使用功能性近红外光谱技术进行超扫描实验

通过同时测量两个人或更多人的大脑活动，该方法可以揭示社会互动背后的神经生物学机制。功能性近红外光谱技术（fNIRS）非常适合开展此类超扫描实验，因为它能够以高采样率测量大脑的血流动力学反应，并可在相对自然的环境中应用。本方案展示了如何对成人与儿童二人组进行同步fNIRS记录，但也可根据需要调整用于其他类型的二人组合（如情侣）以及不同的实验任务。

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。在两个原始脑电图（EEG）帽罩的前额区域，分别切割出15个直径约为15毫米的孔，排列成横向的三行五列网格。确保各孔之间在任意方向上的间距为30毫米，且中间一列的孔位于前额正中央。

为了使帽具更舒适并尽量减少压力痕迹，需在支架网格内侧的探头插座之间以及边缘处粘贴软质泡沫材料。接着，将一个空的3×5探头支架网格安装到每个改装后的脑电图（EEG）帽具上，使支架网格本身位于帽具内侧，而支架插座则插入帽具的孔洞中。然后，轻柔地将探头插入网格上相应的支架插座中，确保每个探头仅第一个卡槽嵌入插座，此时会听到一次咔嗒声。

在最近的测量系统上打开探头组监控窗口，并选择以 3×5 网格排列的两组探头，分别为参与实验的儿童和成人各选一组。确保两个探头帽的探头排列与探头组窗口中的排列相对应。接下来，在测量前 30 分钟开启最近测量系统的激光二极管，以使系统达到稳定的运行温度。

在最近的测量系统中设置所有必要的选项。确保设备已设置为事件相关测量模式，并且用于接收来自实验范式触发信号的 RS232 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程序基础的技术计算软件，并将当前目录设置为保存实验范式的文件夹，来准备实验范式。

最后，在计算机屏幕前放置两个颏托，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，并说明实验设置。然后，让两名参与者并排坐在计算机屏幕前。

调整下巴托的高度，使两位参与者均能舒适地就座。给出指导说明，并对合作性和竞争性游戏分别进行练习试验。接下来，根据10-20系统测量并标记每位受试者头部的Fpz点，该点位于鼻根点（nasion）与枕外隆凸点（inion）之间距离的10%处。

然后关闭激光器，小心地将带有探头的帽套戴在受试者头部。确保底排的中间探头置于Fpz位置，并使中间探头列沿矢状参考线对齐。将光纤线缆放置在连接至最近测量系统的支架臂上，使其自然下垂，不与受试者或椅子接触，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鼻状突起。然后，再次打开激光器，并通过点击最近测量系统探头设置监视窗口中的“自动增益”按钮来测试信号质量。如果某个通道显示为黄色，表示信号不足，请轻轻拨开周围探头尖端下方的毛发。

调整探头，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部，使其无法看到各自游戏伙伴的手部动作。随后，开始实验。

然后，在实验结束后，保存数据，并通过点击“文本文件输出”按钮将原始光强数据导出为文本文件。最后，使用乙醇清洁探头、探头支架和颏托，并用温和的洗涤剂清洗帽具。作为脑-脑同步性的度量指标，计算相互作用受试者之间fNIRS信号的小波相干性。

小波相干系数通过颜色图进行可视化，颜色从蓝色（表示极低或无相干性）到红色（表示强或最大相干性）变化。结果显示，在高频段内整个实验过程中存在强相干性，持续至约一秒周期长度，这可能源于受试者的 心脏节律。此外，在二至八秒周期长度的较低频段也出现明显的强相干性。

在低频范围内的相干性可能反映了两个受试者在执行任务期间大脑活动的同步。在实施该过程时，重要的是仔细检查头帽是否正确佩戴在受试者头部，并确保良好的信号质量。该技术发展之后，为社会神经科学领域的研究人员探索多种不同任务中的脑-脑同步性提供了途径，可用于分析行为相关因素以及个体特征及其相互关系的关联性。