Synchronisation de groupe pendant le dessin collaboratif à l’aide de la spectroscopie fonctionnelle dans le proche infrarouge

Summary

Le présent protocole combine la spectroscopie fonctionnelle dans le proche infrarouge (fNIRS) et l’observation vidéo pour mesurer la synchronisation interpersonnelle en quatuors au cours d’une tâche de dessin collaborative.

Abstract

La spectroscopie fonctionnelle dans le proche infrarouge (fNIRS) est une méthode non invasive particulièrement adaptée à la mesure de l’activation du cortex cérébral chez plusieurs sujets, ce qui est pertinent pour étudier les interactions interpersonnelles de groupe dans des contextes écologiques. Bien que de nombreux systèmes fNIRS offrent techniquement la possibilité de surveiller plus de deux individus simultanément, l’établissement de procédures de configuration faciles à mettre en œuvre et de paradigmes fiables pour suivre les réponses hémodynamiques et comportementales dans l’interaction de groupe est toujours nécessaire. Le présent protocole combine fNIRS et l’observation vidéo pour mesurer la synchronisation interpersonnelle en quatuors au cours d’une tâche coopérative. Ce protocole fournit des recommandations pratiques pour l’acquisition de données et la conception de paradigmes, ainsi que des principes directeurs pour un exemple illustratif d’analyse de données. La procédure est conçue pour évaluer les différences dans les réponses interpersonnelles cérébrales et comportementales entre les conditions sociales et non sociales inspirées par une activité brise-glace bien connue, la tâche collaborative de dessin de visage. Les procédures décrites peuvent guider les études futures pour adapter les activités d’interaction sociale naturaliste de groupe à l’environnement fNIRS.

Introduction

Le comportement d’interaction interpersonnelle est une composante importante du processus de connexion et de création de liens empathiques. Des recherches antérieures indiquent que ce comportement peut s’exprimer dans l’occurrence de synchronicité, lorsque les signaux biologiques et comportementaux s’alignent pendant le contact social. Les preuves montrent que la synchronicité peut se produire entre les personnes qui interagissent pour la première fois ^1,2,3. La plupart des études sur les interactions sociales et leurs mécanismes neuronaux sous-jacents utilisent une approche à une seule personne ou à la deuxième personne^2,4, et on sait peu de choses sur la transposition de ces connaissances aux dynamiques sociales de groupe. L’évaluation des réponses interpersonnelles dans des groupes de trois individus ou plus reste un défi pour la recherche scientifique. Cela conduit à la nécessité d’apporter au laboratoire l’environnement complexe des interactions sociales chez les êtres humains de tous les jours dans des conditions naturalistes⁵.

Dans ce contexte, la technique de spectroscopie proche infrarouge fonctionnelle (fNIRS) est un outil prometteur pour évaluer les relations entre l’interaction interpersonnelle dans des contextes naturalistes et ses corrélats cérébraux. Il présente moins de restrictions sur la mobilité des participants par rapport à l’imagerie par résonance magnétique fonctionnelle (IRMf) et est résistant aux artefacts de mouvement ^6,7. La technique fNIRS fonctionne en évaluant les effets hémodynamiques en réponse à l’activation cérébrale (changements dans la concentration sanguine d’hémoglobine oxygénée et désoxygénée). Ces variations peuvent être mesurées par la quantité de diffusion de la lumière infrarouge à travers le tissu du cuir chevelu. Des études antérieures ont démontré la flexibilité et la robustesse de la technique dans les expériences d’hyperbalayage écologique et le potentiel d’élargir les connaissances en neurosciences appliquées ^6,8.

Le choix d’une tâche expérimentale pour l’évaluation naturaliste des corrélats neuronaux des processus d’interaction sociale en groupe est une étape cruciale dans l’approche des études en neurosciences appliquées⁹. Parmi les exemples déjà rapportés dans la littérature avec l’utilisation de fNIRS dans les paradigmes de groupe, citons la performance musicale 10,11,12, l’interaction en classe⁸ et la communication 13,14,15,16,17.

L’un des aspects non encore explorés par les études précédentes est l’utilisation de jeux de dessin qui ont pour caractéristique principale la manipulation de composants empathiques pour évaluer l’interaction sociale. Dans ce contexte, l’un des jeux fréquemment utilisés pour induire une interaction sociale dans la dynamique entre étrangers est le jeu de dessin collaboratif^18,19. Dans ce jeu, les feuilles de papier sont divisées en parties égales, et les participants du groupe sont mis au défi de dessiner des autoportraits partagés de tous les membres. Au final, chaque membre voit son portrait dessiné de manière collaborative par plusieurs mains.

L’objectif est de promouvoir une intégration rapide entre étrangers, provoquée par la direction de l’attention visuelle sur les visages des partenaires du groupe. Il peut être considéré comme une activité « brise-glace » en raison de sa capacité à soutenir la curiosité et les processus empathiques conséquents parmi les membres¹⁹.

L’un des avantages de l’utilisation des tâches de dessin est leur simplicité et leur facilité de reproduction²⁰. Ils ne nécessitent pas non plus de formation ou de compétences techniques spécifiques, comme on le voit dans les études utilisant les paradigmes de performance musicale^21,22,23,24. Cette simplicité permet également le choix d’un stimulus plus naturaliste dans un contexte social ^4,9,25.

En plus d’être un instrument pour induire un comportement social en groupe, le dessin est également considéré comme un outil d’évaluation psychologique²⁶. Certains tests psychologiques graphiques-projectifs, tels que House-Tree-Person (HTP)27,28,29^, Human Figure Drawing - Sisto Scale ²⁷ et Kinetic Family Drawing³⁰ sont utilisés de manière complémentaire pour les diagnostics qualitatifs et quantitatifs. Leurs résultats expriment généralement des processus inconscients, donnant des indices sur le système symbolique de l’individu et, par conséquent, ses interprétations du monde, ses expériences, ses affections, etc.

La pratique du dessin fait réfléchir et aide à donner un sens aux expériences et aux choses, en ajoutant des sensations, des sentiments, des pensées et des actions³¹. Il donne des indices sur la façon de percevoir et de traiter ces expériences de vie²⁶. Le dessin utilise des codes visuels pour permettre de comprendre et de communiquer des pensées ou des sentiments, les rendant accessibles à la manipulation et, ainsi, créant la possibilité de nouvelles idées et lectures³¹.

En art-thérapie, le dessin est un outil pour travailler l’attention, la mémoire et l’organisation des pensées et des sentiments³², et il peut être utilisé comme moyen de produire une interaction sociale³³.

Cette étude visait à développer un protocole expérimental naturaliste pour évaluer les réponses cérébrales vasculaires et comportementales lors d’interactions interpersonnelles en quatuors utilisant une dynamique de dessin collaboratif. Dans ce protocole, l’évaluation des réponses cérébrales du quatuor (individuellement et la synchronicité entre partenaires) et les mesures de résultats possibles, telles que les mesures comportementales (comportement du dessin et du regard) sont proposées. L’objectif est de fournir plus d’informations sur les neurosciences sociales.

Protocol

La méthodologie a été approuvée par le comité d’éthique de l’hôpital Israelita Albert Einstein (HIAE) et est basée sur une procédure de collecte de données neuronales (fNIRS), ainsi que de données sur le comportement du regard, avec de jeunes adultes lors d’une expérience de dessin collaboratif. Toutes les données recueillies ont été gérées sur la plateforme Redcap (voir le tableau des matières). Le projet a été audité par le Comité d’intégrité scientifique de l’hôpital Israelita Albert Einstein (HIAE). De jeunes adultes, âgés de 18 à 30 ans, ont été sélectionnés comme sujets pour la présente étude. Le consentement éclairé écrit a été obtenu de tous les participants.

1. Préparation de l’étude

1. Sujets
   1. Déterminer l’échantillon cible de l’étude.
   2. Informez tous les volontaires du protocole expérimental et de leurs droits, avant le match. Assurez-vous qu’ils signent un formulaire de consentement éclairé et un formulaire de consentement à l’utilisation d’images (non obligatoire), remplissent un formulaire d’inscription et répondent à des questionnaires et échelles psychologiques.
   3. Contrôlez le niveau de relation entre les participants du quatuor (étrangers, amis, partenaires, etc.), car les connaissances antérieures peuvent interférer. Dans cette étude, les quatuors étaient composés d’étrangers.
   4. Composer des quatuors d’individus du même sexe.
      NOTE: Ce critère de genre évite les interférences d’interaction sociale^34,35.
2. Réglage
   1. Retirez tous les distracteurs oculaires potentiels de la scène.
   2. Pour l’installer, incluez une table carrée, quatre tabourets (mesurant 18,11 po x 14,96 po) et deux supports métalliques (p. ex., trépied) (figure 1).
   3. Éteignez tous les appareils électriques tels que la climatisation pendant la condition expérimentale. Assurez-vous que la pièce est suffisamment éclairée pour que les gens puissent l’observer et la dessiner et que la température ambiante est agréable.
   4. Considérez l’étendue des fils fNIRS (voir le tableau des matériaux), positionnez tous les câbles de manière à ce qu’ils restent stables pendant la tâche expérimentale.
   5. Envisagez un espace pour que deux chercheurs puissent se déplacer le long du cadre.
   6. Assurez-vous que les expérimentateurs suivent leurs scripts et leurs schémas de mouvement.
   7. Placez le quatuor sur la table carrée, deux par deux, afin que chaque individu puisse observer les trois autres individus.
   8. Donnez à chaque participant du quatuor une étiquette avec un numéro (1 à 4). Assurez-vous que le sujet 1 se trouve en face du sujet 3 et à côté du sujet 2.
      REMARQUE : Le numéro d’étiquette correspondait à la position des sujets sur la table et à leur capuchon préparé précédemment (Table of Materials).
3. Paradigme du dessin
   1. Dessin collaboratif du visage - la condition sociale
      NOTE: Le but de ce jeu est de diriger l’attention visuelle des sujets sur les visages de leurs partenaires, les induisant à une observation plus consciente entre eux. En reliant les sentiments et la perception visuelle, la technique collaborative de dessin de visage est un moyen précieux d’activer les réponses empathiques, la curiosité interpersonnelle et la connectivité entre les participants. Cela nécessite une capacité théorique de l’esprit, qui comprend l’imitation et l’anticipation du comportement des autres¹⁹. Procédez comme suit :
      1. Informez les participants sur les règles du jeu.
      2. Divisez chaque papier en trois bandes horizontales, à savoir des bandes de dessin.
      3. Faites en sorte que chaque bande corresponde à une condition de dessin social (p. ex., C1, C2.). Après chaque condition de dessin social, changez de papier parmi le quatuor.
      4. Demandez aux participants de dessiner le front et les yeux sur la bande supérieure de toutes les feuilles de papier.
         REMARQUE: La bande du milieu sert à représenter le nez et la bouche. La bande inférieure sert à représenter le menton, le cou et les épaules.
      5. Inclure des instructions sur les personnes à dessiner (p. ex., S1/S3 signifie que le participant 1 dessine le participant 3 et vice versa) dans toutes les bandes de papier.
      6. Demandez à chaque papier de représenter un portrait complet d’un participant.
         REMARQUE: Considérez différentes couleurs de papier d’écriture pastel pour les différentes phases du jeu.
      7. Faites en sorte que le visage de chaque participant soit représenté de manière collaborative par ses partenaires. (Figure 2)
   2. Jeu des points - la condition non sociale
      Remarque : La condition de dessin de contrôle est un jeu de connexion des points. Chaque participant est invité à relier les points des numéros de série ascendants pour former un dessin. Le jeu de connexion des points est utilisé comme un instrument neuropsychologique pour mesurer des domaines cognitifs tels que la flexibilité mentale et les habiletés visuelles et motrices³⁶. Le jeu stimule les compétences visuospatiales, augmente l’activité mentale³⁷ et améliore les capacités mentales³⁸. Procédez comme suit :
   3. Instruisez les participants.
      1. Une fois le bouchon en place, informez les participants sur le fNIRS, l’équipement, les bouchons, les fils et les risques ou inconforts possibles liés à la procédure.
      2. Rappelez-leur à nouveau leur droit de quitter l’expérience à tout moment.
      3. Expliquez les deux tâches de dessin différentes.
      4. Pour le dessin collaboratif, expliquez les bandes horizontales et comment savoir où et qui dessiner dans chaque bande.
      5. Pour le jeu des points de connexion, expliquez qu’ils devront relier les nombres dans l’ordre croissant jusqu’à ce que le chiffre soit révélé.
      6. Expliquez la période de repos et les commandes de tâches enregistrées.
      7. Engagez les participants à observer leurs partenaires et les détails qui les différencient. Indiquez qu’à la fin de l’étude, le quatuor qui suit les règles et tire les chiffres les plus détaillés sera récompensé.

Figure 1 : Le réglage. L’installation comprend une table carrée, quatre tabourets et deux supports métalliques (par exemple, trépied), un équipement fNIRS, un ordinateur et les caméras. (A) Le schéma de réglage : Les nombres verts (1-4) correspondent aux étiquettes des participants et à leurs tabourets/position à la table pendant l’essai. Nombres jaunes : 1 = supports de câblage fNIRS, 2 = récepteur d’ordinateur portable des signaux fNIRS, 3 = port NIRS, 4 = caméra 360°, 5 = caméras de support. (B) Mise en état prête pour l’essai expérimental. Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.

Figure 2 : Portraits collaboratifs - exemples de portraits dessinés de manière collaborative. Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.

2. Paradigme expérimental

1. Adapter le jeu pour l’acquisition fNIRS
   NOTE: Adaptez le jeu afin qu’il soit possible de capturer l’image fonctionnelle du cerveau grâce à fNIRS et que les données aient une qualité significative.
   1. Définissez le nombre de blocs.
      NOTE: Les conditions doivent être répétées un nombre suffisant de fois pour réduire la marge d’erreur dans les résultats. Cependant, de nombreuses répétitions peuvent amener les participants à automatiser des tâches.
   2. Planifiez la durée de chaque bloc.
      REMARQUE: Tenez compte du temps de réponse hémodynamique de la légende (en moyenne 6 s après le début d’une tâche). Tenez également compte de l’influence de la taille des blocs pour déterminer le filtre pour les étapes suivantes.
   3. Ajoutez une période d’état de repos à la fin de chaque bloc des deux conditions (de sorte que le signal hémodynamique se désintègre avant le début du bloc suivant).
   4. Planifiez l’ordre des blocs et créez des séquences de blocs pseudo-aléatoires pour réduire les effets d’anticipation.
   5. Planifiez la durée totale du jeu.
      REMARQUE : Tenez compte de l’inconfort possible des participants concernant les bouchons serrés fNIRS et leur proximité les uns des autres. Les blocs et les conditions utilisés dans ce protocole ont été conçus comme suit : neuf blocs de la condition sociale du dessin collaboratif (tableau 1) et neuf blocs de la condition non sociale des points de connexion ont été créés (durée = 40 s chacun); Une période de repos de 20 s entre chacun des blocs; trois séquences différentes (tableau 2) pour effectuer les tâches (pour éviter qu’une condition ne soit exécutée plus de deux fois de suite). La durée de la tâche expérimentale était d’environ 18 min.
2. Logiciel de programmation Paradigm
   1. Utilisez un logiciel pour aider à créer et à organiser des blocs de paradigmes et signaler aux participants quand commencer une nouvelle tâche.
      NOTE: Le logiciel NIRStim (voir le tableau des matériaux) a été utilisé dans ce cas. Créez les séquences de blocs et programmez leur distribution au cours de l’expérience.
   2. Définissez des événements avec des contenus visuels (texte et images) ou auditifs pour indiquer aux participants quand commencer chaque tâche. Dans l’onglet Événements , cliquez sur le bouton Ajouter un événement. Nommez l’événement dans Nom de l’événement, sélectionnez le type d’événement dans Type de structure et définissez une couleur pour représenter l’événement dans une vue d’ensemble de la présentation sur Color-ID. Créez des marqueurs à envoyer au logiciel d’acquisition au début de ces tâches sur Event Marker.
   3. Déterminez l’ordre d’exécution des tâches et le nombre de répétitions de chacune d’entre elles dans l’onglet Essais . Insérez également des périodes de repos. Déterminez la durée des deux. Il est possible de randomiser ou non les essais en sélectionnant Activé/Désactivé sur la présentation randomisée; enregistrez les paramètres sur le bouton Enregistrer .
   4. Pendant la course expérimentale, affichez tous les stimuli programmés dans une fenêtre noire (pour éviter la distraction des participants) en appuyant sur Exécuter.

Tableau 1 : Condition du dessin collaboratif. S1 = sujet 1, S2 = sujet 2, S3 = sujet 3 et S4 = sujet 4. Les dyades de dessin représentent qui dessine qui, et la bande de dessin représente la position du papier à écrire pour dessiner dans chaque condition. Par exemple, pour le premier bloc, utilisez une feuille de papier bleue. C1, C2 et C3 représentent 40 s du paradigme du dessin des conditions sociales qui complètent un portrait. C1 (dessin de la zone du front, dessin des dyades: S2 et S4; S1 et S3), C2 (dessin de la zone du nez, dessin des dyades: S1 et S4; S2 et S3) et C3 (dessiner la zone du menton, dessiner des dyades: S3 et S4; S1 et S2). Suivez le diagramme pour les blocs 2 et 3. Cette randomisation maintient l’ordre de tirage chez les volontaires (dessin du partenaire frontal, puis du partenaire frontal, et enfin, du partenaire assis à côté d’eux) et modifie l’ordre des bandes de feuille à dessiner. Veuillez cliquer ici pour télécharger ce tableau.

Tableau 2 : Randomisation des tâches de la séquence 1 (social, non social et reposant). Veuillez cliquer ici pour télécharger ce tableau.

3. Configuration vidéo et acquisition de données

1. Caméras et enregistrement vidéo
   1. Sélectionnez une caméra de scène disponible dans le commerce (360°, voir Tableau des matériaux). Positionnez-le sur la table de manière à ce que tous les mouvements des yeux et de la tête des participants puissent être perçus simultanément.
   2. Nettoyez et vérifiez la carte mémoire et la batterie. Vérifiez la luminosité de l’image. Testez ces éléments avant que les participants ne soient localisés.
   3. Vérifiez s’il y a d’éventuelles interférences sur la réception fNIRS. Si c’est le cas, augmentez l’espace entre l’équipement et son récepteur.
   4. Le récepteur de l’équipement doit être indépendant du récepteur de données fNIRS. Envisagez un ordinateur portable ou une tablette situé le plus loin possible de la table.
   5. Démarrez l’équipement, vérifiez l’interface et réglez le mode d’enregistrement avant l’étalonnage fNIRS.
   6. Considérez une ou deux caméras adjacentes ou de soutien qui peuvent être placées après les deux bords de la table.
2. Analyse vidéo
   1. Pour obtenir des résultats statistiques utiles, sélectionnez un logiciel ou une plate-forme de vue/analyse synchronisée qui permet la transcription et le codage de plusieurs contenus vidéo simultanément, comme INTERACT (voir le tableau des matériaux).
   2. Définissez des paramètres qui permettent la recherche de modèles / séquences pour affiner les données d’observation aux questions de recherche, par exemple, les mesures individuelles du comportement du regard, les mouvements de la tête et des yeux, les mouvements des mains, les expressions faciales et le comportement de la parole.
   3. Si l’on prévoit enregistrer des mesures physiologiques, envisagez un logiciel (voir Tableau des matériaux) qui permet l’intégration des données mesurées provenant d’autres systèmes d’acquisition.
   4. Dans le processus d’analyse, tenez compte non seulement de la durée des événements, mais aussi de la séquence, de leur position dans le temps et de la façon dont ils sont liés les uns aux autres.
3. Extraction de données
   1. Commencez par télécharger la vidéo de toutes les caméras (format MP4). Chargez-les dans INTERACT. Segmentez les données vidéo pour le codage et une analyse plus approfondie. Pour l’extraction de données, marquez les sections vidéo manuellement et fournissez-leur des codes.
      REMARQUE: Le but de la segmentation et du codage est de fournir des catégories de données afin que le chercheur puisse mettre en évidence et analyser différents comportements cibles.
   2. Segmentation
      1. En appuyant sur Paramètres du code, créez un premier niveau en divisant les sections de bloc en conditions sociales et non sociales et en période de repos. Créez un deuxième niveau en divisant les données comportementales des participants ainsi que les conditions sociales (dessin de visage). Alignez-les à l’aide de la chronologie du déclencheur audio. Marquez manuellement le début et la fin de chaque condition. Définissez le schéma de codage en suivant les directives (étapes 3.3.2.2.-3.3.2.6.).
      2. Assurez-vous que le schéma de codage suit les indices de comportement (durée et quantité) pour chaque section de dessin de visage (condition sociale) de tous les participants individuellement.
      3. Code pour l’attention liée à l’objet - le regard du participant vers le partenaire de dessin.
         REMARQUE: Le comportement du regard a une double fonction: recueillir des informations auprès des autres (encodage), ainsi que communiquer avec les autres (signalisation)^39,40.
      4. Code pour le regard mutuel (lorsque les deux partenaires qui se dessinent partagent un contact visuel).
         NOTE: Des études récentes ont révélé une activité accrue dans le cortex préfrontal médian antérieur (arMPFC) et son couplage avec le gyrus frontal inférieur (IFG) lorsque les partenaires ont établi un regard mutuel⁴¹.
      5. Code pour les comportements associés pendant le comportement du regard (unique ou mutuel) tels que le sourire, la parole directe, les expressions faciales et les rires, indiquant une plus grande attention au partenaire de dessin (Figure supplémentaire 1).
      6. Transcrire et subdiviser en catégories les données comportementales du regard des participants du groupe. Créez des codes d’interaction pour chaque participant en les étiquetant. Rendez explicite le comportement cible et le numéro de balise lors du codage.
   3. Codage et analyses
      REMARQUE: L’un des chercheurs doit entreprendre la tâche de codage comportemental et d’analyse, car ils sont facilement identifiables dans la vidéo. Observez ce qui suit :
      1. L’extraction de l’information doit se faire manuellement; Marquez sur la chronologie de chaque condition les comportements observés selon le schéma de codage. Marquez la durée de chaque comportement. Faites-le pour chaque participant séparément.
      2. Recoupez les chronologies des participants pour rechercher des comportements partagés. Revenez à l’observation vidéo pour analyser la qualité du partage (Figure supplémentaire 2).
      3. À l’aide de la clé Exporter , exportez les données brutes sous forme de fichier texte ou de fichier de tableau afin que les données puissent être triées le long de la chronologie, sélectionnées, comptées et classées.
         REMARQUE : Dans ce protocole, la fonction d’analyse séquentielle n’a pas été utilisée en raison du petit nombre de séquences d’événements codées⁴².
4. Calcul de métriques
   REMARQUE: Ce protocole utilise des métriques de dessin pour étudier les corrélations possibles entre le comportement du regard des participants et les tests psychologiques appliqués. Les critères suivants ont été déterminés :
   1. Quantité de trait : comptez manuellement le nombre de traits de dessin effectués par chaque participant dans chaque section de dessin de visage.
   2. Continuité des lignes : Subdivisez les catégories de lignes longues et courtes. Comptez manuellement les lignes longues et courtes des participants.
      NOTE: Le dessin d’observation résulte de l’observation directe d’un objet réel choisi. Certaines études récentes ont trouvé une corrélation entre la longueur de la ligne et les tâches de traçage ou de dessin. Le suivi des lignes de tâche a tendance à être plus long que le dessin des lignes de tâche⁴³. Ce protocole associe le traçage à des images mémorisées que l’individu a rendues stables et porte comme références de dessin dans son système symbolique¹⁸.
   3. Modèles de dessin : Se rapportent à des modèles de dessin individuels¹⁸ (Figure 3).
      NOTE: Ce protocole considère une classification binaire pour le motif de dessin: 0, lorsque le participant est en mode de dessin d’observation (c’est-à-dire lorsque le participant observe son objet de dessin et copie ce qu’il voit); et 1, lorsque le dessin reflète des images mémorisées stables internes (lorsqu’il y a un motif de formes répétitives telles que les yeux, la bouche et les cheveux tout au long des conditions de dessin).
   4. Observez les détails, y compris le comptage des détails dessinés pendant l’expérience (par exemple, les rides, les taches, la forme des yeux et la taille des sourcils, entre autres).
      NOTE: Les détails dessinés peuvent indiquer une plus grande attention à l’objet du dessin.
5. Tests psychologiques
   1. Dépister les symptômes d’anxiété et de dépression, le trouble déficitaire de l’attention / hyperactivité et les compétences sociales lors de la réalisation d’études de groupe. Utilisez des balances gratuites ou disponibles dans le commerce.
      REMARQUE: Ce protocole suggère d’utiliser ce qui suit: l’échelle d’anxiété et de dépression hospitalière⁴⁴; l’Inventaire des compétences sociales⁴⁵ (un répertoire qui évalue le répertoire des compétences sociales de la personne); et l’échelle d’auto-évaluation de l’adulte (ASRS-18) pour l’évaluation du trouble déficitaire de l’attention / hyperactivité (TDAH) chez les adultes⁴⁶.

Figure 3 : Exemples de modèles de dessin individuels. Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.

4. Configuration et acquisition de données fNIRS

1. Matériel d’acquisition de données
   1. Assurez-vous d’utiliser du matériel d’acquisition pour les enregistrements fNIRS. Les enregistrements doivent être effectués par une combinaison de systèmes pouvant être lus dans le même programme d’enregistrement, totalisant 16 canaux.
      NOTE: L’acquisition des données a été effectuée à l’aide de deux systèmes à ondes continues (NIRSport, voir le tableau des matériaux) pour la présente étude. Chaque équipement dispose de huit sources d’éclairage LED émettant deux longueurs d’onde de lumière proche infrarouge (760 nm et 850 nm) et de huit détecteurs optiques (7,91 Hz).
2. Configuration du canal optode fNIRS
   1. Utilisez l’outil NIRSite pour localiser les optodes sur les régions PFC (voir Tableau des matériaux). Configurez la distribution des optodes sur les casquettes de manière à ce que les canaux soient positionnés au-dessus des régions d’intérêt sur la tête de tous les participants.
   2. Répartir les options entre les quatre participants pour l’acquisition simultanée des signaux.
      NOTE: Les capuchons doivent avoir une configuration basée sur le système international 10-20, et les zones anatomiques d’intérêt comprennent la partie la plus antérieure du cortex préfrontal bilatéral. Pour ce protocole, le placement des optodes a été guidé par la boîte à outils fOLD (Location Decider) de fNIRS Optodes⁴⁷. La parcellation de la tête ICBM 152 (voir tableau des matériaux) a généré le montage. Le recrutement de la région du cortex préfrontal dans les tâches d’interaction sociale a été expliqué comme un corrélat des processus de contrôle du comportement, y compris l’autorégulation⁴⁸. La figure 4 représente la position des sources et des détecteurs.
3. Prévention des artefacts
   1. Retirez les distracteurs de la pièce où le jeu aura lieu.
   2. Conseillez aux volontaires de ne se déplacer qu’au besoin.
   3. Pendant l’expérience, déconnectez l’amplificateur NIRSport et l’ordinateur portable du réseau électrique.
   4. Éteignez tout autre équipement qui fonctionne près du spectre infrarouge, tel que l’équipement de climatisation. Éteignez les appareils électriques présents dans l’environnement.
4. Réglage de l’appareil fNIRS
   1. Auparavant, mesurez les périmètres cérébraux des quatre participants comme suit : mesurez les distances entre la nasion et l’inion autour de la tête pour déterminer la taille du chapeau de chaque participant. Utilisez toujours un capuchon de plus petite taille par rapport au périmètre de la tête afin de donner plus de stabilité aux optodes.
   2. Le jour de l’acquisition, demandez aux participants de s’asseoir sur le tabouret, puis expliquez le processus prévu de placement du bouchon sur la tête.
   3. Installez les sources et les détecteurs sur le bouchon selon les réglages prédéterminés. Pour une question d’organisation, suivez le modèle d’utilisation des optodes 1 à 4 sur le sujet 1, de 5 à 8 sur le sujet 2, de 9 à 12 sur le sujet 3 et de 13 à 16 sur le sujet 4.
   4. Placez les bouchons sur la tête des participants et positionnez-les de manière à ce que la ligne médiane centrale (Cz) soit au sommet de la tête. Pour vérifier si Cz est en position centrale, certifier qu’il est situé à la moitié de la distance entre la nasion et l’inion.
      1. Mesurez également la distance entre l’oreille gauche et l’oreille droite (Crus of Helix) au-dessus du sommet de la tête et de la position Cz.
   5. Utilisez des overcaps pour empêcher les lumières ambiantes d’interférer avec l’acquisition des données.
   6. Connectez les fils des optodes aux amplificateurs. Pour une question d’organisation, suivez le modèle de connexion des optodes 1 à 8 au NIRSport 1 et des optodes 9 à 16 au NIRSport2.
   7. Connectez les ports NIRS1 et 2 à l’ordinateur via un câble USB.
5. Logiciel d’acquisition de données
   1. Après avoir configuré l’équipement, activez un logiciel pour acquérir les données fNIRS. Dans cette étude, le logiciel NIRStar (voir le tableau des matériaux) a été utilisé. Sur NIRStar, procédez comme suit :
      1. Cliquez sur Configurer le matériel dans la barre de menus. Sélectionnez l’option Mode tandem dans l’onglet Spécification matérielle pour que l’hyperanalyse puisse être effectuée.
      2. Dans l’onglet Configurer le matériel, sélectionnez un montage parmi les montages courants prédéfinis ou parmi les montages personnalisés, puis vérifiez les paramètres dans Configuration des canaux et Disposition topographique.
      3. Effectuez un étalonnage automatique en cliquant sur Calibrer dans le panneau d’affichage. L’indicateur de qualité du signal permet de vérifier l’intégrité des données reçues. Évaluer si la qualité des données est suffisante pour commencer l’acquisition; c’est-à-dire, voyez si les canaux sont signalés comme vert ou jaune.
         REMARQUE: Si les canaux dirigés sont représentés en rouge ou en blanc, retirez-les du capuchon, vérifiez qu’il n’y a pas de poils empêchant la lumière d’atteindre la tête et nettoyez les optodes avec un chiffon ou une serviette. Reliez-les à nouveau au capuchon et répétez l’étalonnage.
      4. Lorsque vous êtes prêt à démarrer la procédure, ayez un aperçu de la façon dont les signaux sont reçus en cliquant sur Aperçu. Ensuite, commencez à enregistrer les signaux sur Record.
      5. Ouvrez NIRStim, le logiciel de programmation de blocs (voir Tableau des matériaux), et commencez la présentation des blocs programmés. Les marqueurs doivent être enregistrés automatiquement et leur marquage doit être visible sur le logiciel d’acquisition de données fNIRS.
      6. Après la fin de la procédure, arrêtez l’enregistrement en cliquant sur Arrêter, fermez le logiciel et vérifiez si le fichier est enregistré dans le répertoire choisi.
6. Analyse des données fNIRS
   1. Prétraiter les signaux à l’aide du logiciel NIRSLAB⁴⁹ (voir Tableau des matériaux). Suivez les étapes ci-dessous :
      1. Appliquez un filtre temporel passe-bande (0,01-0,2 Hz) aux données d’intensité brutes pour éliminer les fréquences cardiaques et respiratoires, ainsi que les oscillations à très basse fréquence.
      2. Pour le contrôle de la qualité du signal, déterminer les critères d’exclusion pour chaque gain de canal supérieur à huit et coefficient de variation supérieur à 7,5 %.
      3. Calculez les changements dans HbO2 et HHb en appliquant la loi de Beer-Lambert modifiée avec toute la série chronologique comme référence.
         REMARQUE : Dans cette étude, les séries chronologiques HbO2 et HHb ont été segmentées en blocs (sociaux et non sociaux) et exportées sous forme de fichiers texte pour analyse ultérieure dans la plateforme R⁸ pour le calcul statistique (voir le tableau des matériaux).
      4. Analyser séparément les conditions sociales et de contrôle. Construire une matrice de corrélation pour chacun des neuf blocs de chaque condition afin que ses éléments correspondent à la corrélation (Spearman) entre chaque paire de sujets dans le canal évalué. Pour la signification statistique des corrélations entre les individus dans l’ensemble de la tâche, utilisez le test t⁸ pour une moyenne d’un échantillon, en tenant compte d’un niveau de signification de 5%.

Figure 4 : Répartition des optodes sur le sujet 1 cap. Les lettres S et D représentent respectivement les sources et les détecteurs. S1 sur la coordonnée AF7 du système 10-20; S2 sur AF3; S3 sur AF8; S4 sur AF4; D1 sur FP1; D2 sur F5; D3 sur FP2; et D4 sur F6. Les canaux sont placés dans la configuration suivante : canal 1 entre S1-D1 ; 2 entre S1 et D2; 3 entre S2-D1; 4 entre S2-D2; 5 entre S3 et D3; 6 entre S3-D4; 7 entre S4 et D3; et 8 entre S4-FD4. Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.

Results

Le protocole a été appliqué à un quatuor composé de jeunes femmes (24-27 ans), toutes étudiantes en troisième cycle (Hospital Israelita Albert Einstein, São Paulo, Brésil), avec une formation de niveau maîtrise ou doctorat. Tous les participants étaient droitiers et un seul a déclaré avoir une expérience antérieure en dessin. Aucun participant n’avait d’antécédents signalés de troubles neurologiques.

Pour les échelles et les résultats des tests psychologiques, deux participants (2 et 4) ont mo...

Discussion

Cette étude visait à créer un protocole utilisant l’hyperbalayage sur quatre cerveaux simultanément dans des conditions naturalistes. Le paradigme expérimental utilisait différentes tâches de dessin et la corrélation de plusieurs mesures de résultats, dessinant des métriques, des comportements et des signaux cérébraux. Les étapes critiques de ce protocole sont la prise en compte des défis découlant de sa grande complexité et le maintien de ses conditions écologiques et naturalistes.

L’observat...

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
2 NIRSport  ;	NIRx Medizintechnik GmbH, Allemagne	Nirsport 88	L’équipement appartient à InCe ( Instituto do Cé ; rebro - Hôpital Israelita Albert Einstein). deux systèmes à ondes continues (NIRSport8x8, NIRx Medical Technologies, Glen Head, NY, États-Unis) avec huit sources d’éclairage LED émettant deux longueurs d’onde de lumière proche infrarouge (760 et 850 nm) et huit détecteurs optiques chacun. 7,91 Hz. Les données ont été acquises avec la version 15.2 du logiciel NIRStar. (NIRx Medical Technologies, Glen Head, New York) à un taux d’échantillonnage de 3,472222.
4 capuchons fNIRS	NIRx Medizintechnik GmbH, Allemagne		Les blackcaps utilisés dans les enregistrements avaient une configuration basée sur le Câ international 10-20
; mera 360° ; - Kodak Pix Pro SP360	Kodak		Kodak PixPro :  ; https://kodakpixpro.com/cameras/360-vr/sp360
Cameras de suporte - Iphone 8	Apple	Iphone 8	Supporting Camera
fOLD toolbox (fNIRS Optodes' Décideur de l’emplacement)	Zimeo Morais, G.A., Balardin, J.B. & Sato, J.R. fNIRS Optodes' Location Decider (fOLD) : une boîte à outils pour l’agencement des sondes guidé par les régions cérébrales d’intérêt. Rapports scientifiques.  ; 8,  ; 3341 (2018). https://doi.org/10.1038/s41598-018-21716-z	Version 2.2 (https://github.com/nirx/fOLD-public)Le	placement des Optodes a été guidé par la boîte à outils fOLD (fNIRS Optodes' Location Decider, qui permet de placer les sources et les détecteurs dans le 10&ndash ; 10 pour couvrir au maximum les régions anatomiques d’intérêt selon plusieurs atlas de parcelle. Le modèle de tête ICBM 152 La parcellation a été utilisée pour générer le montage, qui a été conçu pour fournir une couverture de la partie la plus antérieure du cortex préfrontal bilatéral
Notebook Microsoft Surface	Microsoft		Notebook récepteur des signaux fNIRS
Plate-forme R pour le calcul statistique  ;	https ://www.r-project.org  ; (en anglais)	R version 4.2.0	R est un environnement logiciel libre pour le calcul statistique et graphique. Il compile et fonctionne sur une grande variété de plates-formes UNIX, Windows et MacOS
REDCap	REDCap est soutenu en partie par les National Institutes of Health (NIH/NCATS UL1 TR000445)		REDCap est une application Web sécurisée pour la création et la gestion d’enquêtes et de bases de données en ligne.
logiciel Mangold Interact	Mangold International GmbH, éd.  ;	interagir 5.0	Mangold :  ; https://www.mangold-international.com/en/products/software/behavior-research-with-mangold-interact.html. Permet l’analyse des vidéos pour les résultats comportementaux et la surveillance autonome des changements physiologiques émotionnels (peut nécessiter un logiciel supplémentaire, tel que DataView). Permet l’utilisation simultanée de différents types de caméras et de centaines de variantes de méthodes de codage.
logiciel NIRSite	NIRx Medizintechnik GmbH, Allemagne	NIRSite 2.0	Pour la création du montage et l’aide au placement et à la localisation des optodes dans les calottes noires.
logiciel nirsLAB-2014	NIRx Medizintechnik GmbH, Allemagne	nirsLAB 2014	fNIRS Logiciel de traitement de données
NIRStar	NIRx Medizintechnik GmbH, Allemagne	version 15.2	; pour l’acquisition de données fNIRS : logiciel NIRStar version 15.2 à une fréquence d’échantillonnage de 3.472222
logiciel NIRStim	NIRx Medizintechnik GmbH, Allemagne		; Pour la création et l’organisation de blocs de paradigme