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方法文章

使用功能性近红外光谱技术研究协作绘画过程中的群体同步性

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DOI：

10.3791/63675

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2022年8月5日

 ,  ,  ,  , 
1Hospital Israelita Albert Einstein (HIAE)

本文内容

摘要

本实验方案结合功能性近红外光谱成像（fNIRS）与基于视频的观察，用于测量四人小组在协作绘图任务中的人际同步性。

摘要

功能性近红外光谱成像（fNIRS）是一种非侵入性方法，特别适用于在多种被试中测量大脑皮层的激活状态，这对于在生态学情境下研究群体人际互动具有重要意义。尽管许多fNIRS系统在技术上已具备同时监测两名以上个体的能力，但仍需建立易于实施的实验设置流程以及可靠的实验范式，以追踪群体互动中的血流动力学和行为反应。本方案结合fNIRS与基于视频的观察法，用于测量四人小组在合作任务期间的人际同步性。该方案提供了数据采集与范式设计的实用建议，以及示例性数据分析的指导原则。该实验流程旨在评估在社会性与非社会性条件下，人际脑活动与行为反应的差异，其设计灵感来源于一种广为人知的破冰活动——协作画脸任务。所描述的流程可为未来研究将群体自然社交互动活动适配至fNIRS环境提供参考。

引言

人际互动行为是建立共情联结过程中的重要组成部分。先前研究表明，这种行为可表现为同步性现象，即在社会接触期间，个体的生理和行为信号趋于一致。有证据表明，同步性可发生在初次互动的个体之间1,2,3。目前大多数关于社会互动及其潜在神经机制的研究采用单人或双人研究范式2,4，而将这些发现推广至群体社会动态中的研究仍十分有限。对三人或更多个体组成群体中的人际反应进行评估，目前仍是科学研究面临的一项挑战。因此，有必要在接近自然条件的情况下，将日常人类社交互动的复杂环境引入实验室进行研究5。

在此背景下，功能性近红外光谱技术（fNIRS）是一种有前景的工具，可用于评估自然情境下人际互动与其脑机制之间的关系。与功能性磁共振成像（fMRI）相比，该技术对受试者活动的限制更少，且对运动伪影具有较强抗干扰能力6,7。fNIRS技术通过检测脑激活引起的血流动力学变化（氧合血红蛋白和脱氧血红蛋白浓度的变化）来实现测量，这些变化可通过近红外光在头皮组织中的扩散程度进行量化。既往研究已证明，该技术在生态化超扫描实验中具有良好的灵活性和稳健性，并有望推动应用神经科学领域的知识拓展6,8。

在采用群体范式进行社会互动过程神经相关性的自然主义评估时，实验任务的选择是开展应用神经科学研究的关键步骤9。 已有文献报道了一些在群体范式中使用功能性近红外光谱成像（fNIRS）的研究实例，包括音乐表演10,11,12、课堂互动8以及交流过程13,14,15,16,17。

以往研究尚未探索的方面之一，是利用以操控共情成分为主要特征的绘画游戏来评估社会互动。在此背景下，一种常用于在陌生人之间激发社会互动的游戏是协作绘画游戏18,19。该游戏将若干纸张均分为若干部分，要求小组成员共同绘制包含所有成员的集体自画像。最终，每位成员的肖像均由多人协作完成。

该实验的目的是通过引导参与者将视觉注意力集中在小组成员的面部，促进陌生人之间的快速融合。由于此活动能够激发成员间的好奇心以及随之产生的共情过程，因此可被视为一种"破冰"活动19。

使用绘图任务的一个优势在于其简单性以及易于重复实施20。此外，这类任务不需要任何特定的技术训练或技能，这一点不同于采用音乐表演范式的研究21,22,23,24。这种简单性还使得在社会情境中选择更为自然的刺激材料成为可能4,9,25。

除了作为促进群体社会行为的工具外，绘画还被认为是一种心理评估工具26。一些图形投射性心理测验，如房-树-人测验（House-Tree-Person, HTP）27,28,29、人物画测验—Sisto量表27以及动态家庭画测验30 ，常被用于辅助进行定性和定量诊断。这些测验的结果通常反映个体的无意识过程，提供有关其象征体系的线索，从而揭示个体对世界、经历、情感等方面的理解与诠释。

绘画实践能够促使人进行思考，并帮助为经验和事物赋予意义，增添感受、情感、思想和行动31。它提供了关于如何感知和处理这些生活经验的线索26。绘画利用视觉符号使人能够理解并传达思想或情感，使其易于被操作，从而为新想法和新解读的产生创造可能31。

在艺术治疗中，绘画是一种用于改善注意力、记忆力以及思维和情感组织能力的工具32，也可作为促进社会互动的手段33。

本研究旨在开发一种自然情境下的实验方案，通过四人协作绘画的互动模式，评估四人小组在人际互动过程中的血管反应和大脑行为反应。在该方案中，可对四人小组的大脑反应（包括个体反应及伙伴间的同步性）以及可能的结局指标（如行为指标：绘画行为和注视行为）进行评估。 提出了旨在提供更多社会神经科学相关信息的方法。

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方案

该方法学已获以色列阿尔伯特·爱因斯坦医院（HIAE）伦理委员会批准，基于一项在年轻成年人协作绘画过程中采集神经数据（fNIRS）及注视行为数据的实验程序。所有采集的数据均通过Redcap平台进行管理（见材料表）。本项目由以色列阿尔伯特·爱因斯坦医院（HIAE）科研诚信委员会进行审核。本研究选取18至30岁的年轻成年人作为受试者。所有参与者均签署了书面知情同意书。

1. 研究前的准备

  1. 受试者
    1. 确定目标研究样本。
    2. 在实验开始前，向所有志愿者说明实验方案及其权利。确保他们签署知情同意书和图像使用同意书（非强制性），填写登记表，并完成心理问卷和量表。
    3. 控制四人小组中参与者之间的关系程度（陌生人、朋友、伴侣等），因为先前的了解可能产生干扰。本研究中的四人小组由陌生人组成。
    4. 将同性别的个体组成四人小组。
      注：此性别标准可避免社会互动的干扰34,35。
  2. 实验环境
    1. 移除场景中所有可能引起视觉分心的物体。
    2. 布置实验场地，包括一张方桌、四张凳子（尺寸为18.11英寸×14.96英寸）和两个金属支架（例如三脚架）（图1）。
    3. 在实验过程中关闭所有电器设备（如空调）。确保房间照明充足，便于参与者观察和绘图，且室温舒适。
    4. 考虑fNIRS导线的长度（见材料表），合理布置所有导线，确保其在实验任务期间保持稳定。
    5. 预留足够空间，供两名研究人员在实验环境中移动。
    6. 确保实验人员遵循既定的脚本和移动方案。
    7. 将四人小组安排在方桌旁，两人相对而坐，使每位个体能够观察到其他三人。
    8. 为每位小组成员分配一个编号标签（1至4）。确保受试者1与受试者3相对而坐，并与受试者2相邻。
      注：标签编号对应受试者在桌旁的位置及其预先准备好的头帽（材料表）。
  3. 绘图范式
    1. 协作式面部绘图——社会性条件
      注：该游戏的目的是引导受试者的视觉注意力集中于同伴的面部，促使他们更主动地相互观察。通过将情感与视觉感知相结合，协作式面部绘图技术是一种有效激活共情反应、人际好奇心及参与者之间连通性的方式。该任务需要心智理论能力，包括模仿和预测他人行为的能力19。请按以下步骤操作：
      1. 向参与者说明游戏规则。
      2. 将每张纸分为三个水平条带，即绘图条带。
      3. 每个条带对应一种社会性绘图条件（例如C1、C2）。每次完成一个社会性绘图条件后，在四人小组内交换纸张。
      4. 要求参与者在所有纸张的顶部条带绘制前额和眼部区域。
        注：中间条带用于描绘鼻子和嘴部区域，底部条带用于描绘下巴、颈部和肩部区域。
      5. 在所有纸张条带上标明绘制对象（例如S1/S3表示参与者1绘制参与者3，反之亦然）。
      6. 使每张纸最终形成一幅完整的参与者肖像。
        注：可考虑在不同游戏阶段使用不同颜色的彩色书写纸。
      7. 每位参与者的面部由其同伴协作完成绘制。（图2）
    2. 连线游戏——非社会性条件
      注：对照绘图条件为连线游戏。每位参与者需按升序连接点状图案以形成完整图像。连线游戏作为神经心理学工具，可用于评估认知领域，如心理灵活性和视觉运动技能36。该游戏可刺激视觉空间能力，增强心理活动37，并提升心智能力38。请按以下步骤操作：
    3. 向参与者说明任务
      1. 头帽佩戴就位后，向参与者介绍fNIRS技术、设备、头帽、导线以及可能存在的风险或不适。
      2. 再次提醒他们有权在任何时间退出实验。
      3. 解释两种不同的绘图任务。
      4. 对于协作绘图任务，说明水平条带的用途以及如何确定在每个条带中绘制的对象和位置。
      5. 对于连线游戏，说明他们需要按升序连接数字，直至图像显现。
      6. 说明静息期和记录任务指令的相关内容。
      7. 鼓励参与者观察其同伴以及彼此之间的细节差异。告知他们，在研究结束时，遵守规则且绘图最细致的四人小组将获得奖励。

fNIRS实验设置示意图及用于脑活动测量的房间，配有摄像头和设备。
图1：实验设置。 该设置包括一张方形桌子、四张凳子、两个线缆支撑架（例如三脚架）、fNIRS设备、一台计算机和摄像头。（A）设置示意图：绿色数字（1-4）对应参与者标签及其在实验过程中在桌旁的凳子/位置。黄色数字：1 = fNIRS线缆支撑架，2 = fNIRS信号笔记本接收器，3 = NIRSport，4 = 360°摄像头，5 = 辅助摄像头。（B）准备就绪的实验设置。请点击此处查看此图的放大版本。

用于艺术研究的纸张上不同面部素描的协作肖像图。
图 2：协作肖像——以协作方式绘制的肖像示例。 请点击此处查看此图的放大版本。

2. 实验范式

  1. 为 fNIRS 数据采集调整游戏设置
    注意：需对游戏进行调整，以便能够通过 fNIRS 采集到高质量的脑功能图像，确保数据具有足够的质量。
    1. 确定实验区块的数量。
      注意：实验条件必须重复足够次数，以降低结果的误差范围；但过多的重复可能导致被试对任务产生自动化反应。
    2. 规划每个区块的持续时间。
      注意：需考虑血流动力学响应的时间延迟（通常在任务开始后约 6 秒）；同时，区块长度会影响后续分析中滤波器的选择，也应予以考虑。
    3. 在每种条件的每个区块结束后加入静息状态期（以确保血流动力学信号在下一个区块开始前充分衰减）。
    4. 规划区块的呈现顺序，并生成伪随机化的区块序列，以减少被试的预期效应。
    5. 规划游戏的总时长。
      注意：需考虑被试可能因 fNIRS 紧贴式帽具以及与其他被试距离较近而产生的不适感。本实验方案中所使用的区块和条件设计如下：共设置九个社交条件下的协作绘画区块（表 1）和九个非社交条件下的连线点阵区块（每个区块持续 40 秒）；每个区块之间安排 20 秒的静息期；设计了三种不同的任务执行序列（表 2），以避免同一条件连续执行超过两次。整个实验任务总时长约 18 分钟。
  2. 实验范式编程软件
    1. 使用软件辅助创建和组织实验范式区块，并在需要时向被试发出开始新任务的信号。
      注意：本研究中使用了 NIRStim 软件（参见 材料表）。需创建区块序列，并编程设定其在实验过程中的时间分布。
    2. 通过视觉（文字或图像）或听觉刺激定义事件，以提示被试何时开始每项任务。在 事件 选项卡中，点击 添加事件 按钮。在 事件名称 中命名事件，在 刺激类型 中选择事件类型，并在 颜色-ID 中设定用于表示该事件的颜色，以便在呈现概览中识别。在 事件标记 中设置标记，以便在任务开始时发送至数据采集软件。
    3. 在 试验 选项卡中设定任务的执行顺序及各任务的重复次数，同时插入静息期，并设定两者的持续时间。可通过选择 随机化呈现 中的 开/关 来决定是否对试验顺序进行随机化；最后点击 保存 按钮保存设置。
    4. 在实验运行过程中，点击 运行 按钮，将在一个黑色窗口中显示所有已编程的刺激内容（以避免分散被试注意力）。

表1：协作绘画条件。 S1 = 受试者1，S2 = 受试者2，S3 = 受试者3，S4 = 受试者4。绘画对表示谁为谁绘画，绘画条带表示每种条件下用于绘画的纸张位置。例如，在第一个区块中使用蓝色纸张。C1、C2和C3代表完成一幅肖像所需的40秒绘画范式。C1（绘画前额区域，绘画对：S2和S4；S1和S3），C2（绘画鼻部区域，绘画对：S1和S4；S2和S3），C3（绘画下巴区域，绘画对：S3和S4；S1和S2）。请参照图示进行第2和第3个区块。该随机化方式保持了志愿者之间绘画顺序的一致性（先画正前方的同伴，再画前侧方的同伴，最后画坐在旁边的同伴），同时改变了待绘画纸条的顺序。请点击此处下载该表格。

表2：序列1任务随机化（社交、非社交和静息状态）。 请点击此处下载该表格。

3. 视频设置与数据采集

  1. 摄像机与视频录制
    1. 选择一款市售的场景摄像机（360°，参见材料表）。将其放置在桌面上，以便同时捕捉所有参与者的目光和头部运动。
    2. 清洁并检查存储卡和电池。检查图像的亮度。在参与者就位前测试这些设备。
    3. 检查是否存在可能干扰fNIRS信号接收的因素。如有，应增加设备与其接收器之间的距离。
    4. 该设备的接收器必须独立于fNIRS数据接收器。建议使用笔记本电脑或平板电脑，并将其置于尽可能远离实验桌的位置。
    5. 在fNIRS校准前，启动设备，检查界面，并设置录制模式。
    6. 可考虑使用一至两个辅助摄像机，放置于桌子两侧边缘附近。
  2. 视频分析
    1. 为获得可靠的统计结果，应选择一种支持同步视图/分析的软件或平台，能够同时转录和编码多个视频内容，例如INTERACT（参见材料表）。
    2. 设定参数，以便搜索模式或序列，从而根据研究问题细化观察数据，例如个体注视行为指标、头动与眼动、手部动作、面部表情以及言语行为。
    3. 若计划记录生理指标，应选择一种支持整合其他采集系统测量数据的软件（参见材料表）。
    4. 在分析过程中，不仅要考虑事件的持续时间，还应关注其发生的顺序、时间位置以及彼此之间的关联性。
  3. 数据提取
    1. 首先从所有摄像机下载视频（MP4格式），并将其导入INTERACT。对视频数据进行分段，以便编码和进一步分析。在数据提取过程中，手动标记视频片段并赋予相应编码。
      注：分段与编码的目的是建立数据类别，使研究人员能够突出并分析不同的目标行为。
    2. 分段
      1. 点击编码设置，创建第一层级，将实验区段划分为社交条件、非社交条件和静息期。创建第二层级，结合社交条件（面部绘画）对参与者的行为数据进行细分。利用音频触发时间线对齐各段内容。手动标记每个条件的起始与结束时间。根据指南（步骤3.3.2.2.–3.3.2.6.）定义编码方案。
      2. 确保编码方案能追踪每位参与者在每个面部绘画段落（社交条件）中的行为线索（持续时间和频次）。
      3. 对与物体相关的注意力进行编码——即参与者注视绘画伙伴的行为。
        注：注视行为具有双重功能：从他人处获取信息（编码），以及向他人传递信息（信号传递）39,40。
      4. 对相互注视进行编码（即两位正在互相绘画的伙伴之间建立视觉接触）。
        注：近期研究表明，当伙伴之间建立相互注视时，前部喙部内侧前额叶皮层（arMPFC）活动增强，并与下额叶回（IFG）产生耦合41。
      5. 对注视行为（单方或相互）期间伴随的行为进行编码，如微笑、直接言语、面部表情和笑声，这些行为表明对绘画伙伴的注意力更高（补充图1）。
      6. 将小组参与者注视行为数据转录并分类。通过标签为每位参与者创建互动编码。在编码过程中明确目标行为及标签编号。
    3. 编码与分析
      注：行为编码与分析任务应由其中一名研究人员完成，因为这些行为在视频中易于识别。请注意以下事项：
      1. 信息提取需手动完成；根据编码方案，在每个条件的时间线上标记所观察到的行为，并记录每种行为的持续时间。对每位参与者分别进行此项操作。
      2. 交叉比对参与者的时间线，查找共现行为。返回视频观察以分析共享行为的质量（补充图2）。
      3. 使用导出功能，将原始数据导出为文本文件或表格文件，以便沿时间线排序、选择、计数和制表。
        注：在本方案中，由于编码事件序列数量较少，未使用序列分析功能42。
  4. 绘画指标
    注：本方案使用绘画指标来研究参与者注视行为与所施用心理测验之间可能存在的相关性。确定了以下标准：
    1. 笔画数量：手动统计每位参与者在每次面部绘画段落中所作的绘画笔画数。
    2. 线条连续性：将线条分为长线和短线两类。手动统计参与者所画的长线和短线数量。
      注：观察性绘画源于对选定真实物体的直接观察。一些近期研究发现线条长度与描摹或绘画任务之间存在相关性。描摹任务中的线条通常比自由绘画任务中的线条更长43。本方案将“描摹”与个体已形成稳定记忆并在其符号系统中作为绘画参考的图像相关联18。
    3. 绘画模式：与个体特有的绘画模式相关18（图3）。
      注：本方案对绘画模式采用二分类法：0表示参与者处于观察性绘画模式（即参与者观察其绘画对象并复制所见内容）；1表示绘画反映内部稳定的记忆图像（即在整个绘画条件下存在重复形状的模式，如眼睛、嘴巴和头发等）。
    4. 观察细节，包括在实验过程中统计所画出的细节（例如皱纹、斑点、眼形、眉毛大小等）。
      注：所画细节可能表明对绘画对象的注意力更强。
  5. 心理测验
    1. 在开展群体研究时，应筛查焦虑和抑郁症状、注意力缺陷/多动障碍（ADHD）以及社交技能，可使用免费或市售的量表。
      注：本方案建议使用以下工具：医院焦虑抑郁量表44；社交技能问卷45（用于评估个体社交技能储备的问卷）；成人自评量表（ASRS-18），用于评估成人注意力缺陷/多动障碍（ADHD）46。

面部特征素描模式图；展示眼睛、鼻子、嘴巴的绘画变化。
图3：个体绘画模式示例。 请点击此处查看此图的放大版本。

4. fNIRS 设置与数据采集

  1. 数据采集硬件
    1. 确保使用适用于 fNIRS 记录的数据采集硬件。记录必须通过可由同一记录程序读取的系统组合完成，总共包含 16 个通道。
      注意：本研究中使用了两套连续波系统（NIRSport，参见材料表）进行数据采集。每套设备均配备八个近红外光发射光源（波长分别为 760 nm 和 850 nm）以及八个光学探测器（采样频率为 7.91 Hz）。
  2. fNIRS 光极通道配置
    1. 使用 NIRSite 工具将光极定位在前额叶皮层（PFC）区域（参见材料表）。根据被试头部情况，在帽具上配置光极分布，确保所有被试的感兴趣区域上方均覆盖有通道。
    2. 将光极分配给四位被试，以实现信号的同步采集。
      注意：帽具的配置应基于国际 10-20 系统，感兴趣的解剖区域包括双侧前额叶皮层最前部。在本实验方案中，光极放置由 fNIRS Optodes' Location Decider（fOLD）工具箱指导47。蒙太奇布局由 ICBM 152 头部模型（参见材料表）的分区生成。已有研究解释，在社会互动任务中前额叶皮层区域的激活是行为控制过程（包括自我调节）的神经相关指标48。图 4 展示了光源与探测器的位置。
  3. 防止伪迹
    1. 移除游戏进行房间内的干扰源。
    2. 提醒志愿者仅在必要时移动身体。
    3. 实验过程中，将 NIRSport 放大器和笔记本电脑从电源网络中断开。
    4. 关闭所有工作在近红外光谱范围内的其他设备，例如空调设备，并关闭环境中存在的其他电器设备。
  4. 设置 fNIRS 设备
    1. 事先测量四位被试的头围，方法如下：测量鼻根点（nasion）至枕外隆凸点（inion）沿头部环绕的距离，以确定每位被试适用的帽具尺寸。为增强光极的稳定性，应始终选择比实际头围略小的帽具。
    2. 在数据采集当天，指导被试坐在凳子上，并向其说明帽具佩戴过程的预期操作。
    3. 按照预设设置将光源和探测器安装到帽具上。为便于组织管理，遵循以下模式：被试 1 使用光极 1 至 4，被试 2 使用光极 5 至 8，被试 3 使用光极 9 至 12，被试 4 使用光极 13 至 16。
    4. 将帽具戴在被试头上，并调整位置，使中央中线点（Cz）位于头顶正中央。为确认 Cz 是否处于中心位置，需验证其位于鼻根点与枕外隆凸点之间距离的中点。
      1. 同时，测量左、右耳（耳轮结节）上方过头顶至 Cz 点的距离。
    5. 使用外层遮光帽，防止环境光干扰数据采集。
    6. 将光极的导线连接至放大器。为便于组织管理，遵循以下连接模式：光极 1 至 8 连接到 NIRSport 1，光极 9 至 16 连接到 NIRSport 2。
    7. 通过 USB 线缆将 NIRSport 1 和 NIRSport 2 均连接至计算机。
  5. 数据采集软件
    1. 设备设置完成后，启动用于采集 fNIRS 数据的软件。本研究使用 NIRStar 软件（参见材料表）。在 NIRStar 中执行以下步骤：
      1. 在菜单栏中点击配置硬件。在硬件规格选项卡中选择串联模式，以实现超扫描（hyperscanning）功能。
      2. 在配置硬件选项卡中，从预设的常用蒙太奇或自定义蒙太奇中选择一种，并检查通道设置和拓扑布局中的参数配置。
      3. 点击显示面板上的校准按钮执行自动校准。信号质量指示器可用于验证接收到的数据完整性。评估数据质量是否满足开始采集的要求，即观察各通道是否显示为绿色或黄色。
        注意：若某些通道显示为红色或白色，应将其从帽具上取下，检查是否有头发阻碍光线到达头皮，并使用布或毛巾清洁光极。重新将其连接至帽具并重复校准过程。
      4. 准备就绪后，点击预览查看信号接收情况，随后点击记录开始信号采集。
      5. 打开块编程软件 NIRStim（参见材料表），启动预设实验区块的呈现。标记应自动注册，并在 fNIRS 数据采集软件中可见。
      6. 实验结束后，点击停止结束记录，关闭软件，并确认文件已保存至指定目录。
  6. fNIRS 数据分析
    1. 使用 NIRSLAB 软件49（参见材料表）对信号进行预处理。按以下步骤操作：
      1. 对原始光强数据应用带通时间滤波器（0.01–0.2 Hz），以去除心率、呼吸频率以及极低频振荡的影响。
      2. 为进行信号质量控制，设定每个通道的排除标准：增益大于 8 或变异系数大于 7.5% 的通道应予以剔除。
      3. 应用修正的比尔-朗伯定律，以整个时间序列作为基线，计算 HbO₂ 和 HHb 的变化量。
        注意：本研究中，HbO₂ 和 HHb 的时间序列被分割为若干区块（社会性与非社会性），并导出为文本文件，用于后续在 R 平台8（用于统计计算，参见材料表）中的分析。
      4. 分别分析社会性条件与对照条件。为每种条件的九个区块分别构建相关矩阵，矩阵元素表示在评估通道中每对被试之间的相关性（Spearman 相关）。为检验任务过程中个体间相关性的统计显著性，采用单样本 t 检验8，显著性水平设为 5%。

fNIRS脑图谱示意图、探测器-光源设置、脑区定位、光学成像。
图4：受试者1头帽上光极的分布。 字母S和D分别代表光源和探测器。S1位于10-20系统AF7坐标处；S2位于AF3；S3位于AF8；S4位于AF4；D1位于Fp1；D2位于F5；D3位于Fp2；D4位于F6。通道按以下方式布置：通道1位于S1-D1之间；通道2位于S1-D2之间；通道3位于S2-D1之间；通道4位于S2-D2之间；通道5位于S3-D3之间；通道6位于S3-D4之间；通道7位于S4-D3之间；通道8位于S4-D4之间。 请点击此处查看该图的放大版本。

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结果

该方案应用于一组由年轻女性（24-27岁）组成的四人小组，她们均为圣保罗阿尔伯特·爱因斯坦以色列医院的研究生项目学生，具有硕士或博士学位教育背景。所有参与者均为右利手，仅一人报告有绘画经验。所有参与者均无神经系统疾病史。

在量表和心理测试结果方面，两名参与者（2号和4号）的焦虑得分较高（分别为17和15，参考值为9）44，且均达到抑郁症的临界值（9）44。所有参与者在注意力和多动方面的量表得分均低于临界值

还对参与者的社交技能库进行了测量。被试2、3和4的得分高于70%（社交技能库发育良好）。被试1的得分为25%（提示存在社交技能缺陷）。该测试还分析了特定的社交技能，包括F1：应对风险和自我肯定；F2：表达积极情绪时的自我肯定；F3：交谈与社交应变能力；F4：在陌生人和新情境中的自我表露；以及F5：自我控制与攻击性。在这些因子中，所有参与者在F1、F2和F3上的得分均较低（1%至3%），而在F4（20%至65%）和F5（65%至10...

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讨论

本研究旨在建立一种在自然条件下同时对四个大脑进行超扫描的实验方案。该实验范式采用了不同的绘画任务，并对多种结果指标、绘画参数、行为和脑信号进行了相关性分析。该方案中的关键步骤是考虑其高度复杂性所带来的挑战，并维持其生态性和自然性条件。

视频观察是本研究的关键。 实现了在时间轴上对非语言交流行为进行编码与分割50视频的定性分析有助于观察在寻找可能表明编码功能（从他人获取信息）和信号功能（与他人交流）的迹象时的注视行为。39,40它还有助于通过突出个体和群体模式来完善观察信息13仅靠定量的眼动测量无法理解注视质量。这种注视可能仅表现为一种自动化的重复行为，或处于认知层面的比较与结构化思维模式。18,19然而，由于事件序列的数量较少，本研究无法进行序列...

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披露

Paulo Rodrigo Bazán 已向 NIRx Medizintechnik GmbH 和 NIRx Medizintechnik GmbH 的经销商 Brain Support Corporation 提供过自由职业形式的科学咨询服务。其他作者声明，在本文的作者身份或发表方面不存在利益冲突。

致谢

作者感谢脑研究所（InCe-IIEP）和以色列阿尔伯特·爱因斯坦医院（HIAE）对本研究的支持。 特别感谢José Belém de Oliveira Neto对本文的英文校对。

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材料

本文使用的材料清单
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2 NIRSport NIRx Medizintechnik GmbH, GermanyNirsport 88设备隶属于InCe（中国台湾 Instituto do Cérebro - Hospital Israelita Albert Einstein）。两套连续波系统（NIRSport8x8，NIRx Medical Technologies，Glen Head，NY，USA），每套包含八个发射两种近红外光波长（760 和 850 nm）的LED光源以及八个光学探测器。7.91 Hz。数据使用NIRStar软件15.2版 （NIRx Medical Technologies，Glen Head，New York）以3.472222的采样率采集。
4 套fNIRS帽NIRx Medizintechnik GmbH, Germany记录中使用的黑色帽具基于国际10-20系统配置
Câmera 360° - Kodak Pix Pro SP360KodakKodak PixPro： https://kodakpixpro.com/cameras/360-vr/sp360
辅助摄像机 - Iphone 8AppleIphone 8辅助摄像设备
fOLD工具箱（fNIRS Optodes’ Location Decider）Zimeo Morais, G.A., Balardin, J.B. & Sato, J.R. fNIRS Optodes’ Location Decider (fOLD): 一个由感兴趣脑区引导探头排布的工具箱。 Scientific Reports. 8, 3341 (2018). https://doi.org/10.1038/s41598-018-21716-z版本 2.2 (https://github.com/nirx/fOLD-public)探头的放置由fOLD工具箱（fNIRS Optodes’ Location Decider）指导，该工具箱可在国际10–10系统中布置光源和探测器，以根据多个分区图谱最大程度覆盖目标解剖区域。采用ICBM 152头部模型 的分区方法生成蒙太奇布局，设计目标为充分覆盖双侧前额叶皮层最前部区域
微软Surface笔记本电脑MicrosoftfNIRS信号接收用笔记本电脑
统计计算R平台 https://www.r-project.org R 4.2.0版R是一种用于统计计算和图形的自由软件环境，可在多种UNIX平台、Windows和macOS上编译和运行
REDCapREDCap部分由美国国立卫生研究院（NIH/NCATS UL1 TR000445）支持REDCap是一款安全的网络应用程序，用于构建和管理在线调查及数据库
Mangold Interact软件Mangold International GmbH, Ed. interact 5.0Mangold： https://www.mangold-international.com/en/products/software/behavior-research-with-mangold-interact.html。可用于行为结果的视频分析以及自主神经监测中情绪驱动的生理变化分析（可能需要DataView等附加软件）。支持同时使用多种类型的摄像机，并提供数百种编码方法的变体
NIRSite软件NIRx Medizintechnik GmbH, GermanyNIRSite 2.0用于创建蒙太奇布局，并辅助黑色帽具上的探头排布与定位
nirsLAB-2014软件NIRx Medizintechnik GmbH, GermanynirsLAB 2014fNIRS数据处理
NIRStar软件NIRx Medizintechnik GmbH, Germany版本 15.2 用于fNIRS数据采集：使用NIRStar软件15.2版 ，采样率为3.472222
NIRStim软件NIRx Medizintechnik GmbH, Germany 用于创建和组织实验范式模块

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使用功能性近红外光谱技术研究协作绘画过程中的群体同步性
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