Sincronización intercerebros en el aprendizaje colaborativo abierto: un estudio fNIRS-Hyperscanning

Resumen

Se describe el protocolo para realizar experimentos de hiperescaneo fNIRS en díadas de aprendizaje colaborativo en un entorno de aprendizaje naturalista. Además, se presenta una tubería para analizar la sincronía intercerecere (SII) de las señales de hemoglobina oxigenada (Oxy-Hb).

Resumen

El hiperescaneo fNIRS es ampliamente utilizado para detectar los fundamentos neurobiológicos de la interacción social. Con esta técnica, los investigadores califican la actividad cerebral concurrente de dos o más individuos interactivos con un nuevo índice llamado sincronía intercereal (SII) (es decir, alineación de fase y / o amplitud de las señales neuronales o hemodinámicas a través del tiempo). Aquí se presenta un protocolo para realizar experimentos de hiperescaneo fNIRS sobre díadas de aprendizaje colaborativo en un entorno de aprendizaje naturalista. Además, se explica una tubería de análisis del SII de la señal de hemoglobina oxigenada (Oxy-Hb). Específicamente, se discuten el diseño experimental, el proceso de registro de datos NIRS, los métodos de análisis de datos y las direcciones futuras. En general, la implementación de una tubería de hiperescaneo fNIRS estandarizada es una parte fundamental de la neurociencia en segunda persona. Además, esto está en línea con el llamado a la ciencia abierta para ayudar a la reproducibilidad de la investigación.

Introducción

Recientemente, para revelar la actividad cerebral concurrente a través de las díadas interactivas o miembros de un grupo, los investigadores emplean el enfoque de hiperescaneo^1,2. Específicamente, el electroencefalograma (EEG), la resonancia magnética funcional (fMRI) y la espectroscopia funcional de infrarrojo cercano (fNIRS) se utilizan para registrar las actividades neuronales y cerebrales de dos o más sujetos simultáneamente^3,4,5. Los investigadores extraen un índice neuronal que implica un acoplamiento cerebral c....

Protocolo

Todos los participantes reclutados (40 díadas, edad media 22,1 ± 1,2 años; 100% diestros; visión normal o corregida a normal) estaban sanos. Antes del experimento, los participantes dieron su consentimiento informado. Los participantes fueron compensados financieramente por su participación. El estudio fue aprobado por el Comité Universitario de Protección de la Investigación Humana (HR-0053-2021), Universidad Normal del Este de China.

1. Pasos de preparación antes de adoptar los datos

1. Tapas NIRS caseras
   1. Adopte una gorra de natación elástica para colocar la rejilla del soporte del optode.
      NOTA: Teniendo en cuenta que lo....

Resultados

La figura 1 ilustra el protocolo experimental y la ubicación de la sonda. El proceso de registro de datos fNIRS consta de dos partes: sesión de estado de reposo (5 min) y sesión colaborativa (15-20 min). Las díadas de aprendizaje colaborativo son necesarias para relajarse y mantenerse quietos en la sesión de estado de reposo. Después de eso, se les dice a los participantes que co-aprendan el material de aprendizaje(Figura 1A). Sus regiones temporoparietales pref.......

Discusión

En primer lugar, en el presente protocolo, se indican los pasos específicos para realizar experimentos de hiperescaneo fNIRS en un escenario de aprendizaje colaborativo. En segundo lugar, también se presenta la tubería de análisis de datos que evalúa el SII de las señales hemodinámicas en las díadas de aprendizaje colaborativo. La operación detallada sobre la realización de experimentos de hiperescaneo fNIRS promovería el desarrollo de la ciencia abierta. Además, la tubería de análisis se proporciona aquí para aumentar l.......

Materiales

Lista de materiales utilizados en este artículo

Nombre	Empresa	Número de catálogo	Comentarios
Gorras de EEG	Compumedics Neuroscan, Charlotte, EE. UU.	Quik-Cap de 64 canales	Elegimos dos tamaños de gorra (es decir, mediana y grande).
Sistema de medición NIRS con juegos de sondas y rejillas de soporte de sondas	Hitachi Medical Corporation, Tokio, Japón	ETG-7100 Sistema de topografía óptica El	protocolo de estudio actual requiere un segundo juego de sondas para adultos opcional para 92 canales de medición en total.
Plataforma de computación numérica	The MathWorks, Inc., Natick, MA	MATLAB R2020a	Sirve como base para las extensiones de la caja de herramientas de psicofísica (presentación de estímulos), Homer2  (análisis de preproceso fNIRS) y función "wtc" (cálculo WTC).
Herramientas	software de psicología de psicología,Sharpsburg, PA,USA	E-prime 2.0	Aplicamos E-prime para iniciar el sistema de medición fNIRS y enviar disparadores que marcan la fase de descanso y la fase de aprendizaje colaborativo para los datos de registro de fNIRS.
Gorros de natación	Zoke corporation, Shanghai, China	611503314	Primero colocamos el gorro de EEG estándar de 10-20 en el molde de la cabeza y colocamos el gorro de natación en el gorro de EEG. En segundo lugar, marcamos (inion, Cz, T3, T4, PFC y P5) con tiza.
Digitalizador tridimensional (3-D)	Polhemus, Colchester, VT, EE. UU.;	Digitalizador tridimensional (3-D)	ubicaciones anatómicas de los optodos en relación con los puntos de referencia estándar de la cabeza se determinaron para cada participante utilizando un digitalizador Patriot 3D

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