Hyperscanning Experimente mit funktionalen Nah-Infrarot-Spektroskopie

Zusammenfassung

Dieses Protokoll beschreibt, wie fNIRS Hyperscanning Experimente durchführen und analysieren von Gehirn zu Gehirn Synchronität. Darüber hinaus diskutieren wir Herausforderungen und mögliche Lösungen.

Zusammenfassung

Gleichzeitige Gehirn Aufnahmen von mindestens zwei interagierende Personen ein Ansatz bezeichnet Hyperscanning, gewinnen zunehmenden Bedeutung für unser Verständnis von den neurobiologischen Grundlagen der sozialen Interaktionen und möglicherweise zwischenmenschliche Beziehungen . Funktionale Nah-Infrarot-Spektroskopie (fNIRS) eignet sich gut für Hyperscanning Experimente, denn er lokale hämodynamische Effekte mit einer hohen Abtastrate misst und vor allem in der Natur, ohne dass strenge Bewegung angewendet werden Einschränkungen. In diesem Artikel präsentieren wir ein Protokoll für fNIRS Hyperscanning Experimente mit Eltern-Kind-Dyaden und Analyse Synchronität von Gehirn zu Gehirn. Darüber hinaus diskutieren wir kritische Probleme und zukünftige Richtungen hinsichtlich der Versuchsplanung, räumliche Registrierung der fNIRS Kanäle, physiologische Einflüsse und Daten-Analyse-Methoden. Das beschriebene Protokoll ist nicht spezifisch für Eltern-Kind-Dyaden, sondern kann auch auf eine Vielzahl von unterschiedlichen dyadische Konstellationen, wie Erwachsene fremde, romantischen Partner oder Geschwister. Abschließend möchte ich sagen, hat fNIRS Hyperscanning das Potenzial, liefern neue Erkenntnisse über die Dynamik der laufenden sozialen Interaktion, die möglicherweise über das hinausgehen, was durch die Untersuchung der Aktivitäten der einzelnen Gehirne untersucht werden kann.

Einleitung

In den letzten Jahren Neurowissenschaftler haben damit begonnen, soziale Interaktionen zu untersuchen, indem Sie die Hirnaktivitäten von zwei oder mehr Personen gleichzeitig aufzeichnen, ein Ansatz bezeichnet Hyperscanning¹. Diese Technik eröffnet neue Möglichkeiten, die neurobiologischen Mechanismen diese Wechselwirkungen aufzuklären. Um soziale Interaktionen zu verstehen, kann es nicht ausreichend, um einzelne Gehirne in Isolation, sondern vielmehr die gemeinsamen Aktivitäten der Gehirne von interagierenden Personen²studieren sein. Verwenden verschiedene bildgebende Verfahren, Hyperscanning Studien haben gezeigt, dass ....

Protokoll

Vor der Teilnahme, alle Eltern / Kinder vorgesehen Einwilligung / zustimmen. Die Studie wurde von der Ethikkommission der medizinischen Fakultät der RWTH Aachen genehmigt.

1. Vorbereitung vor der Teilnehmer kommt

1. Bereiten Sie NIRS Kappen.
   1. Wählen Sie die Kappe Größen gleich groß oder etwas größer als der Kopfumfang des Teilnehmers.
   2. Schnitt 15 Löcher mit einem Durchmesser von ca. 15 mm, angeordnet in einem horizontalen 3 x 5-Raster, in Stirnbereich aller 2 roh-EEG-Hauben (siehe Tabelle der Materialien). Stellen Sie sicher die Löcher Abstand 30 mm voneinander in eine beliebige Richtung, die die mit....

Ergebnisse

Repräsentative Daten von einer Eltern-Kind-Dyade während der Kooperative Zustand sind in Abbildung 1dargestellt. Die kooperative Aufgabe besteht aus drei 30 s Rest Blöcke und zwei Aufgabe Blöcke mit jeweils 20 Studien in abwechselnder Reihenfolge vorgestellt. In jeder Studie müssen Teilnehmer gleichzeitig möglich, ein Signal an einem Punkt¹¹verdienen reagieren.

Diskussion

In diesem Protokoll zeigen wir, wie zur Durchführung fNIRS Hyperscanning Experimente und eine Möglichkeit zum Analysieren von Gehirn zu Gehirn Synchronität, gleichzeitige Messung der Konzentration Änderungen der oxy-Hb und Deoxy-Hb bei frontalen Hirnregionen von zwei Themen. FNIRS Hyperscanning ist relativ einfach anzuwenden: ein einziges NIRS-Gerät ist ausreichend, um die Hirnaktivitäten beider Fächer zu messen, durch die Aufteilung der Optodes zwischen ihnen. Somit ist keine Synchronisation zwischen verschiedenen Gerät.......

Materialien

Liste der in diesem Artikel verwendeten Materialien

Name	Unternehmen	Katalognummer	Kommentare
NIRS-Messsystem mit Sondensätzen und Sondenhaltergittern	Hitachi Medical Corporation, Tokio, Japan	ETG-4000 Optisches Topographie-System	Das aktuelle Studienprotokoll erfordert ein optionales zweites Sondenset für Erwachsene für insgesamt 52 Messkanäle sowie zwei 3x5-Sondenhaltergitter
Roh-EEG-Kappen	EASYCAP GmbH, Herrsching, Deutschland	C-SCMS-56; C-SCMS-58	Kappen müssen vom Versuchsleiter mit Löchern für NIRS-Sonden versehen werden. Wählen Sie die Mützengröße in der gleichen Größe oder etwas größer als der Kopfumfang des Teilnehmers.
Technical-Computing-Software	The MathWorks, Inc., Natick, MA	MATLAB R2014a (oder spätere Versionen)	Dient als Basis für Psychophysics Toolbox-Erweiterungen (Stimulus-Präsentation), SPM für fNIRS-Toolbox  (fNIRS-Datenanalyse) und ASToolbox (WTC-Berechnung).

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