在现实世界中探索早期大脑发育：对Paola Pinti博士的采访
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产品动态
作者：
Artinis
来源：
Artinis
发布时间：
2022-03-18 16:13
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此次采访中，我们谈到了她在伦敦伯贝克大学大脑与认知发展中心(CBCD)幼儿实验室的经历和工作。此外，我们将讨论她使用多模态设备(包括Brite)来研究学龄前儿童的大脑和行为。
请您介绍一下你自己，谈谈您研究的背景和重点，以及您在NIRS方面的经验?
我的名字是Paola Pinti，是一名生物医学工程师。我用NIRS攻读了功能性神经影像学博士学位，目前已经使用该技术近10年。我的重点放在fNIRS实验的技术方面，包括实验设置、开发算法、信号处理、分析方法和理解技术的局限性。
自从实现无线可穿戴设备以来，我还研究了普通实验室设备之外的实验绩效、相关挑战以及如何克服这些挑战。此外，我最近开始着重于将NIRS与其他技术的集成，如EEG、运动追踪或亚系统生理学(心率)监测，以便我们使用这些数据可以更好地了解大脑中发生的事情。
几年前，我开始在伯贝克大学的幼儿实验室工作，这有旨在研究3-6岁幼儿和学龄前儿童的大脑发育的全新的设施。特殊之处在于，这些实验室模拟了真实世界的场景，包括设计成教室和客厅样式的实验室。该设施还包含了一个洞穴自动虚拟环境(CAVE)实验室，该实验室可以创建任何所需的场景，而儿童可以穿着多模态设备四处走动。整个想法是他们可以在自由移动的真实场景中测试儿童，因为在典型的神经影像场景中对这个年龄段的孩子进行实验是一项挑战。这种局限导致该年龄段儿童的文献存在差距。
幼儿实验室中的多模态设置，包括Brite设备和用于运动追踪的布料
可穿戴设备(如Brite)对于幼儿实验室的最大优势是它允许自由移动吗?
确实，重要的是儿童可以不受约束地四处走动。在MRI扫描活佩戴固定fNIRS设备时，要求该年龄段的儿童坐下并保持安静是非常困难的。根据第一项研究结果，可穿戴设备具有良好的耐受性。通过一些有趣的技能和技巧，例如告诉他们“这是一项宇航员帽，我们会玩一些很酷的游戏”，所有儿童都愿意戴上。儿童佩戴可穿戴设备可以自由移动这一事实也让我们可以自由设计更有趣、更吸引人的任务和实验。儿童不抱怨不舒服，他们甚至忘记了他们带着帽子。
多模态设备中包含哪些测量?
目前，我们正在CBCD的幼儿实验室和婴儿实验室进行研究，包括fNIRS、EEG和眼动追踪。例如，我们称之为“fNIRS house”。儿童需要为名叫Bob的Duplo-角色创建一个Douplo-house。一位博士生Lisanne Schröer设计了这个实验，以研究儿童在计划行动时的执行能力。儿童穿着带有标记的衣服来追踪他们的动作。同时，我们正在使用两个半球的前额叶和运动皮层使用两个Brite系统测量fNIRS。我们正计划为一个新项目应用类似的设置，该项目主要研究儿童协作解决问题。在分组一起执行任务时，将测量fNIRS、EEG、运动追踪和生理参数，如心率。我们将在六个月内对儿童进行监测，以了解他们脑与脑连接或耦合如何随着他们彼此更加熟悉而发生的变化。
婴儿实验室正在进行的另一项是睡眠研究。我的同事Louisa Gossé正在使用BabyBrite fNIRS和EEG对6-8个月的熟睡儿童进行研究。婴儿在睡眠前后执行任务，我们正在检查睡眠对任务执行的影响。
回到幼儿实验室，在我们的CAVE实验室中，我们也是用眼动追踪。我们设计了幼儿大小的眼镜，将头戴式耳机与可穿戴的眼动追踪和快门眼镜集成在一起，以实现3D视觉。
“fNIRS house”研究的任务是为Duplo 角色Bob建造Duplo house，并评估学龄前儿童的执行能力
你能告诉我们更多关于CAVE实验室的信息吗?是什么让它如此特别?
CAVE是一个沉浸式环境空间，可以将任何3D虚拟环境(如游乐场)投射到侧壁、前墙和地板上。我们可以使用多模态设备与VR环境进行交互。例如，我们可以在儿童弹出虚拟气泡时进行运动和眼动追踪。此外，我们的一位博士后Chiara Bulgarelli计划使用实时NIRS信号让儿童与社会化身进行交互，设计为BCI实验来调查同理心。使用Brite采集的fNIRS信号通过LSL数据流式传输到控制虚拟形象的软件Unity。根据从信号提取的幅值和突发特征，化身的行为会有所不同。对我来说，Brite支持LSL将数据与其他测量值集成并将数据流式传输到其他软件程序非常方便。
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