hoogst behaalde opleidingsniveau en het jaarlijkse gezinsinkomen. De gezinsinkomen-naar-behoeften-ratio (ITN) is het totale gezinsinkomen gedeeld door de federale armoedegrens voor het overeenkomstige aantal volwassenen en kinderen in het gezin en wordt in de analyses gebruikt als maatstaf voor de sociaal-economische status.

2.3.2. HR-gedefinieerde maatstaf voor aanhoudende aandacht

Deze studie gebruikt dezelfde stimuli en procedure als Xie et al. (2017) om aanhoudende aandacht te meten. De deelnemers zaten op schoot bij hun verzorgers terwijl ze een dynamische Sesamstraat-video te zien kregen op een groot computerscherm. Een camera vóór het kind registreerde het gezicht van het kind, terwijl een camera achter de deelnemers de stimulus registreerde. De video van 4-minuten bestond uit verschillende personages uit Sesamstraat, zoals 'Elmo' en 'Big Bird', die heen en weer bewogen, verdwenen, zongen en dansten.

Er is herhaaldelijk aangetoond dat deze video's bij jonge kinderen perioden van aanhoudende aandacht uitlokken (Xie et al., 2017). Visuele aandacht voor stimuli werd met terugwerkende kracht handmatig gecodeerd met de Net Station 5.1-software. Hartslaggegevens werden bewerkt en verwerkt met behulp van de software QRSTool om artefacten te verwijderen en hartslagen te identificeren. De inter-beatintervallen (IBI's, of de tijd in milliseconden tussen hartslagen) werden gebruikt om de hartslag te evalueren, waarbij langere IBI's een langzamere hartslag aanduiden, en vice versa.

Perioden waarin het kind volgehouden aandacht had, werden gecategoriseerd op basis van het kijken van het kind en de hartslagvertraging. De criteria voor het categoriseren van perioden van aanhoudende aandacht van het kind vereisten visuele fixatie van het kind op de stimulus, gecombineerd met een verlaagde hartslag (Richards, 2011). Concreet begonnen HR-gedefinieerde aanhoudende aandachtsfasen toen het kind naar het scherm keek en de mediaan van vijf opeenvolgende IBI-waarden lager was dan de mediaan van de vijf IBI's voorafgaand aan het begin van het kijken.

HR-gedefinieerde aanhoudende aandachtsfasen eindigden (en onoplettendheidsfasen begonnen) toen de mediaan van vijf opeenvolgende IBI-waarden hoger was dan de mediaan van de vijf IBI's voorafgaand aan het begin van het kijken. Alle fasen van aandacht vinden plaats tijdens het kijken naar de experimentele stimuli. Om de betrokkenheid van aanhoudende aandacht te karakteriseren, hebben we het aandeel van de tijd in HR-gedefinieerde fasen van aanhoudende aandacht berekend (seconden in aanhoudende aandacht/totaal aantal seconden visueel kijken (Tonnsen et al., 2018; Xie & Richards, 2016). We berekenen ook de look- definieerde fasen van aanhoudende aandacht en onoplettendheid (gebaseerd op het feit dat het kind wel of niet naar de computerstimuli kijkt) om de toegevoegde waarde te evalueren door HR-vertraging op te nemen in onze karakterisering van aanhoudende aandacht.

For more information:1950477648nn@gmail.com