Spectroscopie fonctionnelle proche infrarouge pour l’enregistrement de l’activité cérébrale pendant les interactions sociales

Résumé

Source : Reindl, V., et al. Réalisation d’expériences d’hyperbalayage avec la spectroscopie proche infrarouge fonctionnelle. (2019)

Cette vidéo montre l’utilisation de la spectroscopie proche infrarouge fonctionnelle (fNIRS) pour mesurer l’activité cérébrale pendant les interactions sociales. Les participants s’engagent dans une tâche coordonnée qui augmente l’activité dans le cortex préfrontal, une région essentielle au comportement social, tandis que le système détecte les changements d’absorption de la lumière dus à l’oxygénation du sang. En analysant la synchronie de l’activité cérébrale entre les participants, l’étude évalue la dynamique neuronale sous-jacente à l’interaction sociale.

Protocole

Toutes les procédures impliquant des participants humains ont été effectuées conformément aux directives institutionnelles, nationales et internationales en matière de bien-être humain et ont été examinées par le comité d’examen institutionnel local.

1. Préparation avant l’arrivée du participant

1. Préparer les capuchons NIRS.
   1. {{}}Choisissez les tailles de casquette de la même taille ou légèrement supérieures à la circonférence de la tête du participant.
   2. Découpez 15 trous d’un diamètre d’environ 15 mm chacun, disposés en une grille horizontale 3x5, dans la zone du front de chacun des 2 capuchons d’électroencéphalogramme (EEG) bruts. Assurez-vous que les trous sont espacés de 30 mm les uns des autres dans n’importe quelle direction, que la colonne centrale des trous est située au centre du front, c’est-à-dire, au-dessus du nez, et que la rangée inférieure est située au-dessus des sourcils.
   3. Afin de rendre les capuchons plus confortables et de minimiser les marques de pression, fixez un matériau en mousse souple (par exemple, un ruban adhésif d’étanchéité de fenêtre ou un matériau plat similaire en caoutchouc mousse) sur la face intérieure de la grille du support entre les douilles de la sonde et sur les bords. Utilisez du ruban adhésif double face ou du fil à coudre si nécessaire.
   4. Montez une grille de support de sonde 3x5 vide sur chacun des capuchons EEG modifiés de sorte que la grille de support elle-même soit placée à l’intérieur du capuchon et que les douilles du support se coincent dans les trous.
      Remarque : Le système de mesure NIRS dispose de deux ensembles de sondes distincts, utilisez un jeu de sondes pour chaque participant.
   5. Insérez délicatement les sondes dans les douilles de support appropriées sur les grilles de sorte que seule la première crête de chaque sonde soit montée dans la prise, ce qui entraîne un clic.
   6. Ouvrez la fenêtre du moniteur de l’ensemble de sondes sur le système de mesure NIRS et sélectionnez 2 ensembles de sondes disposés dans une grille 3x5 chacun, un pour l’enfant participant et un pour l’adulte. Assurez-vous que la disposition des deux capuchons correspond à la disposition de la fenêtre de jeu de sonde (i.e., au même endroit que les numéros de sonde respectifs de l’émetteur et du récepteur).
2. Préparez l’expérience.
   1. Démarrez le système de mesure NIRS avec les diodes laser allumées 30 minutes avant la mesure, de sorte que le système atteigne une température de fonctionnement stable.
   2. Réglez toutes les options nécessaires sur le système de mesure NIRS. Assurez-vous que l’appareil est réglé sur la mesure liée à l’événement et que l’entrée série RS232, nécessaire pour recevoir les déclencheurs du paradigme expérimental, est active.
      Remarque : L’expérience est une version adaptée par un paradigme conçu par Cui et al., programmée dans les extensions non commerciales Psychophysics Toolbox, version 3.0.11.
   3. Préparez le paradigme expérimental en démarrant le logiciel de calcul technique qui sert de base aux extensions de la boîte à outils de psychophysique et en définissant le répertoire courant dans le dossier dans lequel le paradigme est enregistré.
   4. Placez deux mentonnières devant l’écran de l’ordinateur pour éviter les mouvements de la tête pendant l’expérience.

2. Arrivée des participants au laboratoire

1. Préparez les participants.
   1. Montrez et expliquez aux participants le dispositif expérimental, y compris le système de mesure NIRS. Assurez-vous toujours que les participants ne regardent pas directement dans le faisceau laser du système de mesure NIRS, car cela pourrait être nocif pour l’œil.
   2. Asseyez les participants l’un à côté de l’autre devant l’écran de l’ordinateur. Ajustez la hauteur des mentonnières de manière à ce que les deux participants s’assoient confortablement.
   3. Instruire les participants et leur administrer des essais pratiques du jeu coopératif et du jeu compétitif. Donnez des instructions supplémentaires pendant les essais pratiques si nécessaire.
   4. Mesurez et marquez le point Fpz selon le système 10-20, soit 10 % de la distance entre la nasion et l’inion, sur la tête de chaque participant.
   5. Placez soigneusement les capuchons avec les sondes sur la tête des participants, avec le laser éteint. Placez d’abord l’avant du capuchon, y compris la grille de sonde, sur le front du participant, puis tirez l’arrière du capuchon vers le cou. Assurez-vous que la sonde centrale de la rangée du bas est placée sur Fpz et que la colonne de la sonde du milieu est alignée le long de la courbe de référence sagittale.
   6. Placez les cordes de fibres sur le bras du support fixé au système de mesure NIRS de manière à ce qu’elles pendent librement sans contact avec le participant ou la chaise et qu’elles ne tirent pas sur les capuchons. Utilisez un support supplémentaire (par exemple., pied de micro modifié ou similaire) pour le deuxième participant si nécessaire.
   7. Poussez chaque sonde plus loin dans sa douille jusqu’à ce que le petit nez blanc au centre du haut du boîtier de la sonde soit visible.
      Remarque : Le nez est poussé vers le haut par un mécanisme à ressort hélicoïdal dès que la pointe de la sonde touche le cuir chevelu du participant.
   8. Rallumez le laser et testez la qualité du signal en cliquant sur le bouton Auto Gain dans la fenêtre du moniteur de réglage de la sonde du système de mesure NIRS.
   9. Si un canal n’a pas un signal suffisant (i.e., s’il est marqué en jaune), mettez doucement les cheveux sous l’extrémité de la sonde environnante de côté. Si nécessaire, enfoncez les sondes plus loin dans leurs douilles mais assurez-vous du confort du participant. Vérifiez si la qualité du signal s’est améliorée (i.e., le canal est maintenant marqué en vert) en cliquant à nouveau sur le bouton Auto Gain.
   10. Si l’étape 2.1.9. ne conduit pas à une amélioration du signal, ajustez l’intensité du signal. S’il y a trop de signal (i.e., si le canal est marqué en rouge), changez l’intensité du signal en faible intensité de signal en cliquant à plusieurs reprises sur le symbole de la sonde respective dans la fenêtre du moniteur de réglage de sonde du système de mesure NIRS. S’il n’y a pas assez de signal (i.e., si le canal est marqué en jaune), changez l’intensité du signal en intensité de signal élevée, encore une fois en cliquant plusieurs fois sur le symbole de la sonde respective.
2. Exécuter l’expérience
   1. Lorsqu’il n’y a plus de questions après les essais pratiques et qu’une bonne qualité de signal est assurée, démarrez le paradigme expérimental.
   2. Placez une serviette sur les mains des participants afin qu’ils ne puissent pas voir les mouvements des mains de leur partenaire de jeu respectif.
   3. Après l’expérience, enregistrez les données et exportez les données brutes d’intensité lumineuse sous forme de fichier texte en cliquant sur le bouton Sortie du fichier texte. N’appliquez aucun filtre dans le système de mesure NIRS.
   4. Nettoyez tout le matériel nécessaire (sondes, porte-sondes, mentonnières) avec de l’éthanol. Lavez les bouchons dans un cycle délicat avec un détergent doux.

Matériaux

Liste des matériaux utilisés dans cet article

Nom	Entreprise	Numéro de catalogue	Commentaires
Système de mesure NIRS avec jeux de sondes et grilles porte-sondes	Hitachi Medical Corporation, Tokyo, Japon	Système de topographie optique ETG-4000	Le protocole d’étude actuel nécessite un deuxième ensemble de sondes adultes en option pour 52 canaux de mesure au total, ainsi que deux grilles porte-sondes 3x5.
caps EEG bruts	EASYCAP GmbH, Herrsching, Allemagne	C-SCMS-56 ; C-SCMS-58	Les capuchons doivent être pourvus de trous pour les sondes NIRS par l’expérimentateur. Choisissez une taille de casquette de la même taille ou légèrement supérieure à la circonférence de la tête du participant.
Logiciel de calcul technique	The MathWorks, Inc., Natick, MA	MATLAB R2014a (ou versions ultérieures)	Sert de base pour les extensions Psychophysics Toolbox (présentation des stimulus), SPM pour la boîte à outils fNIRS (analyse de données fNIRS) et ASToolbox (calcul WTC).