Name: Hyperscanning 合作伙伴时如何发现刺激处理对近距离活动相关脑电位的影响 (视频) | JoVE Journal
Uploaded: 2018-05-31T12:30:00.000+00:00
Duration: 9 min 52 s
Description: 了解如何使用同步脑电图技术检测亲密伙伴间刺激处理对脑活动的影响。该方法通过实时记录双人EEG数据，揭示脑间互动机制，为研究人类意识与社会认知提供新视角。

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本文所述所有方法均事先获得道格拉斯研究所研究与伦理委员会的批准。
1. 受试者招募、实验室接待与问卷调查
<ol>
	<li>招募成对的参与者（18至35岁之间的亲密朋友、兄弟姐妹或配偶），并告知他们到达实验室后需分别填写《友谊资格问卷》，以确保实验仅纳入关系密切的个体[示例广告参见附录1]。</li>
	<li>确保他们符合所有其他纳入标准（即：右利手、大学教育水平、视力正常或矫正至正常、不佩戴隐形眼镜、无脏辫发型、无药物滥用史、无精神疾病、未使用精神类药物）。若符合条件，则为其安排实验室访问时间。</li>
	<li>参与者到达实验室后，向其表示欢迎，获取知情同意书，随后将其分开，并让每位参与者独立填写《友谊资格问卷》和《麦吉尔友谊问卷》。</li>
	<li>该步骤用于评估参与者对其关系的态度，并排除关系不够亲密、未达到至少13题正确回答最低标准的配对。</li>
	<li>待其答案上传至实验室数据库后，核查每位参与者是否至少有13题回答正确。</li>
	<li>引导配对参与者进入脑电图（EEG）记录室。开启刺激呈现计算机和脑电数据采集计算机。启动脑电采集软件[图1]，并将脑电通道状态设置为&#34;阻抗检查&#34; [图2]。</li>
	<li>让每位参与者坐在相邻房间内指定的计算机桌前，两房间之间以玻璃窗隔开。保持窗帘打开，使每位参与者能够看到自己的同伴。鼓励他们进行交谈（例如，讨论《友谊资格问卷》中的回答），以维持彼此在场的感受。</li>
</ol>
2. 电极帽放置（参见 Gu 等，2014）
<ol>
	<li>测量受试者的头围，并用铅笔标记 Fp1 和 Fp2 电极位置，选择合适尺寸的电极帽。</li>
	<li>使用酒精棉片清洁每位受试者的额头和耳垂。</li>
	<li>在 EEG 电极帽的 Fp1 和 Fp2 位置插入两个前额粘性海绵电极片。</li>
	<li>将电极片的粘性端对准受试者额头上已标记的 Fp1 和 Fp2 位置，让受试者将其按压牢固，然后将电极帽拉至头部，使其紧密贴合颅骨。检查电极帽是否对称地佩戴在头部（从左右和前后两个角度观察），然后将 EEG 输出端连接至放大器插口。</li>
	<li>使用一支 10 mL 带钝针头的注射器，轻柔但有力地接触受试者的头皮，并横向移动针头以分开头发。从该位置开始，向头皮上注入导电凝胶（约 0.5 mL），并向上注入，首先在接地电极处形成凝胶柱。随后，向两个耳电极中注入凝胶，并将其固定在耳垂上。将左耳电极插入放大器盒的上方通道，右耳电极（作为参考电极）插入其下方对应的通道。</li>
	<li>使用先前安装在注射器上的无菌钝针头，通过在其余各个电极位置轻轻晃动注射器来分开头发，确保针头与头皮接触。然后，以缓慢向上的动作开始向其余每个电极位置注入导电凝胶，以形成从头皮延伸至电极金属部分的凝胶柱。</li>
	<li>使用无菌锐针，从接地电极和耳电极开始，小心而轻柔地通过每个电极刮擦头皮表面，以去除死皮，并使凝胶与头皮和耳垂的活细胞接触，从而提高导电性。</li>
	<li>在刮擦头皮的同时检查阻抗是否合适。当各通道阻抗降至 5 kΩ 以下时，放大器盒上对应电极通道的指示灯将由橙色变为绿色 [参见 照片 3]。
	<ol>
		<li>注意：若某个特定电极工作异常，可添加更多凝胶并用针头进一步刮擦。若问题仍然存在，可通过将短接导线插入放大器上故障电极的插槽，并将另一端连接至 EEG 帽中的对应电极位置来解决。</li>
	</ol>
	</li>
</ol>
3. 脑电图/事件相关电位数据记录 4. 脑电图/事件相关电位数据记录
<ol>
	<li>实验开始前，指导参与者在整个测试期间尽量感受其同伴的存在。然后，拉上双层玻璃窗两侧的窗帘，调暗灯光，并关闭每位参与者的房间门。</li>
	<li>输入相应命令以启动给定的刺激序列，运行刺激呈现软件。随后，在两位参与者同时接受视觉刺激的同时，开始记录其脑电图（EEG）数据。</li>
	<li>刺激呈现序列结束后，停止记录脑电图数据。</li>
	<li>实验结束时，小心取下脑电帽，并协助参与者清洗和吹干头发。</li>
	<li>待参与者完成头发清洁后，让其填写一份事后问卷，报告他们在实验过程中感受到同伴存在的程度，具体是在实验的哪个阶段以及持续了多长时间感受到这种存在。</li>
	<li>将脑电帽和耳电极从放大器上拆下，取下一次性海绵垫，用流动水清洗脑电帽和耳电极。使用温和的肥皂和牙签清除电极上的导电膏，彻底冲洗后，将脑电帽置于空气中自然晾干。</li>
	<li>将USB驱动器插入脑电数据采集计算机的USB端口中，通过拖拽方式将数据文件复制到USB驱动器目录中，保存记录的数据。然后，将数据传输至另一台计算机进行数据处理。</li>
</ol>
4. 数据处理
注意：所有数据处理均使用 EEGLab.15 完成。
<ol>
	<li>打开数据处理软件[参见 材料表] 然后，通过输入 EEGLab &#34;eeglab&#34; 在命令界面[参见 截图 1 &amp;#38; 2].</li>
	<li>导入数据文件。此步骤中，首先单击 &#34;文件&#34; 在 EEGLAB 图形用户界面中，选择 &#34;导入数据&#34;，选择 &#34;使用 EEGLAB 函数与插件&#34;，然后单击 &#34;来自EDF/EDF+/GDF文件（BIOSIG工具箱）&#34; [参见 截图 3]. 选择所需的数据文件。</li>
	<li>创建脑电图事件列表，该列表包含一系列条目，对应于实验过程中使用的不同类型视觉刺激（例如，同一图像被标记为不同类别） &#34;S-BD&#34; 且不同的图像被认为带有不同的标记 &#34;D-BD&#34;）。为此，请单击 &#34;ERPLAB&#34; 在 EEGLAB 图形用户界面中，选择 &#34;事件列表,&#34; 并单击 &#34;创建 EEG 事件列表&#34; [参见 截图 4]. 在新窗口中，于相应字段下输入相关信息 &#34;活动信息&#34; 和 &#34;分箱信息（可选）&#34; 对于 S-BD 类别，点击 &#34;更新行&#34;. 对 D-BD 类别重复此过程。点击 &#34;应用&#34; [参见 截图 5].</li>
	<li>提取基于时间窗的片段，每个片段（或称试次）包含一个持续时间为1,204 ms的ERP波形，时间范围从-204 ms到1000 ms，其中0时刻对应视觉刺激的起始点。在此步骤中，选择 &#34;ERPLAB&#34; 在 EEGLAB 图形用户界面中点击 &#34;提取基于时间窗的片段&#34; [参见 截图 6]. 在新窗口中，位于 &#34;基于时间窗的周期时间范围（毫秒），&#34; 撰写 &#34;-204 -4&#34;. 点击 &#34;RUN&#34; [参见 截图 7].</li>
	<li>对片段进行伪迹检测。此步骤将剔除所有因放大器饱和或模数转换削波而受到影响的试验。对于4个额部脑电电极（Fp1、Fp2、F7和F8），若片段中存在低于-100微伏和/或高于+100微伏的信号，则该片段将被剔除。类似地，对于其余24个非额部电极，若片段中存在低于-75微伏和/或高于+75微伏的信号，则该片段将被删除。此外，在全部28个电极中，若片段包含持续超过100毫秒的平坦直线，也将被剔除。为消除极端电压，首先点击 &#34;ERPLAB&#34; 在 EEGLAB 图形用户界面中，然后选择 &#34;分段数据中的伪迹检测&#34; 并点击 &#34;简单电压阈值&#34; [参见 截图 8]. 在新窗口中，位于 &#34;测试周期（开始 结束）[ms]&#34; 撰写 &#34;-204 1000&#34;；在……之下 &#34;电压限制[μV]（例如 -100 100）：&#34; 撰写 &#34;-100 100&#34;；在……之下 &#34;通道，&#34; 撰写 &#34;1:4&#34; （仅选择前方的4个电极）。选择 &#34;接受&#34; [参见 截图 9]. 对其余24个电极重复此过程，并在必要时做出相应调整（即 写作 &#34;-75 75&#34; 而不是 &#34;-100 100&#34; 用于电压限制；写入 &#34;5:28&#34; 而不是 &#34;1:4&#34; 选择其余24个电极）。接下来，为去除平直线，请单击 &#34;ERPLAB&#34; 在 EEGLAB 图形用户界面中，选择 &#34;分段数据中的伪迹检测&#34;，然后单击 &#34;封闭 &amp;#38; 平直线&#34; [参见 截图 10]. 在新窗口中，位于 &#34;测试时段（开始 结束）[ms]&#34;，书写 &#34;-204 1000&#34;；在……之下 &#34;振幅容差（单个值， 例如 2):&#34;，书写 &#34;-1×10⁻⁷ 1×10⁻⁷&#34;；在……之下 &#34;持续时间 [ms]&#34;，书写 &#34;100&#34;；在……之下 &#34;通道&#34;，书写 &#34;1:28&#34; （以选中全部28个电极）。选择 &#34;接受&#34; [参见 截图 11].</li>
	<li>计算每位参与者在每种条件（一致 vs. 不一致）下的平均事件相关电位（ERPs）。为此，请点击 &#34;ERPLAB&#34; 在 EEGLAB 图形用户界面中选择 &#34;计算平均事件相关电位&#34; [参见 截图 12].</li>
	<li>计算每种条件（一致与不一致）下ERP数据集的总平均值，并绘制相应的ERP波形图。此步骤中，请点击 &#34;ERPLAB&#34; 在 EEGLAB 图形用户界面中选择 &#34;ERP集的平均值（总平均）&#34; [参见 截图 13]. 在新窗口中，通过点击添加相关的 ERP 数据集 &#34;添加 Erpset&#34; 然后，点击 &#34;RUN&#34; [参见截图14。要绘制ERP波形图，请单击 &#34;ERPLAB&#34; 在 EEGLAB 图形用户界面中，单击 &#34;绘制ERP图&#34;，并选择 &#34;绘制ERP波形图&#34; [参见 截图 15]. 在新窗口下方 &#34;时间范围（最小值 最大值，单位：ms）&#34;，书写 &#34;-204.0 1000.0&#34; 并点击按钮 &#34;正方向向上&#34; （这会将按钮的标签更改为 &#34;负值向上&#34; 使得负的 y 值显示在 x 轴上方）；在 &#34;风格&#34;，选择 &#34;地形学&#34; 并改变 &#34;w&#34; 和 &#34;h&#34; 值到 &#34;0.1&#34;. 点击 &#34;PLOT&#34; [参见 截图 16].</li>
</ol>

<ol><li>Bressler, S. L. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aBressler%2C+SL+%22The+Handbook+of+Brain+Theory+and+Neural+Networks%22">The Handbook of Brain Theory and Neural Networks</a>. Arbib, M. A. , MIT Press. Cambridge, MA. 412-415 (2002).</li>
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<li>Di Russo, F., Pitzalis, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((EEG-fMRI+Combination+for+the+Study+of+Visual+Perception+and+Spatial+Attention%5BTitle%5D)+AND+%22Cognitive+Electrophysiology+of+Attention%22%5BJournal%5D)">EEG-fMRI Combination for the Study of Visual Perception and Spatial Attention.</a> Cognitive Electrophysiology of Attention. , Elsevier Inc. 58-70 (2014).</li>
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<li>Haffar, M., Pantecouteau, H., Bouten, S., Debruille, J. B. Further data for a potential cause for the similarity of percepts assumed across individuals. Journal of Cognitive Neuroscience. (H39), Supplement to the Journal of Cognitive Neuroscience, abstract of poster presentation 232(2016).</li>
<li>Gu, V., Mohamed Ali, O., L'Abbée Lacas, K., Debruille, J. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Investigating+the+Effects+of+Antipsychotics+and+Schizotypy+on+the+N400+Using+Event-Related+Potentials+and+Semantic+Categorization%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Vis.+Exp%22%5BJournal%5D)">Investigating the Effects of Antipsychotics and Schizotypy on the N400 Using Event-Related Potentials and Semantic Categorization.</a> J. Vis. Exp. (93), e52082(2014).</li>
<li>Psychotoolbox-3. , Available from:
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<li>University of Florida. The Center For The Study Of Emotion And Attention. , Available from:
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<li>The fronto-central N1 event-related potential could index an early inhibition of the actions systematically activated by objects. Touzel, M., Snidal, C., Segal, J., Debruille, J. B. Cognitive Neuroscience Society Annual Meeting, Mar 24-27, Boston, MA, , (2018).</li>
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<li>Debruille, J. B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+N400+potential+could+index+a+semantic+inhibition%5BTitle%5D)+AND+%22Brain+Research+Reviews%22%5BJournal%5D)">The N400 potential could index a semantic inhibition.</a> Brain Research Reviews. 56 (2), 472-477 (2007).</li>
<li>Light, G. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Electroencephalography+%28EEG%29+and+event-related+potentials+%28ERPs%29+with+human+participants%5BTitle%5D)+AND+%22Curr+Protoc+Neuro%22%5BJournal%5D)">Electroencephalography (EEG) and event-related potentials (ERPs) with human participants.</a> Curr Protoc Neuro. , 21-24 (2010).</li>
<li>Luck, S. J. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aLuck%2C+SJ+%22An+Introduction+to+the+Event-Related+Potential+Technique%22">An Introduction to the Event-Related Potential Technique</a>. , MIT Press. Cambridge, Mass. (2005).</li>
<li><a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Disorders+of+consciousness+after+acquired+brains+injury%3A+the+state+of+the+science%5BTitle%5D)+AND+%22Nat+Rev+Neurol%22%5BJournal%5D)">Disorders of consciousness after acquired brains injury: the state of the science.</a> Nat Rev Neurol. Giacino, J. T., Fins, J. J., Laureys, S., Schiff, N. D. , Macmillan Publishers Limited. 1-16 (2014).</li>
</ol>

不存在需要申报的利益冲突。

在研究个体大脑是否对另一个人的刺激处理过程敏感时，我们记录了成对参与者在各自观看一组图像时的脑电图（EEG）。
我们操控了向两名参与者展示的图像的相同性。通过屏幕上的指示，每位参与者均被告知，其所看到的内容将始终与其同伴所看到的不同。在一半的实验时间内，参与者被展示不同的图像（即 一致的条件）和一半的时间，相同的图像（即 不一致条件）。试验在不一致条件和一致条件之间进行随机分配。
如果一方的刺激加工能够影响另一方大脑的电动力学活动，反之亦然，那么在不同实验阶段中，不一致试次的LPP成分平均电压可能与一致试次不同。across session的确如此，我们的初步结果支持了这一假设：关键阶段的LPP数值根据一致性条件而不同于控制阶段。该效应出现在无区块偏差且不存在因同伴噪声（例如由强烈视觉刺激引发的呼吸变化）导致的任何潜在隐性不一致检测的情况下。
本文的目的是介绍一种利用脑电图（EEG）同时测试成对参与者的新型实验范式。关于实际的脑电图记录，有必要强调几点。首先，脑电帽必须紧密贴合头部。过大的脑电帽会导致凝胶柱不稳定，从而引起阻抗变化，影响记录质量19。其次，必须让参与者明确，他们应避免过度的身体动作、频繁眨眼或面部及颈部肌肉的收缩，因为这些行为可能扭曲脑电信号，使数据难以解读20。实验结束后，必须对设备进行彻底清洁，以防止电极被干燥的凝胶残留物绝缘，从而影响后续的信号采集。第三，如果出现信号问题（如噪声或平直波形），应确保接地电极和参考电极均已正确连接。降低所有电极的阻抗有助于减少噪声，防止其充当天线捕获环境中的电磁干扰。因此，若存在连接问题，需重新涂抹导电凝胶，并重新刮擦电极下方的头皮。若脑电图中出现肌电图干扰，应让受试者放松，并提醒其放松面部和颈部肌肉，然后再继续实验。
在开展任何脑电图（EEG）实验之初，必须牢记该技术所伴随的局限性。例如，其空间分辨率欠佳可能是需要考虑的因素之一。另一个需要考虑的问题是脑电图对眨眼、肌肉活动和身体运动的高度敏感性，这些因素会在记录中引入伪迹21。总体而言，这些局限性可通过其他神经影像方法（如功能性磁共振成像fMRI和近红外光谱成像NIRS）或通过将脑电图与其他方法结合使用来加以弥补。尽管如此，与其他脑成像技术相比，脑电图自身也具有独特优势，其中最显著的是其卓越的时间分辨率，使研究人员能够以毫秒级精度探测神经活动。此外，脑电图是一种无创且无痛的工具，对受试者不构成任何风险。同时，与其他神经影像技术相比，脑电图的成本相对较低。因此，在本文所介绍的新型成对测试方法中，脑电图成为显而易见的监测技术选择。

脑电图（EEG）反映的是大量神经元群体突触后电反应的总和1 信息处理过程中产生的2 在这些反应中，某些模式与感觉、运动或认知事件在时间上同步。这些 &#34;事件相关&#34; 脑电图的模式被称为事件相关电位（ERPs）。3 事件相关电位（ERP）由多个偏转组成（例如 N300，N400 &amp;#38; P600)。这些偏转均以其相对于事件起始的潜伏期、电压（或振幅）、电极性（正或负）以及在头皮上的分布特征为标志，这些特征为揭示潜在的神经计算过程提供了线索3.
事件相关电位（ERP）研究使我们能够获取有关高阶复杂认知操作背后基本神经过程的信息4。ERP 方法主要应用于心理学和神经精神疾病研究。与其他神经影像技术（如功能性磁共振成像（fMRI）和近红外光谱成像（NIRS））相比，ERP 的一些优势包括其优异的时间分辨率，使研究人员能够以毫秒级精度追踪大脑的计算活动，以及相对较低的成本效益。在同时测试两名参与者的情况下（如本研究所示），这一点尤为重要5,6。
在本实验中，我们主要关注晚期后部正波（late posterior positivity, LPP），这是一种具有较晚潜伏期的事件相关电位（ERP）（即刺激呈现后250至1000毫秒）。当呈现具有意义的刺激（如词语、物体、面孔和场景）时，会诱发该成分。著名的P3b成分属于LPP家族，其在词语刺激后约600毫秒达到峰值，而在面孔和场景刺激后峰值则出现在约750毫秒。工作记忆中（从而进入意识层面）的新信息量越大，且这些信息越生动、显著和明确，该电位的振幅就越大7,8。当刺激本身或其任何特征（例如其确切出现时间）出乎意料时，所诱发的LPP振幅会大于刺激及其各个特征均被完全预期时的情况。因此，大量认知因素均可影响LPP的振幅8,9。
同时记录两名参与者在接收视觉刺激时的脑电图（EEG），有助于评估当双方均无法看到对方所呈现内容时，其中一名受试者的脑活动是否可能影响另一名受试者脑电动力学。
由于事件相关电位（ERP）的电压、头皮分布和潜伏期均能提供有关大脑正在进行的神经计算的线索，因此可以通过测量这些指标来检验外部因素对大脑的影响，并检测密切关联个体之间视觉刺激加工的差异。为了验证这种影响的存在，我们聚焦于一个操作性假设：一个人在观看视觉刺激时诱发的晚期正电位（LPP），可能受到其同伴所呈现刺激的影响。该假设基于如下观点：如果一个人的刺激加工过程会影响另一个人的神经活动，那么前者大脑产生的这一新信息可能会调节后者LPP的波幅。
基于一个补充性想法，提出了一个更为精确的假设：当已知所呈现的刺激与亲近他人所看到的刺激不同时，该刺激对亲近他人脑活动的影响应当被阻止。实际上，在这种情况下，这种影响构成了一种无关的干扰。为了建立这种认知，每对参与者被告知他们将看到不同的刺激。然而，实验中仅有一半的试验符合这一指示，这些试验构成了“不同刺激条件”（DCS）。其余一半试验则与该指示不一致，即每对被试同时接受相同的刺激，从而构成“相同刺激条件”（ISC）。设置后一条件的目的是作为对照条件，在此条件下不应产生抑制作用，因为此时处理的信息确实对应于亲近他人实际接收到的刺激。我们预测，由于缺乏此类抑制作用，将有更多信息进入工作记忆的内容，从而导致ISC条件下的LPP波幅大于DCS条件。此外，若发现此类事件相关电位（ERPs）的差异，将进一步证实刺激加工过程可能影响亲近他人的ERPs，因为被试无法看到其同伴实际接收的刺激。
这些预测在之前的两项实验中得到了证实，且实验还表明，每对参与者之间必须具有较近的社会关系，而不能是陌生人。10,11 然而，在这些实验中，成对的两名参与者并未在声学和视觉上进行隔离。尽管观察到的事件相关电位（ERP）效应由经典的视觉和/或听觉交流所导致的可能性极低，且考虑到这些结果对社会认知研究具有重要意义，我们仍决定在参与者之间引入玻璃屏障和帘幕隔离，以验证ERP差异是否依然存在。
然而，我们意识到这样做可能导致参与者在实验过程中不再感受到彼此的共在感，而这可能产生一定影响。因此，我们认为有必要提醒参与者在整个实验过程中尽量感受其同伴的存在，并在实验后的汇报环节询问他们是否成功做到了这一点。
此外，在前两项评估刺激加工对亲近他人事件相关电位（ERP）影响的实验中 10,11DSC 和 ISC 分别对应于不同的试验区块。为防止疲劳、策略偏好及其他混杂因素的影响，本实验的实验条件现对应于随机化的试验。 在……之内 块
在本项新实验中，两名参与者（A 和 B）分别坐在两个相邻房间内各自的计算机屏幕前。分隔两个房间的墙壁上设有一扇 86 厘米 × 178 厘米的玻璃窗，窗户两侧均挂有窗帘。因此，在正式实验过程中，尽管参与者实际上是并排而坐，但彼此既无法看到对方，也无法听到对方的声音。然而，在实验开始前，当为参与者佩戴脑电图（EEG）帽时，窗帘是打开的，此时他们可以互相看见，从而保持一种亲近感。在为每位参与者佩戴好用于记录脑电活动的 EEG 帽，并检查 EEG 信号质量无误后，窗帘将被关闭。但最重要的是，参与者被明确指示：在整个实验过程中，应努力持续感知其同伴的存在。屏幕上的操作提示会指导每位参与者，尽力记忆即将在各自屏幕上同时闪现的图像，并避免频繁眨眼或做出过多的面部动作。
他们对这两类图像性质的认知通过屏幕上的指令进行实验控制，这些指令明确告知参与者，他们所看到的视觉刺激始终与其同伴所看到的不同。然而，如前所述，每位参与者会看到200张图像，其中100张实际上与其同伴所看到的图像不同，构成一致条件或DSC（即不同刺激条件）；另外100张则实际上与其同伴所看到的图像相同。这些构成&#160;不一致条件或ISC（即相同刺激条件）。因此，在一次不一致的ISC试验中，两名参与者会同时看到完全相同的图像；而在一次一致的DSC试验中，两名参与者会同时看到不同的图像。这些试验的顺序是随机化的。
我们系统地探索了早于LPP时间窗的事件相关电位（ERPs），以检测当试次中的刺激实际不同时，不同刺激指令应引发的抑制效应指标。我们发现，在图像呈现后75-150毫秒的时间窗内，实验过程中感受到共情连接的参与者，其右额叶电极位点（尤其是F8）上DSC试次ERP平均电压减去ISC试次ERP平均电压所得差值的绝对值，大于未感受到共情连接的参与者。该效应主要出现在腹外侧前额叶皮层区域。基于我们先前关于抑制过程及负性ERP成分的研究16,17,18，我们在感受到共情连接的参与者中，筛选出DSC试次ERP比ISC试次更负者，即可能产生抑制效应的个体。正如预期，这些特定参与者在一致的DSC试次中的LPP显著小于不一致的ISC试次（见图&#160;4）。这些结果表明，在ICS试次中有更多的信息进入工作记忆内容，这些信息可能变得更加显著和/或更生动，和/或以更高的信心被整合。此外，这些结果证实了刺激加工对亲密他人ERP存在影响，而这种影响的发生排除了参与者看到伴侣实际所见图像或进行交流的可能性。

<table><tbody><tr><td>脑电图采集软件</td><td>Psychlab</td><td></td><td>http://www.psychlab.com/softw_general.html</td></tr><tr><td>8通道数字脑电放大器（NuAmp）</td><td>Neuro Scan Labs</td><td></td><td></td></tr><tr><td>2台计算机</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Matlab</td><td>The MathWorks, Inc</td><td></td><td>http://www.mathworks.com/products/matlab/</td></tr><tr><td>EEGLab Matlab工具箱</td><td></td><td></td><td>http://sccn.ucsd.edu/eeglab/</td></tr><tr><td>ERPLAB工具箱</td><td></td><td></td><td>http://erpinfo.org/erplab</td></tr><tr><td>刺激呈现软件</td><td>E-Prime</td><td></td><td></td></tr><tr><td>ECI电极帽</td><td>Electro-cap International, Inc</td><td></td><td>http://www.electro-cap.com/index.cfm/caps/</td></tr><tr><td>专用头部测量尺（四色丝带）</td><td>Electro-cap International, Inc</td><td></td><td>http://www.electro-cap.com/index.cfm/supplies/</td></tr><tr><td>一次性海绵盘</td><td>Electro-cap International, Inc</td><td></td><td>http://www.electro-cap.com/index.cfm/supplies/</td></tr><tr><td>电极帽固定带</td><td>Electro-cap International, Inc</td><td></td><td>http://www.electro-cap.com/index.cfm/supplies/</td></tr><tr><td>导电膏</td><td>Electro-cap International, Inc</td><td></td><td>http://www.electro-cap.com/index.cfm/supplies/</td></tr><tr><td>钝头针（BD Vacutainer PrecisionGlide 多次采样针）</td><td>Becton, Dickinson and Company</td><td></td><td></td></tr><tr><td>2个注射器</td><td>Electro-cap International, Inc</td><td></td><td>http://www.electro-cap.com/index.cfm/supplies/</td></tr><tr><td>4个耳电极</td><td>Electro-cap International, Inc</td><td></td><td>http://www.electro-cap.com/index.cfm/supplies/</td></tr><tr><td>酒精棉片</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>2支红色铅笔</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>供被试实验后洗头用的设施与用品——水槽、洗发水、梳子、毛巾、吹风机</td><td></td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

如何在超扫描伙伴时寻找刺激加工对亲密他人事件相关脑电位的影响

 How to Find Effects of Stimulus Processing on Event Related Brain Potentials of Close Others when Hyperscanning Partners

每对搭档的双方必须在不进行交流的情况下通过麦吉尔友谊问卷。随后，每位搭档被安排坐在两个相邻房间中其中一个房间的屏幕前。这些房间之间由一扇玻璃窗隔开，参与者可通过该玻璃窗交流，以在佩戴脑电图（EEG）帽时维持彼此在一起的感觉。在确认获得足够脑电信号后，玻璃窗会被窗帘遮盖，以防止视觉交流。此后，搭档双方必须保持沉默，但被要求在整个实验过程中努力感受对方的存在。实验开始前，参与者被告知他们每个人将依次看到一幅图像，且这些图像会在他们各自的屏幕上同时呈现。他们还被告知，在每次试验中，同时呈现的图像总是不同的。然而，他们并不知道，试验是随机化的：只有一半的试验符合这一指示，实际上包含两幅不同的图像。这些试验构成DSC，即不同刺激条件。另一半试验则与指示不一致，包含两幅完全相同的图像，构成ISC（相同刺激条件）。实验结束后，参与者被分为两组：一组是在大多数试验中报告感受到伴侣存在的人，另一组是报告未感受到伴侣存在的人。通过在至少两个时间窗（TWs）内，将DSC（与指示一致）的事件相关电位（ERPs）平均电压减去ISC（与指示不一致）的ERPs平均电压，来评估伴侣刺激加工的影响：首先是在75至150毫秒的时间窗内，感受到伴侣存在者的减法结果绝对值更大，尤其在右侧额区更为显著；其次是在LPP时间窗（即刺激呈现后650至950毫秒），对于早期（75-150毫秒）减法结果为负的个体，DSC条件下的ERPs显著比ISC条件更负。

本文展示了三幅图。这些图的每个部分（共28个部分）代表一个独立的脑电图（EEG）通道，并带有相应的标签（即 Fp1、Fp2、F7、F8等）。图1 展示了“良好”结果的典型示例，描绘了来自单个受试者的事件相关电位（ERP）波形。黑色线条对应一致条件，红色线条对应不一致条件。相比之下，图2 展示了由于实验过程中存在问题而导致的“较差”结果，其波形表现为难以辨认的ERP成分、平坦直线或噪声。这些数据同样来自一名受试者。黑色线条对应一致条件，红色线条对应不一致条件。图3 展示了27名受试者ERP数据的总平均结果，这些受试者在超过50%的实验过程中感受到共同体验。黑色线条对应控制-一致类别，红色线条对应关键-不一致类别。图4 展示了13名受试者ERP数据的平均结果，这些受试者在超过50%的试验中感受到共同体验，并且在75-150 ms时间窗内，F8电极位置的不一致条件比一致条件更偏正。对于大多数电极而言，不一致条件比一致条件更偏正。
<img alt="脑电图信号对比图，显示多个电极的脑电波形用于脑活动分析。" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56120/56120fig1v2.jpg" data-altupdatedat="1788250015000" data-alt="图1"> 
图1：一名受试者典型的“良好”ERP结果。 每个部分（共28个部分）代表一个独立的脑电图通道，并带有相应的标签（即 Fp1, Fp2, F7, F8 等等。）。ERP成分在波形中定义清晰。黑线对应一致条件（不同刺激条件，DSC），红线对应不一致条件（相同刺激条件，ISC）。 <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/56120/56120fig1v2large.jpg" target="_blank">请点击此处以查看此图的放大版本。</a>
<img alt="脑电图波形图；脑活动分析；电极位置；时间电压变化" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56120/56120fig2v2.jpg" data-altupdatedat="1788250015000" data-alt="图2"> 
图2典型的“较差”结果，代表一名参与者的事件相关电位（ERPs）。 每个部分（共28个部分）代表一个独立的脑电图通道，并带有相应的标签（即 Fp1, Fp2, F7, F8 等等。）。黑色线条对应一致条件（DSC），红色线条对应不一致条件（ISC）。 
ERP成分在波形中定义不明确，且许多成分表现为一条直线即 F8, Fc4 <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/56120/56120fig2v2large.jpg" target="_blank">请点击此处以查看此图的放大版本。</a>
<img alt="脑电图波形分析；N300、N400标志物；脑区电极分布图；神经活动研究" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56120/56120fig3v2.jpg" data-altupdatedat="1788250015000" data-alt="图3"> 
图327名共同感受者的ERP总平均值  
每个部分（共28个部分）代表一个独立的脑电图通道，并带有相应的标签（即 Fp1, Fp2, F7, F8 等等。黑色线条对应一致条件（DSC），红色线条对应不一致条件（ISC）。 <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/56120/56120fig3v2large.jpg" target="_blank">请点击此处以查看此图的放大版本。</a>
<img alt="脑电图（EEG）波形图，N300 和 N400，一致与不一致刺激反应。" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56120/56120fig4.jpg" data-altupdatedat="1788250015000" data-alt="图 4"> 
图 4：在13名感受到同步感且在75-150 ms时间窗内，F8电极位置对一致DSC试次的事件相关电位（ERP）比对不一致ISC试次更负的参与者中，ERP的总平均图。 每个部分（共28个部分）代表一个独立的EEG通道及其标签（即 Fp1、Fp2、F7、F8、等）。黑线代表一致条件，红线代表不一致条件。在F3（p=0.024）、F4（p=0.001）、Fz（p=0.024）、Fc3（p=0.041）、Fcz（p=0.022）、Fc4（p=0.002）、Ft8（p=0.004）、C3（p=0.022）和T4（p=0.039）电极位置，600-900 ms时间窗内一致与不一致条件之间存在显著差异，其中不一致条件的波形更偏正。 <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/56120/56120fig4large.jpg" target="_blank">请点击此处查看该图的放大版本。</a>
补充文件 1 <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/56120/Debriefing_Questionnaire_(COUPLE-FRIEND-SIBLING)_-_Google_Forms.pdf.pdf.pdf" target="_blank">请点击此处下载该文件。</a>
补充文件 2 <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/56120/Eligibility_Questionnaire_(COUPLES-FRIENDS-SIBLINGS)_-_Google_Forms.pdf.pdf" target="_blank">请点击此处下载该文件。</a>
补充文件 3 <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/56120/Friendship_Eligibility_Questionnaire_-_Google_Forms.pdf" target="_blank">请点击此处下载该文件。</a>
补充文件 4 <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/56120/McGill_Friendship_Questionnaire_-_Google_Forms.pdf.pdf" target="_blank">请点击此处下载该文件。</a>

本方案描述了通过选择配对的伴侣、同步记录他们的脑电图（EEG）并计算其事件相关脑电位（ERPs），来评估一个人的大脑对亲密他人刺激处理敏感性的关键步骤。

每对搭档的双方必须在不进行交流的情况下通过麦吉尔友谊问卷。随后，让每位搭档坐在屏幕前……

本实验的总体目标是评估参与者大脑活动对其伴侣处理图像刺激的敏感性。反之，在向参与者呈现刺激的同时，也评估其伴侣的大脑活动。该方法旨在回答大脑与大脑之间是否存在相互作用的问题，并为个体间（特别是关系密切者之间）所假设的主观体验（感受质）相似性提供潜在依据。由于脑电图（EEG）具有精确的时间分辨率，同步脑电图记录应能够实时检测到一个大脑发出的信号及其对伴侣大脑的影响。尽管该方法可为人类意识研究提供见解，但也可应用于其他具有大脑皮层且可通过脑电图记录的生物体。在开始本实验方案前，首先招募成对的亲密参与者，例如亲密朋友、兄弟姐妹或配偶，年龄在18至35岁之间。告知有意向的配对参与者，他们将接受单独筛选，以确保仅纳入关系密切的参与者。在为其安排实验室访问时间前，需确认他们符合本视频配套文稿中规定的其他所有纳入标准，例如惯用右手和具备大学教育水平。参与者到达后，首先获取其知情同意，随后让每位参与者分别独立填写电子版友谊资格问卷，期间不得相互交流。此后，让参与者填写资格标准问卷和麦吉尔友谊问卷。通过审查该问卷评估他们对彼此关系的态度，并排除任何未达到至少13项正确回答最低标准的配对对象。然后引导配对对象进入相邻的脑电图记录室。打开刺激呈现计算机和脑电图（EEG）采集计算机，然后启动EEG采集软件，并将EEG通道状态设置为阻抗检测。让每位参与者坐在由玻璃隔开的相邻房间内的指定计算机桌前。保持窗帘打开，以便每位参与者在佩戴脑电帽时可以通过玻璃与其伴侣交谈，从而增强他们在整个实验过程中感受到对方存在的可能性。接下来，为每位参与者佩戴并设置脑电帽。完整的设置步骤请参见 JoVE 文章 52082 的实验方案和视频。每位受试者连接到各自独立的一套放大器，每套放大器均有其独立的接地电极和参考电极。实验开始前，指导受试者在整个测试期间尽量感受其伴侣的存在，并告知他们实验结束后将对此进行核查。随后，拉上玻璃窗两侧的窗帘以防止任何视觉交流，调暗灯光，并关闭每位受试者所在房间的门。必须向参与者强调，在呈现图像时，即使由于玻璃和窗帘的阻隔而无法看到对方，也应努力感受其伴侣的存在。输入相应指令以启动给定刺激序列的图像呈现。随后，在脑电（EEG）数据采集界面，当两位参与者同时接受视觉刺激时，开始记录二者的脑电活动。屏幕上的指示将首先要求参与者记住图像，并告知他们所看到的图像与其同伴看到的不同。随后，刺激序列开始，启动国际情感图片系统（International Affective Picture System，简称 IAPS）图片的序列呈现。在每次试验中，每位参与者会同时看到图像。然而，在刺激序列中，试验会随机变化，使得图像仅在一半的试验中与刺激指令一致。这形成了两种条件：一种与先前指示一致，即他们两人看到的图像均与对方不同；另一种则与该指示不一致。刺激呈现结束后，停止记录，取下并清洁脑电帽，将记录的数据保存到U盘中以供分析。在参与者清洗头发后，让他们分别独立完成一份事后问卷，确保他们在填写问卷时无法感知到对方的存在。在此问卷中，他们需报告在实验过程中感受到伴侣存在的程度，并说明是在哪个阶段以及持续了多长时间有此感受。开始数据处理时，首先在命令界面中打开数据处理软件和EEG lab。然后通过选择“文件”并按照屏幕上的提示进行后续选择，导入数据文件。将通道分为Human1和Human2，每位参与者对应一个通道，然后选择需要分析的数据文件。现在创建一个脑电事件列表（EEG Event List），该列表包含一系列条目，对应于实验过程中所使用的刺激类型，即被判断为“相同”的图像和被判断为“不同”的图像。接下来，提取基于时间窗的脑电片段（epochs），每个片段包含一个事件相关脑电位（Event-Related Brain Potential, ERP），时间范围从视觉刺激呈现前204毫秒（-204 ms）至刺激呈现后1,000毫秒，其中零点对应于视觉刺激的起始时刻。在完成伪迹检测后，通过对每位被试在一致条件和不一致条件下所有对应的脑电片段进行平均，计算其各自的事件相关脑电位（ERP）。最后确定是否有至少12名受试者满足以下标准：在图像呈现过程中感受到彼此的存在，且在一致条件下F8电极位点75至150毫秒时间窗口内的平均电压事件相关电位（ERPs）比不一致条件更负。计算每种条件下ERP数据集的总平均值，并绘制关键一致条件与对照不一致条件的波形图。此处可看到一名典型受试者的良好ERP结果。每条波形代表一个 EEG 电极信号，大多数波形具有明确的事件相关电位（ERP）成分。红线对应不一致条件，黑线对应一致条件。此处显示的是该单个受试者的典型较差 ERP 结果。需要注意的是，许多信号表现为平线，而在其他电极上，许多事件相关电位成分也并非十分明确。该图显示了在超过50%的IAPS试验中产生共情感受的27名受试者的事件相关电位的总平均值。黑色线条对应关键一致类别，红色线条对应控制不一致类别。该图显示了在超过50%的试验中感受到共同体验的个体的事件相关电位（ERP）平均值，且这些个体在75至150毫秒时间窗口内F8电极处的一致性条件波形更负。一致性条件（黑色）与不一致性条件（红色）之间存在明显差异。在晚期后部正波时间窗口内，对于大多数电极，一致性条件的波形比不一致性条件更少正向。一旦掌握，若操作得当，该技术可在2个半小时内完成。在实施该过程时，尤其重要的是确保参与者符合所有标准，并提醒他们在整个实验过程中专注于感受其同伴的存在。观看本视频后，您应能充分理解如何对成对参与者进行同步脑电图（EEG）扫描。

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