Funktionelle Nahinfrarotspektroskopie zur Aufzeichnung der Gehirnaktivität bei sozialen Interaktionen

Beginnen Sie mit einer Eltern-Kind-Dyade, die mit Sondengittern eines funktionellen Nahinfrarotspektroskopie-Systems (fNIRS) ausgestattet und vor einem gemeinsam genutzten Display positioniert ist.

Emittersonden im Gitter emittieren Nahinfrarotlicht, das das Hirngewebe durchdringt.

Wenn kein Stimulus vorhanden ist, behält das Blut in den Hirngefäßen einen normalen metabolischen Sauerstoffgehalt bei.

Zeichnen Sie die Basisaktivität auf, indem Sie das von den Detektorsonden erfasste reflektierte Licht messen.

Führen Sie einen visuellen Reiz ein, bei dem die Teilnehmer entweder in Kooperation oder Wettbewerb durch Drücken von Knöpfen reagieren müssen, was zu einer erhöhten Aktivität im präfrontalen Kortex führt, einer Gehirnregion, die für die soziale Interaktion entscheidend ist.

Eine erhöhte neuronale Aktivität erhöht den metabolischen Sauerstoffbedarf und löst den Fluss von sauerstoffreichem Blut aus, das Oxyhämoglobin trägt.

Eine Veränderung der Lichtabsorption durch das erhöhte Oxyhämoglobin spiegelt die erhöhte Aktivität wider.

Analysieren Sie das gleichzeitige Auftreten erhöhter Aktivität zwischen den Teilnehmern während der Aufgabe, um die Synchronität von Gehirn zu Gehirn zu beurteilen.

Beginnen Sie damit, eine Kappengröße zu wählen, die die gleiche Größe oder etwas größer als der Kopfumfang des Teilnehmers ist. Schneiden Sie 15 Löcher mit einem Durchmesser von jeweils etwa Millimetern, die in einem horizontalen Raster von 3 x 5 in den Stirnbereich von jeweils 2 Roh-EEG-Kappen angeordnet sind. Achten Sie darauf, dass die Löcher in beliebiger Richtung 30 Millimeter voneinander entfernt sind, dass sich die mittlere Lochsäule in der Mitte der Stirn befindet. Um die Kappen komfortabler zu gestalten und Druckstellen zu minimieren, befestigen Sie weiches Schaumstoff an der Innenseite des Haltergitters zwischen den Sondenhülsen und an den Rändern.

Montieren Sie als Nächstes ein leeres 3 x 5 Sondenhaltergitter an jede der modifizierten EEG-Kappen, so dass das Haltergitter selbst auf der Innenseite der Kappe platziert wird und die Halterbuchsen in den Löchern stecken. Führen Sie dann die Sonden vorsichtig in die entsprechenden Halterbuchsen auf dem Gitter ein, so dass nur der erste Grat jeder Sonde in der Buchse montiert ist, was 1 Klickgeräusch zur Folge hat.

Öffnen Sie das Monitorfenster des Sondensets am nächstgelegenen Messsystem und wählen Sie 2 Sondensets aus, die jeweils in einem Raster von 3 x 5 angeordnet sind. Eine für das teilnehmende Kind und eine für den Erwachsenen. Stellen Sie sicher, dass die Sondenanordnungen der beiden Kappen mit den Anordnungen im Sondensatzfenster übereinstimmen. Schalten Sie anschließend die Laserdioden des NIRS-Messsystems 30 Minuten vor der Messung ein, so dass das System eine stabile Betriebstemperatur erreicht.

Stellen Sie alle notwendigen Optionen am NIRS-Messsystem ein. Stellen Sie sicher, dass das Gerät auf ereignisbezogene Messung eingestellt ist und dass der serielle RS-232-Eingang, der für den Empfang von Triggern aus dem experimentellen Paradigma erforderlich ist, aktiv ist. Bereiten Sie dann das experimentelle Paradigma vor, indem Sie die technische Computersoftware starten, die als Basis für die Erweiterungen der Psychophysik-Toolbox dient, und das aktuelle Verzeichnis auf den Ordner setzen, in dem das Paradigma gespeichert ist. Platzieren Sie zum Schluss zwei Kinnstützen vor dem Computerbildschirm, um Kopfbewegungen während des Experiments zu vermeiden.

Beginnen Sie damit, die beiden Teilnehmer in den Versuchsraum zu begleiten und den Versuchsaufbau zu erklären. Setzen Sie dann die Teilnehmer nebeneinander vor den Computerbildschirm. Stellen Sie die Höhe der Kinnstützen so ein, dass beide Teilnehmer bequem sitzen. Geben Sie Anweisungen und führen Sie Übungsversuche sowohl für das kooperative als auch für das kompetitive Spiel durch.

Messen und markieren Sie als Nächstes den FPZ-Punkt nach dem 10-20-System, das 10 % des Abstands zwischen Nasion und Inion auf dem Kopf jedes Teilnehmers entspricht. Schalten Sie dann den Laser aus und setzen Sie die Kappen mit den Sonden vorsichtig auf die Köpfe der Teilnehmer. Stellen Sie sicher, dass die mittlere Sonde der unteren Reihe auf FPZ platziert ist und die mittlere Sondensäule entlang der sagittalen Referenzkurve ausgerichtet ist. Legen Sie die Faserfäden so auf den am NIRS-Messsystem befestigten Halterarm, dass sie lose ohne Kontakt mit dem Teilnehmer oder dem Stuhl hängen und nicht an den Kappen ziehen.

Schieben Sie dann jede Sonde weiter in ihre Fassung, bis die kleine weiße Nase in der Mitte der Oberseite des Sondengehäuses sichtbar ist. Schalten Sie dann den Laser wieder ein und testen Sie die Signalqualität, indem Sie auf die Schaltfläche Auto Gain im Monitorfenster des Sondensets des NIRS-Messsystems klicken. Wenn ein Kanal gelb markiert ist, was bedeutet, dass das Signal unzureichend ist, legen Sie die Haare unter der umgebenden Sondenspitze vorsichtig beiseite.

Nehmen Sie die Sondeneinstellungen vor und klicken Sie erneut auf die Taste "Auto Gain", um zu sehen, ob sich die Signalqualität verbessert hat oder grün markiert ist. Ist die Signalqualität zufriedenstellend, legen Sie ein Handtuch über die Hände der Teilnehmer, so dass sie die Handbewegungen ihres jeweiligen Spielpartners nicht sehen können. Starten Sie dann das Experiment. Nachdem das Experiment abgeschlossen ist, speichern Sie die Daten und exportieren Sie die Rohdaten zur Lichtintensität als Textdatei, indem Sie auf die Schaltfläche Textdatei ausgeben klicken.