Brain Imaging Untersuchung der neuronalen Korrelate von Observing virtuellen sozialen Interaktionen

Das übergeordnete Ziel des folgenden Experiments ist es, die neuronalen Korrelate der Beobachtung sozialer Interaktionen zu untersuchen, indem virtuelle Charaktere, die in einem sozialen Kontext interagieren, in Verbindung mit FMRI-Aufzeichnung verwendet werden, dies wird erreicht, indem Ganzkörper-animierte Charaktere erstellt werden, die als Gastgeber und Gäste in einer geschäftsähnlichen Umgebung miteinander interagieren, und unbelebte Charaktere, die als Kontrollbedingungen dienen. Als nächstes werden bildgebende Daten des Gehirns aufgezeichnet, während die Teilnehmer virtuelle soziale Interaktionen beobachten, und dann werden die Daten analysiert, um Gehirnregionen zu identifizieren, die Teil des sogenannten sozialen Kognitionsnetzwerks sind. Typische Hirnregionen, die für die Beobachtung und Beurteilung sozialer Interaktionen sensibel sind, sind der Sulcus temporalis superior, der laterale und mediale frontale Kortex und die Amygdala

Diese Frage könnte dazu beitragen, mögliche Ursachen für Defizite im Sozialverhalten zu verstehen, die bei klinischen Zuständen wie sozialer Phobie und Autismus beobachtet werden. Der Hauptvorteil dieser Technik gegenüber bestehenden Methoden, wie z. B. solchen mit Gesichtsreizen, besteht darin, dass es durch die Verwendung von Ganzkörper-animierten Charakteren möglich ist, Manipulationen einzubauen, die realen sozialen Interaktionen wie formale körperliche Berührung und Händedruck ähnlicher sind. Das ist etwas, was mit bloßen Gesichtsreizen nicht möglich ist.

Die Aufgabe besteht aus einer Reihe von zehnsekündigen animierten Videos mit nonverbalen Interaktionen zwischen Gastmoderatoren. In einer geschäftlichen Umgebung sieht das Subjekt, wie der Gast von einem Gastgeber begrüßt wird, was die Bedingung der sozialen Interaktion ist, oder von einem Pappaufsteller eines Gastgebers, was die Bedingung ist, dass es keine soziale Interaktion oder Kontrolle gibt. Der Gastgeber kann Verhaltensweisen zeigen, die zu weiterer sozialer Interaktion einladen, die als Ansatz, Bedingung oder Verhaltensweisen bezeichnet werden, die auf mangelndes Interesse an weiterer Interaktion hinweisen können, da sie die Vermeidungsbedingung sind.

Zusätzlich zu der grundlegenden Art von Verhaltensweisen, die der Gastgeber zeigt, kann die Untersuchung der Auswirkungen formaler körperlicher Berührung auf das Verhalten einbezogen werden. In der Hälfte der Prozesse können sich die Figuren zum Beispiel im Rahmen des Begrüßungsprotokolls die Hand schütteln, während sie in anderen nichts tun. Diese Manipulation kann je nach kulturellem Hintergrund des Betrachters unterschiedliche Bedeutungen haben.

Andere Manipulationen können darin bestehen, die Perspektive des Betrachters von persönlich zu unpersönlich zu ändern. Durch die Anzeige der Worte, ich oder andere, ermöglicht diese Manipulation die Identifizierung von Antworten, die durch persönliches Engagement moduliert werden. Der Wechsel zwischen diesen beiden Perspektiven kann zu Beginn jeder Studie in die Warteschlange gestellt werden.

Videos können von verschiedenen Bewertungsbildschirmen verfolgt werden. Bitten Sie den Probanden beispielsweise, den Gastgeber nach Kompetenz, Vertrauenswürdigkeit und Interesse an Geschäften auf einer Fünf-Punkte-Skala zu bewerten, wobei Null überhaupt nicht und fünf sehr viel ist. Diese Bewertungen sollten in allen Versuchen ausgeglichen werden, um Ordnungseffekte zu vermeiden.

Darüber hinaus sollten die Charaktere in Videos durch das angezeigte Verhalten, den ethnischen Hintergrund, das Hemd, die Farbe und die Frisur ausgeglichen werden. Grundlegende Aspekte, die soziale Interaktionen beeinflussen können, wie z.B. die Attraktivität, sollten ebenfalls kontrolliert werden, um sicherzustellen, dass es keine systematischen Unterschiede zwischen den Versuchskategorien gibt. Jeder Lauf sollte mit einer sechssekündigen Fixierung beginnen, um eine Stabilisierung des MR-Signalzustands zu ermöglichen, oder die Versuchsreihenfolge sollte auch innerhalb jedes Blocks randomisiert werden und ein Gegengewicht zwischen den Teilnehmern bilden, um Stimulus-, Vorhersagbarkeits- und Ordnungseffekte zu vermeiden.

Nach jedem Filmtest und dem Ende jedes Durchlaufs folgt ein Intervall von acht Sekunden zwischen den Tests. Um Datenverluste durch Verzerrungen zu vermeiden, sollte die Bedingung im Idealfall in jedem Block entsprechend jeder Manipulation gleich dargestellt werden. Wenn der Proband eintrifft, stellen Sie sicher, dass Sie eine schriftliche und informierte Einverständniserklärung einholen und auf MRT-Sicherheit untersuchen.

Lassen Sie den Probanden auch Fragebögen ausfüllen, die Persönlichkeitsmerkmale und den aktuellen Gemütszustand bewerten, die die Antworten der Teilnehmer während der Studie vor dem Scan beeinflussen können. Informieren Sie den Teilnehmer ausführlich über die Scan-Verfahren und geben Sie spezifische Anweisungen für die Verhaltensaufgabe, um Unbehagen zu vermeiden und eine erhöhte Vertrautheit mit der Aufgabe zu schaffen. Geben Sie dem Teilnehmer außerdem einen verkürzten Übungslauf.

Bringen Sie nun den Probanden in den Scanraum und weisen Sie ihn an, sich in Rückenlage auf das Scanbett zu legen. Bieten Sie Luftschutz sowie Isolationskopfhörer für die Kommunikation. Sorgen Sie während des Scans für eine zusätzliche Polsterung des Kopfes, um den Komfort während des Scans zu gewährleisten und Bewegungen zu minimieren.

Außerdem kann die nicht klebende Seite eines Klebebandes leicht um die Stirn des Teilnehmers gewickelt werden, um die Kopfbewegung weiter zu minimieren und automatische implizite psychophysiologische Reaktionen auf emotionale und neutrale Bilder zu beurteilen. Zusätzlich zu den expliziten Bewertungen können während des FMRI-Scans auch Hautleitfähigkeitsreaktionen aufgezeichnet werden. Positionieren Sie abschließend die rechte Hand des Motivs bequem auf dem Antwortfeld und überprüfen Sie, ob die Tasten ordnungsgemäß funktionieren. Platzieren Sie einen Not-Aus-Knopf in der Nähe, damit das Motiv vor Beginn der Datenerfassung auf die dringende Notwendigkeit hinweisen kann, den Scanner anzuhalten.

Stellen Sie sicher, dass der Proband die Bildschirmprojektion für die Stimuluspräsentation sehen kann. Klar. Erfassen Sie zunächst ein hochauflösendes T-One-gewichtetes Strukturbild, z. B. ein SPGR- oder MP-Bild. Richten Sie als Nächstes Ihre funktionellen Läufe so ein, dass sie eine vollständige Abdeckung des Gehirns ermöglichen.

In unseren Studien erfassen wir eine Reihe von 28 funktionellen Schichten mit einer axial erfassten Voxelgröße von vier x vier x vier Millimetern. Informieren Sie den Probanden anhand einer Echoplana-Pulssequenz mit einer TR von 2000 Millisekunden, einer TE von 40 Millisekunden und einem Sichtfeld von 256 x 256 Millimetern darüber, dass die funktionelle Bildgebung gleich beginnt, und erinnern Sie ihn an die Aufgaben, die ausgeführt werden. Stellen Sie nun sicher, dass der Scanner synchron mit der Stimuluspräsentation startet.

Wenn der Scanvorgang abgeschlossen ist, helfen Sie dem Teilnehmer aus dem Scanner und bedanken Sie sich bei ihm für die Teilnahme am Experiment. Nach der Erfassung können die Daten mit jedem FMRI-Verarbeitungssoftwarepaket analysiert werden, z. B. mit statistischem parametrischem Mapping, allgemein bekannt als SPM. Unser Labor nutzt dies in Kombination mit hauseigenen Matten.

Die Vorverarbeitung von Laborwerkzeugen in unserer Gruppe umfasst typische Schritte, Qualitätssicherung, Bildausrichtung, Bewegungskorrektur, Co-Registrierung, Normalisierung und räumliche Glättung mit einem Acht-Millimeter-Kern. Bei der Verwendung von SPM wird das allgemeine lineare Modell implementiert, um die Anpassung der für jede interessierende Bedingung aufgezeichneten Daten an eine vorgegebene hämodynamische Reaktionsfunktion zu bewerten. Alternativ können die Daten aus jeder Bedingung selektiv gemittelt werden, um das rohe FMR-Signal zu betrachten, das mit jeder Bedingung verbunden ist, ohne vorgegebene Annahmen über die Form der hämodynamischen Reaktionsfunktion.

In diesem Fall können Unterschiede in der Reaktion zeitlich, Punkt für Zeitpunkt, Punkt und Punkt bewertet werden, und der Interessenkontrast zeigt Veränderungen im Vergleich zu vor dem Stimulus, zu Studienbeginn und Unterschiede zwischen einer Bedingung im Vergleich zu einer anderen Bedingung. Diese Analysen können einzeln oder ergänzend verwendet werden. Die Datenanalyse kann voxelweise und Region-of-Interest-Ansätze kombinieren, um die Gehirnaktivität zu vergleichen, die mit den interessierenden Bedingungen wie sozialer Interaktion und keiner sozialen Interaktion verbunden ist.

Die voxelweise Analyse des gesamten Gehirns wird statistische Karten erstellen, die größere Netzwerke von Gehirnregionen identifizieren, die mit der Aufgabe verbunden sind, und die ROI-Analyse wird eine gezielte Untersuchung der Reaktion in gehirnspezifischen Regionen ermöglichen, die a priori als Teil des sozialen Kognitionsnetzwerks identifiziert wurden. Die Region-of-Interest-Analyse kann auch verwendet werden, um das FMRI-Signal zu Veranschaulichungszwecken zu extrahieren. Der Vergleich von Studien zur Kontrolle sozialer Interaktion mit keiner Interaktion ergab Aktivität in typischen Gehirnregionen der sozialen Kognition.

Hier sehen wir eine funktionelle Karte, die Aktivierungen im Sulcus temporalis superior sowie im lateralen präfrontalen Kortex zeigt. Der Farbbalken zeigt den Verlauf von TValue der Aktivierungskarte an. Die Liniendiagramme veranschaulichen die Zeitverläufe des FMRI-Signals, die aus den ROIs jeder Gehirnregion für jeden Versuchstyp und Zeitpunkt extrahiert wurden.

Hier sehen wir die Aktivierung in der Amygdala, wieder mit dem ROI-Zeitverlauf und schließlich die Reaktion im medialen präfrontalen Kortex. Alle Daten basieren auf Daten von 15 Teilnehmern, die die Gehirnaktivitätszeit widerspiegeln, die an die Anfänge von Annäherungs- und Vermeidungsverhaltensweisen gebunden ist. Bei diesem Verfahren ist es wichtig, ökologisch gültige Reize zu verwenden, die richtig ausbalanciert und zeitlich abgestimmt sind. Nachdem Sie sich dieses Video angesehen haben, sollten Sie ein gutes Verständnis dafür haben, wie man animierte virtuelle Ganzkörperfiguren verwendet.

In Verbindung mit FMRI-Aufzeichnungen zur Untersuchung der New Yorker Korrelate der Beobachtung sozialer Interaktionen sowohl bei gesunden als auch bei klinischen Teilnehmern.