Espectroscopia funcional de infrarrojo cercano para registrar la actividad cerebral durante las interacciones sociales

Resumen

Fuente: Reindl, V., et al. Realización de experimentos de hiperbarrido con espectroscopia funcional de infrarrojo cercano. J. Vis. Exp. (2019)

Este video demuestra el uso de la espectroscopia funcional de infrarrojo cercano (fNIRS) para medir la actividad cerebral durante las interacciones sociales. Los participantes participan en una tarea coordinada que aumenta la actividad en la corteza prefrontal, una región crítica para el comportamiento social, mientras que el sistema detecta cambios en la absorción de luz debido a la oxigenación de la sangre. Al analizar la sincronía de la actividad cerebral entre los participantes, el estudio evalúa la dinámica neuronal que subyace a la interacción social.

Protocolo

Todos los procedimientos que involucran participantes humanos se han realizado de conformidad con las directrices institucionales, nacionales e internacionales para el bienestar humano y han sido revisados por la junta de revisión institucional local.

1. Preparación antes de que llegue el participante

1. Prepare las gorras NIRS.
   1. Elija los tamaños de gorra del mismo tamaño o ligeramente más grandes que la circunferencia de la cabeza del participante.
   2. Corte 15 orificios con un diámetro de aproximadamente 15 mm cada uno, dispuestos en una cuadrícula horizontal de 3x5, en el área de la frente de cada una de las 2 tapas de electroencefalograma (EEG) sin procesar. Asegúrese de que los agujeros estén espaciados 30 mm entre sí en cualquier dirección, que la columna central de agujeros esté ubicada en el centro de la frente, es decir, por encima de la nariz, y que la fila inferior esté ubicada por encima de las cejas.
   3. Para que las tapas sean más cómodas y minimizar las marcas de presión, fije un material de espuma suave (por ejemplo, cinta adhesiva de sellado de ventanas o material de goma espuma plana similar) en el lado interior de la rejilla del soporte entre los zócalos de la sonda y en los bordes. Utilice cinta adhesiva de doble cara o hilo de coser si es necesario.
   4. Monte una rejilla de soporte de sonda vacía de 3x5 en cada uno de los capuchones de EEG modificados, de modo que la rejilla del soporte se coloque en el interior del tapón y los zócalos del soporte se peguen en los orificios.
      Nota: El sistema de medición NIRS tiene dos juegos de sondas separados, use un juego de sondas para cada participante.
   5. Inserte suavemente las sondas en los zócalos de soporte apropiados en las rejillas de modo que solo la primera cresta de cada sonda esté montada en el zócalo, lo que da como resultado un sonido de clic.
   6. Abra la ventana del monitor del juego de sondas en el sistema de medición NIRS y seleccione 2 juegos de sondas dispuestos en una cuadrícula de 3x5 cada uno, uno para el niño participante y otro para el adulto. Asegúrese de que la disposición de las sondas de las dos tapas corresponda a las disposiciones de la ventana del conjunto de sondas (es decir, misma ubicación de los respectivos números de sonda emisor y receptor).
2. Prepara el experimento.
   1. Ponga en marcha el sistema de medición NIRS con diodos láser encendidos 30 min. antes de medir, de modo que el sistema alcance una temperatura de funcionamiento estable.
   2. Configure todas las opciones necesarias en el sistema de medición NIRS. Asegúrese de que el dispositivo esté configurado para la medición relacionada con eventos y que la entrada serie RS232, necesaria para recibir disparadores del paradigma experimental, esté activa.
      Nota: El experimento es una versión adaptada de un paradigma ideado por Cui et al., programado en las extensiones no comerciales de Psychophysics Toolbox, versión 3.0.11.
   3. Prepare el paradigma experimental iniciando el software de computación técnica que sirve como base para las extensiones de Psychophysics Toolbox y estableciendo el directorio actual en la carpeta en la que está guardado el paradigma.
   4. Coloque dos mentoneras frente a la pantalla de la computadora para evitar movimientos de la cabeza durante el experimento.

2. Llegada de los participantes al laboratorio

1. Prepare a los participantes.
   1. Muestre y explique a los participantes la configuración experimental, incluido el sistema de medición NIRS. Asegúrese siempre de que los participantes no miren directamente al rayo láser del sistema de medición NIRS, ya que esto puede ser perjudicial para la vista.
   2. Siente a los participantes uno al lado del otro frente a la pantalla de la computadora. Ajuste la altura de los mentoneros de manera que ambos participantes se sienten cómodamente.
   3. Instruir a los participantes y administrar pruebas de práctica tanto del juego cooperativo como del competitivo. Dé instrucciones adicionales durante las pruebas de práctica si es necesario.
   4. Mida y marque el punto Fpz de acuerdo con el sistema 10-20, que es el 10% de la distancia entre nasion y inion, en la cabeza de cada participante.
   5. Coloque las tapas con las sondas con cuidado en la cabeza de los participantes, con el láser apagado. Coloque primero la parte delantera de la gorra, incluida la rejilla de la sonda, en la frente del participante y luego tire hacia abajo de la tapa hacia el cuello. Asegúrese de que la sonda central de la fila inferior esté colocada en Fpz y que la columna de la sonda central esté alineada a lo largo de la curva de referencia sagital.
   6. Coloque las cuerdas de fibra en el brazo de soporte conectado al sistema de medición NIRS de manera que cuelguen sin apretar sin contacto con el participante o la silla y que no tiren de las tapas. Utilice un soporte adicional (e.g., soporte de micrófono modificado o similar) para el segundo participante si es necesario.
   7. Empuje cada sonda más adentro de su zócalo hasta que la pequeña nariz blanca en el centro de la parte superior de la carcasa de la sonda sea visible.
      Nota: La nariz es empujada hacia arriba por un mecanismo de resorte helicoidal tan pronto como la punta de la sonda toca el cuero cabelludo del participante.
   8. Vuelva a encender el láser y pruebe la calidad de la señal haciendo clic en el botón Auto Gain en la ventana del monitor del sistema de medición NIRS.
   9. Si un canal no tiene una señal suficiente (i.e., si está marcado en amarillo), coloque suavemente el pelo debajo de la punta de la sonda circundante a un lado. Si es necesario, empuje las sondas más adentro de sus enchufes, pero garantice la comodidad del participante. Compruebe si la calidad de la señal ha mejorado (i.e., el canal ahora está marcado en verde) haciendo clic en el botón Auto Gain nuevamente.
   10. Si el paso 2.1.9. no conduce a una mejora de la señal, ajuste la intensidad de la señal. Si hay demasiada señal (i.e., si el canal está marcado en rojo), cambie la intensidad de la señal a baja intensidad de señal haciendo clic repetidamente en el símbolo de la sonda respectiva en la ventana del monitor del conjunto de sondas del sistema de medición NIRS. Si no hay suficiente señal (i.e., si el canal está marcado en amarillo), cambie la intensidad de la señal a alta intensidad de señal, nuevamente haciendo clic repetidamente en el símbolo de la sonda respectiva.
2. Ejecute el experimento
   1. Cuando no haya preguntas después de las pruebas de práctica y se asegure una buena calidad de señal, inicie el paradigma experimental.
   2. Coloque una toalla sobre las manos de los participantes para que no puedan ver los movimientos de las manos de su respectivo compañero de juego.
   3. Después del experimento, guarde los datos y exporte los datos de intensidad de luz sin procesar como un archivo de texto haciendo clic en el botón Salida de archivo de texto. No aplique ningún filtro en el sistema de medición NIRS.
   4. Limpie todos los materiales necesarios (sondas, soportes de sondas, mentoneras) con etanol. Lave las tapas en un ciclo suave con detergente suave.

Materiales

Lista de materiales utilizados en este artículo

Nombre	Empresa	Número de catálogo	Comentarios
Sistema de medición NIRS con juegos de sondas y rejillas de soporte de sonda	Hitachi Medical Corporation, Tokio, Japón	ETG-4000 Sistema de topografía óptica	El protocolo de estudio actual requiere un segundo conjunto opcional de sondas adultas para 52 canales de medición en total, así como dos rejillas de soporte de sondas de 3x5.
gorros de EEG sin procesar	EASYCAP GmbH, Herrsching, Alemania	C-SCMS-56; C-SCMS-58	El experimentador debe proporcionar orificios para las tapas NIRS. Elija el tamaño de la gorra del mismo tamaño o un poco más grande que la circunferencia de la cabeza del participante.
Software de computación técnica	The MathWorks, Inc., Natick, MA	MATLAB R2014a (o versiones posteriores)	Sirve como base para las extensiones de Psychophysics Toolbox (presentación de estímulos), SPM para fNIRS toolbox (análisis de datos fNIRS) y ASToolbox (cálculo WTC).