ספקטרוסקופיה פונקציונלית כמעט-אינפרא אדום לתיעוד פעילות מוחית במהלך אינטראקציות חברתיות

תקציר

מקור: Reindl, V., {{}}. ביצוע ניסויי היפר-סריקה עם ספקטרוסקופיה פונקציונלית של אינפרא אדום קרוב. J. Vis. Exp. (2019)
,

} סרטון זה מדגים את השימוש בספקטרוסקופיה תפקודית כמעט-אינפרה-אדום (fNIRS) כדי למדוד פעילות מוחית במהלך אינטראקציות חברתיות. המשתתפים עוסקים במשימה מתואמת שמגבירה את הפעילות בקליפת המוח הקדם-מצחית, אזור קריטי להתנהגות חברתית, בזמן שהמערכת מזהה שינויים בספיגת האור עקב חמצון הדם. על ידי ניתוח הסנכרון של פעילות המוח בין המשתתפים, המחקר מעריך את הדינמיקה העצבית העומדת בבסיס האינטראקציה החברתית.

פרוטוקול

כל ההליכים הכוללים משתתפים אנושיים בוצעו בהתאם להנחיות המוסדיות, הלאומיות והבינלאומיות לרווחת האדם ונבדקו על ידי מועצת הביקורת המוסדית המקומית.

1. הכנה לפני הגעת המשתתף

1. {{}}הכן כובעי NIRS.
   1. בחר את גודל הכובע באותו גודל או מעט גדול יותר מהיקף הראש של המשתתף.
   2. חותכים 15 חורים בקוטר של כ -15 מ"מ כל אחד, המסודרים ברשת אופקית 3x5, לאזור המצח של כל אחד משני כובעי אלקטרואנצפלוגרמה גולמיים (EEG). יש לוודא שהחורים מרוחקים 30 מ"מ זה מזה לכל כיוון, שעמודת החורים האמצעית ממוקמת במרכז המצח, כלומר, מעל האף, ושהשורה התחתונה ממוקמת מעל הגבות.
   3. על מנת להפוך את המכסים לנוחים יותר ולמזער את סימני הלחץ, חבר חומר קצף רך (למשל, סרט איטום חלונות דביק או חומר גומי קצף שטוח דומה) לצד הפנימי של רשת המחזיק בין שקעי הבדיקה ובקצוות. השתמש בסרט דבק כפול פנים או בחוט תפירה במידת הצורך.
   4. התקן רשת מחזיקי בדיקה 3x5 ריקה לכל אחד ממכסי ה-EEG ששונו כך שרשת המחזיק עצמה ממוקמת בחלק הפנימי של המכסה ושקעי המחזיק נדבקים בחורים.
      הערה: למערכת המדידה של NIRS יש שתי קבוצות בדיקה נפרדות, השתמש בערכת בדיקה אחת לכל משתתף.
   5. הכנס בעדינות את הבדיקות לשקעי המחזיק המתאימים ברשתות כך שרק הרכס הראשון של כל בדיקה מותקן בשקע, מה שמביא לצליל לחיצה אחד.
   6. פתח את חלון צג ערכת הבדיקה במערכת המדידה של NIRS ובחר 2 ערכות בדיקה המסודרות ברשת 3x5 כל אחת, אחת לילד המשתתף ואחת למבוגר. ודא שסידורי הבדיקה של שני הכובעים תואמים את הסידורים בחלון ערכת הבדיקה (כלומר, {{}} אותו מיקום של מספרי הבדיקה הפולטים והמקלטים המתאימים).
2. הכן את הניסוי.
   1. הפעל את מערכת המדידה של NIRS עם דיודות לייזר מופעלות 30 דקות לפני המדידה, כך שהמערכת תגיע לטמפרטורת פעולה יציבה.
   2. הגדר את כל האפשרויות הדרושות במערכת המדידה NIRS. ודא שהמכשיר מוגדר למדידה הקשורה לאירוע ושהקלט הטורי RS232, הדרוש לקבלת טריגרים מהפרדיגמה הניסיונית, פעיל.
      הערה: הניסוי הוא גרסה מותאמת על ידי פרדיגמה שפותחה על ידי Cui ואחרים., שתוכנתה בהרחבות ארגז הכלים הפסיכופיזיקלי הלא מסחריות, גרסה 3.0.11.
   3. הכן את הפרדיגמה הניסיונית על ידי הפעלת תוכנת המחשוב הטכני המשמשת כבסיס להרחבות ארגז הכלים של הפסיכופיזיקה והגדרת הספרייה הנוכחית לתיקיה שבה הפרדיגמה נשמרת.
   4. הניחו שתי משענות סנטר מול מסך המחשב כדי למנוע תנועות ראש במהלך הניסוי.

2. הגעת המשתתפים למעבדה

1. הכינו את המשתתפים.
   1. הצג והסביר למשתתפים את מערך הניסוי כולל מערכת המדידה NIRS. ודא תמיד שהמשתתפים לא מסתכלים ישירות לתוך קרן הלייזר של מערכת המדידה NIRS מכיוון שהדבר עלול להזיק לעין.
   2. הושיבו את המשתתפים אחד ליד השני מול מסך המחשב. התאימו את גובה משענות הסנטר כך ששני המשתתפים ישבו בנוחות.
   3. הדריכו את המשתתפים וערכו ניסויי תרגול הן של המשחק השיתופי והן של המשחק התחרותי. תן הוראות נוספות במהלך מבחני התרגול במידת הצורך.
   4. מדוד וסמן את נקודת ה-Fpz לפי מערכת 10-20, שהיא 10% מהמרחק בין nasion ל-inion, על ראשו של כל משתתף.
   5. הניחו את הכובעים עם הבדיקות בזהירות על ראשי המשתתפים, כשהלייזר כבוי. הנח תחילה את החלק הקדמי של הכובע, כולל רשת הבדיקה, על מצחו של המשתתף ולאחר מכן משוך כלפי מטה את החלק האחורי של הכובע לכיוון הצוואר. ודא שהגשושית האמצעית של השורה התחתונה ממוקמת על Fpz ועמודת הבדיקה האמצעית מיושרת לאורך עקומת הייחוס הסגיטלית.
   6. הנח את מיתרי הסיבים על זרוע המחזיק המחוברת למערכת המדידה של NIRS כך שהם תלויים בצורה רופפת ללא מגע עם המשתתף או הכיסא ושלא ימשכו את המכסים. השתמש במחזיק נוסף ( לדוגמה., מעמד מיקרופון שונה או דומה) עבור המשתתף השני במידת הצורך.
   7. דחוף כל בדיקה לתוך השקע שלה עד שהאף הלבן הקטן במרכז החלק העליון של מעטפת הבדיקה נראה לעין.
      הערה: האף נדחף כלפי מעלה על ידי מנגנון קפיץ סליל ברגע שקצה הגשושית נוגע בקרקפת של המשתתף.
   8. הפעל שוב את הלייזר ובדוק את איכות האות על ידי לחיצה על כפתור הרווח האוטומטי בחלון צג ערכת הבדיקה של מערכת המדידה NIRS.
   9. אם לערוץ אין אות מספיק (כלומר, אם הוא מסומן בצהוב), הניחו בעדינות את השיער מתחת לקצה הגשושית שמסביב בצד. במידת הצורך, דחף את הגששים עמוק יותר לתוך השקעים שלהם אך הקפידו על נוחות המשתתף. בדוק אם איכות האות השתפרה ( כלומר, הערוץ מסומן כעת בירוק) על ידי לחיצה נוספת על כפתור הרווח האוטומטי.
   10. אם שלב 2.1.9. אינו מוביל לשיפור האות, התאם את עוצמת האות. אם יש יותר מדי אות (כלומר, אם הערוץ מסומן באדום), שנה את עוצמת האות לעוצמת אות נמוכה על ידי לחיצה חוזרת ונשנית על סמל הגשושית המתאימה בחלון צג ערכת הבדיקה של מערכת המדידה NIRS. אם אין מספיק אות ( כלומר, אם הערוץ מסומן בצהוב), שנה את עוצמת האות לעוצמת אות גבוהה, שוב על ידי לחיצה חוזרת ונשנית על סמל הגשושית המתאימה.
2. הפעל את הניסוי
   1. כאשר אין שאלות לאחר ניסויי התרגול ומובטחת איכות אות טובה, התחל את פרדיגמת הניסוי.
   2. הניחו מגבת על ידיהם של המשתתפים כך שהם לא יוכלו לראות את תנועות הידיים של השותף שלהם למשחק.
   3. לאחר הניסוי, שמור את הנתונים וייצא את נתוני עוצמת האור הגולמיים כקובץ טקסט על ידי לחיצה על כפתור Text File Out. אין להחיל מסננים במערכת המדידה של NIRS.
   4. נקה את כל החומרים הדרושים (בדיקות, מחזיקי בדיקות, משענות סנטר) עם אתנול. שטפו את הכובעים במחזור עדין עם חומר ניקוי עדין.

חומרים

רשימת החומרים שנעשה בהם שימוש במאמר זה

שם	חברה	מספר קטלוג	הערות
מערכת מדידה NIRS עם ערכות בדיקה ורשתות מחזיקי בדיקה	Hitachi Medical Corporation, טוקיו, יפן	מערכת טופוגרפיה אופטית ETG-4000	פרוטוקול המחקר הנוכחי דורש סט בדיקה שני אופציונלי למבוגרים עבור 52 ערוצי מדידה בסך הכל וכן שתי רשתות מחזיקי בדיקה 3x5.
כובעי EEG גולמיים	EASYCAP GmbH, Herrsching, גרמניה	C-SCMS-56; C-SCMS-58	מכסה חייב להיות מסופק עם חורים עבור בדיקות NIRS על ידי הנסיין. בחר גודל כובע באותו גודל או מעט גדול יותר מהיקף הראש של המשתתף.
תוכנת מחשוב טכני	The MathWorks, Inc., Natick, MA	MATLAB R2014a (או גרסאות מאוחרות יותר)	משמשת כבסיס להרחבות ארגז הכלים של פסיכופיזיקה (הצגת גירויים), SPM לארגז הכלים של fNIRS (ניתוח נתונים של fNIRS) ו-ASToolbox (חישוב WTC).