功能性近红外光谱技术用于记录社交互动过程中的大脑活动

0 次观看5:41 分钟 • May 29th, 2025

以一对佩戴功能性近红外光谱(fNIRS)系统探头网格的亲子组合开始实验,将其安置在共享显示屏前方。

网格中的发射探头发射近红外光,该光可穿透脑组织。

作为基线,在无刺激存在时,脑血管中的血液维持正常的代谢氧水平。

通过测量探测器探头检测到的反射光来记录基线活性。

引入一种视觉刺激,要求参与者通过按键进行合作或竞争反应,从而增强前额叶皮层的活动,该脑区对社会互动至关重要。

神经元活动增强会提高代谢耗氧量,从而触发携带氧合血红蛋白的富氧血液流动。

氧合血红蛋白增加导致光吸收发生变化,反映了活动的增强。

分析任务过程中参与者之间活动增强的共现情况,以评估脑间同步性。

首先选择一个帽罩尺寸,该尺寸应与受试者的头围相同或略大。在两个原始 EEG 帽罩的前额区域,分别切割出 15 个直径约为毫米的孔洞,排列成横向 3 行 × 5 列的网格。确保各孔洞在任意方向上相距 30 毫米,且中间一列孔洞位于前额正中央。为了提高帽罩佩戴舒适性并减少压力压痕,需在探头插座与帽罩内侧支架网格之间以及边缘处粘贴柔软的泡沫材料。

接下来,将一个空的 3 乘 5 探针固定架网格安装到每个改装后的 EEG 帽上,使固定架网格本身位于帽的内侧,且固定架的插槽插入孔中。然后,将探针轻轻插入网格上相应的固定架插槽中,确保每个探针仅第一个卡环插入插槽,此时会发出 1 次“咔哒”声。

在最近的测量系统上打开探头组监控窗口,并选择两个以 3×5 网格排列的探头组,分别用于参与实验的儿童和成人。确保两个探头帽的探头布局与探头组窗口中的布局相对应。接下来,在测量前 30 分钟开启近红外光谱(NIRS)测量系统的激光二极管,以使系统达到稳定的运行温度。

设置近红外光谱测量系统的所有必要选项。确保设备已设定为事件相关测量模式,并且用于接收实验范式触发信号的 RS-232 串行输入已启用。然后,通过启动作为心理物理学工具箱扩展基础的技术计算软件,并将当前目录设置为实验范式所保存的文件夹,来准备实验范式。最后,在计算机屏幕前放置两个下颌托架,以防止实验过程中头部移动。

首先引导两名参与者进入测试室,并介绍实验设置。然后让参与者并排坐在计算机屏幕前。调整下颌托的高度,使两名参与者均能舒适就座。提供指导说明,并进行合作性游戏和竞争性游戏的练习试验。

接下来,根据10-20系统测量并标记每个受试者头部鼻根点(nasion)与枕外隆突点(inion)之间距离的10%处,确定FPZ点。然后关闭激光,小心地将带有探头的帽套戴在受试者头部。确保最底行的中间探头置于FPZ点上,中间探头列沿矢状参考线对齐。将光纤线缆放置在近红外光谱(NIRS)测量系统附带的支架臂上,使其自然下垂,不与受试者或座椅接触,且不对帽套产生牵拉。

接下来,将每个探头进一步推入其插孔,直到探头外壳顶部中央可见一个小的白色凸起。然后,再次打开激光,通过点击近红外光谱测量系统探头监测窗口中的“自动增益”按钮来测试信号质量。如果某一通道显示为黄色,表示信号不足,请轻轻将探头周围探头尖端下方的头发拨开。

调整探头,并再次点击自动增益按钮,查看信号质量是否有所改善或显示为绿色。当信号质量达到满意水平后,用毛巾盖住受试者的手,使其无法看到各自游戏伙伴的手部动作。然后开始实验。实验结束后,保存数据,并通过点击文本文件输出按钮,将原始光强度数据导出为文本文件。