Określanie wpływu inteligentnych przestrzeni emocjonalnych (EIS)

Konkretne cele

Odsetek małych dzieci mieszkających na obszarach wiejskich Mountain West (MW) jest wyższy niż średnia krajowa, co naraża je na większe ryzyko gorszych wyników zdrowotnych i edukacyjnych. Proponowany projekt ma na celu poprawę samoregulacji tych małych dzieci - kluczowej umiejętności poznawczej, która leży u podstaw przyszłego zdrowia psychicznego i wyników w nauce. Samoregulacja była badana jako obiecująca metoda leczenia różnych zaburzeń psychicznych, takich jak depresja i lęki. Badanie podłużne wskazuje na silny związek między umiejętnościami samoregulacji dzieci w wieku przedszkolnym a ich kontrolą hamującą dwie dekady później (na kontrolę hamowania wskazywały nadużywanie substancji, przestępstwa i zaburzenia psychiczne). Brak kontroli hamowania jest głównym problemem wśród dorosłych w regionie MW, jak sugeruje ogólnokrajowe badanie podłużne, w którym średnie wyniki kilku stanów MW plasują się blisko dna w USA 7 (np. Idaho nr 37, Wyoming nr 46, Nevada nr 50). Badania powiązały również umiejętność wczesnej samoregulacji z długoterminowymi osiągnięciami w nauce, jak wykazano w kilku badaniach interwencyjnych dotyczących wczesnej nauki czytania i pisania oraz matematyki, dodatkowo podkreślając pilną potrzebę interwencji ukierunkowanych na samoregulację w wrażliwym rozwojowo okresie wiekowym (wiek 3-6 lat). . Aby zmniejszyć dysproporcje w zakresie zdrowia i edukacji dzieci wiejskich, proponujemy przetestowanie skuteczności innowacyjnego mechanizmu interwencji, Inteligentnej Przestrzeni Emocjonalnej (EIS), w zakresie samoregulacji, wyników fizjologicznych i poznawczych dzieci.

EIS składa się z dwóch 3 x 5 mkw. stopa drewniane panele ścienne z oświetleniem LED, tworzące półprywatną przestrzeń pod kątem 90 stopni. Kolorowe oświetlenie, które można dostosować, jest kontrolowane przez algorytm uczenia maszynowego opracowany na podstawie wcześniejszych badań opublikowanych przez współbadacza11. EIS wykorzystuje moc sztucznej inteligencji do wykrywania emocji dzieci na podstawie danych fizjologicznych zbieranych przez cyfrową opaskę na rękę w czasie rzeczywistym i przekładania tych danych na zmiany środowiskowe (tj. dostosowywalne kolorowe oświetlenie), które odpowiednio reagują na emocje dzieci12,13. Kolorowe oświetlenie w EIS jest odpowiednim rozwojowo mechanizmem interwencyjnym dla małych dzieci (w wieku 3-6 lat) ze względu na ich nieinwazyjny, adaptacyjny, responsywny i tani projekt.

Celem tej propozycji jest określenie wpływu EIS na wyniki behawioralne, fizjologiczne i poznawcze dzieci przy użyciu quasi-eksperymentalnego projektu. Czterdzieścioro dzieci z obszarów wiejskich w pobliżu Moskwy zostanie zrekrutowanych w ramach istniejących relacji współpracy, takich jak programy rozszerzające badania U of I oraz programy socjologii i ekonomii obszarów wiejskich. EIS mógłby potencjalnie złagodzić wiele wyzwań stojących przed rodzinami wiejskimi z małymi dziećmi (np. ograniczony dostęp do niedrogich, wysokiej jakości zasobów zdrowotnych i edukacyjnych). W wyszczególnionych poniżej celach szczegółowych wiek, płeć i status społeczno-ekonomiczny (SES) dzieci zostaną uwzględnione jako współzmienne.

Cel szczegółowy 1: Określenie, czy EIS wpływa na samoregulację dzieci. Stawiamy hipotezę, że dzieci będą wykazywać lepszą samoregulację w warunkach EIS niż w warunkach wyjściowych.

Cel szczegółowy 2: Ustalenie, czy EIS wpływa na reakcje fizjologiczne dzieci. Stawiamy hipotezę, że dzieci w stanie EIS będą wykazywać zmniejszone reakcje na stres (np. Poprawiona reakcja galwaniczna skóry, temperatura ciała i tętno objętości krwi) w porównaniu z ich wynikami wyjściowymi.

Cel szczegółowy 3: Określenie, czy EIS wpływa na zdolności poznawcze dzieci. Stawiamy hipotezę, że dzieci poddane koloryzacji EIS będą miały lepsze wyniki w zakresie funkcji poznawczych niż ich wyniki w warunkach wyjściowych.

Strategia badań

Podejdź do uczestników. Na podstawie analizy mocy a priori (opisanej w dalszej części) zrekrutujemy 40 typowo rozwijających się dzieci (w wieku 3-6 lat) z lokalnych programów wczesnego dzieciństwa na obszarach wiejskich w pobliżu Moskwy, ID, gdzie Uniwersytet Idaho (U. I) znajduje się. Wstępne testy zostaną przeprowadzone z dziećmi w Laboratorium Rozwoju Dziecka, które jest powiązane z działem macierzystym PI. Wszyscy uczestnicy zostaną poddani ocenie niedoborów kolorów (tj. testowi widzenia kolorów Ishihara), aby określić, czy kwalifikują się.

Ustawienie. Badanie odbędzie się w Ramsay Research Suite w budynku Niccolls na głównym kampusie U of I. EIS zostanie bezpiecznie zainstalowany w rogu laboratorium badawczego o szerokości 20 stóp 6 cali i długości 45 stóp z sufitem o wysokości 9 stóp i 9 cali. W pokoju znajdują się trzy okna od strony wschodniej, a rolety w oknach są zawsze zasłonięte, aby utrzymać optymalną temperaturę. W części laboratoryjnej znajdują się cztery okrągłe stoły i cztery krzesła. Laboratorium ma białe ściany, winylową podłogę i przyćmione oświetlenie fluorescencyjne.

EIS, nasz mechanizm interwencyjny, składa się z dwóch dwuwarstwowych paneli drewnianych. Każdy panel ma 3 stopy szerokości i 5 stóp wysokości i jest wykonany z podwójnych warstw drewna, które umożliwiają równomierne rozproszenie kolorowych świateł LED przez panele. EIS zostanie umieszczony po lewej stronie i z przodu uczestników, tworząc półprywatną przestrzeń o kącie 90 stopni.

Metoda badań. Zastosowana zostanie metoda odwróconego projektu wewnątrzgrupowego (tj. ABAB). W pierwszej fazie A zostanie ustalony punkt odniesienia i kontrola dla zmiennych zależnych – poziomu zachowania dziecka w świetle naturalnym przed wprowadzeniem interwencji. Jeśli zmienne zależne (tj. samoregulacja, reakcje fizjologiczne i sprawność poznawcza) zmieniły się wraz z wprowadzeniem interwencji, a następnie powróciły do ​​wartości wyjściowych po usunięciu interwencji, możemy stwierdzić, że istnieją mocne dowody na skuteczność leczenia. efekt. Projekt ABAB znacznie zwiększa wewnętrzną ważność tego projektu.

Procedury. Uczestniczący rodzice skontaktują się z zespołem badawczym, aby umówić się na spotkanie wstępne (Dzień 1), podczas którego wykonają pięć zadań: 1) Badacze wyjaśnią procedurę badania. 2) Rodzice uczestniczących dzieci podpiszą formularze świadomej zgody i wypełnią ankietę demograficzną. 3) Każde dziecko zostanie poddane testowi na niedobór kolorów, aby określić, czy kwalifikuje się do badania. Kwalifikujący się uczestnicy to zwykle rozwijające się dzieci bez wad kolorystycznych. 4) Kwalifikujący się uczestnicy wybiorą kolory reprezentujące trzy podstawowe emocje (smutek, radość i złość/strach) spośród losowo ułożonych sześciu kolorowych kart (czerwony 5R 7/8, żółty 5Y 9/8, zielony 5G 7/8, niebieski 5B 6 /8, purpurowy 5P 7/8 i biały N 9.5) reprezentujący główne rodziny kolorów w systemie kolorów Munsella, który był używany w poprzednim badaniu jednego z badaczy36. Preferowane kolory każdego dziecka zostaną użyte w warunkach leczenia. 5) Rodzice umówią się na inny termin eksperymentu.

W dniu eksperymentu (dzień 2) wyszkolony asystent badawczy uzyska najpierw ustną zgodę uczestniczącego dziecka. Asystent badawczy zaprowadzi następnie dziecko do laboratorium badawczego, opisze protokół i poprosi dziecko o założenie cyfrowej opaski na rękę i ćwiczenie zadań podczas noszenia opaski. Na początku każdego warunku eksperymentu dziecko zostanie poproszone o opisanie swojego obecnego stanu emocjonalnego za pomocą Q-sort (wykres z twarzami reprezentującymi różne emocje) w celu triangulacji danych interpretacji emocji EIS. Aby ustalić linię podstawową, dzieci wykonują zadania (Głowa-palce-palce-kolana-barki [HTKS] forma A i ocena poznawcza Woodcocka-Johnsona-4 [WJ-4] forma A), które zajmą 5-7 minut. Zadanie HTKS zostanie nagrane na wideo i użyte do kodowania samoregulacji. Następnie dziecko udaje się do innego pokoju, aby odpocząć przez 5 minut, podczas gdy asystent badawczy przygotowuje warunki leczenia (tj. Programuje preferowane przez dziecko kolory w komputerze). W przypadku następnego warunku leczenia dzieci powrócą do laboratorium po krótkim okresie odpoczynku i wykonają równoległą wersję dwóch zadań wykonanych w warunkach wyjściowych (tj. obecność EIS. Każde dziecko powtórzy tę samą procedurę z innym zestawem warunków wyjściowych i interwencji. Cała sesja zbierania danych potrwa od 30 do 40 minut. Lekkie przekąski będą dostępne na miejscu dla dzieci w okresach odpoczynku. Uczestnicy otrzymają kartę podarunkową o wartości 40 dolarów oraz książki/zabawki jako zachętę.

Środki. Wpływ EIS na samoregulację i zdolności poznawcze dzieci będzie oceniany za pomocą wielu miar. Trzy wyniki tego badania obejmują samoregulację dzieci, reakcje fizjologiczne i zdolności poznawcze. Każdy wynik będzie mierzony w warunkach wyjściowych i leczniczych. Pomiary te omówiono w ramach każdego celu szczegółowego w następujący sposób.

Cel 1. Aby określić, czy EIS wpływa na samoregulację dzieci, kontrolując płeć, wiek i status społeczno-ekonomiczny (SES). Wynik Celu 1 (samoregulacja) będzie mierzony za pomocą zadania HTKS, które ocenia samoregulację dziecka. To zadanie wymaga umiejętności poznawczych, takich jak kontrola hamowania, uwaga i pamięć robocza. Dzieci zostaną poproszone o zagranie w grę, w której muszą zrobić coś przeciwnego do tego, co mówi eksperymentator. Jest to dobrze sprawdzona i wiarygodna miara samoregulacji.

Cel 2. Ustalenie, czy EIS wpływa na reakcje fizjologiczne dzieci, uwzględniając wiek, płeć i SES. Wynik Celu 2 (reakcja fizjologiczna) będzie mierzony za pomocą opasek na rękę E4. Dane fizjologiczne (tj. galwaniczna reakcja skóry, temperatura ciała, tętno objętości krwi) są gromadzone w czasie rzeczywistym za pomocą urządzenia do noszenia klasy medycznej (tj. opaski na rękę E4).

Cel 3. Ustalenie, czy EIS wpływa na sprawność poznawczą dzieci, uwzględniając wiek, płeć i SES. Wynik Celu 3 (wydajności poznawcze) będzie mierzony za pomocą podzbioru WJ-4 – Liczba odwrócona. WJ-4 to krótka, dostosowana do wieku i dobrze potwierdzona ocena zdolności poznawczych, która ocenia zdolność małych dzieci do wyszukiwania i zapamiętywania informacji wymaganych w toczących się procesach poznawczych.

Współzmienne (tj. wiek dzieci, płeć i SES) zostaną zmierzone za pomocą kwestionariusza demograficznego. SES zostanie obliczony na podstawie rocznego dochodu gospodarstwa domowego i najwyższego poziomu wykształcenia rodziców. Złożony wynik SES zostanie obliczony jako nieważona suma wyników z w zakresie od -3,02 do 18.

Analiza statystyczna. Porównamy średnie wyniki fizjologiczne, samoregulacji i poznawcze w warunkach wyjściowych i interwencyjnych, stosując ANCOVA z powtarzanymi pomiarami. Przetestujemy hipotezę zerową, że nie ma różnicy w zmiennych zależnych między punktami czasowymi 1-2 (A-B), 2-3 (B-A) i 3-4 (A-B) po uwzględnieniu współzmiennych (tj. płci dzieci, wieku i SES).