Este protocolo describe la coherencia de la transformada de wavelet parcial (pWTC) para calcular el patrón de retraso en el tiempo de la sincronización neuronal interpersonal (INS) para inferir la dirección y el patrón temporal del flujo de información durante la interacción social. La efectividad de pWTC en la eliminación de los factores de confusión de la autocorrelación de señales en INS fue probada por dos experimentos.
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Artículo de método
Medición del flujo de información direccional en datos fNIRS-Hyperscanning utilizando el método de coherencia de transformada de wavelet parcial
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Resumen
Resumen
La interacción social es de vital importancia para los seres humanos. Si bien el enfoque de hiperescaneo se ha utilizado ampliamente para estudiar la sincronización neuronal interpersonal (INS) durante las interacciones sociales, la espectroscopia funcional de infrarrojo cercano (fNIRS) es una de las técnicas más populares para hiperescanear interacciones sociales naturalistas debido a su resolución espacial relativamente alta, localización anatómica de sonido y tolerancia excepcionalmente alta de artefactos de movimiento. Los estudios previos de hiperescaneo basados en fNIRS generalmente calculan un INS con retraso en el tiempo utilizando la coherencia de la transformada de wavelet (WTC) para describir la dirección y el patrón temporal del flujo de información entre individuos. Sin embargo, los resultados de este método podrían confundirse por el efecto de autocorrelación de la señal fNIRS de cada individuo. Para abordar este problema, se introdujo un método denominado coherencia de transformación de wavelet parcial (pWTC), que tenía como objetivo eliminar el efecto de autocorrelación y mantener la alta resolución de espectro temporal de la señal fNIRS. En este estudio, se realizó primero un experimento de simulación para mostrar la efectividad del pWTC en la eliminación del impacto de la autocorrelación en el INS. Luego, se ofreció orientación paso a paso sobre el funcionamiento del pWTC basado en el conjunto de datos fNIRS de un experimento de interacción social. Además, se realizó una comparación entre el método pWTC y el método WTC tradicional y entre el método pWTC y el método de causalidad de Granger (GC). Los resultados mostraron que pWTC podría usarse para determinar la diferencia insinerte entre las diferentes condiciones experimentales y el patrón direccional y temporal del INS entre los individuos durante las interacciones sociales naturalistas. Además, proporciona una mejor resolución temporal y de frecuencia que el WTC tradicional y una mejor flexibilidad que el método GC. Por lo tanto, pWTC es un fuerte candidato para inferir la dirección y el patrón temporal del flujo de información entre los individuos durante las interacciones sociales naturalistas.
Introducción
La interacción social es de vital importancia para el ser humano 1,2. Para comprender el mecanismo neurocognitivo de doble cerebro de la interacción social, el enfoque de hiperescaneo se ha utilizado ampliamente recientemente, lo que demuestra que los patrones de sincronización neuronal interpersonal (INS) pueden caracterizar bien el proceso de interacción social 3,4,5,6,7,8,9,10,11,12
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Protocolo
El protocolo de experimento humano fue aprobado por la Junta de Revisión Institucional y el Comité de Ética del Laboratorio Estatal Clave de Neurociencia Cognitiva y Aprendizaje de la Universidad Normal de Beijing. Todos los participantes dieron su consentimiento informado por escrito antes de que comenzara el experimento.
1. El experimento de simulación
- Generar dos series temporales de señales que se correlacionen entre sí, con una señal que tenga autocorrelación en un desfase temporal de 4 s. Establezca el coeficiente de correlación de r entre las dos señales en 0,4.
- Además, generar dos series temporales de señales sin....
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Resultados
Resultados de la simulación
Los resultados mostraron que el INSWTC con retraso en el tiempo con autocorrelación fue significativamente mayor que el INSWTC con retraso en el tiempo sin autocorrelación (t(1998) = 4,696, p < 0,001) y el INSpWTC con retraso en el tiempo (t(1998) = 5,098, p < 0,001). Además, no hubo diferencias significativas entre el INSWTC con retraso en el tiempo sin autocorrelación y el INSpWTC (
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Discusión
En los estudios de hiperescaneo, generalmente es esencial describir los patrones direccionales y temporales del flujo de información entre los individuos. La mayoría de los estudios previos de hiperescaneo de fNIRS han utilizado WTC25 tradicional para inferir estas características mediante el cálculo del INS con retraso en el tiempo. Sin embargo, como una de las características intrínsecas de la señal fNIRS20,21, el efecto de autocorrelaci.......
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Divulgaciones
Los autores no declaran intereses financieros contrapuestos.
Agradecimientos
Este trabajo fue apoyado por la Fundación Nacional de Ciencias Naturales de China (61977008) y el Programa de Jóvenes Talentos de Primera Categoría de Diez Mil Talentos.
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Materiales
| Nombre | Empresa | Número de catálogo | Comentarios |
|---|---|---|---|
| Sistema de topografía fNIRS | Shimadzu Corporation Shimadzu | LABNIRS systen | El sistema LABNIRS contiene 40 emisores y 40 detectores para la medición de señales fNIRS. En este protocolo utilizamos estos emisores y detectores, creamos dos conjuntos de sondas personalizados de 26 canales y los conectamos a dos tapas correspondientes al sistema 10-20. Además, el sistema LABNIRS también contiene software GUI incorporado para la verificación de la calidad de los datos, la conversión de datos y la exportación de datos. |
| MATLAB | The MathWorks, Inc. | MATLAB 2019a | En este protocolo, se utilizaron varias cajas de herramientas y funciones en MATLAB: se utilizó la caja de herramientas SPM12 para normalizar los datos de resonancia magnética validados a través de su GUI. NIRS_SPM toolbox se utilizó para proyectar las coordenadas MNI de las sondas a la plantilla AAL a través de su GUI. Homer3 toolbox se utilizó para eliminar artefactos de movimiento a través de su función hmrMotionCorrectWavelet con parámetros predeterminados. Wavelet toolbox se utilizó para calcular WTC y pWTC a través de su función wcoherence. |
| Escáner de resonancia | Siemens Healthineers | Escáner TRIO de 3 Tesla | En este protocolo, se utilizó el escáner de resonancia magnética para obtener las coordenadas MNI de cada canal y optpde. Los parámetros de escaneo se describen en el texto principal. |
| Tapas | En este protocolo, primero marcamos dos gorras de nylon con el sistema 10-20. Luego, hicimos dos juegos de sondas optódicas personalizadas de 26 canales. Por último, adjuntamos conjuntos de sondas a mayúsculas alineadas con puntos de referencia. |
Referencias
- Hasson, U., Ghazanfar, A. A., Galantucci, B., Garrod, S., Keysers, C. Brain-to-brain coupling: A mechanism for creating and sharing a social world. Trends in Cognitive Sciences. 16 (2), 114-121 (2012).
- Hasson, U., Frith, C. D.
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Reimpresiones y permisos
