Articolo metodologico

Esperimenti di Hyperscanning con spettroscopia funzionale nel vicino infrarosso

DOI:

10.3791/58807

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19 gennaio 2019

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1Child Neuropsychology Section, Department of Child and Adolescent Psychiatry, Psychosomatics and Psychotherapy, Medical Faculty, RWTH Aachen University, 2JARA-Brain Institute II, Molecular Neuroscience and Neuroimaging, RWTH Aachen & Research Centre Juelich, 3Lehrstuhl II für Mathematik, RWTH Aachen University, 4Translational Brain Research in Psychiatry and Neurology, Department of Child and Adolescent Psychiatry, Psychosomatics, and Psychotherapy, University Hospital Aachen

In questo articolo

Sommario

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Il presente protocollo descrive come condurre esperimenti hyperscanning fNIRS e analizzare la sincronia di cervello al cervello. Ulteriormente, discutiamo le sfide e le possibili soluzioni.

Abstract

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Registrazioni simultanee del cervello di due o più persone interagenti, un approccio definito hyperscanning, stanno guadagnando sempre più importanza per comprendere le basi neurobiologiche delle interazioni sociali e le relazioni interpersonali possibilmente . Funzionale spettroscopia nel vicino infrarosso (fNIRS) è adatta per condurre esperimenti di hyperscanning perché esso misura gli effetti emodinamici locali con una frequenza di campionamento alta e, importante, può essere applicato in ambienti naturali, non che richiede movimento rigoroso restrizioni. In questo articolo, presentiamo un protocollo per lo svolgimento di esperimenti di hyperscanning fNIRS con diadi madre-bambino e per analisi del cervello--cervello sincronia. Inoltre, discutiamo questioni critiche ed orientamenti futuri, per quanto riguarda il disegno sperimentale, la registrazione spaziale dei canali fNIRS, influenze fisiologiche e metodi di analisi di dati. Il protocollo descritto non è specifico di diadi madre-bambino, ma può essere applicato ad una varietà di diverse costellazioni diadico, quali adulti sconosciuti, romantico partner o fratelli. Per concludere, fNIRS hyperscanning ha il potenziale per produrre nuove intuizioni riguardanti le dinamiche dell'interazione sociale in corso, che probabilmente vanno oltre ciò che può essere studiato esaminando le attività dei singoli cervelli.

Introduzione

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Negli ultimi anni, i neuroscienziati hanno iniziato a studiare le interazioni sociali registrando le attività del cervello di due o più persone contemporaneamente, un approccio definito hyperscanning1. Questa tecnica apre nuove opportunità per delucidare i meccanismi neurobiologici alla base di queste interazioni. Per comprendere appieno le interazioni sociali, potrebbe non essere sufficiente studiare i singoli cervelli in isolamento, ma piuttosto le attività congiunte di cervelli di interagenti persone2. Utilizzando tecniche di neuroimaging differenti, hyperscanning gli studi hanno indicato quel cervello sincronizzare a....

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Protocollo

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Prima della partecipazione, tutti i genitori / figli fornito consenso informato / assenso. Lo studio è stato approvato dal comitato etico della facoltà medica dell'Università tecnica di Aquisgrana.

1. preparazione prima che arrivi il partecipante

  1. Preparare tappi NIRS.
    1. Scegliere le dimensioni del tappo della stessa dimensione o leggermente più grande di circonferenza cranica del partecipante.
    2. Tagliare 15 fori con un diametro di circa 15 mm ciascuno, disposti in una griglia orizzontale di 3 x 5, nella zona di fronte di ciascuno dei 2 tappi di EEG grezzi (Vedi Tabella materiali). Assicurarsi che i ....

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Risultati

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Dati rappresentativi di una diade padre-figlio durante la condizione di cooperativa sono mostrati nella Figura 1. L'attività della cooperativa è costituito da tre 30 s resto blocchi e blocchi di due attività, con 20 prove ciascuno, presentati in ordine di alternanza. In ogni prova, i partecipanti dovranno reagire contemporaneamente come possibile ad un segnale per guadagnare un punto11.

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Discussione

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In questo protocollo, mostriamo come condurre esperimenti hyperscanning fNIRS e un possibile modo per analizzare il cervello al cervello sincronia, variazioni di concentrazione di oxy-Hb e deossi-Hb alle regioni frontali del cervello di due soggetti di misura contemporaneamente. Hyperscanning FNIRS è relativamente facile da applicare: un unico dispositivo NIRS è sufficiente per misurare l'attività del cervello di entrambi i soggetti suddividendo gli optodi tra di loro. Così, alcuna sincronizzazione tra dispositivi divers.......

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Dichiarazioni

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Gli autori non hanno nulla a rivelare.

Ringraziamenti

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Questo lavoro è stato finanziato dall'iniziativa eccellenza dello stato federale tedesco e governi (ERS Seed Fund, OPSF449). Il sistema Hitachi NIRS è stato sostenuto da un finanziamento della Fondazione di ricerca tedesca DFG (INST FUGG 948/18-1).

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Materiali

Elenco dei materiali utilizzati in questo articolo
NomeAziendaNumero di catalogoCommenti
Sistema di misura NIRS con set di sonde e griglie portasondaHitachi Medical Corporation, Tokyo, GiapponeETG-4000 Sistema di topografia ottica L'attuale protocollo di studio richiede un secondo set di sonde adulte opzionale per un totale di 52 canali di misurazione, nonché due griglie portasonda 3x5.
cappucci EEG grezziEASYCAP GmbH, Herrsching, GermaniaC-SCMS-56; I cappucci C-SCMS-58devono essere dotati di fori per le sonde NIRS dallo sperimentatore. Scegli la dimensione del berretto della stessa dimensione o leggermente più grande della circonferenza della testa del partecipante.
Software di calcolo tecnicoThe MathWorks, Inc., Natick, MAMATLAB R2014a (o versioni successive)Funge da base per le estensioni Psychophysics Toolbox (presentazione dello stimolo), SPM per fNIRS toolbox  (analisi dei dati fNIRS) e ASToolbox (calcolo WTC).

Riferimenti

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  1. Babiloni, F., Astolfi, L. Social neuroscience and hyperscanning techniques: past, present and future. Neuroscience & Biobehavioral Reviews. 44, 76-93 (2014).
  2. Hari, R., Henriksson, L., Malinen, S., Parkkonen, L. Centrality of social interaction in human brain func....

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