观察虚拟社会互动的神经相关性的脑成像研究

本实验的总体目标是通过使用在社交情境中互动的虚拟角色，并结合功能性磁共振成像（fMRI）记录，来探究观察社会互动时的神经关联。该目标通过创建全身动画角色实现，这些角色在类似商务的场景中以主人和客人身份相互互动，同时设置无生命特征的角色作为对照条件。随后，在参与者观察虚拟社会互动过程中记录脑成像数据，并对数据进行分析，以识别参与所谓社会认知网络的脑区。通常对观察和评估社会互动敏感的脑区包括颞上沟、外侧和内侧额叶皮层以及杏仁核，因为该方法能够探究社会认知的神经关联。

这一研究可能有助于理解社交行为缺陷的潜在原因，此类缺陷可见于社交恐惧症和自闭症等临床状况中。该技术相较于现有方法（如使用面部刺激材料的方法）的主要优势在于，通过使用全身动画角色，可以引入更接近真实社交互动的操作，例如正式的身体接触和握手，而仅使用面部刺激材料则无法实现这一点。

该任务包含一系列持续十秒的动画视频，展示非语言的宾客与主持人互动场景。在商务情境中，受试者会看到宾客被一位主持人迎接，此为社会互动条件；或被主持人的纸质人像迎接，此为无社会互动或对照条件。主持人可能表现出鼓励进一步社交互动的行为，称为趋近条件；也可能表现出对进一步互动缺乏兴趣的行为，称为回避条件。

除了观察受试者表现出的基本行为类型外，还可纳入对正式身体接触行为影响的研究。例如，在一半的试验中，角色可在问候程序中握手，而在另一半试验中则不做任何身体接触。这种操作可能因观众的文化背景不同而具有不同的意义。

其他操作可能涉及将观察者的视角从个人化转变为非个人化。通过呈现“我”或“其他”等词语，该操作能够识别出受个人参与度调节的反应。这两种视角之间的切换可以在每次试验开始时进行提示。

视频播放后可跟随多种评分界面。例如，要求受试者在五点量表上对主持人的能力、可信度以及开展业务的兴趣程度进行评分，其中0表示完全不，5表示非常。这些评分项目应在各次试验中进行顺序平衡，以避免顺序效应。

此外，视频中人物所表现出的行为、种族背景、衬衫、颜色和发型等特征应进行平衡设计。可能影响社会互动的基本因素（如吸引力）也应加以控制，以确保不同试验类别之间不存在系统性差异。每次实验开始时应先呈现6秒的注视点，以使MR信号达到稳定状态；或者在每个实验区块内对试验顺序进行随机化，并在被试间进行平衡，以避免刺激材料、可预测性及顺序效应。

每次影片试验以及每次运行结束之后，均有一个八秒的试次间间隔。此外，为避免产生偏差性数据丢失，理想情况下，每种操控条件应在每个区组中均等呈现。当受试者到达时，务必获得其书面知情同意，并进行磁共振成像安全筛查。

同时让受试者完成评估人格特征和当前心理状态的问卷，这些因素可能影响扫描前研究期间的受试者反应。向受试者详细说明扫描流程，并针对行为任务提供具体指导，以避免不适感，并提高其对任务的熟悉程度。此外，让受试者进行一次简化的练习测试。

现在将受试者带入扫描室，并指导其仰卧于扫描床上。提供空气保护以及隔离式耳机以进行沟通。扫描过程中，为头部提供额外的缓冲垫，以确保扫描期间的舒适性并尽量减少移动。

此外，可将一段胶带的非黏性面轻轻缠绕在受试者的前额，以进一步减少头部运动，从而评估其对情绪性和中性图片的自动内隐心理生理反应。除了主观评分外，还可以在功能性磁共振成像（fMRI）扫描期间记录皮肤电导反应。最后，将受试者右手舒适地放置在反应盒上，并检查确认按钮工作正常。在附近放置一个紧急停止按钮，以便受试者在开始数据采集前如需立即停止扫描时可以及时示意。

确保受试者能够清晰地看到用于刺激呈现的屏幕投影。首先，获取高分辨率的T1加权结构像，例如SPGR或MPRAGE图像。接下来，设置功能扫描序列，以实现全脑覆盖。

在我们的研究中，我们以轴向采集28个功能像切片，体素大小为4×4×4毫米。采用回波平面脉冲序列，重复时间（TR）为2000毫秒，回波时间（TE）为40毫秒，视野（FOV）为256×256毫米，告知受试者功能成像即将开始，并提醒其即将执行的任务。此时，确保扫描仪与刺激呈现同步启动。

扫描完成后，协助参与者离开扫描仪，并务必感谢其参与本次实验。数据采集完成后，可使用任何功能性磁共振成像（fMRI）处理软件包进行分析，例如常用的统计参数映射（Statistical Parametric Mapping，简称 SPM）。本实验室将 SPM 与自主开发的 MATLAB 程序结合使用。

我们课题组在实验室中对数据进行预处理时，通常包括以下步骤：质量控制、图像对齐、运动校正、配准、标准化以及使用8毫米核进行空间平滑。在使用SPM时，通过实施一般线性模型，评估每种感兴趣条件下的记录数据与预设的血流动力学响应函数的拟合程度。或者，也可以对每种条件下的数据进行选择性平均，以观察与各条件相关的原始FMR信号，而无需对血流动力学响应函数的形状做出预先假设。

在此情况下，可以逐个时间点评估反应的差异，通过与刺激前基线进行比较，揭示感兴趣的对比变化，以及一种条件与另一种条件之间的差异。这些分析方法可单独使用，也可结合使用。数据分析可将基于体素的方法与感兴趣区域方法相结合，以比较与特定条件相关的脑活动，例如社会互动与非社会互动之间的比较。

全脑体素水平分析将生成统计图谱，以识别与任务相关的大范围脑区网络；而感兴趣区域（ROI）分析则可用于针对性地考察预先确定为社会认知网络组成部分的特定脑区的响应情况。感兴趣区域分析还可用于提取fMRI信号，以进行图示说明。对社会互动与无互动对照试验的比较揭示了典型社会认知相关脑区的激活。

此处展示了一幅功能图，显示了上颞沟以及外侧前额叶皮层的激活情况。颜色条表示激活图中 TValue 的梯度变化。线图则展示了从每种试验类型和每个时间点的各脑区 ROI 中提取出的 fMRI 信号的时间进程。

我们在此观察到杏仁核的激活，同样展示了感兴趣区域（ROI）的时间进程，最后是内侧前额叶皮层的反应。所有数据均来自15名参与者的实验结果，反映了大脑活动与趋近和回避行为起始时间锁定的关系。在执行该实验过程中，重要的是要使用生态效度高的刺激材料，并确保其得到适当的平衡和精确的时间控制。观看本视频后，您应能充分理解如何使用全身动画虚拟角色进行实验研究。

结合功能性磁共振成像记录，研究健康个体和临床参与者观察社会互动时的纽约相关神经活动特征。