Investigation d'imagerie cérébrale de les corrélats neuraux de l'observation virtuelle Interactions sociales

L'objectif général de l'expérience suivante est d'étudier les corrélats neuronaux de l'observation d'interactions sociales en utilisant des personnages virtuels interagissant dans un contexte social, combiné à un enregistrement IRMf. Cela est réalisé en créant des personnages animés en corps entier qui interagissent entre eux en tant qu'hôtes et invités dans un cadre professionnel, ainsi que des personnages inanimés servant de conditions de contrôle. Ensuite, des données d'imagerie cérébrale sont enregistrées pendant que les participants observent des interactions sociales virtuelles, puis les données sont analysées afin d'identifier les régions cérébrales appartenant au réseau dit de la cognition sociale. Les régions cérébrales typiques sensibles à l'observation et à l'évaluation des interactions sociales incluent le sillon temporal supérieur, le cortex frontal latéral et médial, ainsi que l'amygdale, car cette méthode permet d'étudier les corrélats neurologiques de la cognition sociale.

Ce sujet pourrait contribuer à la compréhension des causes possibles des troubles du comportement social, observés dans des affections cliniques telles que la phobie sociale et l'autisme. Le principal avantage de cette technique par rapport aux méthodes existantes, comme celles utilisant des stimuli faciaux, réside dans le fait que l'utilisation de personnages animés en entier permet d'intégrer des manipulations qui ressemblent davantage aux interactions sociales de la vie réelle, telles qu'un contact physique formel ou une poignée de main. Cela n'est pas possible avec des stimuli uniquement faciaux.

La tâche consiste en une série de courtes vidéos animées de dix secondes illustrant des interactions non verbales entre un invité et un hôte. Dans un contexte professionnel, le sujet observe l'invité étant salué par un hôte, ce qui correspond à la condition d'interaction sociale, ou par une silhouette en carton d'un hôte, ce qui correspond à la condition sans interaction sociale ou condition contrôle. L'hôte peut présenter des comportements encourageant une interaction sociale ultérieure, appelée condition d'approche, ou des comportements pouvant indiquer un manque d'intérêt pour une interaction supplémentaire, appelée condition d'évitement.

Outre le type de comportements de base affichés par l'hôte, on peut inclure l'étude des effets du contact physique formel sur le comportement. Par exemple, lors de la moitié des essais, les personnages peuvent se serrer la main dans le cadre du protocole de salutation, tandis que dans les autres, ils ne font rien. Cette manipulation peut avoir une signification différente selon l'origine culturelle de l'observateur.

D'autres manipulations peuvent impliquer un changement de perspective du spectateur, passant du personnel à l'impersonnel. En affichant les mots « me » ou « other », cette manipulation permet d'identifier les réponses modulées par l'implication personnelle. L'alternance entre ces deux perspectives peut être déclenchée au début de chaque essai.

Les vidéos peuvent être suivies par divers écrans d'évaluation. Par exemple, demander au sujet d'évaluer l'hôte selon des critères de compétence, de fiabilité et d'intérêt à faire des affaires, sur une échelle de cinq points où zéro signifie pas du tout et cinq signifie tout à fait. Ces évaluations doivent être contrebalancées entre les essais afin d'éviter les effets liés à l'ordre de présentation.

En outre, les personnages présents dans les vidéos doivent être contrebalancés en fonction du comportement affiché, de l'origine ethnique, de la chemise, de la couleur et de la coiffure. Des aspects fondamentaux susceptibles d'influencer les interactions sociales, tels que l'attractivité, doivent également être contrôlés afin de garantir l'absence de différences systématiques entre les catégories d'essai. Chaque série doit commencer par six secondes de fixation permettant la stabilisation du signal IRM, ou l'ordre des essais doit être randomisé au sein de chaque bloc et contrebalancé entre les participants afin d'éviter les effets liés au stimulus, à la prévisibilité et à l'ordre.

Un intervalle inter-essai de huit secondes suit chaque essai de film et la fin de chaque série. Également, afin d'éviter une perte de données biaisée, la condition devrait idéalement être également représentée dans chaque bloc selon chaque manipulation. Lorsque le sujet arrive, assurez-vous d'obtenir un consentement écrit et éclairé et de vérifier la sécurité en imagerie par résonance magnétique.

Demander également au sujet de remplir des questionnaires évaluant les traits de personnalité et l'état d'esprit actuel, qui pourraient influencer les réponses des participants durant l'étude avant l'exploration. Informer en détail le participant des procédures d'exploration et donner des instructions précises concernant la tâche comportementale afin d'éviter tout inconfort et d'accroître la familiarité avec la tâche. Donner également au participant un essai d'entraînement abrégé.

Introduisez maintenant le sujet dans la salle de balayage et demandez-lui de s’allonger en position supine sur la table d’imagerie. Fournissez une protection auditive ainsi que des écouteurs insonorisés pour la communication. Pendant le balayage, ajoutez un rembourrage supplémentaire pour la tête afin d’assurer le confort du sujet et de minimiser les mouvements.

En outre, la face non adhésive d'un morceau de ruban peut être enroulée délicatement autour du front du participant afin de réduire davantage les mouvements de la tête lors de l'évaluation des réponses psychophysiologiques implicites automatiques à des images émotionnelles et neutres. En complément des évaluations explicites, les réponses de conductance cutanée peuvent également être enregistrées pendant l'acquisition d'images par IRMf. Enfin, placer la main droite du sujet confortablement sur la boîte de réponse et vérifier que les boutons fonctionnent correctement. Placer un bouton d'arrêt d'urgence à proximité afin que le sujet puisse signaler tout besoin urgent d'interrompre le fonctionnement du scanner avant le début de la collecte des données.

Assurez que le sujet puisse voir clairement la projection sur l'écran pour la présentation des stimuli. Tout d'abord, acquérez une image structurelle T1 pondérée à haute résolution, telle qu'une SPGR ou une MP rage. Ensuite, configurez vos séries fonctionnelles afin d'assurer une couverture complète du cerveau.

Dans nos études, nous acquérons une série de 28 coupes fonctionnelles avec une taille de voxel de quatre par quatre par quatre millimètres, acquises de manière axiale. En utilisant une séquence d'impulsions en écho planar avec un TR de 2000 millisecondes, un TE de 40 millisecondes et un champ de vision de 256 par 256 millimètres, informez le sujet que l'imagerie fonctionnelle est sur le point de commencer et rappelez-lui les tâches qui seront effectuées. Assurez-vous désormais que le scanner démarre de façon synchronisée avec la présentation du stimulus.

Lorsque le balayage est terminé, aidez le participant à sortir du scanner et assurez-vous de le remercier pour sa participation à l'expérience. Une fois les données recueillies, elles peuvent être analysées à l'aide de n'importe quel logiciel de traitement d'IRMf, tel que la cartographie paramétrique statistique, couramment appelée SPM. Notre laboratoire utilise ce logiciel en combinaison avec des mats internes.

Les outils de laboratoire pour le prétraitement utilisés dans notre groupe impliquent des étapes typiques : assurance qualité, alignement des images, correction des mouvements, co-registration, normalisation et lissage spatial à l’aide d’un noyau de huit millimètres. Lorsqu’on utilise SPM, le modèle linéaire général est mis en œuvre pour évaluer l’ajustement des données enregistrées pour chaque condition d’intérêt à une fonction de réponse hémodynamique prédéterminée. Alternativement, les données de chaque condition peuvent être moyennées sélectivement afin d’observer le signal FMR brut associé à chaque condition, sans hypothèse préalable sur la forme de la fonction de réponse hémodynamique.

Dans ce cas, les différences de réponse peuvent être évaluées point par point dans le temps, et les contrastes d'intérêt révèlent des changements par rapport à la ligne de base préalable à la stimulation, ainsi que des différences entre une condition et une autre. Ces analyses peuvent être utilisées séparément ou de manière complémentaire. L'analyse des données peut combiner des approches voxel par voxel et des régions d'intérêt afin de comparer l'activité cérébrale associée aux conditions étudiées, telles que l'interaction sociale par rapport à l'absence d'interaction sociale.

L'analyse voxel à voxel de l'ensemble du cerveau produira des cartes statistiques identifiant de vastes réseaux de régions cérébrales associées à la tâche, tandis que l'analyse des régions d'intérêt permettra d'examiner de façon ciblée la réponse dans des régions cérébrales spécifiques préalablement identifiées comme faisant partie du réseau de la cognition sociale. L'analyse des régions d'intérêt peut également servir à extraire le signal IRMf à des fins d'illustration. La comparaison des essais impliquant une interaction sociale et des essais contrôle sans interaction a révélé une activité dans des régions cérébrales typiques de la cognition sociale.

Ici, nous observons une carte fonctionnelle affichant des activations dans le sillon temporal supérieur ainsi que dans le cortex préfrontal latéral. La barre de couleur indique le gradient de la valeur T de la carte d'activation. Les graphiques linéaires illustrent les courbes temporelles du signal IRMf extrait des régions d'intérêt (ROIs) de chaque région cérébrale pour chaque type d'essai et chaque point temporel.

Ici, nous observons une activation de l'amygdale, à nouveau avec le tracé temporel de la région d'intérêt, et enfin, la réponse dans le cortex préfrontal médian. Toutes les données sont basées sur celles de 15 participants, reflétant l'activité cérébrale verrouillée temporellement aux débuts des comportements d'approche et d'évitement. Lors de la réalisation de cette procédure, il est important d'utiliser des stimulis écologiquement valides, correctement contrebalancés et temporisés. Après avoir visionné cette vidéo, vous devriez avoir une bonne compréhension de la manière d'utiliser des personnages virtuels animés en corps entier.

En complément des enregistrements IRMf pour étudier les corrélats new-yorkais de l'observation des interactions sociales chez des participants sains et cliniques.