כיצד למצוא את ההשפעות של גירוי עיבוד על אירועים הקשורים המוח פוטנציאל של קרובים אחרים כאשר Hyperscanning שותפים
31 במאי 2018
פרוטוקול זה מתאר את השלבים החשובים מעורב בהערכת הרגישות של מוחו של אדם אחד של העיבוד גירוי של קרוב אחרים על-ידי בחירת זוגות של שותפים, הקלטה שלהם העוויתיים (EEG) בו זמנית, מחשוב שלהם פוטנציאל הקשור לאירוע מוחי (ארפס).
המטרה הכוללת של ניסוי זה היא להעריך את רגישות הפעילות המוחית של המשתתפים לעיבוד גירויי התמונה על ידי בן זוגם. באופן הדדי, הפעילות המוחית של בן הזוג מוערכת גם תוך הצגת גירויים למשתתף. שיטה זו עונה על השאלה האם קיימות אינטראקציות מוח למוח ומספקת בסיס פוטנציאלי לדמיון של qualia המניחים בין אנשים, במיוחד בין אלה הקרובים זה לזה.
רישום EEG סימולטני אמור לזהות את הפליטות של מוח אחד ואת השפעתן על המוח של בן הזוג בזמן אמת, בהינתן הרזולוציה הזמנית המדויקת של EEG. למרות ששיטה זו מספקת תובנות על התודעה האנושית, ניתן ליישם אותה גם על אורגניזמים אחרים שיש להם קליפת מוח שניתן להקליט באמצעות EEG. כדי להתחיל בפרוטוקול זה, ראשית גייסו זוגות של משתתפים קרובים כגון חברים קרובים, אחים או בני זוג, בגילאי 18 עד 35.
הודיעו לזוגות המעוניינים שהם ייבדקו בנפרד כדי להבטיח שרק משתתפים קרובים ייכללו. ודא שהם עומדים בכל קריטריוני ההכללה האחרים כפי שמפורט בכתב היד המלווה את הסרטון הזה, כגון ימין והשכלה ברמה אוניברסיטאית לפני קביעת ביקורם במעבדה. עם הגעתם, קבל הסכמה מדעת ולאחר מכן בקש מכל משתתף למלא בנפרד את שאלון הזכאות לחברות אלקטרוני מבלי להיות מסוגל לתקשר זה עם זה.
לאחר מכן, בקשו מהמשתתפים גם למלא שאלון זכאות לקריטריונים ואת שאלון החברות של מקגיל. עיין בשאלון זה כדי להעריך את עמדתם לגבי מערכת היחסים שלהם ולהוציא את כל בני הזוג שלא מצליחים להגיע לציון המינימלי של 13 תשובות נכונות. לאחר מכן לווה את השותפים לחדרי ההקלטה הסמוכים של EEG
.הפעל את מחשב הצגת הגירוי כמו גם את מחשב רכישת ה- EEG. לאחר מכן, הפעל את יישום רכישת EEG והגדר את הסטטוס של ערוצי EEG לבדיקת עכבה. בקשו מכל משתתף לשבת ליד שולחן מחשב ייעודי בחדרים הסמוכים המופרדים בזכוכית.
השאירו את הווילונות פתוחים כך שכל משתתף יוכל לדבר עם בן זוגו דרך הזכוכית בזמן שהוא מצויד במכסה EEG, כדי לחזק את הסבירות שהם ירגישו את נוכחותם של אחרים במהלך כל הניסוי. לאחר מכן, התאימו והגדירו את מכסת ה-EEG עבור כל משתתף. להליך ההתקנה המלא, אנא עיין בפרוטוקול ובסרטון ממאמר JoVE 52082.
כל משתתף מחובר למערכת מגברים נפרדת משלו, שלכל אחד מהם אלקטרודות הארקה וייחוס משלו. רגע לפני הניסוי, הנחו את המשתתפים לנסות להרגיש את נוכחותו של בן זוגם במהלך כל תקופת הניסוי וציינו בפניהם שהדבר ייבדק לאחר הניסוי. לאחר מכן, משכו את הווילונות משני צידי חלון הזכוכית כדי למנוע תקשורת חזותית, עממו את האורות וסגרו את דלת החדר של כל נושא.
חשוב להדגיש בפני המשתתפים שהם מנסים להרגיש את נוכחותו של בן זוגם במהלך הצגת התמונות, גם כאשר הם אינם יכולים לראות זה את זה מכיוון שהם מופרדים על ידי הזכוכית והווילון. הקלד את הפקודה המתאימה לרצף הגירוי הנתון כדי להפעיל את מצגת התמונה. לאחר מכן, בממשק רכישת נתוני EEG, התחילו להקליט EEG עבור שני המשתתפים כאשר מוצגים להם הגירויים החזותיים בו זמנית.
ההנחיות על המסך ינחו תחילה את המשתתפים לשנן את התמונות ויגידו להם שהם יראו תמונות שונות מאלה שבן זוגם רואה. לאחר מכן, רצף הגירוי מתחיל. זה יתחיל את ההצגה הסדרתית של תמונות ממערכת התמונות הרגשיות הבינלאומית (IAPS).
בכל ניסוי, תמונות מוצגות בו זמנית לכל משתתף. עם זאת, בתוך גוש הגירויים, הניסויים משתנים באופן אקראי כך שהתמונות תואמות את הוראת הגירוי רק במחצית מהניסויים. זה יוצר שני תנאים עקביים או לא עקביים עם ההוראות הקודמות ששניהם יראו תמונות שונות מבן זוגם.
לאחר השלמת מצגת הגירוי, הפסק להקליט, הסר ונקה את מכסי ה-EEG ושמור את הנתונים המוקלטים בכונן USB לניתוח. לאחר שהמשתתפים ניקו את שיערם, בקשו מהם למלא בנפרד שאלון תחקיר כדי שלא יוכלו להרגיש זה את נוכחותו של זה כשהם ממלאים שאלון זה. כאן הם מדווחים על המידה שבה הם הרגישו את הנוכחות של בן זוגם במהלך הניסוי והם מציינים באיזה חלק הם הרגישו כך ולכמה זמן.
כדי להתחיל בעיבוד נתונים, פתח תחילה את תוכנת עיבוד הנתונים ואת מעבדת ה-EEG בממשק הפקודות. לאחר מכן ייבא את קובץ הנתונים על-ידי בחירה בקובץ וביצוע הבחירות הבאות כפי שניתן לראות על המסך כאן. פצל את הערוצים ל- Human1 ו- Human2, עם אחד לכל משתתף, ולאחר מכן בחר את קובץ הנתונים הרצוי לניתוח.
כעת צור רשימת אירועי EEG, המורכבת מרשימה של ערכים התואמים את סוגי הגירויים ששימשו במהלך הניסוי, אותה תמונה שנחשבת שונה והתמונה השונה שנחשבת שונה. לאחר מכן, חלץ את התקופות המבוססות על פחים, כאשר כל תקופה מורכבת מפוטנציאל מוחי יחיד הקשור לאירוע או ERP המשתרע בין שלילי 204 אלפיות השנייה ל-1,000 אלפיות השנייה, כאשר אפס מתאים לתחילת הגירוי החזותי. לאחר ביצוע זיהוי חפצים, חשב את ה-ERP של כל משתתף עבור המצב העקבי והלא עקבי על ידי חישוב ממוצע של כל תקופות ה-EEG המתאימות.
לבסוף קבע אם לפחות 12 נבדקים עומדים בקריטריונים הבאים, הם הרגישו בנוכחות אחד של השני במהלך מצגות התמונה, היו להם ERP במתח ממוצע בחלון הזמן של 75 עד 150 אלפיות השנייה עבור המצב העקבי שהיו שליליים יותר באתר האלקטרודה F8 מאשר אלה של המצב הלא עקבי. חשב את הממוצעים הכוללים עבור ערכות ה-ERP בכל תנאי והתווה את צורות הגל המתקבלות עבור התנאים העקביים-קריטיים לעומת התנאים הלא עקביים-בקרה. ניתן לראות ERP טובים טיפוסיים של משתתף יחיד כאן.
כל צורת גל מייצגת אלקטרודת EEG יחידה, רובם עם רכיבי ERP מוגדרים היטב. הקווים האדומים תואמים למצב הלא עקבי והקווים השחורים תואמים למצב העקבי. כאן אנו רואים ERP גרוע טיפוסי של המשתתף היחיד.
שימו לב שרבים מהאותות מאופיינים בקו שטוח, ובאלקטרודות אחרות, רכיבי ERP רבים אינם מוגדרים היטב. נתון זה מציג את הממוצע הכללי של ה-ERP של 27 הנבדקים שהרגישו יחד במהלך יותר מ-50% מהניסויים ב-IAPS. הקווים השחורים תואמים לקטגוריה העקבית הקריטית והקווים האדומים תואמים לקטגוריה הלא עקבית של הבקרה.
איור זה מציג את ממוצע ה-ERP של האנשים שהרגישו יחד במשך יותר מ-50% מהניסויים ושעבורם המצב העקבי היה שלילי יותר באלקטרודת F8 במהלך חלון הזמן של 75 עד 150 אלפיות השנייה. יש הבדל ניכר בין התנאים העקביים, השחורים, לבין האדומים הלא עקביים. המצב העקבי פחות חיובי מהמצב הלא עקבי בחלון הזמן של חיובי אחורי מאוחר עבור רוב האלקטרודות.
לאחר שליטה, ניתן לבצע טכניקה זו תוך שעתיים וחצי אם היא מבוצעת כראוי. בעת ביצוע הליך זה, חשוב במיוחד לוודא שהמשתתפים עומדים בכל הקריטריונים ולהזכיר להם להתמקד בתחושת הנוכחות של בן זוגם במהלך כל הניסוי. לאחר צפייה בסרטון זה, אתם אמורים להבין היטב כיצד לבצע סריקות EEG בו-זמנית של זוגות משתתפים.
סקירה כללית
מחקר זה בוחן את הרגישות של פעילות המוח אצל אנשים לעיבוד גירויים של בני זוג קרובים, באמצעות הקלטות בו-זמניות של אלקטרואנצפלוגרמה (EEG). המחקר שואף לחקור אינטראקציות פוטנציאליות בין מוחות, ובכך לתרום להבנתנו את התודעה והקוגניציה החברתית.
מרכיבי מפתח של המחקר
תחום המדע
- מדעי המוח
- מודעות אנושית
- אלקטרופיזיולוגיה
רקע
- מחקר זה מתמקד באינטראקציות בין פעילויות מוחיות של אנשים השוהים במערכות יחסים קרובות.
- המחקר נערך באמצעות פרוטוקול הכולל EEG סימולטני להערכת אינטראקציות אלו בזמן אמת.
- הבנת אינטראקציות אלו יכולה לסייע בקביעת טבען של חוויות משותפות או קוואליה (qualia).
- הניסוי בנוי סביב הצגת תמונות ומדידת התגובות המוחיות התואמות.
מטרת המחקר
- לקבוע אם פעילות מוחית מושפעת מעיבוד גירויים על ידי בן זוג.
- להעריך את המידה שבה אנשים יכולים לחוש בנוכחותם של זה את זה במהלך עיבוד גירויים כזה.
- לחקור את ההשלכות של קוגניציה חברתית ומודעות באמצעות מדידות EEG.
שיטות שנעשה בהן שימוש
- המחקר משתמש בהקלטה סימולטנית של EEG מזוגות של משתתפים.
- המשתתפים נבחרים בקפידה על בסיס מערכת היחסים הקרובה ביניהם ונבדקים בהתאם לקריטריוני ההסמיכה.
- כל נסיין עובר התאמה של כובע EEG, תוך שהוא מונחה להרגיש בנוכחותו של בן/בת הזוג במהלך הניסוי.
- רכישת הנתונים כוללת הצגת גירויים חזותיים בזמן הקלטת אותות EEG לצורך ניתוח.
- עיבוד הנתונים כולל מיצוי של פוטנציאלים מוחיים תלויי-אירוע (ERPs) מאותות ה-EEG.
תוצאות עיקריות
- הממצאים העיקריים נוגעים לנוכחות של ERPs המתואמים עם תנאי עקביות הגירוי שניתנו לכל משתתף.
- התוצאות מצביעות על ההשפעה הפוטנציאלית שיכולה להיות לפעילות המוח של אדם אחד על תגובתו של אדם אחר.
- באמצעות בקרה קפדנית של הקלט הוויזואלי והתזמון, המחקר צפוי לחשוף דפוסי אינטראקציה הקשורים לחוויות רגשיות או קוגניטיביות משותפות.
מסקנות
- מחקר זה מדגים את הפוטנציאל לניתוח אינטראקציה בין מוחות בזמן אמת ואת השלכותיה להבנת התודעה האנושית.
- הממצאים תורמים תובנות בעלות ערך לגבי האופן שבו מערכות יחסים קרובות עשויות להשפיע על עיבוד תפיסתי וקוגניטיבי.
- מתודולוגיות אלו עשויות להוות בסיס למחקר נוסף של אינטראקציות מוחיות בהקשרים שונים.
שאלות נפוצות
רלוונטיות תעשייתית למנהלים
שיטה זו מאפשרת הערכה של סנכרון עצבי ותגובות מוחיות המונעות על ידי גירויים בזוגות בעלי אינטראקציה חברתית, ובכך היא מספקת חלון מכניסטי להבנת האופן שבו הקשר חברתי משפיע על עיבוד חושי. תובנות אלו תומכות בתיקוף מטרות בתהליכי גילוי תרופות נוירופסיכיאטריות, על ידי הבהרה האם ההשפעות העצביות שנצפו הן פנימיות או מתווכות חברתית. גישה זו תורמת להפחתת סיכונים בהשערות בשלבים מוקדמים הנוגעות לתרכובות המכוונות לקוגניציה חברתית, אמפתיה או מצבים רגשיים משותפים.
יישומים אסטרטגיים במחקר ופיתוח בביופארמה
גילוי מוקדם ותיקוף מטרה
- ערך מדעי: בודק האם תגובות עצביות לגירויים מושפעות מנוכחותו של שותף, ובכך מסייע להבחין בין השפעות תרופתיות פנימיות לבין אותות המושפעים מגורמים חברתיים.
- ערך תפעולי: מספק פרדיגמה מבוקרת לבידוד ההשפעה החברתית על רכיבי ERP מוקדמים (75–150 ms) הקשורים לסינון חושי (sensory gating) ולקשב.
סריקה ופיתוח בדיקה
- ערך מדעי: מאפשר סטנדרטיזציה של ההקשר החברתי כמשתנה במערכי בדיקה נוירופיזיולוגיים, ובכך משפר את השחזוריות של קריאות ERP בין תנאי בדיקה שונים.
- ערך תפעולי: תומך בפיתוח של פרוטוקולי dual-EEG לסריקת תרכובות המשנות סנכרון בין-מוחי או עיבוד תפיסתי חברתי.
מחקר תרגומי וטרום-קליני
- ערך מדעי: מקשר בין מודולציות מוקדמות של ERP תחושתי לבין עיבוד רגשי מאוחר (חלון LPP), ובכך מציע שרשרת של סמנים ביולוגיים מהתפיסה ועד לתהודה רגשית בזוגות.
- ערך תפעולי: מסייע להמשכיות פרה-קלינית על ידי אספקת מערכת רלוונטית לבני אדם להערכה האם מניפולציות של התנהגות חברתית במודלים של בעלי חיים מתורגמות לשינויים מדידים בתגובות עצביות זוגיות.
שילוב תהליכי עבודה וצינור עיבוד
השיטה מתאימה לשלבי הגילוי המוקדמים לבדיקת מעורבות המטרה במעגלים עצביים חברתיים, ובמיוחד עבור תרכובות המיועדות להפרעות הכוללות פגיעה בתפיסה חברתית (למשל, אוטיזם, חרדה חברתית).
- ביולוגיה של הגילוי: בוחן השערות לגבי השאלה האם מטרה מסוימת מווסתת רגישות עצבית לגירויים רלוונטיים חברתית, תוך שימוש בהבדלי ERP בין תנאי גירוי עקביים לבלתי עקביים כמדד.
- סריקה: מספק מדידות ERP כמותיות מסונכרנות בזמן (חלונות של 75–150 ms ו-650–950 ms) המאפשרות השוואות בין תנאים והערכה של גודל האפקט.
- אנליטיקה: מחייב חישוב של ERP ספציפי לתנאי הניסוי והפחתה של מתחי הממוצע כדי לבודד אפקטים של אינטראקציה בין השותף לגירוי, ובכך תומך בהשוואה סטטיסטית בין תתי-קבוצות של זוגות (dyads).
- מחקר תרגומי: מקשר בין הבדלי ERP תחושתיים מוקדמים לבין ויסות LPP מאוחר יותר, בתיאום עם אסטרטגיות של ביומרקרים תרגומיים המגשרים בין תפיסה לרגש.
- שימוש חוזר ארגוני: מבסס מסגרת hyperscanning הניתנת לשימוש חוזר להערכת תרכובות מרובות או הפרעות גנטיות בעיבוד עצבי חברתי.
השפעה תפעולית וארגונית
- ערך מדעי: מפחית עמימות מכניסטית על ידי קביעה האם שינויים עצביים נצפים נובעים מעיבוד גירוי ישיר או מוודולציה המתווכת על ידי בן זוג.
- ערך תפעולי: מתקנן רכישת EEG דיאדית והפקת ERP, ובכך מאפשר השוואה בין מחקרים בסינון של מדעי המוח החברתיים.
- ערך אסטרטגי: משפר החלטות go/no-go על ידי זיהוי תרכובות שהשפעותיהן חסונות על פני הקשרים חברתיים, לעומת כאלה התלויות בתנאים בין-אישיים.
- השפעה על הפורטפוליו: תומך בתעדוף מותאם סיכון של מטרות CNS על ידי תיקוף השאלה האם המעורבות של המטרה נשמרת בתרחישים בעלי תוקף אקולוגי המוטמעים חברתית.
שיקולי יישום
- מומחיות ב-EEG hyperscanning, ניתוח ERP ותכנון ניסויי במדעי המוח החברתיים.
- מערכות רכישת EEG כפולות, תוכנה להצגת גירויים וכלים לזיהוי ארטיפקטים עבור הקלטה מסונכרנת של פוטנציאלים ביולוגיים.
- נהלים סטנדרטיים לסינון משתתפים (למשל, שאלון החברות של McGill), עמידה בהוראות דיאדיות ודברי סיום (debriefing) להערכת תחושת נוכחות השותף.
- שיקולי התאמה לסוגי גירויים שונים (למשל, תמונות רגשיות לעומת ניטרליות) ופרמטרי תזמון כדי להתאים לתהליכים עצביים מטרתיים.
- מגבלות כוללות תלות בדיווח עצמי סובייקטיבי על נוכחות השותף והצורך בגודל מדגם מספיק כדי לזהות אינטראקציות של תנאי × תת-קבוצה באמפליטודות של ERP.
