Name: 功能近红外光谱超扫描在心理咨询中的应用研究 (视频) | JoVE Journal
Uploaded: 2025-01-17T12:50:00.000+00:00
Duration: 6 min 4 s
Description: 了解功能近红外光谱超扫描技术在心理咨询中的应用方法，用于测量来访者与咨询师之间的脑间同步性及其与咨询效果的关系。该方法有助于提升心理咨询研究的生态效度。

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本研究得到国家自然科学基金（31900767）、上海市科学技术委员会科研项目（20dz2260300）以及中央高校基本科研业务费的资助。

fNIRS Hyperscanning Protocol to Analyze Inter-Brain Synchrony in Counseling

作者无任何利益冲突需要披露。

本方案详细描述了如何在心理咨询的自然情境下开展fNIRS超扫描实验，如何计算咨询师与来访者之间的脑间同步性（IBS），以及如何确定咨询过程中IBS的领先-滞后模式。具体的操作步骤有助于研究人员重复fNIRS超扫描实验，并进一步推动开放科学的研究。以下将讨论实验设计、实验实施及数据分析中的一些关键问题。
功能性近红外光谱（fNIRS）实验可采用区组设计、事件相关设计，或两者的混合设计。本研究采用事件相关设计，以探究在自然环境下进行心理咨询过程中咨询师与来访者之间实时的神经动态。在此设计中，刺激或任务（如咨询师或来访者的反应）以离散且随机的方式呈现，使研究人员能够捕捉对单个事件的神经响应。该方法在实验设计上具有灵活性，并可对不同刺激及认知过程在脑活动中的表现进行细致分析61。而在区组设计中，刺激或任务以连续的区块形式呈现，每个区块包含多个相同条件的试验。该方法可提高信噪比，并产生更稳健的血流动力学响应，从而更易于分析61。通过将这些实验区块与控制条件区块交替呈现，研究人员可系统地考察咨询互动...

<a href="https://app.jove.com/t/6660">This corrects</a> the article <a href="https://dx.doi.org/10.3791/67183">10.3791/67183</a>

An erratum was issued for:&#160;<a href="https://www.jove.com/t/67183">Functional Near-Infrared Spectroscopy Hyperscanning Study in Psychological Counseling</a>. The Authors section was updated.

Erratum: Functional Near-Infrared Spectroscopy Hyperscanning Study in Psychological Counseling

近年来，利用超扫描技术探索在二元或群体互动期间大脑活动的共享模式已成为一种流行的研究方向。研究人员通常采用脑电图（EEG）1、功能磁共振成像（fMRI）2或功能近红外光谱成像（fNIRS）3来同时监测多个受试者的神经与大脑活动。由此引入了脑间同步性（inter-brain synchrony, IBS）4这一神经科学指标，通过细致分析神经或血流动力学信号在时间上的相位和振幅对齐情况，以量化个体之间大脑活动耦合的程度5。IBS指的是在社会互动过程中，两个或更多个体的大脑活动趋于一致或同步的现象。这种同步可表现为多种形式，例如脑震荡荡的相位、频率或振幅的同步6,7,8。
在涉及多个参与者的自然社会互动领域中，大量研究揭示了 IBS 现象，尤其在亲子关系9、师生交流10、亲密伴侣关系11以及观众与表演者互动12等多种情境中表现显著。值得注意的是，与陌生人之间的互动相比，IBS 在亲子关系和亲密伴侣关系等亲密关系中表现出更高的水平13,14，凸显其对情感联结深度的敏感性。同时，这种增强的 IBS 常常伴随着协作效率的提升和行为表现的改善，提示其在促进积极社会结果方面具有功能性作用15。
在心理咨询的背景下，工作联盟——一个与咨询效果密切相关的关键概念16&#160;——体现了咨询师与来访者在治疗过程中逐渐发展出的一种独特的人际互动关系。其核心在于建立深厚的情感联结，并构建高效的协作框架17。因此，在心理咨询互动中探讨人际脑间同步（IBS），为深入理解此类治疗关系的复杂性与质量提供了新的视角。
来访者所感知到的咨询师共情有助于工作联盟的建立18。这表明，工作联盟的形成可能源于咨询师与来访者之间的相互理解以及相应的神经活动。共情可分为两个组成部分：情感共情和认知共情。额下回（IFG）与情感共情相关，同时也参与面对面交流背后的神经过程19。右侧颞顶联合区（rTPJ）是心理理论网络的重要组成部分，与认知共情密切相关，尤其在理解他人心理状态方面发挥重要作用20。因此，早期关于咨询中脑同步的研究优先将这两个区域作为感兴趣区域（ROIs），并主要在rTPJ发现脑间同步性（IBS）21。后续研究也主要集中于rTPJ22。研究发现，咨询过程中来访者与治疗师之间在rTPJ的神经同步性显著高于普通对话情境，且rTPJ区域同步神经活动的增强与治疗联盟的强度呈正相关21。咨询中独特的活动模式可能源于对情绪表达和个人经历的深入探讨。这表明，脑间同步性在咨询领域值得进一步研究。此外，rTPJ活动增强与工作联盟强度之间的相关性提示，脑间同步性可能作为评估咨询关系的神经生物学基础，提供一种新颖的评估指标。
尽管这些发现强调了脑间同步在咨询师与来访者互动中的潜在重要作用，但也凸显出有必要进一步阐明脑同步、咨询效果以及工作联盟之间直接的因果关系。为了推动这一新兴领域的发展，建立标准化的超扫描实验方案和严谨的数据分析方法至关重要。通过完善方法学工具，有望更精确地描绘出有效心理咨询的神经基础，从而最终提升治疗干预的质量及其效果。
本文提供了一项基于功能性近红外光谱成像（fNIRS）的超扫描研究的操作方案，以及如何观察和分析咨询师与来访者配对组合之间的脑间同步性（IBS）。fNIRS 是一种用于测量大脑活动的非侵入性成像技术。其原理是通过检测大脑内血氧水平和血容量的变化——这些是神经活动的间接指标——来实现脑功能监测。该技术通过向大脑发射近红外光，并测量血液细胞对光的吸收或散射程度，从而获取信号23。因此，fNIRS 测量的是脑区的血流动力学/氧合活动。与 fMRI 相比，fNIRS 具有更高的时间分辨率；与 EEG 相比，其对运动伪迹的敏感性更低，因此特别适用于在心理咨询等自然情境下研究社会互动过程8。
本文还介绍了通过小波变换相干性（Wavelet Transform Coherence, WTC）24 计算 IBS 的具体步骤。WTC 是一种分析技术，用于测量两个信号在不同频率上随时间变化的关系。该方法有助于识别大脑区域之间或研究参与者之间的同步区域。它通过小波变换分析两个时间序列的互功率谱来计算其相干性。为了理解 WTC 的重要性，首先需要掌握小波变换（Wavelet Transform, WT）25、相干性（Coherence）26 的基本概念，以及它们如何在 WTC 框架下融合27。
小波变换是一种数学工具，擅长将复杂信号分解为其组成的时间-频率分量，从而能够分析信号在时间上的频率局部变化以及整体频率成分27。这一特性在研究神经活动时尤为有利，因为神经活动本质上是非平稳的，并在不同频率上表现出动态变化。另一方面，相干性用于量化两个信号在频率成分和相位关系上的相似程度，是衡量两者之间同步性的指标26。通过结合这两个概念，小波相干性分析（WTC）提供了一种强大的方法来评估个体间的脑间同步性（IBS），不仅能够捕捉个体之间神经耦合的时间演化过程和频率特异性，还能揭示大脑不同区域或不同个体的大脑在执行任务或接受刺激过程中如何动态地相互作用24。
传统的WTC框架仅检验不同个体脑信号之间的相关性，而本文提出了一种考虑咨询师与来访者之间互动方向性的方法。根据以往研究28,29，存在不同的领先-滞后模式，即一个信号始终在特定时间间隔上先于另一个信号的变化，表明在人际脑同步（IBS）中存在时间上的关系。在咨询过程中，咨询师与来访者之间的IBS可能并非同时发生。因此，需要一种全面的方法来探究IBS的方向性。该方法能够阐明咨询师在咨询各个阶段所扮演的角色（引领IBS、与来访者同步处于同相位的IBS，或被来访者带动）。
本研究基于“咨询师与来访者的脑间同步性（IBS）评分能否作为评估不同成人依恋风格来访者咨询联盟质量或咨询效果的潜在生物标志物”这一研究问题，提出了一套详细且可实施的实验方案。该方案阐述了如何在心理咨询情境中运用功能性近红外光谱（fNIRS）超扫描技术，研究咨询师与来访者之间的脑间同步性（IBS）。文中详尽描述了实验流程、各步骤的注意事项以及后续的数据处理方法。预计本方案将为未来有意探索心理咨询服务中脑间同步性的研究者提供有价值的参考与指导。具体的数据采集与处理方案如下。

<table><tbody><tr><td>中国在线调查平台</td><td>Ranster Technology Company,Changsha,China</td><td>问卷星免费版</td><td></td></tr><tr><td>脑电帽</td><td>Compumedics Neuroscan, Charlotte,USA</td><td>64通道Quik-Cap</td><td></td></tr><tr><td>fNIRS系统</td><td>Hitachi Medical Corporation, Tokyo,Japan</td><td>ETG-7100光学成像系统</td><td>NIRSport以10.1725 Hz的采样率在两个波长（760 和 850 nm）发射和收集&lt;br/&gt; &amp;nbsp;近红外光&lt;br/&gt; &amp;nbsp;。&amp;nbsp;</td></tr><tr><td>MATLAB 2018a</td><td>The MathWorks, Inc., Natick, MA</td><td>MATLAB 2018a</td><td></td></tr><tr><td>泳帽</td><td>迪卡侬集团，法国维伦纽夫-达斯克</td><td>1681552</td><td>中号</td></tr></tbody></table>

功能性近红外光谱超扫描在心理咨询中的研究

Functional Near-Infrared Spectroscopy Hyperscanning Study in Psychological Counseling

功能性近红外光谱（fNIRS）超扫描是一种创新技术，可实现实时监测参与社会互动的多个个体的脑活动。该领域的研究人员通过脑间同步性（IBS）指标来量化多个个体间的同步脑活动。在心理咨询服务研究中，利用fNIRS测量IBS因其揭示咨询师与来访者互动动态的潜力而受到关注。然而，目前该领域尚缺乏用于精确测量咨询师与来访者之间IBS的标准化操作流程，而此类流程有助于揭示咨询过程中的实时互动模式。为满足这一需求，本文提出了一套详细的标准化操作流程，系统阐述了在心理咨询场景中实施fNIRS超扫描的操作步骤，重点包括脑信号的采集、咨询师与来访者之间IBS的计算，以及整个咨询过程中IBS的领先-滞后模式分析。实施这一标准化的fNIRS超扫描流程，不仅可提高心理咨询服务研究中IBS测量的可重复性与可靠性，还有助于深入理解工作联盟背后的神经机制。通过将fNIRS超扫描技术整合到自然的咨询环境中，研究人员可进一步探索IBS与咨询效果之间的关联，从而为心理健康治疗的个性化方法提供依据。

结果显示，在角回（ANG）的19号通道（见图2），安全型依恋组的任务相关WTC增幅高于回避型依恋组，差异接近显著水平（t = 2.50，校正后p = 0.07）。因此，选择CH19处的WTC值进行IBS的进一步分析。关于IBS的时间滞后效应，回避型依恋组的后期咨询师主导IBS显著高于安全型依恋组（M = 0.04，SD = 0.07 vs. M = -0.02，SD = 0.07），t(31) = 6.18，p = 0.018，Cohen's d = 0.86。类似地，回避型依恋组的后期来访者主导IBS也显著高于安全型依恋组（M = 0.04，SD = 0.07 vs. M = -0.02，SD = 0.07），t(31) = 5.97，p = 0.020，Cohen's d = 0.86（见<...

本方案旨在详细描述在心理咨询中开展fNIRS超扫描研究的方法学，包括实验准备、数据采集过程以及后续的数据分析流程。

功能性近红外光谱（fNIRS）超扫描是一种创新技术，可实现对多人脑活动的实时监测……

我们的研究致力于开发一种适用于心理咨询的标准化功能性近红外光谱（fNIRS）脑成像实践方法。主要目标是精确测量来访者与咨询师之间的脑间同步性，并深入探讨该同步性与工作联盟及咨询效果之间的相关性。目前我们面临的挑战包括：由于咨询时长缩短导致生态效度受限，以及参与者佩戴fNIRS帽时的不适感。未来的研究应致力于开发更舒适的设备和更灵活的设计，以解决这些问题。本研究的优势在于采用了功能性近红外光谱技术（fNIRS），该技术相较于功能性磁共振成像（FMRI）具有更高的时间分辨率，且比脑电图（EEG）更不易受到边缘伪影的影响。这使其特别适用于研究心理咨询服务中来访者与咨询师之间的互动过程。未来，我们的实验室将聚焦于两个关键问题：探究脑间同步性、工作联盟与咨询效果之间的关系，以及考察来访者与咨询师的依恋类型如何影响这些因素。启动fNIRS系统至少提前30分钟，以使其稳定在5至35摄氏度之间。在fNIRS系统中，启动事件相关测量模式。确保通过按压特定按键可触发不同状态的记录。检查受试者编号等参数，以确认fNIRS测量的正确配置。然后，将光学探头插入帽套上对应的光学探头接口，从而将fNIRS帽套连接至系统。准备好知情同意书和问卷后，安排一个秒表，以便在静息状态结束后提醒参与者。放置一个时钟，帮助咨询师监控咨询的时间限制。准备好点亮的探头，以便在参与者的头发阻挡信号时将其拨开。然后，将实验室布置成贴近真实场景的标准咨询室。将咨询师与来访者的座椅呈90度角放置，两把椅子之间相距40厘米。咨询师坐在右侧，来访者坐在左侧。让受试者阅读并签署知情同意书，填写人口统计学信息以及CORE-10问卷以评估心理幸福感。随后，让受试者就座。打开激光以初始化fNIRS系统，然后为受试者佩戴fNIRS帽。将光纤束整齐排列，并放置在椅子扶手上，以避免造成不适。为校准信号，请点击 fNIRS 系统中的自动增益功能以检查信号质量。对于信号较差的情况，需确保探头端部完全贴合。如有必要，使用长尾夹闭合帽片之间的缝隙，并使用带光源的探针清除毛发遮挡。在获得受试者的同意后，打开摄像机以录制咨询过程。随后，验证信号质量并启动fNIRS记录。要求参与者闭眼静息五分钟，按下一个预设的按键以标记开始，并使用秒表计时静息时段。在五分钟后提醒参与者停止静息。再次按下 F1 键以标记静息状态的结束，并重新检查信号质量。提醒参与者咨询会话将持续40分钟，并指出时钟的位置。告知他们可以开始咨询，并按F2键标记咨询会话的开始。让参与者在实验室中停留40分钟以完成咨询会话。实验结束后，敲实验室门以确认参与者已完成对话。按 F2 键标记实验结束，并停止摄像记录。协助参与者取下 fNIRS 探头帽，然后邀请客户完成 YSR 和 CORE-10 问卷。为保存数据，请使用光盘并点击文本文件以导出原始的 fNIRS 数据。关闭 fNIRS 系统，拔下光学探头。随后，用乙醇擦拭探头和探头支架。用温和的洗涤剂清洗帽盖，并将其风干。在安全组中，早期和整个阶段无滞后脑间同步性的增加与 CORE-10 评分变化之间观察到显著相关性。成人依恋风格显著调节了早期阶段和全阶段无滞后 IBS 与 CORE-10 评分变化之间的相关性。

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