Bestimmung der Wirkung emotionaler intelligenter Räume (EIS)

Spezifische Ziele

Der Anteil kleiner Kinder, die in den ländlichen Gebieten von Mountain West (MW) leben, ist höher als der Landesdurchschnitt, wodurch sie einem größeren Risiko schlechterer Gesundheits- und Bildungsergebnisse ausgesetzt sind. Das vorgeschlagene Projekt zielt darauf ab, die Selbstregulation dieser kleinen Kinder zu verbessern – eine entscheidende kognitive Fähigkeit, die die zukünftige psychische Gesundheit und die akademischen Ergebnisse untermauert. Selbstregulierung wurde als vielversprechende Behandlung verschiedener psychischer Störungen wie Depressionen und Angstzuständen untersucht. Eine Längsschnittstudie weist auf einen starken Zusammenhang zwischen der Selbstregulationsfähigkeit von Kindergartenkindern und ihrer Hemmungskontrolle zwei Jahrzehnte später hin (hemmende Kontrolle wurde durch Drogenmissbrauch, Straftaten und psychische Störungen angezeigt). Der Mangel an Hemmungskontrolle ist ein wichtiges Problem bei Erwachsenen in der MW-Region, wie aus einer landesweiten Längsschnittstudie hervorgeht, wobei die durchschnittlichen Werte mehrerer MW-Staaten in den USA ganz unten rangieren7 (z. B. Idaho#37, Wyoming# 46, Nevada#50). Die Forschung verknüpfte auch die Fähigkeit zur frühen Selbstregulation mit langfristigen akademischen Erfolgen, wie in mehreren Interventionsstudien zu frühen Lese- und Schreibfähigkeiten und Mathematik gezeigt wurde, und unterstreicht den dringenden Bedarf an Interventionen zur Selbstregulation in einer entwicklungssensiblen Altersphase (Alter 3–6). . Um die Gesundheits- und Bildungsunterschiede von Kindern in ländlichen Gebieten zu verringern, schlagen wir vor, die Wirksamkeit eines innovativen Interventionsmechanismus, Emotive Intelligent Space (EIS), auf die Selbstregulierung sowie die physiologischen und kognitiven Ergebnisse von Kindern zu testen.

Das EIS besteht aus zwei 3 x 5 Quadratmeter großen. ft. Holzwandpaneele mit LED-Leuchten, die einen halbprivaten 90-Grad-Raum schaffen. Die anpassbaren farbigen Beleuchtungen werden durch einen Algorithmus für maschinelles Lernen gesteuert, der auf der Grundlage früherer veröffentlichter Forschungsergebnisse eines Mitforschers entwickelt wurde11. Das EIS nutzt die Leistungsfähigkeit der künstlichen Intelligenz, um die Emotionen von Kindern anhand physiologischer Daten zu erkennen, die von einem digitalen Armband in Echtzeit erfasst werden, und diese Daten in Umgebungsveränderungen (z. B. anpassbare farbige Beleuchtung) umzuwandeln, die angemessen auf die Emotionen der Kinder reagieren12,13. Die farbige Beleuchtung des EIS ist aufgrund ihres nichtinvasiven, anpassungsfähigen, reaktionsfähigen und kostengünstigen Designs ein entwicklungsgerechter Interventionsmechanismus für kleine Kinder (im Alter von 3 bis 6 Jahren).

Der Zweck dieses Vorschlags besteht darin, die Wirkung des EIS auf das Verhalten, die physiologischen und kognitiven Ergebnisse von Kindern mithilfe eines quasi-experimentellen Designs zu bestimmen. Vierzig Kinder in ländlichen Gebieten in der Nähe von Moskau, ID, werden über bestehende Kooperationsbeziehungen wie Forschungserweiterungsprogramme der U of I und ländliche Soziologie- und Wirtschaftsprogramme rekrutiert. Das EIS könnte möglicherweise viele Herausforderungen lindern, mit denen ländliche Familien mit kleinen Kindern konfrontiert sind (z. B. begrenzter Zugang zu erschwinglichen, hochwertigen Gesundheits- und Bildungsressourcen). In den unten aufgeführten spezifischen Zielen werden Alter, Geschlecht und sozioökonomischer Status (SES) der Kinder als Kovariaten einbezogen.

Spezifisches Ziel 1: Feststellung, ob EIS die Selbstregulierung von Kindern beeinflusst. Wir gehen davon aus, dass Kinder unter der EIS-Bedingung eine bessere Selbstregulation zeigen als unter der Basisbedingung.

Spezifisches Ziel 2: Feststellung, ob EIS die physiologischen Reaktionen von Kindern beeinflusst. Wir gehen davon aus, dass Kinder unter der EIS-Erkrankung im Vergleich zu ihren Ausgangswerten reduzierte Stressreaktionen zeigen (z. B. verbesserte galvanische Hautreaktion, Körpertemperatur und Blutvolumenpuls).

Spezifisches Ziel 3: Feststellung, ob EIS die kognitive Leistung von Kindern beeinflusst. Wir gehen davon aus, dass Kinder unter der EIS-Farbbehandlung bessere kognitive Leistungswerte aufweisen als unter der Ausgangsbedingung.

Forschungsstrategie

Sprechen Sie die Teilnehmer an. Basierend auf der Priori-Power-Analyse (in einem späteren Abschnitt beschrieben) werden wir 40 sich typischerweise entwickelnde Kinder (3–6 Jahre alt) aus lokalen frühkindlichen Programmen in den ländlichen Gebieten in der Nähe von Moskau, ID, rekrutieren, wo die University of Idaho (U of I) liegt. Vorläufige Tests werden mit den Kindern im Child Development Lab durchgeführt, das der Heimabteilung des PI angeschlossen ist. Alle Teilnehmer werden einem Farbmangeltest (d. h. dem Ishihara-Farbsichttest) unterzogen, um ihre Eignung festzustellen.

Einstellung. Die Studie findet in der Ramsay Research Suite im Niccolls Building auf dem Hauptcampus der U of I statt. Das EIS wird sicher in einer Ecke des Forschungslabors installiert, die 20 Fuß 6 Zoll breit und 45 Fuß lang ist und eine Deckenhöhe von 9 Fuß 9 Zoll hat. Der Raum hat drei Fenster auf der Ostseite und die Jalousien sind immer geschlossen, um die optimale Temperatur aufrechtzuerhalten. Im Aufführungsbereich des Labors stehen vier runde Tische und vier Stühle. Das Labor verfügt über weiße Wände, Vinylböden und gedämpftes Neonlicht.

Das EIS, unser Interventionsmechanismus, besteht aus zwei doppelschichtigen Holzplatten. Jedes Paneel ist 3 Fuß breit und 5 Fuß hoch und besteht aus doppelten Holzschichten, sodass farbiges LED-Licht gleichmäßig durch die Paneele diffundieren kann. Das EIS wird links und vor den Teilnehmern platziert, wodurch ein halbprivater 90-Grad-Raum entsteht.

Untersuchungsmethode. Es wird eine Umkehrungsmethode innerhalb der Gruppe (d. h. ABAB) verwendet. In der ersten Phase A werden eine Basislinie und eine Kontrolle für die abhängigen Variablen erstellt – das Ausmaß des Verhaltens des Kindes unter natürlichem Licht, bevor die Intervention eingeführt wird. Wenn sich die abhängigen Variablen (d. h. Selbstregulation, physiologische Reaktionen und kognitive Leistung) mit der Einführung der Intervention änderten und dann mit der Entfernung der Intervention auf die Ausgangswerte zurückkehrten, können wir daraus schließen, dass starke Hinweise auf eine Behandlung vorliegen Wirkung. Das ABAB-Design erhöht die interne Validität dieses Projekts erheblich.

Verfahren. Die teilnehmenden Eltern kontaktieren das Forschungsteam, um ein erstes Treffen (Tag 1) zu vereinbaren, bei dem sie fünf Aufgaben erledigen: 1) Die Forscher erklären das Forschungsverfahren. 2) Die Eltern der teilnehmenden Kinder unterzeichnen Einverständniserklärungen und führen eine demografische Umfrage durch. 3) Jedes Kind wird einem Farbmangeltest unterzogen, um festzustellen, ob es für die Studie geeignet ist. Berechtigte Teilnehmer sind in der Regel sich entwickelnde Kinder ohne Farbmängel. 4) Berechtigte Teilnehmer wählen aus zufällig angeordneten sechs farbigen Karten (Rot 5R 7/8, Gelb 5Y 9/8, Grün 5G 7/8, Blau 5B 6) Farben aus, die drei Grundemotionen (traurig, glücklich und wütend/ängstlich) darstellen /8, Lila 5P 7/8 und Weiß N 9,5) repräsentieren die Hauptfarbfamilien im Munsell-Farbsystem, das in einer früheren Studie eines Mitforschers verwendet wurde36. Die bevorzugten Farben jedes Kindes werden in seinen Behandlungsbedingungen verwendet. 5) Die Eltern vereinbaren einen weiteren Termin für das Experiment.

Am Versuchstag (Tag 2) holt ein ausgebildeter Forschungsassistent zunächst die mündliche Zustimmung des teilnehmenden Kindes ein. Anschließend führt der Forschungsassistent das Kind in das Forschungslabor, beschreibt das Protokoll und bittet das Kind, ein digitales Armband zu tragen und Aufgaben zu üben, während es das Armband trägt. Zu Beginn jeder Experimentbedingung wird das Kind gebeten, seinen aktuellen emotionalen Status mithilfe einer Q-Sortierung (einem Diagramm mit Gesichtern, die verschiedene Emotionen darstellen) zu beschreiben, um EIS-Emotionsinterpretationsdaten zu triangulieren. Um die Grundlinie festzulegen, erledigen die Kinder Aufgaben (Kopf-Zehen-Knie-Schultern [HTKS] Form A und Woodcock-Johnson-4 [WJ-4] kognitive Bewertung Form A), die 5–7 Minuten dauern. Die HTKS-Aufgabe wird per Video aufgezeichnet und zur Selbstregulierungskodierung verwendet. Das Kind geht dann in einen anderen Raum, um sich fünf Minuten lang auszuruhen, während der wissenschaftliche Mitarbeiter die Behandlungsbedingungen festlegt (d. h. die bevorzugten Farben des Kindes im Computer programmiert). Für die nächste Behandlungsbedingung kehren die Kinder nach einer kurzen Ruhephase ins Labor zurück und erledigen eine parallele Version der beiden Aufgaben, die unter der Grundbedingung (d. h. HTKS und WJ-4 Form Bs; um Bedrohungen der internen Gültigkeit abzuschwächen) erledigt wurden das Vorhandensein von EIS. Jedes Kind wiederholt das gleiche Verfahren mit anderen Ausgangs- und Interventionsbedingungen. Die gesamte Datenerfassungssitzung dauert 30 bis 40 Minuten. In den Ruhezeiten stehen den Kindern vor Ort leichte Snacks zur Verfügung. Als Anreiz erhalten die Teilnehmer eine Geschenkkarte im Wert von 40 US-Dollar sowie Bücher/Spielzeug.

Mittel. Die Auswirkungen von EIS auf die Selbstregulation und kognitive Leistung von Kindern werden anhand mehrerer Maßnahmen bewertet. Zu den drei Ergebnissen dieser Studie gehören die Selbstregulation, die physiologischen Reaktionen und die kognitive Leistung der Kinder. Jedes Ergebnis wird unter den Ausgangs- und Behandlungsbedingungen gemessen. Diese Messungen werden für jedes spezifische Ziel wie folgt besprochen.

Ziel 1. Um festzustellen, ob EIS die Selbstregulierung von Kindern beeinflusst, werden Geschlecht, Alter und sozioökonomischer Status (SES) kontrolliert. Das Ergebnis von Ziel 1 (Selbstregulierung) wird anhand der HTKS-Aufgabe gemessen, die die Selbstregulierung eines Kindes bewertet. Diese Aufgabe erfordert kognitive Fähigkeiten wie Hemmungskontrolle, Aufmerksamkeit und Arbeitsgedächtnis. Die Kinder werden gebeten, ein Spiel zu spielen, bei dem sie das Gegenteil von dem tun müssen, was der Experimentator sagt. Es handelt sich um ein gut validiertes und zuverlässiges Maß für die Selbstregulierung.

Ziel 2. Bestimmung, ob EIS die physiologischen Reaktionen von Kindern beeinflusst, unter Kontrolle von Alter, Geschlecht und SES. Das Ergebnis von Ziel 2 (physiologische Reaktion) wird anhand von E4-Armbändern gemessen. Physiologische Daten (z. B. galvanische Hautreaktion, Körpertemperatur, Blutvolumenpuls) werden in Echtzeit mit einem tragbaren Gerät medizinischer Qualität (z. B. E4-Armbänder) erfasst.

Ziel 3. Bestimmung, ob EIS die kognitive Leistung von Kindern beeinflusst, unter Berücksichtigung von Alter, Geschlecht und SES. Das Ergebnis von Ziel 3 (kognitive Leistung) wird anhand der Teilmenge WJ-4 – Number Reversed gemessen. WJ-4 ist eine kurze, altersgerechte und gut validierte Bewertung der kognitiven Fähigkeiten, die die Fähigkeit kleiner Kinder bewertet, Informationen abzurufen und zu behalten, die für laufende kognitive Prozesse erforderlich sind.

Kovariaten (d. h. Alter, Geschlecht und SES der Kinder) werden mit einem demografischen Fragebogen gemessen. Der SES wird auf der Grundlage des Jahreseinkommens des Haushalts und des höchsten Bildungsniveaus der Eltern berechnet. Der zusammengesetzte SES-Score wird als ungewichtete Summe der Z-Scores im Bereich von -3,02 bis 18 berechnet.

Statistische Analyse. Wir vergleichen die physiologischen, selbstregulierenden und kognitiven Durchschnittswerte unter Ausgangs- und Interventionsbedingungen mithilfe von ANCOVA mit wiederholten Messungen. Wir werden die Nullhypothese testen, dass es zwischen den Zeitpunkten 1-2 (A-B), 2-3 (B-A) und 3-4 (A-B) keinen Unterschied in den abhängigen Variablen gibt, nachdem die Kovariaten (d. h. Geschlecht, Alter der Kinder) kontrolliert wurden , und SES).