Inter-Brain Synchrony in Open-Ended Collaborative Learning: uno studio fNIRS-Hyperscanning

Viene delineato il protocollo per condurre esperimenti di iperscanning fNIRS su diadi di apprendimento collaborativo in un ambiente di apprendimento naturalistico. Inoltre, viene presentata una pipeline per analizzare la sincronia inter-cerebrale (IBS) dei segnali di emoglobina ossigenata (Oxy-Hb).

Questo protocollo rivela la sincronia inter-cerebrale nelle diadi collaborative nell'ambiente naturalistico mediante la tecnica di iperscanning fNIRS. Il vantaggio significativo di questa tecnica è che consente di investigarsi sulle dinamiche in tempo reale di due o più cervelli interagenti. Prima di iniziare l'esperimento, avviare il sistema di spettroscopia nel vicino infrarosso per raggiungere una temperatura operativa stabile, quindi adottare una cuffia elastica per posizionare la griglia portaodi e preparare i tappi NIRS come descritto nel manoscritto di testo.

Per un canale con segnali insufficienti, utilizzare le sonde in fibra ottica illuminate per spostare i capelli sotto la punta della sonda su un lato. Una volta stabilizzata la temperatura di esercizio, assicurarsi che il ricevitore del grilletto sia attivo e impostare la modalità di misurazione sulla misurazione correlata agli eventi. Preparare la sonda in fibra ottica illuminata per spostare i capelli da parte.

Istruire i partecipanti per quanto riguarda i dettagli dei metodi di misurazione NIRS e di non guardare direttamente nei raggi laser poiché il raggio laser potrebbe essere dannoso per gli occhi del partecipante. Fai sedere i partecipanti faccia a faccia per assicurarti che possano vedersi direttamente e regolare la distanza tra sedia e tavolo per far sedere comodamente i partecipanti. Accendere il pulsante laser, posizionare i quattro fasci di fibre ottiche liberamente sulle braccia del titolare senza contatto con i partecipanti o le sedie e posizionare il cappuccio con i set di sonde sulla testa dei partecipanti, assicurandosi che i set di sonde tre per cinque coprano la fronte del partecipante e i set di sonde quattro per quattro coprano la corteccia temporoparietale sinistra, quindi spingere con attenzione ogni sonda a molla ulteriormente nella presa della sonda in modo che la punta della sonda tocchi il cuoio capelluto del partecipante.

Quindi consentire a due partecipanti di co-apprendere i materiali di apprendimento con uno stato di riposo di cinque minuti, che funge da linea di base. Innanzitutto, per verificare la qualità del segnale, fare clic sul guadagno automatico nella finestra del monitor del set di sonde della macchina NIRS funzionale, quindi contrassegnare il segnale scarso del canale in giallo e il segnale sufficiente in verde e ripetere questa procedura fino a quando tutti i canali sono contrassegnati in verde. Dopo l'esperimento, fai clic su Text File Out per esportare i dati grezzi sull'intensità della luce e salvare i dati come file di testo.

Utilizzare il digitalizzatore tridimensionale per determinare le posizioni di emettitori, ricevitori e altri riferimenti per ciascun partecipante, quindi ottenere le coordinate MNI dei canali di registrazione utilizzando la piattaforma di calcolo numerico disponibile in commercio. Sono stati analizzati i dati di ciascun partecipante in ciascun canale. È stata visualizzata l'optodensità nel canale 33 per una certa diade.

I dati sono stati estratti utilizzando il metodo di rimozione degli artefatti di movimento basato su wavelet, da solo e insieme all'analisi dei componenti principali. La differenza tra le curve suggerisce che la PCA è efficiente nella rimozione dei segnali non neurali. È stata visualizzata la matrice di coerenza della trasformata wavelet.

La mappa dei colori variava dal blu al giallo, rappresentando valori di sincronia inter-cervello che vanno da zero a uno, dove uno denota la più grande coerenza tra due segnali e zero denota nessuna coerenza. Inoltre, sono stati ottenuti anche coefficienti significativi, la forte coerenza intorno a un hertz che rappresenta la coerenza del ritmo cardiaco della diade. Il confronto tra il valore T osservato e la distribuzione del valore T casuale mostra risultati significativi nella FOI identificata.

È importante assicurarsi che il set di sonde copra la regione di interesse e cercare di ridurre la deviazione.