Neurofisiología de la atención sostenida en la primera infancia: investigación de las relaciones longitudinales con los resultados de la memoria de reconocimiento, parte 1

Abstracto

La capacidad de mantener la atención es un dominio cognitivo crítico que surge en la infancia y predice una multitud de procesos cognitivos. Aquí, utilizamos una medida de atención sostenida definida por la frecuencia cardíaca (FC) para evaluar los cambios correspondientes en la potencia de la electroencefalografía frontal (EEG) a los 3 meses de edad. En segundo lugar, examinamos cómo los fundamentos neuronales de la atención sostenida definida por recursos humanos se asociaban con la participación de la atención sostenida.

Mantener la atención y la memoria es un problema al que las personas deben prestar atención en la vida diaria. La memoria también se ve afectada cuando tenemos problemas para concentrarnos. Por tanto, mantener una buena concentración puede ayudar a mejorar la memoria.

En primer lugar, dormir bien por la noche es clave para mantener la concentración y la memoria. Cuando nos falta sueño, nuestro cerebro se fatiga y resulta difícil concentrarse. Por lo tanto, es muy importante garantizar un tiempo de sueño adecuado cada noche. Además, mantener un ejercicio moderado también puede ayudar a mejorar la concentración y la memoria. El ejercicio moderado aumenta el flujo sanguíneo y el suministro de oxígeno, lo que mejora la función cerebral.

En segundo lugar, una buena alimentación también puede ayudar a mejorar la concentración y la memoria. Las proteínas, las verduras, las frutas y las grasas saludables son todos buenos alimentos. Además, mantener una ingesta moderada de agua también puede mantener la función cerebral normal.

Además, mantener un estado de ánimo feliz y positivo también puede ayudar a la concentración y la memoria. El estrés y las emociones negativas pueden afectar la concentración y la memoria, por lo que es importante mantener una actitud positiva. Además, una buena red social y un buen apoyo social también pueden ayudar a mantener el funcionamiento normal del cerebro.

En definitiva, mantener la relación entre atención y memoria requiere de nuestra atención. Dormir bien, hacer ejercicio regularmente, una dieta saludable, una mentalidad positiva y un buen apoyo social son claves para mantener una buena función cerebral. Desarrollamos juntos buenos hábitos de vida para mantener nuestro cerebro sano. Se puede ver que necesitamos mejorar la memoria. Cistanche puede mejorar significativamente la memoria porque Cistanche es un material medicinal tradicional chino con muchos efectos únicos, uno de los cuales es mejorar la memoria. La eficacia de la carne picada proviene de una variedad de ingredientes activos que contiene, incluidos ácido carboxílico, polisacáridos, flavonoides, etc. Estos ingredientes pueden promover la salud del cerebro a través de varios canales.

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En tercer lugar, evaluamos si las medidas de atención sostenida neuronal o conductual a los 3 meses predecían las puntuaciones de memoria de reconocimiento posteriores a los 9 meses de edad. Se incluyeron setenta y cinco bebés a los 3 meses de edad y proporcionaron atención utilizable y datos de EEG y 25 bebés regresaron al laboratorio a los 9 meses y proporcionaron datos de memoria de reconocimiento utilizables.

El estudio actual se centra en la potencia oscilatoria en la banda de frecuencia theta (4–6 Hz) durante las fases de atención sostenida y desatención definidas por la frecuencia cardíaca. Los resultados revelaron que el poder theta era significativamente mayor durante las fases de atención sostenida. En segundo lugar, un mayor poder theta durante la atención sostenida se asoció positivamente con la proporción de tiempo en atención sostenida.

En tercer lugar, los análisis longitudinales indicaron una asociación positiva significativa entre el poder theta durante la atención sostenida en las puntuaciones de comparación visual pareada de 9-meses, de modo que una mayor potencia theta predijo puntuaciones más altas de comparación visual pareada a los 9 meses. Estos resultados resaltan la interrelación de los sistemas de atención y excitación que tienen implicaciones longitudinales para los procesos posteriores de memoria de reconocimiento.

Palabras clave

Atención Infantil; EEG; Desarrollo; Memoria de reconocimiento.

1. Introducción
La capacidad de mantener la atención es un dominio cognitivo crítico que surge en la infancia y predice una multitud de resultados cognitivos a lo largo del desarrollo infantil (Brandes-Aitken et al., 2019; Johansson et al., 2015, Pérez-Edgar et al., 2010). La mayoría de las investigaciones existentes que analizan los predictores y las asociaciones longitudinales de la atención sostenida del lactante se han basado en la metodología conductual.

Sin embargo, el uso de la psicofisiología y la neuroimagen puede aumentar nuestra capacidad para predecir diferencias individuales en los resultados cognitivos, de forma longitudinal (Farah, 2018). Este artículo tiene tres preguntas de investigación.

Primero, ¿una medida de atención sostenida definida por la frecuencia cardíaca (FC) corresponde a cambios en las oscilaciones neuronales a los 3 meses de edad? En segundo lugar, ¿cómo se correlacionan las medidas neuronales de la atención sostenida con la participación en la atención sostenida definida por RR.HH.? En tercer lugar, ¿las diferencias individuales en la atención sostenida y la neurofisiología a los 3 meses predicen los resultados de la memoria de reconocimiento a los 9 meses de edad?

La atención es un dominio cognitivo multidimensional, compuesto de mecanismos cognitivos exógenos (reflexivos) y endógenos (no reflexivos). La atención sostenida es una manifestación crítica de la atención endógena que se refiere a la capacidad de centrar la atención en un estímulo determinado durante un período prolongado en presencia de distractores.

La atención sostenida comparte considerables sustratos neurobiológicos con el sistema de excitación fisiológica general (Richards, 2011). En general, se sabe que el sistema nervioso autónomo (SNA) modula las regiones cerebrales frontocorticales que apoyan los procesos de atención sostenida (Arnsten, 1998, 2009; Arnsten & Li, 2005). Esta relación está mediada corticalmente a través de la conectividad entre el tronco del encéfalo, el tálamo y las entradas colinérgicas con la corteza frontal (Reynolds et al., 2013, Reynolds et al., 2013; Sarter et al., 2001).

Por lo tanto, la activación del SNA desencadena efectos posteriores sobre el estado de excitación de un bebé que pueden conducir a rangos óptimos o subóptimos para que se produzca atención y procesamiento más profundo.

La interacción de los sistemas de excitación y atención se refleja en fases de atención distintas y mensurables (Reynolds & Romano, 2016; Richards, 2011). En particular, un método psicofisiológico confiable para medir la atención sostenida es caracterizar las desaceleraciones de la frecuencia cardíaca (Richards y Casey, 1991). Richards (1989) descubrió que durante los períodos de desaceleración del ritmo cardíaco, los bebés de 2-meses tardan el doble en desviar su atención visual de un punto central.estímulo a un estímulo periférico, lo que indica una mayor concentración y una menor distracción.

La integración de medidas observables con medidas fisiológicas proporciona una ventana más objetiva a los períodos de participación activa (es decir, en lugar de medir únicamente el comportamiento de mirada, que puede no reflejar la participación) y un nivel adicional de especificidad sobre el tipo de atención que se está indexando. Esta estrecha relación entre la frecuencia cardíaca y las conductas de observación enfatiza aún más los fundamentos fisiológicos del desarrollo sostenido de la atención. A los 3 meses de edad, las asociaciones entre la desaceleración de la frecuencia cardíaca y la atención sostenida se vuelven evidentes, a medida que el sistema de atención anterior y los sistemas de regulación cardíaca de los bebés comienzan a madurar y a comodularse entre sí (Reynolds y Richards, 2008).

A los 3 meses de edad, los períodos de atención sostenida probablemente están más impulsados ​​por sistemas de alerta en maduración (es decir, excitación) que por sistemas ejecutivos (es decir, impulsados ​​por tareas, de arriba hacia abajo y volitivos), porque las habilidades ejecutivas no emergen antes del final. del primer año (Colombo, 2002; Ruff & Rothbart, 2001). Observar los mecanismos corticales junto con los mecanismos del ANS que apoyan las asociaciones de excitación-atención puede dilucidar información que de otro modo no sería evidente al medir únicamente el comportamiento en las primeras etapas de la infancia.

La electroencefalografía (EEG) es un método de neuroimagen popular para caracterizar la actividad neuronal directa que subyace a los procesos cognitivos, particularmente en la infancia. El EEG mide la sincronización neuronal indexando el poder oscilatorio en distintas bandas de frecuencia que están relacionadas con procesos cognitivos específicos.

Con respecto a la atención sostenida, la sincronización theta (4–7 Hz; Orekhova et al., 1999) y la desincronización alfa (6–9 Hz; Ward, 2003) se examinan con mayor frecuencia. Xie y Richards (2017) examinaron las relaciones entre la atención sostenida del bebé, indexada mediante la desaceleración de la frecuencia cardíaca, y las oscilaciones del EEG. Utilizando una muestra transversal de bebés de 6, 8, 10 y 12 meses, los autores encontraron que los bebés de 10- y 12- meses demostraron sincronización theta y desincronización alfa durante episodios de atención sostenida. en relación con los episodios de falta de atención.

Estos hallazgos se basaron en trabajos anteriores de Richards y Reynolds que vinculan la atención sostenida definida por la frecuencia cardíaca con componentes del EEG relacionados con eventos (Reynolds, Courage y Richards, 2011; Richards, 2003). Este es un estudio importante porque fue el primero en demostrar diferencias en el desarrollo en el poder oscilatorio neuronal asociado con fases de atención sostenida definidas por la frecuencia cardíaca.

Se necesita más investigación para conectar el cerebro con el comportamiento de atención observable.

Caracterizar la base biológica de la atención sostenida en las primeras etapas de la vida es fundamental, ya que se ha descubierto que la atención infantil predice una variedad de resultados cognitivos (Brandes-Aitken et al., 2019, 2020; Johansson et al., 2015). El desarrollo de la atención es uno de los procesos más centrales y generalizados activos durante la infancia (Brandes-Aitken et al., 2019; Diamond, 2009).

La atención fluye en cascada a lo largo del desarrollo hacia una multitud de dominios de desarrollo más complejos que incluyen funciones ejecutivas (Johansson et al., 2015), regulación de las emociones (Brandes-Aitken et al., 2021; Pérez-Edgar et al., 2010), memoria, lenguaje, y comunicación social (Mundy & Jarrold, 2010; Salley et al., 2016). Los estudios existentes que analizan la naturaleza jerárquica de la atención sostenida han estudiado medidas conductuales de la atención sostenida observada a partir de aproximadamente 10 meses (Frick et al., 2018; Johansson et al., 2015; Johansson et al., 2016).

Sin embargo, la arquitectura neuronal que respalda la atención sostenida emergente en los primeros meses de la vida puede sentar las bases para las capacidades cognitivas de orden superior longitudinalmente.

1.1. El estudio actual

En el estudio actual, investigamos patrones de atención sostenida y actividad neuronal definidas por FC a los 3 meses de edad y asociaciones longitudinales con capacidades de memoria de reconocimiento posteriores a los 9 meses de edad. El presente estudio tiene tres preguntas de investigación:

1. ¿Las medidas de atención sostenida definidas por la FC caracterizan las oscilaciones neuronales diferenciadas a los 3 meses de edad? Presumimos que la actividad neuronal sería mayor durante las fases de atención sostenida definida por recursos humanos.

2. ¿Se corresponden las oscilaciones neuronales definidas por recursos humanos con la participación en la atención sostenida definida por recursos humanos? Nuestra hipótesis es que la actividad neuronal se asociaría con una mayor atención sostenida.

3. ¿Las medidas de atención sostenida definidas por recursos humanos y la actividad neuronal correspondiente a los 3 meses predicen los resultados de la memoria de reconocimiento longitudinal a los 9 meses de edad? Nuestra hipótesis es que una mayor actividad neuronal durante la atención sostenida definida por FC a los 3 meses se asociaría con puntuaciones más altas de memoria de reconocimiento a los 9 meses.

2. Métodos

2.1. Participantes

La muestra inicial incluyó 100 bebés (63 varones; edad M=3.46 meses, SD=0.38) reclutados en eventos comunitarios, servicios familiares, proveedores de atención médica y folletos colocados en negocios locales alrededor de New York. Ciudad de York. La muestra final solo incluyó bebés que proporcionaron datos de EEG utilizables (N=75; consulte el protocolo para conocer los datos relacionados con el desgaste). Los participantes fueron excluidos de participar en el presente estudio por haber nacido antes de las 36 semanas de gestación, nacimientos múltiples o la presencia de trastornos del desarrollo.

Se invitó a las familias a participar en el estudio cuando los bebés tenían 3 meses de edad. Consulte la Tabla 1 para conocer los datos demográficos de los participantes en la muestra analítica. El presente estudio se realizó de acuerdo con las pautas establecidas en la Declaración de Helsinki, con el consentimiento informado por escrito obtenido de un padre o tutor para cada niño antes de cualquier evaluación o recopilación de datos. Todos los procedimientos de investigación fueron aprobados por el IRB [ENMASCARADO PARA CIEGO].

2.2. Protocolo

Los bebés y sus cuidadores visitaron el laboratorio a los 3 (Edad M=3.48, DE=0.39) y a los 9 meses (Edad M=9.48, DE=0. 53). En el 3-mes se registraron EEG y ECG infantiles durante una tarea de atención y en reposo, y se recogieron respuestas a cuestionarios sociodemográficos. En el momento del 9-mes, se administró una tarea de memoria de reconocimiento visual y se registraron datos sobre la apariencia del bebé.

De la muestra inicial (N=100), 7 bebés no proporcionaron datos de EEG debido a problemas de comportamiento, 8 archivos de EEG se perdieron debido a problemas técnicos de adquisición de datos, 7 archivos de EEG no se pudieron utilizar debido a artefactos excesivos y 3 no proporcionó suficientes datos de EEG de atención sostenida (consulte la Sección 2.3.4). Así, la muestra analítica incluyó 75 lactantes de 3 meses.

Al cabo del 9-mes, un subconjunto de 25 bebés regresó al laboratorio y proporcionó datos de memoria de reconocimiento utilizables. El desgaste en la muestra del estudio se atribuye principalmente al inicio de la pandemia de COVID-19. Las pruebas para el estudio actual comenzaron en marzo de 2018 y se detuvieron en marzo de 2020. Para evaluar el sesgo relacionado con el desgaste, realizamos pruebas t para evaluar las diferencias en las covariables entre cada punto temporal. La muestra de bebés de 3-meses que regresaron a los 9 meses no difirió significativamente de la muestra de 3-meses que no regresaron en términos de relación entre ingresos y necesidades, educación materna o potencia del EEG (t Menos de o igual a 1.1, p Mayor o igual a .23).

2.3. Materiales y medidas

2.3.1. Características familiares y del hogar.

A las familias se les entregaron cuestionarios para obtener información demográfica, incluida la edad materna e infantil, la raza y el origen étnico. Los cuidadores también informaron sobre el nivel más alto de educación alcanzado y los ingresos anuales del hogar. La relación ingreso-necesidades familiares (ITN) es el ingreso total del hogar dividido por la línea federal de pobreza para el número correspondiente de adultos y niños en el hogar y se utiliza como medida del estatus socioeconómico dentro de los análisis.

2.3.2. Medida de atención sostenida definida por RR.HH.

Este estudio utiliza los mismos estímulos y procedimientos que Xie et al. (2017) para medir la atención sostenida. Los participantes se sentaron en el regazo de sus cuidadores mientras se les presentaba un vídeo dinámico de Barrio Sésamo en un gran monitor de computadora. Una cámara frente al bebé grabó el rostro del bebé, mientras que una cámara detrás de los participantes grabó el estímulo. El vídeo de 4-minutos constaba de varios personajes de Barrio Sésamo, como 'Elmo' y 'Big Bird', que se movían de un lado a otro, desaparecían, cantaban y bailaban.

Se ha demostrado repetidamente que estos vídeos provocan períodos de atención sostenida en bebés pequeños (Xie et al., 2017). La atención visual a los estímulos se codificó manualmente de forma retroactiva con el software Net Station 5.1. Los datos de frecuencia cardíaca se editaron y procesaron utilizando el software QRSTool para eliminar artefactos e identificar los latidos del corazón. Los intervalos entre latidos (IBI, o el tiempo en milisegundos entre latidos) se utilizaron para evaluar la frecuencia cardíaca; los IBI más largos indicaban frecuencias cardíacas más lentas, y viceversa.

Los períodos de atención sostenida del bebé se clasificaron según la mirada del bebé y la desaceleración de la frecuencia cardíaca. Los criterios para categorizar los períodos de atención sostenida del bebé requerían una fijación visual del estímulo junto con una disminución de la frecuencia cardíaca (Richards, 2011). Específicamente, las fases de atención sostenida definidas por HR comenzaron cuando el bebé miraba la pantalla y la mediana de cinco valores IBI consecutivos era menor que la mediana de los cinco IBI anteriores al inicio de la mirada.

Las fases de atención sostenida definidas por HR terminaron (y comenzaron las fases de falta de atención) cuando la mediana de cinco valores IBI consecutivos fue mayor que la mediana de los cinco IBI anteriores al inicio de la mirada. Todas las fases de atención ocurren durante la mirada a los estímulos experimentales. Para caracterizar la participación de la atención sostenida, calculamos la proporción de tiempo en las fases de atención sostenida definidas por HR (segundos de atención sostenida/segundos totales de mirada visual (Tonnsen et al., 2018; Xie & Richards, 2016). También calculamos la atención sostenida. definimos las fases de atención sostenida y falta de atención (basadas en que el bebé mire o no los estímulos de la computadora) para evaluar el valor agregado al incorporar la desaceleración de la FC en nuestra caracterización de la atención sostenida.

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