Summary
Dit artikel toont een experimentele opzet waarbij het gehele lichaam geanimeerde karakters worden gebruikt in combinatie met functionele magnetische resonantie imaging (fMRI) naar de neurale correlaten van het observeren van virtuele sociale interacties te onderzoeken.
Abstract
De mogelijkheid om sociale interacties te meten is van cruciaal belang bij de beoordeling van anderen 'bedoelingen. Factoren zoals gezichtsuitdrukkingen en lichaamstaal van invloed op onze beslissingen in de persoonlijke en professionele leven gelijk een. Deze "vriend of vijand"-arresten zijn vaak gebaseerd op eerste indrukken, die op hun beurt kunnen invloed hebben op onze beslissingen "benaderen of te vermijden". Eerdere studies onderzoek naar de neurale correlaten van sociale cognitie de neiging om te gebruiken statische gezicht prikkels 2. Hier, illustreren we een experimentele opzet waarbij het gehele lichaam geanimeerde karakters werden gebruikt in combinatie met functionele magnetische resonantie imaging (fMRI) opnamen. Vijftien deelnemers werden gepresenteerd met korte film-clips van de gast-gastheer interacties in een zakelijke omgeving, terwijl de fMRI data werden geregistreerd, aan het einde van elke film, de deelnemers ook voorzien ratings van de gastheer gedrag. Dit ontwerp bootst nauwer real-life situaties, en dus kan bijdragen tot een beter begrip van de neurale mechanismen van sociale interacties in gezond gedrag, en tot het verwerven van inzicht in mogelijke oorzaken van de tekorten in sociaal gedrag in zulke klinische omstandigheden als sociale angst en autisme 3 .
Protocol
1. Stimuli, Taak Design, en experimentele protocol
Onze stimuli worden gemaakt met Poser 7.0 ( http://poser.smithmicro.com/poser.html ), en ze worden gepresenteerd met behulp van CIGAL ( http://www.nitrc.org/projects/cigal/ ).
- De taak bestaat uit een serie van tien seconden geanimeerde video's van non-verbale gast-gastheer interacties in een zakelijke omgeving. Het onderwerp ziet de gast wordt begroet door een host (sociale interactie aandoening) of een kartonnen cut-out van een host (geen sociale interactie / controle conditie).
- De host kan worden weergegeven gedragingen die nodigen tot verdere sociale interactie (aanpak conditie), of gedrag dat gebrek aan interesse in verdere interactie kan wijzen op (te vermijden conditie).
- In aanvulling op deze fundamentele manipulatie van de vorm van gedrag wordt weergegeven door de host, kunnen ook andere manipulaties ook opgenomen worden. Bijvoorbeeld, in een aantal van de proeven (meestal de helft) van de tekens kunnen elkaar de hand schudden, als onderdeel van de begroeting protocol, terwijl ze in andere niets. Deze manipulatie kan onderzoek naar het effect van de formele fysieke aanraking op het gedrag van vier, die ook kan worden verwacht dat zij andere betekenis hebben, afhankelijk van de culturele achtergrond van de kijker (bv., West-versus Oost-Aziatische).
- Andere manipulatie kunnen betrekking hebben op de verandering van het perspectief van de kijker uit persoonlijke (Me) naar onpersoonlijke (Andere). Deze manipulatie is gericht op het aanboren van neurale netwerken in verband met zelf-referentiële verwerking van 5, en maakt de identificatie van de reacties die worden gemoduleerd door persoonlijke betrokkenheid 6,7 (bijvoorbeeld, verergering van de impact van het gedrag te vermijden, indien persoonlijk genomen). De afwisseling tussen deze twee perspectieven kunnen worden ingelast bij het begin van elke proef.
- Video's worden gevolgd door een cijfer schermen die het onderwerp vragen om te beoordelen de gastheer op competentie, betrouwbaarheid, en de belangstelling in het zaken doen op een 5-punts Likert schaal (0 = helemaal niet / 4 = zeer veel), deze ratings moet worden gecompenseerd in de onderzoeken, om de orde-effecten voorkomen.
- Tekens in video's worden gecompenseerd voor de getoonde gedrag (nadering te voorkomen), etnische achtergrond (blanke versus niet-blanke), shirt kleur en kapsel. Fundamentele aspecten die van invloed kunnen sociale interacties (bijv. aantrekkelijkheid), moet ook worden gecontroleerd voor (bijvoorbeeld door off-line ratings van de gastheren), om ervoor te zorgen dat er geen systematische verschillen tussen de trial categorieën, en dus om mogelijke confounds (bv. Als gastheren weergave te vermijden gedrag hebben ook de algemene lagere aantrekkelijkheid scores). Tot slot, gezien het bewijs dat interacties met vrouwelijke hosts zijn meer effectief in het beïnvloeden van beslissingen (bijvoorbeeld financiële) 4, in onze huidige studie alle hosts waren vrouwen, maar het geslacht van de gastheren kan ook worden gecompenseerd in de onderzoeken - bijvoorbeeld, 50% vrouwen versus 50% mannen.
- Het experiment is verdeeld in loopt / blokken van proeven, zodat de deelnemers de tijd om te rusten, en massale verlies van gegevens in geval van apparatuur storingen te voorkomen. Ook tot vertekende verlies van gegevens, idealiter de voorwaarden / proeven moeten gelijkelijk vertegenwoordigd zijn in elk blok te voorkomen, op grond van elk manipulatie (bijv. sociale interactie, geslacht, schudden / no-shake). Run volgorde is ook gecompenseerd tussen de deelnemers. Elke run begint met zes seconden van een fixatie, zodat stabilisatie van de MR-signaal. Een inter-trial interval van 8 seconden volgt elke film-trial en eindigt elke run / blok.
- Opgemerkt moet worden dat, hoewel in vergelijking met experimentele ontwerpen met betrekking tot statische stimuli het huidige ontwerp is ecologische validiteit toegenomen in het identificeren van neurale correlaten van sociale cognitie, ook deze aanpak beperkingen en uitdagingen met zich meebrengt. Een van deze uitdaging is veroorzaakt door de noodzaak om de "achtergrond" aspecten (bijvoorbeeld de omgeving waar sociale interacties optreden of de niet-relevante aspecten van het gedrag) zo constant mogelijk, in het kader van het manipuleren van de gedrags-variabelen van belang (bijvoorbeeld te behouden , gebaren onderscheid tussen de beoogde sociale interacties), die kunnen worden moeilijk te bereiken in omstandigheden waar de dynamische stimuli worden gebruikt. Toch zijn we van mening dat de huidige aanpak van een redelijke afweging tussen de doelstelling van toenemende ecologische validiteit van de stimuli worden gebruikt in de sociale neurowetenschappen onderzoeken en de beperkingen in verband met de betrokkenheid van de brain imaging tools die redelijke controle van de experimentele manipulaties require bereikt om geldig conclusies over de neurale correlaten van gerichte gedrag.
2. Voorbereiding van het onderwerp voor de Scan
Onderwerpen zijn meestal aangeworven op basis van hun leeftijd, gezondheid, eerste taal, en de individuele risicofactoren voor MRI-scan, zoals metalen prothesen. HoWever, afhankelijk van het doel van het onderzoek, kunnen ook andere factoren worden overwogen, met inbegrip van ras / etnische achtergrond, sociaal-economische status, en de geschiedenis van drugsgebruik. Alle onderwerpen schriftelijk informed consent voorafgaand aan het uitvoeren van de experimentele protocol, dat is goedgekeurd door een Ethics Board.
Voorafgaand aan Het invoeren van de scanning kamer
- Op de dag van het scannen, worden de deelnemers gevraagd om vragenlijsten die hun huidige gemoedstoestand te beoordelen, om ervoor te zorgen dat ze niet overdreven angstig of depressief voor het experiment 8, 9 compleet. Deze evaluaties kunnen ook worden gebruikt in combinatie met fMRI data, om te onderzoeken hoe de emotionele toestand op het moment van het scannen kunnen de deelnemers de reacties beïnvloeden. Ook in combinatie met post scannen evaluaties, kunnen deze eerste evaluaties worden gebruikt om ervoor te zorgen dat de deelnemers 'totale emotionele toestand niet dramatisch veranderen als gevolg van hun deelname aan het experiment. Ten slotte kunnen andere gedrags-/ persoonlijkheid evaluaties ook worden gedaan, om verder te onderzoeken hoe individuele variaties in bepaalde aspecten van de persoonlijkheid die van invloed zijn de reacties in sociale contexten (bijvoorbeeld sociale angst, betrouwbaarheid) kunnen de deelnemers de reacties van invloed tijdens de studie 10, 11.
- Voorafgaand aan de scan, is de deelnemer in detail op de scanprocedures, en wordt gegeven specifieke instructies voor de gedrags-taak (hieronder beschreven). Om te voorkomen dat ongemak en de toegenomen bekendheid met de taak, is de deelnemer ook gegeven een verkort de praktijk lopen voor de taak.
Het invoeren van de scanning kamer
- Het onderwerp is opgedragen aan rug liggen op de scan bed, met extra demping van de kop, om comfort te garanderen tijdens het scannen en om beweging te minimaliseren. Om verder te minimaliseren beweging van het hoofd, kan de niet-klevende zijde van een lengte van tape licht worden rond het voorhoofd van het onderwerp. Indien gewenst, kan demping ook worden geplaatst onder de opgetrokken knieën van het onderwerp, aan de onderrug spierspanning te verminderen.
- Onderwerpen worden gegeven gehoorbescherming (oordopjes) en isolatie koptelefoon om met de experimentator communiceren tijdens de MRI-scan.
- Het onderwerp rechterhand is comfortabel gelegen op de reactie box, waardoor de linkerhand te gebruiken voor ondersteuning of voor andere metingen (bijvoorbeeld, huidgeleiding reacties). Een noodstop-knop moet ook in de buurt geplaatst worden, zodat het onderwerp kan een dringende noodzaak om de scanner stoppen aangeeft.
- Voordat u begint met het verzamelen van gegevens, is het essentieel om ervoor te zorgen dat het onderwerp kan het scherm projectie duidelijk te zien, voor de stimulus presentatie, en dat het antwoord knoppen werken naar behoren.
3. Gegevensregistratie en verwerking
Scannen Parameters
We verzamelden MRI data met behulp van een 1,5 Tesla-scanner van Siemens Sonate voor MRI-opnames. Onze anatomische beelden zijn 3D MPRAGE anatomische serie (herhaling tijd, TR = 1600 ms; echo tijd TE = 3,82 ms; aantal segmenten = 112; voxel size = 1 x 1 x 1 mm), en functionele beelden bestond uit series van 28 functionele plakjes (voxel size = 4x4x4 mm), verkregen met behulp van een axiaal echoplanar reeks (TR = 2000 ms; TE = 40 ms; gezichtsveld van de FOV = 256 x 256mm), waardoor voor full-hersenen dekking.
Data Analysis
We maken gebruik van statistische Parametric Mapping (SPM2/SPM5) in combinatie met in-house Matlab-gebaseerde hulpmiddelen. Pre-verwerking typische stappen: kwaliteitszorg, TR uitlijning, beweging correctie, co-registratie, normalisatie, en glad maken (8 mm ³ kernel) 12.
- Data-analyse combineert voxel-wijs en region of interest (ROI) benaderingen te vergelijken hersenactiviteit in verband met de voorwaarden van belang (bijvoorbeeld, sociale interactie versus niet-sociale interactie).
- Hele-brain voxel-wise analyses de statistische kaarten die grotere netwerken van de hersenen regio's geassocieerd met de verwerking van dat ten grondslag ligt aan de beoordeling van de sociale interacties, en de ROI-analyses gericht onderzoek van de respons in specifieke hersengebieden-regio's, die a priori geïdentificeerd als zijnde kan identificeren een deel van de sociale cognitie netwerk (Figuur 1A). ROI-analyses worden ook gebruikt om de fMRI-signaal ter illustratie (Figuur 1B) extract. We gebruikten een intensiteit drempel van p = 0,001 en een mate drempel van 10 aaneengesloten voxels. In aanvulling op deze typische methoden van data-analyse, kunnen andere manieren van het analyseren van gegevens ook worden ingezet als complementaire benaderingen in studies naar de neurale correlaten van sociale cognitie 13, 14.
- Tot slot kan correlaties van de beeldvorming van de hersenen gegevens met gedrags-gegevens (bijvoorbeeld, betrouwbaarheid ratings) en / of scores indexering persoonlijkheid maatregelen (bijvoorbeeld, angstdispositie) ook worden uitgevoerd, hoe hersenactiviteit co-va te onderzoekenRies met individuele verschillen in gedrag en persoonlijkheid.
4. Representatieve resultaten
Figuur 1. Verhoogde activiteit in de sociale cognitie-netwerk in reactie op het observeren van sociale interacties. Vergelijking van de sociale interactie vs no-interaction/control studies toonden activiteit in de typische sociale cognitie hersenen regio's, waaronder de superieure temporale sulcus (STS, a), de laterale en mediale prefrontale cortex (mPFC, b & d, respectievelijk), en de amygdala (AMY, c). De "activering maps" zijn gesuperponeerd op een hoge resolutie hersenen beelden worden weergegeven in de laterale (links-en rechts-zijpanelen) en coronale (middelste paneel) uitzicht, de kleur balken geven de helling van de t-waarden van de activering kaarten (op basis van gegevens uit 15 deelnemers), als gevolg van hersenactiviteit tijd afgesloten om de aanzetten van aanpak / te vermijden gedrag. De lijn grafieken illustreren het tijdsverloop van de fMRI-signaal, gewonnen uit de functionele ROI voor elk onderzoek type en de TR (1 TR = 2 seconden). L = Links, R = Rechts.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Het experimentele ontwerp hier geïntroduceerd kan onderzoek naar de neurale correlaten van waarnemen en interpreteren van lichaamstaal. Dit ontwerp heeft het potentieel om onze kennis over de hersenen mechanismen die betrokken zijn in sociale interacties vooraf, en om theoretische modellen over hoe combineren we de perceptie van verschillende types van lichaamstaal of maatschappelijke concepten, zoals betrouwbaarheid om beslissingen te nemen in een interactieve sociale omgevingen 3 uit te breiden. Dergelijke kennis kan worden toegepast in een verscheidenheid van persoonlijke en zakelijke instellingen, en kunnen ons begrip van klinische tekorten in de sociale interactie te verbeteren. Het succes van dit ontwerp is afhankelijk van de juiste taak manipulatie, betrokkenheid van ecologisch valide stimuli, en zorgvuldig verzamelen van gegevens
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
Geen belangenconflicten verklaard.
Acknowledgments
Dit onderzoek werd ondersteund door start-up fondsen FD. KS werd ondersteund door een zomer studententijd van de Alberta Heritage Foundation for Medical Research. FD werd ondersteund door een Young Investigator Award van de Nationale Alliantie voor onderzoek naar schizofrenie en depressie, en een CPRF Award van de Canadese Psychiatric Research Foundation. De auteurs willen Peter Seres bedanken voor de hulp bij het verzamelen van gegevens en Kristina Suen voor hulp bij data-analyse.
References
- Adolphs, R. The social brain: neural basis of social knowledge. Annu Rev Psychol. 60, 693-716 (2009).
- Todorov, A. Evaluating faces on trustworthiness: an extension of systems for recognition of emotions signaling approach/avoidance behaviors. Ann N Y Acad Sci. 1124, 208-224 (2008).
- Pelphrey, K. A., Morris, J. P. Brain Mechanisms for Interpreting the Actions of Others From Biological-Motion Cues. Curr Dir Psychol Sci. 15, 136-140 (2006).
- Levav, J., Argo, J. J. Physical Contact and Financial Risk Taking. Psychological Science. 21, 804-810 (2010).
- Northoff, G. Self-referential processing in our brain--a meta-analysis of imaging studies on the self. Neuroimage. 31, 440-457 (2006).
- Eddington, K. M., Dolcos, F., Cabeza, R., R Krishnan, K. R., Strauman, T. J. Neural correlates of promotion and prevention goal activation: an fMRI study using an idiographic approach. J Cogn Neurosci. 19, 1152-1162 (2007).
- Eddington, K. M. Neural correlates of idiographic goal priming in depression: goal-specific dysfunctions in the orbitofrontal cortex. Soc Cogn Affect Neurosci. 4, 238-246 (2009).
- Watson, D., Clark, L. A., Tellegen, A. Development and validation of brief measures of positive and negative affect: the PANAS Scales. J Pers Soc Psychol. 54, 1063-1070 (1988).
- Spielberger, C. D., Gorsuch, R. L., Lushene, R. E. Manual for the State-Trait Anxiety Inventory. , Consulting Psychologists Press. Palo Alto, California. (1970).
- Heimberg, R. G. Psychometric properties of the Liebowitz Social Anxiety Scale. Psychological Medicine. 29, 199-212 (1999).
- Costa, P. T., McCrae, R. R. Revised NEO personality inventory and NEO five factor inventory: Professional manual. , Psychological Assessment. Odessa, FL. (1992).
- Friston, K. J., Ashburner, J. T., Kiebel, S. J., Penny, W. D. Statistical Parametric Mapping: The Analysis of Functional Brain Images. , Elsevier. London. (2006).
- Hanke, M. PyMVPA: A python toolbox for multivariate pattern analysis of fMRI data. Neuroinformatics. 7, 37-53 (2009).
- Said, C. P., Moore, C. D., Norman, K. A., Haxby, J. V., Todorov, A. Graded representations of emotional expressions in the left superior temporal sulcus. Front Syst Neurosci. 4, 1-8 (2011).
