סנכרון קבוצתי במהלך ציור שיתופי באמצעות ספקטרוסקופיה פונקציונלית של אינפרה-אדום קרוב

Summary

הפרוטוקול הנוכחי משלב ספקטרוסקופיה פונקציונלית של אינפרה-אדום קרוב (fNIRS) ותצפית מבוססת וידאו כדי למדוד סנכרון בין-אישי ברביעיות במהלך משימת ציור שיתופית.

Abstract

ספקטרוסקופיה פונקציונלית של תת-אדום קרוב (fNIRS) היא שיטה לא פולשנית המתאימה במיוחד למדידת הפעלת קליפת המוח במספר נבדקים, הרלוונטית לחקר אינטראקציות בין-אישיות קבוצתיות בסביבה אקולוגית. למרות שמערכות fNIRS רבות מציעות טכנית את האפשרות לנטר יותר משני אנשים בו זמנית, עדיין נדרשת קביעת נהלי התקנה קלים ליישום ופרדיגמות אמינות למעקב אחר תגובות המודינמיות והתנהגותיות באינטראקציה קבוצתית. הפרוטוקול הנוכחי משלב fNIRS ותצפית מבוססת וידאו למדידת סנכרון בין-אישי ברביעיות במהלך משימה שיתופית. פרוטוקול זה מספק המלצות מעשיות לרכישת נתונים ועיצוב פרדיגמה, כמו גם עקרונות מנחים לדוגמה לניתוח נתונים להמחשה. ההליך נועד להעריך הבדלים בתגובות הבין-אישיות של המוח וההתנהגות בין מצבים חברתיים ולא חברתיים בהשראת פעילות שוברת קרח ידועה, מטלת ציור הפנים השיתופית. הנהלים המתוארים יכולים להנחות מחקרים עתידיים להתאמת פעילויות אינטראקציה חברתית נטורליסטיות קבוצתיות לסביבת fNIRS.

Introduction

התנהגות אינטראקציה בין-אישית היא מרכיב חשוב בתהליך החיבור ויצירת קשרים אמפתיים. מחקרים קודמים מצביעים על כך שהתנהגות זו יכולה לבוא לידי ביטוי בהתרחשות של סינכרוניות, כאשר אותות ביולוגיים והתנהגותיים מתיישרים במהלך מגע חברתי. עדויות מראות כי סינכרוניזציה יכולה להתרחש בין אנשים אינטראקציה בפעם הראשונה ^1,2,3. רוב המחקרים על אינטראקציות חברתיות והמנגנונים העצביים הבסיסיים שלהן משתמשים בגישה של אדם יחיד או אדם שני ^2,4, ומעט ידוע על העברת הידע הזה לדינמיקה חברתית קבוצתית. הערכת תגובות בין-אישיות בקבוצות של שלושה אנשים או יותר היא עדיין אתגר למחקר מדעי. זה מוביל לצורך להביא למעבדה את הסביבה המורכבת של אינטראקציות חברתיות בבני אדם יומיומיים בתנאים נטורליסטיים⁵.

בהקשר זה, טכניקת הספקטרוסקופיה הפונקציונלית של אינפרה-אדום קרוב (fNIRS) היא כלי מבטיח להערכת היחסים בין אינטראקציה בין-אישית בהקשרים נטורליסטיים לבין קורלציה מוחית. הוא מציג פחות מגבלות על ניידות המשתתפים בהשוואה להדמיית תהודה מגנטית תפקודית (fMRI) והוא עמיד בפני תוצרי תנועה ^6,7. טכניקת fNIRS פועלת על ידי הערכת השפעות המודינמיות בתגובה להפעלת המוח (שינויים בריכוז הדם של המוגלובין מחומצן ולא מחומצן). וריאציות אלה ניתנות למדידה על ידי כמות הדיפוזיה של אור אינפרא אדום דרך רקמת הקרקפת. מחקרים קודמים הדגימו את הגמישות והחוסן של הטכניקה בניסויי היפר-סריקה אקולוגיים ואת הפוטנציאל להרחיב את הידע במדעי המוח היישומיים ^6,8.

הבחירה במשימה ניסיונית להערכה נטורליסטית של המתאמים העצביים של תהליכי אינטראקציה חברתית בקבוצות היא צעד מכריע בהתקרבות למחקרים יישומיים במדעי המוח⁹. כמה דוגמאות שכבר דווחו בספרות עם השימוש ב- fNIRS בפרדיגמות קבוצתיות כוללות ביצועי מוסיקה 10,11,12, אינטראקציה בכיתה⁸, ותקשורת 13,14,15,16,17.

אחד ההיבטים שעדיין לא נחקרו על ידי מחקרים קודמים הוא השימוש במשחקי ציור שיש להם כתכונה העיקרית מניפולציה של מרכיבים אמפתיים כדי להעריך אינטראקציה חברתית. בהקשר זה, אחד המשחקים המשמשים לעתים קרובות כדי לעורר אינטראקציה חברתית בדינמיקה בין זרים הוא משחק ציור שיתופי^18,19. במשחק זה, גיליונות נייר מחולקים לחלקים שווים, ומשתתפי הקבוצה מאותגרים לצייר דיוקנאות עצמיים משותפים של כל החברים. בסופו של דבר, לכל חבר יש את הדיוקן שלהם משורטט בצורה שיתופית על ידי כמה ידיים.

המטרה היא לקדם אינטגרציה מהירה בין זרים, המתעוררת על ידי הפניית תשומת לב חזותית לפניהם של השותפים בקבוצה. היא יכולה להיחשב כפעילות "שוברת קרח" בשל יכולתה לתמוך בסקרנות ובתהליכים אמפתיים הנובעים מכך בקרב החברים¹⁹.

אחד היתרונות של שימוש במשימות ציור הוא הפשטות שלהם ואת הקלות של רבייה²⁰. הם גם אינם דורשים הכשרה טכנית או מיומנויות ספציפיות, כפי שניתן לראות במחקרים המשתמשים בפרדיגמות של ביצוע מוזיקלי^21,22,23,24. פשטות זו מאפשרת גם בחירה של גירוי נטורליסטי יותר בתוך הקשר חברתי ^4,9,25.

מלבד היותו מכשיר לגרימת התנהגות חברתית בקבוצות, ציור נחשב גם כלי להערכה פסיכולוגית²⁶. כמה מבחנים פסיכולוגיים גרפיים-פרויקטיביים, כגון בית-עץ-אדם (HTP)27,28,29, ציור דמות אנושית - סולם סיסטו ^27, וציור משפחתי קינטי³⁰ משמשים באופן משלים לאבחנות איכותיות וכמותיות. התוצאות שלהם בדרך כלל מבטאות תהליכים לא מודעים, נותן רמזים על המערכת הסימבולית של הפרט, ולכן, הפרשנויות שלהם על העולם, חוויות, רגשות, וכו '

תרגול הציור גורם לאדם לחשוב ועוזר ליצור משמעות לחוויות ולדברים, ומוסיף תחושות, רגשות, מחשבות ופעולות³¹. זה נותן רמזים על איך לתפוס ולעבד את חוויות החיים האלה²⁶. ציור משתמש בקודים חזותיים כדי לאפשר לאדם להבין ולתקשר מחשבות או רגשות, מה שהופך אותם לנגישים למניפולציה, ובכך ליצור את האפשרות לרעיונות חדשים וקריאות³¹.

בטיפול באמנות, ציור הוא כלי לעבודה על תשומת לב, זיכרון וארגון של מחשבות ורגשות³², והוא יכול לשמש כאמצעי ליצירת אינטראקציה חברתית³³.

מחקר זה נועד לפתח פרוטוקול ניסויי נטורליסטי להערכת תגובות מוחיות וסקולריות והתנהגותיות במהלך אינטראקציה בין-אישית ברביעיות באמצעות דינמיקת ציור שיתופית. בפרוטוקול זה מוצעת הערכת התגובות המוחיות של הרביעייה (בנפרד והסינכרוניזציה בין בני זוג) ומדדי התוצאה האפשריים, כגון מדדים התנהגותיים (התנהגות ציור ומבט). המטרה היא לספק מידע נוסף על מדעי המוח החברתיים.

Protocol

המתודולוגיה אושרה על ידי ועדת האתיקה של בית החולים ישראלטה אלברט איינשטיין (HIAE) ומבוססת על נוהל לאיסוף נתונים עצביים (fNIRS), כמו גם נתוני התנהגות מבט, עם צעירים במהלך חוויית ציור משותפת. כל הנתונים שנאספו נוהלו בפלטפורמת Redcap (ראו טבלת חומרים). הפרויקט נבדק על ידי ועדת היושרה המדעית של בית החולים ישראלטה אלברט איינשטיין (HIAE). צעירים, בני 18-30, נבחרו כנבדקים למחקר הנוכחי. הסכמה מדעת בכתב התקבלה מכל המשתתפים.

1. הכנה למחקר

1. נושאים
   1. קבע את מדגם מחקר היעד.
   2. יידעו את כל המתנדבים על פרוטוקול הניסוי ועל זכויותיהם, לפני המשחק. ודא שהם חותמים על טופס הסכמה מדעת ותמונה משתמשת בטופס הסכמה (לא חובה), ממלאים טופס הרשמה ועונים על שאלונים פסיכולוגיים ומאזניים.
   3. שליטה ברמת היחסים בין משתתפי הרביעייה (זרים, חברים, בני זוג וכו'), שכן ידע קודם עלול להפריע. במחקר זה, הרביעיות הורכבו מזרים.
   4. הרכיבו רביעיות של אנשים חד-מיניים.
      הערה: קריטריון מגדרי זה מונע הפרעות באינטראקציה חברתית^34,35.
2. הגדרה
   1. הסר את כל מסיחי הדעת הפוטנציאליים של העיניים מהזירה.
   2. כדי לערוך, כלול שולחן מרובע, ארבעה שרפרפים (בגודל 18.11 אינץ' x 14.96 אינץ') ושני תומכי חוטים (לדוגמה, חצובה) (איור 1).
   3. כבה את כל המכשירים החשמליים כגון מיזוג אוויר במהלך הניסוי. ודא כי בחדר יש תאורה מספקת עבור אנשים להתבונן ולצייר וכי טמפרטורת החדר היא נעימה.
   4. שקול את היקף חוטי fNIRS (ראה טבלת חומרים), מקם את כל הכבלים כך שיישארו יציבים במהלך משימת הניסוי.
   5. חשבו על מקום לשני חוקרים לנוע לאורך התפאורה.
   6. ודא שהנסיינים עוקבים אחר התסריטים ותוכניות התנועה שלהם.
   7. מקמו את הרביעייה על השולחן המרובע, שניים על שניים, כך שכל פרט יוכל להתבונן בשלושת הפרטים האחרים.
   8. תן לכל משתתף ברביעייה תג עם מספר (1 עד 4). ודא שנושא 1 יושב מול נושא 3 וליד נושא 2.
      הערה: מספר התג התאים למיקום הנושאים על השולחן ולכובע שהוכן קודם לכן (טבלת חומרים).
3. פרדיגמת הציור
   1. ציור פנים שיתופי - המצב החברתי
      הערה: מטרת המשחק היא להפנות את תשומת הלב החזותית של הנבדקים אל פניהם של בני זוגם, ולגרום להם להתבוננות מודעת יותר בינם לבין עצמם. על ידי חיבור רגשות ותפיסה חזותית, טכניקת ציור הפנים השיתופית היא דרך רבת ערך להפעיל תגובות אמפתיות, סקרנות בין-אישית וקישוריות בין המשתתפים. זה דורש תיאוריה של יכולת המוח, הכוללת חיקוי וציפייה להתנהגותם של אחרים¹⁹. בצע את השלבים הבאים:
      1. הנחו את המשתתפים לגבי כללי המשחק.
      2. חלק כל נייר לשלוש רצועות אופקיות, כלומר רצועות ציור.
      3. בקשו שכל רצועה תתאים לתנאי ציור חברתי (לדוגמה, C1, C2.). אחרי כל תנאי ציור חברתי, החליפו ניירות בין הרביעייה.
      4. בקשו מהמשתתפים לצייר את אזור המצח והעיניים, על הרצועה העליונה של כל גיליונות הנייר.
         הערה: הרצועה האמצעית מיועדת לתיאור אזור האף והפה. הרצועה התחתונה מיועדת לתיאור אזור הסנטר, הצוואר והכתפיים.
      5. כלול הוראות של מי לצייר (לדוגמה, S1/S3 כלומר משתתף 1 מצייר משתתף 3 ולהיפך) בכל רצועות הנייר.
      6. יש כל נייר המייצג דיוקן מצויר במלואו של משתתף.
         הערה: שקול צבעי נייר כתיבה פסטל שונים לשלבי המשחק השונים.
      7. הציגו את פניו של כל משתתף באופן שיתופי על ידי בני זוגו. (איור 2)
   2. חבר את הנקודות במשחק-התנאי הלא חברתי
      הערה: תנאי ציור הבקרה הוא משחק של חיבור הנקודות. כל משתתף מוזמן לחבר את הנקודות של המספרים הסידוריים העולים כדי ליצור ציור. משחק חיבור הנקודות משמש ככלי ניורופסיכולוגי למדידת תחומים קוגניטיביים כגון גמישות מחשבתית ומיומנויות חזותיות-מוטוריות³⁶. המשחק מגרה מיומנויות חזותיות-מרחביות, מגביר את הפעילות המנטלית³⁷ ומשפר את היכולות המנטליות³⁸. בצע את השלבים הבאים:
   3. הדריכו את המשתתפים.
      1. לאחר שהכובע נמצא במקומו, הדריכו את המשתתפים לגבי ה- fNIRS, הציוד, הכובעים, החוטים והסיכונים או אי הנוחות האפשריים הכרוכים בהליך.
      2. הזכירו להם שוב את זכותם לעזוב את הניסוי בכל עת.
      3. הסבר את שתי משימות הציור השונות.
      4. עבור הציור השיתופי, הסבירו את הרצועות האופקיות וכיצד לדעת היכן ואת מי לצייר בכל רצועה.
      5. עבור משחק נקודות חיבור, הסבירו שהם יצטרכו לחבר את המספרים בסדר עולה עד שהאיור יתגלה.
      6. הסבר על תקופת המנוחה ועל פקודות המשימה המוקלטות.
      7. עודד את המשתתפים להתבונן בבני זוגם ובפרטים המבדילים ביניהם. ציין כי בסוף המחקר, הרביעייה שעוקבת אחר הכללים ומציירת את הנתונים המפורטים ביותר תתוגמל.

איור 1: ההגדרה. ההתקנה כוללת שולחן מרובע, ארבעה שרפרפים ושני תומכי חוטים (למשל, חצובה), ציוד fNIRS, מחשב והמצלמות. (A) ערכת ההגדרה: מספרים ירוקים (1-4) תואמים את תוויות המשתתפים ואת הצואה/מיקום שלהם ליד השולחן במהלך ריצת הניסוי. מספרים צהובים: 1 = תומך חיווט fNIRS, 2 = מקלט מחברת אותות fNIRS, 3 = NIRSport, 4 = 360° מצלמה, 5 = מצלמות תמיכה. (ב) הכנה לקראת הרצת הניסוי. אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של נתון זה.

איור 2: דיוקנאות שיתופיים - דוגמאות לדיוקנאות המצוירים באופן שיתופי. אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של נתון זה.

2. פרדיגמה ניסיונית

1. התאם את המשחק לרכישת fNIRS
   הערה: התאם את המשחק כך שניתן יהיה ללכוד את התמונה הפונקציונלית של המוח באמצעות fNIRS וכי לנתונים יש איכות משמעותית.
   1. הגדר את מספר הבלוקים.
      הערה: יש לחזור על התנאים מספר מספיק פעמים כדי להקטין את מרווח הטעות בתוצאות. עם זאת, חזרות רבות יכולות להוביל את המשתתפים להפוך משימות לאוטומטיות.
   2. תכנן את משך הזמן של כל בלוק.
      הערה: שקול את זמן התגובה של הכתוביות ההמודינמיות (בממוצע 6 שניות לאחר תחילת משימה). כמו כן, שקול את ההשפעה של גדלי בלוקים כדי לקבוע את המסנן עבור השלבים הבאים.
   3. הוסף תקופת מצב מנוחה בסוף כל בלוק של שני התנאים (כך שהאות ההמודינמי יתפורר לפני תחילת הבלוק הבא).
   4. תכנן את סדר הבלוקים וצור רצפי בלוקים פסאודו-אקראיים כדי להפחית את ההשפעות הצפויות.
   5. תכנן את משך המשחק הכולל.
      הערה: קחו בחשבון את אי הנוחות האפשרית של המשתתפים לגבי המכסים ההדוקים של fNIRS וקרבתם זה לזה. הבלוקים והתנאים המשמשים בפרוטוקול זה תוכננו באופן הבא: תשעה בלוקים של המצב החברתי של ציור שיתופי (טבלה 1) ותשעה בלוקים של התנאי הלא חברתי של חיבור נקודות נוצרו (משך = 40 שניות כל אחד); תקופת מנוחה של 20 שניות בין כל אחד מהבלוקים; שלושה רצפים שונים (טבלה 2) לביצוע המשימות (כדי למנוע ביצוע של תנאי יותר מפעמיים ברציפות). משך המשימה הניסויית היה כ-18 דקות.
2. תוכנת תכנות פרדיגמה
   1. השתמש בתוכנה כדי לסייע ביצירה ובארגון של בלוקי פרדיגמה ואיתות למשתתפים מתי להתחיל משימה חדשה.
      הערה: במקרה זה נעשה שימוש בתוכנת NIRStim ( ראה טבלת חומרים). צור את רצפי הבלוקים ותכנת את התפלגותם לאורך זמן במהלך הניסוי.
   2. הגדר אירועים עם תוכן חזותי (טקסט ותמונות) או תוכן שמיעתי כדי לציין למשתתפים מתי להתחיל כל משימה. בלשונית אירועים , לחץ על הלחצן הוסף אירוע. תן שם לאירוע בשם אירוע, בחר את סוג האירוע ב- Stim Type והגדר צבע שייצג את האירוע במבט כולל על מצגת ב- Color-ID. צור סמנים לשליחה לתוכנת הרכישה בתחילת משימות אלה בסמן האירועים.
   3. קבע את סדר ביצוע המשימות ואת מספר החזרות של כל אחת מהן בכרטיסיה ניסויים . כמו כן, הכנס תקופות מנוחה. קבע את משך הזמן של שניהם. אקראיות או אי-אקראיות של הניסויים אפשרית על-ידי בחירה באפשרות מופעל/כבוי במצגת אקראית; שמור את ההגדרות בלחצן שמור .
   4. במהלך ריצת הניסוי, הצג את כל הגירויים המתוכנתים בחלון שחור (כדי למנוע הסחת דעת מהמשתתפים) על ידי לחיצה על הפעלה.

טבלה 1: תנאי ציור שיתופי. S1 = נושא 1, S2 = נושא 2, S3 = נושא 3 ו- S4 = נושא 4. דיאדות ציור מייצגות מי מצייר את מי, ורצועת הציור מייצגת את מיקום נייר הכתיבה לציור בכל מצב. לדוגמה, עבור הבלוק הראשון, השתמש בגיליון נייר כחול. C1, C2 ו-C3 מייצגים 40 שניות של הפרדיגמה של ציור תנאים חברתיים המשלימים דיוקן אחד. C1 (ציור אזור המצח, ציור dyads: S2 ו- S4; S1 ו- S3), C2 (ציור אזור האף, ציור דיאדות: S1 ו- S4; S2 ו- S3) ו- C3 (ציור אזור הסנטר, ציור דיאדות: S3 ו- S4; S1 ו- S2). עקוב אחר הדיאגרמה עבור בלוקים 2 ו- 3. אקראיות זו משמרת את סדר הציור בקרב המתנדבים (ציור השותף הקדמי, לאחר מכן השותף הקדמי, ולבסוף, בן הזוג היושב לידם) ומשנה את סדר רצועות הסדין שיש לצייר. אנא לחץ כאן כדי להוריד טבלה זו.

טבלה 2: רצף אקראיות של מטלה אחת (חברתית, לא חברתית ומנוחה). אנא לחץ כאן כדי להוריד טבלה זו.

3. הגדרת וידאו ואיסוף נתונים

1. מצלמות והקלטת וידאו
   1. בחר מצלמת סצנה זמינה מסחרית (360°, ראה טבלת חומרים). מקמו זאת על השולחן כך שניתן יהיה לתפוס בו זמנית את תנועות העיניים והראש של כל המשתתפים.
   2. נקה ובדוק את כרטיס הזיכרון והסוללה. בדוק את בהירות התמונה. בדוק פריטים אלה לפני איתור המשתתפים.
   3. בדוק אם יש הפרעות אפשריות בקליטת fNIRS. אם כן, הגדל את המרווח בין הציוד למקלט שלו.
   4. מקלט הציוד חייב להיות בלתי תלוי במקלט הנתונים fNIRS. שקול מחשב נייד או טאבלט הממוקם רחוק ככל האפשר מהגדרת השולחן.
   5. הפעל את הציוד, בדוק את הממשק והגדר את מצב ההקלטה לפני כיול fNIRS.
   6. חשבו על מצלמה אחת או שתיים סמוכות או תומכות שניתן למקם אחרי שני קצוות השולחן.
2. ניתוח וידאו
   1. לקבלת תוצאות סטטיסטיות חשובות, בחר תוכנת תצוגה/ניתוח מסונכרנת או פלטפורמה המאפשרת תמלול וקידוד של מספר תכני וידאו בו-זמנית, כגון INTERACT (ראה טבלת חומרים).
   2. הגדר פרמטרים המאפשרים חיפוש אחר דפוסים/רצפים כדי לחדד נתונים תצפיתיים לשאלות המחקר, כגון מדדי התנהגות של מבט בודד, תנועות ראש ועיניים, תנועת ידיים, הבעות פנים והתנהגות מדברת.
   3. אם מישהו מתכנן לרשום מדדים פיזיולוגיים, שקול תוכנה (ראה טבלת חומרים) המאפשרת שילוב של נתונים נמדדים ממערכות רכישה אחרות.
   4. בתהליך הניתוח, שקול לא רק את משך האירועים אלא גם את הרצף, את מיקומם בזמן וכיצד הם מתייחסים זה לזה.
3. חילוץ נתונים
   1. התחל בהורדת הסרטון מכל המצלמות (פורמט MP4). טען אותם לאינטראקציה. פלח את נתוני הווידאו לקידוד וניתוח נוסף. לחילוץ נתונים, סמן את קטעי הווידאו באופן ידני וספק להם קודים.
      הערה: מטרת הפילוח והקידוד היא לספק קטגוריות נתונים כך שהחוקר יוכל להדגיש ולנתח התנהגויות יעד שונות.
   2. פילוח
      1. על-ידי הקשה על הגדרות קוד, צור שכבה ראשונה על-ידי חלוקת מקטעי הבלוק לתנאים חברתיים ולא חברתיים ותקופת מנוחה. יצירת שכבה שנייה על ידי חלוקת נתוני ההתנהגות של המשתתפים יחד עם תנאים חברתיים (ציור פנים). יישר אותם באמצעות ציר הזמן של מפעיל השמע. סמן באופן ידני את ההתחלה והסוף של כל תנאי. הגדר את ערכת הקידוד בהתאם להנחיות (שלבים 3.3.2.2.-3.3.2.6.).
      2. ודא שערכת הקידוד עוקבת אחר רמזי התנהגות (משך זמן וכמות) עבור כל מקטע ציור פנים (מצב חברתי) מכל המשתתפים בנפרד.
      3. קוד למבט של משתתף בתשומת לב הקשורה לאובייקט לעבר השותף לציור.
         הערה: להתנהגות מבט יש תפקיד כפול: איסוף מידע מאחרים (קידוד), כמו גם תקשורת לאחרים (איתות)^39,40.
      4. קוד למבט הדדי (כאשר שני בני הזוג שמציירים זה את זה חולקים קשר חזותי).
         הערה: מחקרים אחרונים חשפו פעילות מוגברת בקליפת המוח הקדם-מצחית המדיאלית הרוסטרלית הקדמית (arMPFC) וצימוד שלה עם הפיתול המצחי התחתון (IFG) כאשר שותפים יצרו מבט הדדי⁴¹.
      5. קוד להתנהגויות נלוות במהלך התנהגות מבט (יחיד או הדדי) כגון חיוך, דיבור ישיר, הבעות פנים וצחוקים, מה שמעיד על קשב גבוה יותר לשותף לציור (איור משלים 1).
      6. תמללו וחלקו לקטגוריות את נתוני ההתנהגות של מבטם של משתתפי הקבוצה. צור קודי אינטראקציה עבור כל משתתף על ידי תיווגם. הפוך את התנהגות היעד ואת מספר התגים למפורשים בעת קידוד.
   3. קידוד וניתוחים
      הערה: אחד החוקרים חייב לקחת על עצמו את משימת הקידוד ההתנהגותי ואת הניתוח, שכן הם מזוהים בקלות בסרטון. שימו לב לדברים הבאים:
      1. חילוץ המידע חייב להתרחש באופן ידני; סמן על ציר הזמן של כל תנאי את ההתנהגויות שנצפו על פי ערכת הקידוד. סמן את משך הזמן של כל התנהגות. עשו זאת עבור כל משתתף בנפרד.
      2. הצלב את צירי הזמן של המשתתפים כדי לחפש התנהגויות משותפות. חזור לתצפית הווידאו כדי לנתח את איכות השיתוף (איור משלים 2).
      3. באמצעות מקש Export , ייצא את הנתונים הגולמיים כקובץ טקסט או כקובץ טבלה, כך שניתן יהיה למיין את הנתונים לאורך ציר הזמן, לבחור אותם, לספור אותם ולערוך אותם בטבלה.
         הערה: בפרוטוקול זה, לא נעשה שימוש בפונקציית הניתוח הרציף בשל המספר הקטן של רצפי אירועים מקודדים⁴².
4. מדדי ציור
   הערה: פרוטוקול זה משתמש במדדי ציור כדי לחקור קורלציות אפשריות בין התנהגות המבט של המשתתפים לבין המבחנים הפסיכולוגיים היישומיים. נקבעו הקריטריונים הבאים:
   1. כמות קו: ספירה ידנית של מספר משיכות הציור שבוצעו על-ידי כל משתתף בכל מקטע ציור פנים.
   2. רציפות קו: חלוקת קטגוריות משנה של קווים מצוירים ארוכים וקצרים. ספירה ידנית של הקווים הארוכים והקצרים של המשתתפים.
      הערה: ציור תצפיתי נובע מתצפית ישירה על אובייקט ממשי שנבחר. כמה מחקרים אחרונים מצאו מתאם בין אורך הקו לבין משימות עקיבה או ציור. קווי משימה עוקבים נוטים להיות ארוכים יותר מציור קווי משימה⁴³. פרוטוקול זה מקשר את ההתחקות עם דימויים בעלי פה שהאדם עשה יציבים ונושאים כהפניות ציור במערכת הסימבולית שלו¹⁸.
   3. תבניות ציור: התייחסו לתבניות ציור^{בודדות 18} (איור 3).
      הערה: פרוטוקול זה בוחן סיווג בינארי לדפוס ציור: 0, כאשר המשתתף נמצא במצב ציור תצפיתי (כלומר, כאשר המשתתף מתבונן באובייקט הציור שלו ומעתיק את מה שהוא רואה); ו-1, כאשר הציור משקף תמונות בעלות פה יציבות פנימית (כאשר יש תבנית של צורות חוזרות כגון עיניים, פה ושיער לאורך כל תנאי הציור).
   4. שימו לב לפרטים, כולל ספירת פרטים מצוירים במהלך הניסוי (לדוגמה, קמטים, כתמים, צורת עיניים וגודל גבות, בין היתר).
      הערה: פרטים מצוירים עשויים להצביע על תשומת לב רבה יותר למושא הציור.
5. מבחנים פסיכולוגיים
   1. יש לסנן תסמינים של חרדה ודיכאון, הפרעת קשב וריכוז/היפראקטיביות וכישורים חברתיים בעת ביצוע מחקרים קבוצתיים. השתמש במאזניים חינמיים או זמינים מסחרית.
      הערה: פרוטוקול זה מציע להשתמש בדברים הבאים: בית החולים חרדה ודיכאון סולם⁴⁴; מלאי הכישורים החברתיים⁴⁵ (מלאי המעריך את רפרטואר הכישורים החברתיים של הפרט); וסולם הדיווח העצמי למבוגרים (ASRS-18) להערכת הפרעת קשב וריכוז (ADHD) במבוגרים⁴⁶.

איור 3: דוגמאות לתבניות ציור בודדות. אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של נתון זה.

4. הגדרת fNIRS ואיסוף נתונים

1. חומרת איסוף נתונים
   1. הקפד להשתמש בחומרת רכישה עבור רישומי fNIRS. ההקלטות חייבות להתבצע על ידי שילוב של מערכות הניתנות לקריאה באותה תוכנית הקלטה, בסך הכל 16 ערוצים.
      הערה: איסוף הנתונים בוצע באמצעות שתי מערכות גלים רציפים (NIRSport, ראה טבלת חומרים) עבור המחקר הנוכחי. כל פריט ציוד כולל שמונה מקורות תאורת LED הפולטים שני אורכי גל של אור אינפרה-אדום קרוב (760 ננומטר ו-850 ננומטר) ושמונה גלאים אופטיים (7.91 הרץ).
2. fNIRS תצורת ערוץ אופטודה
   1. השתמש בכלי NIRSite כדי לאתר את האופטודות מעל אזורי ה-PFC (ראה טבלת חומרים). הגדר את התפלגות האופטודות על הכובעים באופן שהערוצים ימוקמו מעל אזורי העניין על ראשיהם של כל המשתתפים.
   2. חלקו את האופטודות בין ארבעת המשתתפים לרכישה סימולטנית של אותות.
      הערה: הכובעים חייבים להיות בעלי תצורה המבוססת על מערכת 10-20 הבינלאומית, ותחומי העניין האנטומיים כוללים את החלק הקדמי ביותר של קליפת המוח הקדם-מצחית הדו-צדדית. עבור פרוטוקול זה, מיקום האופטודה הונחה על ידי ארגז הכלים⁴⁷ של ה-fNIRS Optodes Location Decider (fOLD). מודל הראש ICBM 152 (ראו טבלת חומרים) יצר את המונטאז'. הגיוס של אזור קליפת המוח הקדם-מצחית במשימות אינטראקציה חברתית הוסבר כמתאם של תהליכי בקרת התנהגות, כולל ויסות עצמי⁴⁸. איור 4 מייצג את מיקום המקורות והגלאים.
3. מניעת חפצים
   1. הסר מסיחי דעת מהחדר שבו יתקיים המשחק.
   2. מומלץ למתנדבים לנוע רק לפי הצורך.
   3. במהלך הניסוי, נתק את מגבר NIRSport ואת המחשב הנייד מרשת החשמל.
   4. כבה כל ציוד אחר שפועל בסמוך לספקטרום האינפרא-אדום, כגון ציוד מיזוג אוויר. כבה התקנים חשמליים הנמצאים בסביבה.
4. הגדרת מנגנון fNIRS
   1. בעבר, מדדו את היקפי המוח של ארבעת המשתתפים באופן הבא: מדדו את המרחקים בין הנאסיון לבין האיניון סביב הראש כדי לקבוע את גודל הכובע של כל משתתף. השתמש תמיד בכובע בגודל קטן יותר ביחס להיקף הראש על מנת לתת יציבות רבה יותר לאופטודות.
   2. ביום הרכישה, הורו למשתתפים לשבת על השרפרף ולאחר מכן הסבירו את התהליך הצפוי של הנחת הכובע על הראש.
   3. התאימו את המקורות והגלאים למכסה בהתאם להגדרות שנקבעו מראש. כעניין של ארגון, עקוב אחר דפוס השימוש באופטודות 1 עד 4 בנושא 1, מ-5 עד 8 בנושא 2, מ-9 עד 12 בנושא 3, ומ-13 עד 16 בנושא 4.
   4. שים את הכובעים על ראשי המשתתפים ומקם אותם כך שקו האמצע המרכזי (Cz) יהיה בחלק העליון של הראש. כדי לבדוק אם Cz נמצא במיקום המרכזי, לאשר כי הוא ממוקם במחצית המרחק בין nasion ו inion.
      1. כמו כן, מדוד את המרחק בין האוזן השמאלית והימנית (Crus of Helix) מעל החלק העליון של הראש לבין מיקום Cz.
   5. השתמש בכיסויי יתר כדי למנוע מנורות הסביבה להפריע לאיסוף הנתונים.
   6. חבר את החוטים של האופטודות למגברים. כעניין של ארגון, עקוב אחר התבנית של חיבור אופטודות 1 עד 8 ל- NIRSport 1 ואופטודות 9 עד 16 ל- NIRSport2.
   7. חבר הן NIRSport 1 והן 2 למחשב באמצעות כבל USB.
5. תוכנה לאיסוף נתונים
   1. לאחר הגדרת הציוד, הפעל תוכנה כדי לרכוש את נתוני fNIRS. במחקר זה נעשה שימוש בתוכנת NIRStar ( ראו טבלת חומרים). ב- NIRStar, בצע את השלבים הבאים:
      1. לחץ על הגדר חומרה בשורת התפריטים. בחר באפשרות מצב טנדם בכרטיסיה מפרט חומרה כדי שניתן יהיה לבצע סריקת יתר.
      2. בכרטיסייה קביעת תצורה של חומרה , בחר מונטאז' מבין המונטאז'ים הנפוצים המוגדרים מראש או מבין המונטאז'ים המותאמים אישית, ובדוק את ההגדרות ב'הגדרת ערוץ ' וב'פריסת טופו'.
      3. בצע כיול אוטומטי על-ידי לחיצה על כיול בלוח הצג. מחוון איכות האות מאפשר אימות שלמות הנתונים המתקבלים. להעריך אם איכות הנתונים מספיקה כדי להתחיל את הרכישה; כלומר, לראות אם הערוצים מסומנים כירוקים או צהובים.
         הערה: אם הערוצים המכוונים מיוצגים באדום או בלבן, הסר אותם מהמכסה, בדוק שאין שיער המונע מהאור להגיע לראש, ונקה את האופטודות באמצעות מטלית או מגבת. חבר אותם שוב למכסה וחזור על הכיול.
      4. כאשר אתה מוכן להתחיל את ההליך, יש תצוגה מקדימה של אופן קבלת האותות על ידי לחיצה על תצוגה מקדימה. לאחר מכן, התחל להקליט את האותות בהקלטה.
      5. פתח את NIRStim, תוכנת תכנות הבלוקים (ראה טבלת חומרים), והתחל בהצגת הבלוקים המתוכנתים. הסמנים חייבים להירשם באופן אוטומטי, ויש לראות את הסימון שלהם בתוכנת רכישת הנתונים fNIRS.
      6. לאחר סיום ההליך, הפסק להקליט על ידי לחיצה על עצור, סגור את התוכנה וודא אם הקובץ נשמר בספרייה שנבחרה.
6. ניתוח נתוני fNIRS
   1. עיבוד מקדים של האותות באמצעות תוכנת NIRSLAB⁴⁹ (ראה טבלת חומרים). בצע את השלבים הבאים:
      1. החל מסנן זמני של מעבר פס (0.01-0.2 הרץ) על נתוני העוצמה הגולמית כדי להסיר תדרי לב ונשימה, כמו גם תנודות בתדר נמוך מאוד.
      2. עבור בקרת איכות האות, קבע קריטריוני אי הכללה עבור כל ערוץ רווח מעל שמונה ומקדם שונות מעל 7.5%.
      3. חשב את השינויים ב- HbO2 וב- HHb על-ידי החלת חוק באר-למברט המתוקן עם כל סדרת הזמן כבסיס.
         הערה: במחקר זה, סדרות הזמן HbO2 ו- HHb חולקו לבלוקים (חברתיים ולא חברתיים) ויוצאו כקבצי טקסט לניתוח מאוחר יותר בפלטפורמת R⁸ למחשוב סטטיסטי (ראה טבלת חומרים).
      4. לנתח בנפרד את התנאים החברתיים ואת תנאי השליטה. בנה מטריצת מתאם עבור כל אחד מתשעת הבלוקים של כל מצב, כך שהאלמנטים שלה יתאימו למתאם (ספירמן) בין כל זוג נבדקים בערוץ המוערך. לקבלת המובהקות הסטטיסטית של המתאמים בין פרטים במהלך המשימה, השתמש במבחן t⁸ עבור ממוצע של מדגם אחד, בהתחשב ברמת מובהקות של 5%.

איור 4: התפלגות האופטודות בכובע נושא 1. האותיות S ו-D מייצגות את המקורות והגלאים, בהתאמה. S1 על קואורדינטות AF7 של מערכת 10-20; S2 ב-AF3; S3 ב-AF8; S4 על AF4; D1 על Fp1; D2 על F5; D3 על Fp2; ו-D4 ב-F6. הערוצים ממוקמים בתצורה הבאה: ערוץ 1 בין S1-D1; 2 בין S1-D2; 3 בין S2-D1; 4 בין S2-D2; 5 בין S3-D3; 6 בין S3-D4; 7 בין S4-D3; ו-8 בין S4-FD4. אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של נתון זה.

Results

הפרוטוקול הוחל על רביעייה המורכבת מנשים צעירות (בנות 24-27), כולן סטודנטיות בתוכניות לתואר שני (בית החולים ישראליטה אלברט איינשטיין, סאו פאולו, ברזיל), בעלות השכלה לתואר שני או שלישי. כל המשתתפים היו ימניים, ורק אחד מהם דיווח שיש לו ניסיון קודם בציור. לאף אחד מהמשתתפים לא הייתה היסטוריה מדווחת של הפרעות נוירולוגיות.

עבור המאזניים ותוצאות המבחנים הפסיכולוגיים, שני משתתפים (2 ו -4) הראו ציונים גבוהים לחרדה (17 ו -15 מול ערך הייחוס של 9)44 וערך הניתוק לדיכאון (9)⁴⁴.

Discussion

מחקר זה נועד ליצור פרוטוקול באמצעות היפר-סריקה על ארבעה מוחות בו-זמנית בתנאים נטורליסטיים. הפרדיגמה הניסויית השתמשה במשימות ציור שונות ובמתאם של מדדי תוצאה מרובים, מדדים, התנהגויות ואותות מוחיים. השלבים הקריטיים בפרוטוקול זה הם התחשבות באתגרים הנובעים ממורכבותו הגבוהה ושמירה על התנאים האקולוגיים והנטורליסטיים שלו.

תצפית וידאו הייתה המפתח למחקר זה. זה איפשר קידוד ופילוח של התנהגויות תקשורת לא מילוליות על ציר זמן⁵⁰. הניתוח האיכותי של הסרטון איפשר תצפית על התנהגות המבט בחי...

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
2 NIRSport	NIRx Medizintechnik GmbH, גרמניה	Nirsport 88	הציוד שייך ל-InCe (Instituto do Cé rebro - בית חולים ישראליטה אלברט איינשטיין). שתי מערכות גל רציף (NIRSport8x8, NIRx Medical Technologies, Glen Head, NY, ארה"ב) עם שמונה מקורות תאורת LED הפולטים שני אורכי גל של אור קרוב לאינפרא אדום (760 ו-850 ננומטר) ושמונה גלאים אופטיים כל אחד. 7.91 הרץ. הנתונים נרכשו באמצעות תוכנת NIRStar גרסה 15.2  (NIRx Medical Technologies, גלן הד, ניו יורק) בשיעור דגימה של 3.472222.
4 כובעי fNIRS	NIRx Medizintechnik GmbH, גרמניה		לכיפות השחורות ששימשו בהקלטות הייתה תצורה המבוססת על 10-20
Câ הבינלאומי; מרה 360° - קודאק פיקס פרו SP360	קודאק		קודאק PixPro:  https://kodakpixpro.com/cameras/360-vr/sp360
מצלמות תמיכה - אייפון 8	אפל	אייפון 8	מצלמה תומכת
ארגז כלים ישן (fNIRS Optodes' מחליט מיקום)	Zimeo Morais, G.A., Balardin, J.B. & סאטו, ג'.ר. fNIRS Optodes' מחליט מיקום (fOLD): ארגז כלים לסידור בדיקה המונחה על ידי אזורי עניין במוח. דוחות מדעיים.  <חזק>8,  3341 (2018). https://doi.org/10.1038/s41598-018-21716-z	גרסה 2.2 (https://github.com/nirx/fOLD-public)	מיקום האופטודות הונחה על ידי ארגז הכלים fOLD (fNIRS Optodes' Location Decider, המאפשר הצבת מקורות וגלאים ב-10&ndash הבינלאומי; 10 מערכת לכיסוי מקסימלי של אזורים אנטומיים מעניינים על פי מספר אטלסים של פרצלציה. דגם ראש ICBM 152  פרצלציה שימשה ליצירת המונטאז', שתוכנן לספק כיסוי של החלק הקדמי ביותר של קליפת המוח הקדם-מצחית הדו-צדדית
מחברת Microsoft Surface			Microsoft Notebook של פלטפורמת fNIRS אותות
R עבור מחשוב סטטיסטי	https://www.r-project.org	R גרסה 4.2.0	R היא סביבת תוכנה חופשית לחישוב סטטיסטי וגרפיקה. הוא מהדר ופועל על מגוון רחב של פלטפורמות UNIX, Windows ו-MacOS
REDCap REDCap	נתמך בחלקו על ידי המכונים הלאומיים לבריאות (NIH/NCATS UL1 TR000445)REDCap		הוא יישום אינטרנט מאובטח לבנייה וניהול של סקרים ומסדי נתונים מקוונים.
תוכנה Mangold Interact	Mangold International GmbH, Ed.	אינטראקציה 5.0	מנגולד:  https://www.mangold-international.com/en/products/software/behavior-research-with-mangold-interact.html. מאפשר ניתוח סרטונים לתוצאות התנהגותיות ושל ניטור אוטונומי לשינויים פיזיולוגיים מונעים רגשית (עשוי לדרוש תוכנה נוספת, כגון DataView). אפשר שימוש בסוגי מצלמות שונים בו זמנית ובמאות וריאציות של שיטות קידוד.
תוכנה NIRSite	NIRx Medizintechnik GmbH, גרמניה	NIRSite 2.0	ליצירת המונטאז' ועזרה במיקום ומיקום אופטודה בכובעי השחור.
software nirsLAB-2014	NIRx Medizintechnik GmbH, גרמניה	nirsLAB 2014	fNIRS תוכנת עיבוד נתונים
NIRStar	NIRx Medizintechnik GmbH, גרמניה	גרסה 15.2	לרכישת נתוני fNIRS: גרסת התוכנה של NIRStar 15.2  בקצב דגימה של 3.472222
תוכנה NIRStim	NIRx Medizintechnik GmbH, גרמניה		ליצירה וארגון של בלוקים פרדיגמה