Nevrofiziologija trajne pozornosti v zgodnjem otroštvu: raziskovanje longitudinalnih odnosov z izidi prepoznavnega spomina 1. del

Povzetek

Sposobnost ohranjanja pozornosti je kritična kognitivna domena, ki se pojavi v otroštvu in napoveduje množico kognitivnih procesov. Tu smo uporabili merilo trajne pozornosti, definirano s srčnim utripom (HR), da bi ocenili ustrezne spremembe moči čelne elektroencefalografije (EEG) pri starosti 3 mesecev. Drugič, preučili smo, kako so bili nevronski temelji trajne pozornosti, definirane s HR, povezani s trajnim vključevanjem pozornosti.

Ohranjanje pozornosti in spomina je problem, na katerega moramo biti ljudje pozorni v vsakdanjem življenju. Spomin je prizadet tudi, če imamo težave s koncentracijo. Zato lahko ohranjanje dobre koncentracije pomaga izboljšati spomin.

Prvič, dober spanec je ključen za ohranjanje koncentracije in spomina. Ko nam primanjkuje spanca, postanejo naši možgani utrujeni in težko se zberemo. Zato je zelo pomembno, da vsako noč poskrbimo za dovolj časa za spanje. Poleg tega lahko vzdrževanje zmerne vadbe pomaga izboljšati koncentracijo in spomin. Zmerna vadba poveča pretok krvi in ​​oskrbo s kisikom, kar izboljša delovanje možganov.

Drugič, dobra prehrana lahko pomaga izboljšati koncentracijo in spomin. Beljakovine, zelenjava, sadje in zdrave maščobe so dobra hrana. Poleg tega lahko vzdrževanje zmernega vnosa vode ohranja tudi normalno delovanje možganov.

Poleg tega lahko ohranjanje veselega in pozitivnega razpoloženja pomaga tudi pri koncentraciji in spominu. Stres in negativna čustva lahko vplivajo na koncentracijo in spomin, zato je pomembno, da ostanete pozitivni. Poleg tega lahko dobra socialna mreža in dobra socialna podpora pomagata tudi pri ohranjanju normalnega delovanja možganov.

Skratka, ohranjanje razmerja med pozornostjo in spominom zahteva našo pozornost. Dober spanec, redna vadba, zdrava prehrana, pozitivna miselnost in dobra socialna podpora so ključni za ohranjanje dobrega delovanja možganov. Skupaj razvijajmo dobre življenjske navade, da bodo naši možgani zdravi. Vidi se, da moramo izboljšati spomin. Cistanche lahko bistveno izboljša spomin, saj je cistanche tradicionalna kitajska medicina s številnimi edinstvenimi učinki, med katerimi je tudi izboljšanje spomina. Učinkovitost mletega mesa izhaja iz različnih učinkovin, ki jih vsebuje, vključno s karboksilno kislino, polisaharidi, flavonoidi itd. Te sestavine lahko spodbujajo zdravje možganov prek različnih kanalov.

Kliknite spoznajte 10 načinov za izboljšanje spomina

Tretjič, ocenili smo, ali nevronski ali vedenjski ukrepi trajne pozornosti pri 3 mesecih napovedujejo poznejše rezultate prepoznavnega spomina pri starosti 9 mesecev. Vključenih je bilo 75 dojenčkov, starih 3 mesece, ki so zagotovili uporabne podatke o pozornosti in EEG, 25 dojenčkov pa se je vrnilo v laboratorij pri 9 mesecih in zagotovili uporabne podatke o spominu za prepoznavanje.

Trenutna študija se osredotoča na oscilacijsko moč v frekvenčnem pasu theta (4–6 Hz) med fazami trajne pozornosti in nepazljivosti, definirane s HR. Rezultati so pokazali, da je bila theta moč bistveno višja v fazah trajne pozornosti. Drugič, večja theta moč med trajno pozornostjo je bila pozitivno povezana z deležem časa v trajni pozornosti.

Tretjič, longitudinalne analize so pokazale pomembno pozitivno povezavo med theta močjo med dolgotrajno pozornostjo na 9--mesečne primerjalne rezultate vizualnih parov, tako da je večja theta moč napovedala višje rezultate vizualnih parov primerjave po 9 mesecih. Ti rezultati poudarjajo medsebojno povezavo med sistemi pozornosti in vzburjenja, ki imajo vzdolžne posledice za poznejše procese spomina prepoznavanja.

Ključne besede

Pozornost dojenčka; EEG; razvoj; Prepoznavni spomin.

1. Uvod
Sposobnost ohranjanja pozornosti je kritično kognitivno področje, ki se pojavi v otroštvu in napoveduje množico kognitivnih rezultatov v otrokovem razvoju (Brandes-Aitken et al., 2019; Johansson et al., 2015, Pérez-Edgar et al., 2010). Večina obstoječih raziskav, ki so preučevale napovednike in longitudinalne povezave trajne pozornosti dojenčka, je temeljila na vedenjski metodologiji.

Vendar pa lahko uporaba psihofiziologije in nevroslikanja poveča našo sposobnost vzdolžnega napovedovanja individualnih razlik v kognitivnih rezultatih (Farah, 2018). Ta članek vsebuje tri raziskovalna vprašanja.

Prvič, ali meritev trajne pozornosti, opredeljena s srčnim utripom (HR), ustreza spremembam nevronskih nihanj pri starosti 3 mesecev? Drugič, kako nevronske mere trajne pozornosti korelirajo z vključenostjo v trajno pozornost, ki jo definira HR? Tretjič, ali individualne razlike v trajni pozornosti in nevrofiziologiji pri 3 mesecih napovedujejo rezultate prepoznavnega spomina pri starosti 9 mesecev?

Pozornost je večdimenzionalna kognitivna domena, sestavljena iz eksogenih (refleksivnih) in endogenih (nerefleksivnih) kognitivnih mehanizmov. Trajna pozornost je kritična manifestacija endogene pozornosti, ki se nanaša na sposobnost osredotočanja pozornosti na dani dražljaj za daljše obdobje v prisotnosti distraktorjev.

Trajna pozornost ima precejšnje nevrobiološke substrate s splošnim fiziološkim sistemom vzburjenja (Richards, 2011). Na splošno je znano, da avtonomni živčni sistem (ANS) modulira fronto-kortikalne možganske regije, ki podpirajo trajne procese pozornosti (Arnsten, 1998, 2009; Arnsten & Li, 2005). To razmerje je kortikalno posredovano prek povezljivosti med možganskim deblom, talamusom in holinergičnimi vhodi s čelnim korteksom (Reynolds et al., 2013, Reynolds et al., 2013; Sarter et al., 2001).

Tako aktivacija ANS sproži nadaljnje učinke na stanje vzburjenosti dojenčka, kar lahko vodi do optimalnih ali neoptimalnih razponov za pozornost in globlje procesiranje.

Medsebojno delovanje sistema vzburjenja in pozornosti se odraža v različnih in merljivih fazah pozornosti (Reynolds & Romano, 2016; Richards, 2011). Zlasti zanesljiva psihofiziološka metoda za merjenje trajne pozornosti označuje upočasnitev srčnega utripa (Richards in Casey, 1991). Richards (1989) je ugotovil, da v obdobjih upočasnitve srčnega utripa 2-mesečni dojenčki potrebujejo dvakrat več časa, da preusmerijo svojo vidno pozornost stran od osrednjegadražljaj na periferni dražljaj, kar kaže na večjo osredotočenost in zmanjšano motnost.

Vključevanje opazovanih meritev s fiziološkimi zagotavlja bolj objektivno okno v obdobja aktivne angažiranosti (tj. v primerjavi samo z merjenjem videza, ki morda ne odraža angažiranosti) in dodatno raven specifičnosti glede vrste pozornosti, ki se indeksira. Ta tesna povezava med srčnim utripom in gledanjem dodatno poudarja fiziološke temelje trajnega razvoja pozornosti. Do 3. meseca starosti postanejo očitne povezave med upočasnitvijo srčnega utripa in trajno pozornostjo, saj dojenčkov sprednji sistem pozornosti in sistemi srčne regulacije začnejo zoreti in somodulirati drug z drugim (Reynolds & Richards, 2008).

Pri 3 mesecih starosti so obdobja trajne pozornosti bolj verjetno posledica dozorevanja opozorilnih sistemov (tj. vzburjenja) kot izvršilnih sistemov (tj. nalogo vodenih, od zgoraj navzdol in voljnih), ker se izvršilne sposobnosti ne pojavijo pred koncem prvega leta (Colombo, 2002; Ruff & Rothbart, 2001). Če pogledamo kortikalne mehanizme v povezavi z mehanizmi ANS, ki podpirajo povezave med vzburjenostjo in pozornostjo, lahko razjasnimo informacije, ki sicer niso razvidne iz samega merjenja vedenja v zgodnjem otroštvu.

Elektroencefalografija (EEG) je priljubljena metoda slikanja nevronov za karakterizacijo neposredne nevronske aktivnosti, ki je osnova kognitivnih procesov, zlasti v otroštvu. EEG meri nevronsko sinhronizacijo z indeksiranjem oscilacijske moči v različnih frekvenčnih pasovih, ki so povezani s posebnimi kognitivnimi procesi.

V zvezi s trajno pozornostjo se najpogosteje preučujeta theta sinhronizacija (4–7 Hz; Orekhova et al., 1999) in alfa desinhronizacija (6–9 Hz; Ward, 2003). Xie in Richards (2017) sta preučevala razmerja med vzdrževano pozornostjo dojenčka, indeksirano z upočasnjevanjem srčnega utripa, in oscilacijami EEG. Z uporabo presečnega vzorca dojenčkov, starih 6, 8, 10 in 12 mesecev, so avtorji ugotovili, da so 10- in 12-mesečni dojenčki pokazali theta sinhronizacijo in alfa desinhronizacijo med epizodami trajne pozornosti glede na epizode nepazljivosti.

Te ugotovitve izhajajo iz preteklega dela Richardsa in Reynoldsa, ki sta povezovala trajno pozornost, določeno s srčnim utripom, in komponente EEG, povezane z dogodki (Reynolds, Courage in Richards, 2011; Richards, 2003). To je pomembna študija, ker je bila prva, ki je pokazala razvojne razlike v nevralni oscilacijski moči, povezani s fazami trajne pozornosti, definiranimi s srčnim utripom.

Potrebne so nadaljnje raziskave, da bi možgane povezali z opaznim vedenjem pozornosti.

Opredelitev biološke osnove trajne pozornosti zgodaj v življenju je ključnega pomena, saj je ugotovljeno, da pozornost dojenčka napoveduje vrsto kognitivnih rezultatov (Brandes-Aitken et al., 2019, 2020; Johansson et al., 2015). Razvoj pozornosti je eden najbolj osrednjih in prodornih procesov, ki so aktivni v otroštvu (Brandes-Aitken et al., 2019; Diamond, 2009).

Pozornost se skozi razvoj razliva v množico kompleksnejših razvojnih področij, vključno z izvršilnimi funkcijami (Johansson et al., 2015), uravnavanjem čustev (Brandes-Aitken et al., 2021; Pérez-Edgar et al., 2010), spominom, jezikom, in socialno komunikacijo (Mundy & Jarrold, 2010; Salley et al., 2016). Obstoječe študije, ki so preučevale hierarhično naravo trajne pozornosti, so preučevale vedenjske ukrepe opazovane trajne pozornosti, ki so se začele približno 10 mesecev (Frick et al., 2018; Johansson et al., 2015; Johansson et al., 2016).

Vendar pa lahko nevronska arhitektura, ki podpira nastajajočo trajno pozornost v prvih mesecih otroštva, vzdolžno postavi temelj za kognitivne sposobnosti višjega reda.

1.1. Trenutna študija

V trenutni študiji smo raziskali vzorce HR-definirane trajne pozornosti in nevronske aktivnosti pri starosti 3 mesecev ter vzdolžne povezave s poznejšimi sposobnostmi spomina za prepoznavanje pri starosti 9 mesecev. Trenutna študija ima tri raziskovalna vprašanja:

1. Ali meritve trajne pozornosti, določene s HR, označujejo diferencirana nevronska nihanja pri 3 mesecih starosti? Domnevali smo, da bi bila nevronska aktivnost višja med fazami trajne pozornosti, definirane s HR.

2. Ali se nevronska nihanja, definirana s srčnim utripom, ujemajo z vključenostjo v trajno pozornost, definirano s srčnim utripom? Domnevali smo, da bi bila nevronska aktivnost povezana z večjo trajno pozornostjo.

3. Ali meritve trajne pozornosti in ustrezne živčne aktivnosti pri 3 mesecih, opredeljene s HR, napovedujejo rezultate spomina vzdolžnega prepoznavanja pri 9 mesecih starosti? Predvidevali smo, da bi bila večja živčna aktivnost med trajno pozornostjo, definirano s HR, po 3 mesecih povezana z višjimi rezultati prepoznavnega spomina po 9 mesecih.

2. Metode

2.1. Udeleženci

Začetni vzorec je vključeval 100 dojenčkov (63 moških; starost M=3.46 mesecev, SD=0.38), izbranih iz dogodkov v skupnosti, družinskih služb, ponudnikov zdravstvenih storitev in letakov, objavljenih v lokalnih podjetjih okoli New York City. Končni vzorec je vključeval le dojenčke, ki so zagotovili uporabne podatke EEG (N=75; glejte protokol za podatke, povezane z izčrpanostjo). Udeleženci so bili izključeni iz sodelovanja v tej študiji na podlagi rojstva pred 36. tednom nosečnosti, večkratnih rojstev ali prisotnosti razvojnih motenj.

Družine so bile povabljene k sodelovanju v študiji, ko so bili dojenčki stari 3 mesece. Glej tabelo 1 za demografske podatke udeležencev v analitičnem vzorcu. Ta študija je bila izvedena v skladu s smernicami, določenimi v Helsinški deklaraciji, s pisnim informiranim soglasjem, pridobljenim od staršev ali skrbnikov za vsakega otroka pred kakršno koli oceno ali zbiranjem podatkov. Vse raziskovalne postopke je odobril [MASKED FOR BLINDING] IRB.

2.2. Protokol

Dojenčki in njihovi skrbniki so obiskali laboratorij pri 3 (starost M=3.48, SD=0.39) in 9 mesecih (starost M=9.48, SD=0). 53). Na 3-mesečni časovni točki sta bila posneta EEG in EKG dojenčka med nalogo pozornosti in v mirovanju ter zbrani odgovori na sociodemografske vprašalnike. Na 9-mesečni časovni točki je bila opravljena spominska naloga vizualnega prepoznavanja in zabeleženi so bili podatki o videzu dojenčka.

Od začetnega vzorca (N=100) 7 dojenčkov ni zagotovilo podatkov EEG zaradi vedenjskih težav, 8 datotek EEG je bilo izgubljenih zaradi tehničnih težav pri pridobivanju podatkov, 7 datotek EEG je bilo neuporabnih zaradi čezmernih artefaktov in 3 ni zagotovil dovolj dolgotrajne pozornosti EEG podatkov (glejte poglavje 2.3.4). Tako je bil v analitični vzorec vključenih 75 dojenčkov pri 3 mesecih.

Ob 9-mesečni časovni točki se je podmnožica 25 dojenčkov vrnila v laboratorij in zagotovila uporabne pomnilniške podatke za prepoznavanje. Izčrpavanje v vzorcu študije se pripisuje predvsem začetku pandemije COVID-19. Testiranje za trenutno študijo se je začelo marca 2018 in je bilo ustavljeno marca 2020. Za oceno pristranskosti, povezane z izčrpanostjo, smo izvedli t-teste za oceno razlik v sospremenljivkah med vsako časovno točko. 3-mesečni vzorec dojenčka, ki se je vrnil pri 9 mesecih, se ni bistveno razlikoval od 3-mesečnega vzorca, ki se ni vrnil v smislu dohodka glede na potrebe, materine izobrazbe ali moči EEG (t Manj kot ali enako 1,1, p Večje ali enako ,23).

2.3. Materiali in mere

2.3.1. Značilnosti družine in gospodinjstva

Družine so dobile vprašalnike za pridobitev demografskih podatkov, vključno s starostjo matere in dojenčka, raso in etnično pripadnostjo. Oskrbovalci so poročali tudi o najvišji stopnji dosežene izobrazbe in letnem dohodku gospodinjstva. Razmerje med družinskim dohodkom in potrebami (ITN) je skupni dohodek gospodinjstva, deljen z zvezno mejo revščine za ustrezno število odraslih in otrok v domu, in se v analizah uporablja kot merilo socialno-ekonomskega statusa.

2.3.2. HR-definirana mera trajne pozornosti

Ta študija uporablja enake dražljaje in postopek kot Xie et al. (2017) za merjenje trajne pozornosti. Udeleženci so sedeli v naročju svojih negovalcev, medtem ko so jim na velikem računalniškem monitorju predstavili dinamični video Sesame Street. Kamera pred dojenčkom je posnela obraz dojenčka, medtem ko je kamera za udeleženci posnela dražljaj. 4--minutni video je sestavljalo več likov iz Ulice Sesame, kot sta »Elmo« in »Big Bird«, ki so se premikali z ene strani na drugo, izginili, peli in plesali.

Večkrat je bilo dokazano, da ti videoposnetki izzovejo obdobja trajne pozornosti pri majhnih dojenčkih (Xie et al., 2017). Vizualna pozornost na dražljaje je bila ročno kodirana retroaktivno s programsko opremo Net Station 5.1. Podatki o srčnem utripu so bili urejeni in obdelani s programsko opremo QRSTool za odstranitev artefaktov in prepoznavanje srčnih utripov. Intervali med utripi (IBI ali čas v milisekundah med srčnimi utripi) so bili uporabljeni za oceno srčnega utripa z daljšimi IBI, ki kažejo na počasnejši srčni utrip, in obratno.

Obdobja trajne pozornosti dojenčka so bila kategorizirana glede na videz dojenčka in upočasnitev srčnega utripa. Merila za kategorizacijo obdobij trajne pozornosti dojenčka so zahtevala vizualno fiksacijo dojenčka na dražljaj v kombinaciji z zmanjšanim srčnim utripom (Richards, 2011). Natančneje, s HR definirane faze trajne pozornosti so se začele, ko je dojenček gledal v zaslon in je bila mediana petih zaporednih vrednosti IBI nižja od mediane petih IBI pred začetkom pogleda.

Faze trajne pozornosti, definirane s HR, so se končale (in začele so se faze nepozornosti), ko je bila mediana petih zaporednih vrednosti IBI višja od mediane petih IBI pred začetkom pogleda. Vse faze pozornosti se pojavijo med gledanjem eksperimentalnih dražljajev. Za karakterizacijo trajne pozornosti smo izračunali delež časa v fazah trajne pozornosti, ki jih definira HR (sekunde trajne pozornosti/skupne sekunde vizualnega gledanja (Tonnsen et al., 2018; Xie & Richards, 2016). Izračunamo tudi definirali faze trajne pozornosti in nepazljivosti (na podlagi tega, da dojenček gleda ali ne gleda računalniške dražljaje), da bi ocenili dodano vrednost z vključitvijo upočasnitve srčnega utripa v našo karakterizacijo trajne pozornosti.

For more information:1950477648nn@gmail.com