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方法論記事

イベント関連脳電位の検討：継続的なコンピュータ化された社会的相互作用の間、神経および行動の活動を測定する

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DOI:

10.3791/52060

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2014年11月15日

1Psychology Department, Illinois Wesleyan University

この記事について

サマリー

近年、社会的排除に関する研究は大幅に増加しています。この分野が拡大するにつれて、社会的排除中の神経と行動の結果を同時に測定できる洗練された方法論を開発することが不可欠です。このプロトコルは、イベント関連の脳電位を利用して、コンピューター化された社会的相互作用中に進行中の神経活動を記録します。

要約

社会的排除は、強力な負の影響を持つ複雑な社会現象である。精神的、情緒的健康に及ぼす社会的排除の影響を考えると、社会的排除の認識が社会的相互作用の過程で開発する方法を理解することは除外されるの有害なコストを軽減することを目的と治療を進めるために重要である。社会的相互作用が完了した後の日付に、社会的排除の最も科学的な検査は除外見てきました。これは除外以下の人に何が起こるかについての理解を開発する上で非常に有用であったが、それは社会的排除の過程のその時々のダイナミクスを明確にするために役立っていません。したがって、現在のプロトコルは、社会的相互作用の間に存在しているイベントに関連した脳の活性化のパターンを調べることにより、社会的排除の改善された理解を得るために開発されました。このプロトコルは、ソシアを詳述に高い精度と感度を可能にする彼らは社会的相互作用から除外されているかのように感じるように人々を導くリットルを処理します。重要なことは、現在のプロトコルは除外期間は、各相互作用に続くどのくらい、参加者が含まれている頻度を変更することによって、排他的、社会的相互作用の性質を変化させる研究プロジェクトを含むように適合させることができ、排除は社会的相互作用中に行われるとき。さらに、現在のプロトコルは、社会的排除に関連するもの以外の変数と構築物を調べるために使用できる。この機能は現在進行中の社会的相互作用の間に両方の神経および行動データを取得することにより、心理学にわたる多様なアプリケーションに対応するために、本プロトコルは社会的相互作用に関わる科学的探究の現像領域の中核にさらされる可能性が高くなり示唆している。

概要

社会的相互作用の科学的な検査では、理解を目的とした新たな理論的な説明、モデル、パラダイムの爆発で、近年ではルネッサンスを受けており、社会的排除のターゲットまたはソースであることの効果を探索し、どのようにそれらの相互作用は、多くにつながった除外1-6の結果。文学は、行動、感情、認知、および神経レベルでの社会的排除の結果のより良い理解の開発に多大な進歩を遂げていたものの、多大な社会的排除に関与ダイナミクスに関連して、未知のまま。文献中の一つの注目すべきギャップが社会的相互作用の間の種々の動的社会的排除プロセスの測定に関する。例えば、複数の理論モデル3,5-8は社会的排除のインスタンスの監視と評価が社会的EXCに対処することを目的とし、より大きな自主規制システムの最初のステップであることを示唆しているlusionと所属と社会的包摂の維持、健康で許容できるレベル。これらのモデル、および除外に関する既存文献の多くは、社会的排除の結果と除外は、神経、行動、認知、そして感情的なレベルで発生する有害な影響への驚異的な洞察を提供する。しかし、除外の知覚と除外し、その後の感情や認知反応の両方につながる社会的相互作用、時の除外の対象で進行中の特定のプロセスには、未定義のまま。研究者たちは、社会的相互作用9時の自己報告感情の状態を取得するための方法論を適応しているが、これらのデータは、任意の自己報告された効果のやる気を引き出すことが継続的な神経プロセスを検討しませんでした。

したがって、社会的相互作用の間の排他の検査は個人が除外されている間、何が起こっている「見る」ために機能的磁気共鳴画像法（fMRI）を使用して開始されたD 3,4,10,11。これらの研究は、インクルージョンに比べて除外の際に神経活性化の異なるパターンを明らかにした。除外と除外されるの自己申告の結果との関係の間に存在し、進行中の神経プロセスの理解を高める上で途方もなく重要なものの、これらの研究は、それらが社会的相互作用の動的な性質を表すことができ、どのように制限されています。具体的には、これらのfMRIの方法論は、全体の社会的相互作用全体に神経活動を集約してその時々に基づき除外を検討することができませんでした。この制限は、研究者が交換中に瞬間またはイベントが除外の一つの認識の発展との関係で意味があるかを決定することができないように社会的相互作用の間に行われている排他関連の感情や認知処理の動的な性質を完全に理解することを禁止および関連感情的な反応。

tは対処するために最近の研究では、社会の間に神経活性化に存在する瞬間ごとのパターンを調べることCyberballパラダイム12の実行中に、事象関連脳電位（ERP）として知られる、神経活動のいずれかのクラスの測定を実施しているHESE制限、除外13。 ERPは、離散イベントにタイムロックされているとに応答して、または刺激または応答14の準備のために脳の活動を表す頭皮上で測定神経電気活動を参照してください。さらに、ERPは、社会的排除への動的応答に貴重な洞察を提供したfMRIに比べて優れた時間分解能を有している。そのような、神経指標が実装され、制御さCyber​​ballパラダイムを通じて、現在のプロトコールに記載されていることができ、社会的包含と除外のインスタンスに応答して脳活動のイベントに関連した調査によって得られたとして、モデルを評価するために必要であり、に存在する予測現在の社会的排除論。

現在の方法論の目的は、人間の参加者でコンピュータ化された社会的相互作用の間の社会的なイベント（包含的イベント、排他的な事象）への継続的な神経応答を測定することである。この方法では、研究者の相互作用内の各イベントに応答して神経活動を定量化する能力を有する。さらに、現在のプロトコルは、各イベントが複数のスロー画像で構成され、各ソーシャルイベントの継続的な検査を可能にする。これは、イベントが展開として、研究者は、神経活動の変化を見ることができます。このレベルの解析は、それが起こるような展開、イベントの検査を可能にすることなく、イベントごとに一つの画像に関 ​​連して神経活動をキャプチャこれらの方法論としての社会的相互作用15,16の間にERPを検討する他の方法では使用できません。さらに、人間の参加者は、彼または彼女はオンラインゲームをプレイしていることを信じるように導かれている他の人が、実際にはコンピュータが事前にプログラムされたゲーム内再生されている。相互作用は、コンピュータ内で、事前にプログラムされているので、人間の参加者による決定と対話する柔軟性を、社会的相互作用の性質は予め決定され、研究の質問13の性質に応じて変化するようにプログラムすることができ、 17。例えば、プロトコル中にコンピュータ生成のプレイヤーの行動は事前にプログラムされたスケジュール（例えば、プレイヤーは他のどのボールを投げるものをスロー変えることにより、社会的包摂、または指定した任意の期間の社会的排除のインスタンスを作成するように調整することができますプレイヤーは、それらが発生したときにスローさ、数はスロー、そしてスローのタイミング）。したがって、この研究者はまたは相互作用の全体的な文脈と一致しない場合がありますイベントに応答して神経活動を測定することができます。例えば、研究者は、排他的、社会的、EVへの参加者の神経応答を定量化することができますその参加者のための大部分は包含的であり、潜在的に大部分が排他的な相互作用の中排他的なイベ​​ントへの参加者の神経応答と比較することの相互作用の中ENT。これらの研究の機会は、fMRIの時間的制限が与えられたfMRIの技術を使用して容易に入手できない。このプログラミングの柔軟性と、現在のプロトコルは、さまざまな神経科学と心理的背景を持つ研究者が新しい方法で研究課題に対処し、社会的相互作用の間に動的な神経および行動の活性を得ることができます。

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プロトコル

注：以下のプロトコルはイリノイウェズリアン大学の治験審査委員会によって承認された倫理基準に従って開発されました。

1. Cyber​​ball刺激準備

  1. Cyberballパラダイム12,18をダウンロードし、コンピュータにインストール（現在のプロトコルはCyberballバージョン3.0からの画像を利用）。代わりに、特定のニーズを満たすためにCyber​​ballパラダイムを再作成するコンピュータ化された画像を作成する。
  2. 写真編集プログラムを使用してCyber​​ball内のスローの各部分のための個々の画像を作成する。たとえば、コンピュータ画面上のプレイヤーにプレーヤーから投げ出されるボールのイメージを作成するために次々と示されている個々のスローフレームにプレイヤーにプレーヤーからスローのそれぞれを分解する（ 図1を参照）。
  3. 再何かを含めて、写真編集プログラム内の個々のスローフレームに任意の標識、名前、または写真を追加プレーヤーからプレーヤーへのボールの動きを除いて同一であるスロー一連のフレームを作成する（ 図1の画面の下部に手で表される）、画面の一番下の選手として、人間の参加者を提示する。
  4. そのスローのための「情報フレーム」、または（他の選手がボールを受ける、すなわち ）スローの特定の宛先についてのプレイヤーに情報を提供するスロー配列内の最初のフレームである各スローシーケンス内のどのフレームに注意してください。
  5. （他のプレイヤーへの人間の参加者からのスローを含む）を画面上で各プレイヤーにそれぞれのプレーヤーからスローを作成スロー配列は各スローシーケンスがスロー同じフレーム数、および各々の内部情報のフレームを持っていることがあることを確認してくださいスロー配列が注目されている。

2. Cyber​​ball社会的相互作用プログラミング

  1. stimのを使用してシーケンスファイルを作成します。細部へのウルスプレゼンテーションソフトCyber​​ball社会的相互作用内のイベントの正確な配列。
    1. シーケンスファイルのため、具体的なスローフレーム（順）、画面上のフレームのタイミング、フレームのシーケンシング、イベントの性質（誰から誰に投げる）、ヒトの参加者によって必要とされる応答を指定（必要な場合）、および所望の相互作用を作成するイベントの全体的な順序。明示的にシーケンスファイルの作成中にプログラミングコード内の適切な行、列、およびスペースにこれらの仕様のすべてを入力してください。
    2. シーケンス·ファイル内の各イベントのプログラミングコード内で、上記の仕様のすべてを指定して作成された各シーケンスファイル（ 例えば、包含、除外）のための手順を繰り返します。
      1. 最初のボール投げは、他に一人のプレイヤーからエラーなしで完了するようにシーケンスファイル内の正しい順序で投げフレームのそれぞれを注文。 Sを作成します。imilarはスローの各タイプは、シーケンス·ファイルで表現されるように（ 例えば、3人プレイスロー6異なる可能性からなる）プレーヤー間スローのタイプごとにファイルにシーケンスを命じた。
      2. スペース450ミリ秒離れてスローフレームのタイミング。この方法では、各フレームは、参加者のために、画面上の動きの画像を提供し、2700ミリ秒の合計を持続するスローイベントを作成、次のフレームで置き換えられる前に450ミリ秒間表示されていることを確認してください。
      3. イベントに関連したマーカーの情報フレームのプレゼンテーションは、参加者の神経活動をファイル保存に時間内にマークすることができるように、情報提供のフレームはシーケンスファイルで提示されるたびに挿入します。コー​​ド選手を表すために数字を使用して、イベントの性質を表すためにこのマーカー（左プレイヤが「1」底プレイヤが「2」、右のプレーヤが「3」である）、そのすべてだろ右のプレイヤーに左のプレーヤーからスローを表現するためのコード "13" OW。
      4. 各スローシーケンスは、シーケンスファイル内の少なくとも二倍で表されるように、ファイル内の六つの異なるスロー·シーケンスのセット全体をコピーする。これは、予め定められた見えないように、各ブロック内のイベントの順序を変更する柔軟性をプログラミング提供する。
      5. 「それから、場合は、「シーケンスファイル内の文は、人間の参加者が自由に人間の参加者の次の投球を受け取る選手選択できるように作成します。人間の参加者に投げるボールを受け取った後、次の行動を選択するためのレスポンスパッドやマウスを与える。潜在的に右のプレイヤーに投げて、マウスの右ボタンを使用し、3人プレイで左のプレイヤーに投げるためにマウスの左ボタンを使用して。
      6. "、その後場合は、「文は適切な次スロー系列につながるゲームがpとなるようことを確認してください素人には（ つまり、左のプレイヤーに人間スローは他のプレイヤーへの左のプレーヤーからスローが続く必要があります）、シームレスに表示されます。
      7. "、その後場合は、「シーケンスファイル内の文は、所望のゲームアクションを表し、プログラムが適切にかかわらず、人間の参加者の選択の次のイベントに移動できるようにループを作成し、。
      8. （ すなわち、同一のコンピュータ化されたプレイヤーは常に同じスローを行わない）プログラムは人間のプレイヤーに明らかにならないように、ゲームの性質を変更するためにプログラム内のカウンタを開始する。ただ、実際のではない、より良い画面の両側にプレーヤー間の自発的なライブ演奏の外観を与えるためにゲーム·アクションを切り替え、イベントの特定のイベントやパターンを繰り返し発生後ゲーム中のプレイのパターンを削除するには、これらのカウンタを使用して、人間の参加者は、画面の下部に表現。
  2. 社会的相互作用の異なる種類を研究するために、異なるシーケンスファイルを作成する。各シーケンスファイル内包含的イベントや排他的な事象の割合と順序を変えることによって、研究課題の性質に応じて人間の参加者のために、これらの相互作用が大きく包括的または排他的、または部分的にも包括的または排他的なことを確認します。
  3. 異なる社会的相互作用の各内の各イベントタイプについて、事象関連脳電位（ERP）を作成するために、神経データの収集時にイベントマーカーは脳波ファイルに表示されることを確認してください。情報提供のフレームは、参加者に提示されているように、これらのマーカーは、EEGファイルに表示されるはずです。

3.神経電気録音

  1. 精神生理学研究19学会のガイドラインに従い、脳波（EEG）評価のための参加者を準備します。
  2. 64焼結のAg-AgClを埋め込まれたライクラ電極キャップを使用して、10-10システムモンタージュ20に配置された電極（10mL mm）は、EEGデータを収集する。参加者の頭の上にキャップを取り付け、導電性ゲルを使用して各電極を準備します。
    1. CzをとにCPzの中間に配置された電極にオンラインの電極を参照し、接地電極としてAFZを使用しています。
      注意：代替オンラインリファレンスは、データ収集のために使用される電極キャップの性質に応じて必要とされ得る。
    2. 上方および下方右軌道それぞれの目の目尻付近に配置焼結のAg-AgCl電極を用いて眼の動きを監視するために、垂直および水平バイポーラelectrooculographic活性（EOG）を収集する。
  3. DCモードでは、連続して（500 Hzのサンプリングレート）をデジタル化するデジタルbioamplifierを使用して増幅する（ゲインは、特定の増幅器に依存する）、および（60Hzのノッチフィルタを含む70Hzの低域通過フィルタ）フィルタ生EEG信号。これらの脳波解析で使用可能なオプションから設定を選択しますので、データ収集前にアンプftwareおよびEEGのハードウェアおよびソフトウェアの仕様によって異なる。
  4. さらに、神経データを処理するためにEEG分析ソフトウェアを使用して、レコードEEG活動。

4.オフライン神経電気データ処理

  1. 空間フィルタは、平均まばたきを生成する多段階手順を使用して、正しいまばたきは、第一の成分と共分散値を抽出するために主成分分析（PCA）に基づく空間的特異値分解を利用し、その後にそれらの共分散値を使用する目21を点滅さに特に敏感であるフィルタを開発しています。
  2. データ変換オプションの選択肢の中から、この機能を選択することによって、脳波解析ソフトウェアの継続的な脳波ファイルに挿入されたイベントマーカーに対する相対的な刺激 - ロックされたエポックを作成します。トンに相当する挿入マーカー、相対-900ミリ秒1800ミリ秒からこれらのエポックを実行彼各6フレーム投げの全期間とは、 図1に表示されているように、イベントマーカーが挿入された0ミリ秒の時点を持っています。
  3. 各エポックからの平均刺激前ベースラインの活動を除去することにより、エポック間のベースラインの差異の正しい（ つまり、前のイベントマーカーに0ミリ秒-900ミリ秒から実行される900ミリ秒の時間窓）。この関数は、EEG分析ソフトウェアで利用可能なデータ変換のオプションから選択または開始することができる。
  4. ローパスフィルタ（30 Hzの、24デシベル/オクターブ）エポックから+ 75Vを超えた電気のアーティファクトを持つ任意のエポックを拒否。これらのデータ収集以下のEEGデータの変換を可能にする脳波解析ソフトウェアで使用可能なオプションから設定や脳波ソフトウェアの仕様によって異なります]を選択します。
  5. Cyber​​ballタスクブロック内の各イベントタイプのために一緒に神経応答を平均化。
    注：この平均化処理のみに適合させることができる最初の20、ミドル20、または社会的相互作用13の過程にわたって神経活性化の動的なパターンを検討する各対話内の同様のタイプの場合でも、最後の20イベントverage。
    1. 三大イベントカテゴリを作成するために様々なイベントタイプを組み合わせる：他のプレイヤーのいずれかからの参加者に投げるには、参加者から他のプレイヤーのどちらかに投げ、および2つの他のプレイヤーの間での参加者を含めていないがスローされます。例えば、組み合わせは、人間からの左のプレイヤーにし、1つの平均波形に右プレイヤーにスローされます。
    2. 最も関心のあるイベントのタイプにコンピュータ化された選手からのイベントを組み合わせる：人間の参加者（包含的）にスローし、離れて、人間の参加者（排他的）からスローされます。
  6. FCZのイベントマーカの後に320ミリ秒 - 該当する場合は、200から実行されている個別の待ち時間ウィンドウ内の平均振幅として、N2成分を定量化する。
  7. 該当する場合は、Pを定量化装甲でのイベント·マーカー以下の450ミリ秒 - 320から実行されている個別の待ち時間ウィンドウ内の平均振幅として3コンポーネント。
  8. 該当する場合は、社会的相互作用と異なるイベントタイプへの神経活動のパターンのうち、進行中の違いを調べるための情報フレームに続くフレーム投げるためのERP成分を定量。

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結果

このプロトコルは、現在進行中の神経および行動の活動13上の社会的排除の影響を調べ、以前に発表された研究で使用されてきた。二十二大学中年の参加者（15人の女性、7人の男性）は、上記の条件でCyber​​ballタスクの3つのセッションを完了した。インフォームドコンセントを提供した後、参加者は、彼らが他の学部の参加者とコンピュータ化されたボール投げゲームをプレイされることを言われました。しかし、他の参加者が本当ではなかった、彼らは、このプロトコルで詳述コンピュータ化された選手で表された。すべての人間の参加者は、プロトコル（封入、排除、再インクルージョン）の同じ3つのブロックを完了した。各ブロックは、80総スローから成っていた。包含および再インクルージョンのブロックでは、すべてのプレイヤーがそれぞれのボール投げでボールを受けた同等の機会を持っていた。排他ブロックでは、人間の参加者は10を受信するまで、ボールを受けたのと同じ等しいチャンスから投げていた他のプレイヤー。この初期段階の後、参加者はヒューマン·タスク·ブロックの残りのために除外され完成した。

このプロトコル...

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ディスカッション

この記事では、社会的相互作用中に進行中のイベント関連の神経および行動データを測定できるプロトコルが提示されました。この手順により、さまざまな社会的相互作用内およびさまざまな社会的相互作用間で、複数の異なるイベント タイプ (包含的、除外的) を調べる機会が生まれます。具体的には、この手順は、コンピューター化された社会的相互作用中に発生するあらゆるイベントに応答して、瞬間瞬間のイベント関連の神経活動を定量化できます。この神経活動は、参加者によって開始された特定の動きや行動とは無関係であり、社会的相互作用の性質は、社会的排除研究を超えた多数の研究課題に対処するようにカスタマイズできます。

このプロトコルにとって重要なのは、進行中の社会的相互作用中の神経活動の収集にイベントマーカーを使用することです。これらのイベント マーカーを挿入すると、あらゆるタイプの社会的相互作用 (包含的、除外的) におけるイベント関連活動のタイムロック分析が可能になります。この機能は、血行動態測定の時間的分解能が限られているため、fMRI 方法論3,11 では不可能です。さらに重要な要素は...

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開示事項

著者は開示するものは何もなく、利益相反は宣言しません。

謝辞

著者は、このプロトコルの試験運用と管理に協力してくれた多くの論文の学生と研究助手に感謝したいと思います。この原稿で提示されているデータは、全米科学財団(NSF)がJason Themansonへの助成金番号(1147743)の下で支援した研究と、イリノイウェスリアン大学からJason Themansonへの助成金に基づいています。

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材料

この記事で使用された材料の一覧
名前会社カタログ番号コメント
Cyberball (Williams et al., 2000) コンピュータ化社会相互作用プログラムfigure-materials-1 https://cyberball.wikispaces.com研究者により、別のコンピュータ画像のセットを使用または作成することが可能
Neuroscan SynAmps2 64チャンネルアンプリファイア（SCAN 4.3.1 収集・解析ソフトウェア付属）figure-materials-2 Compumedics Neuroscan Neuromedical Supplies9032-0010-01代替のアンプリファイア、EEG収集機器、およびソフトウェアの使用が可能
STIM2 Complete Version 2.1 刺激提示ソフトウェアfigure-materials-3 Compumedics Neuroscan Neuromedical Supplies666M代替の刺激提示ソフトウェアの使用が可能
SynAmps2 Quik-Cap シンター Ag/AgCl 64 Ch./Mediumfigure-materials-4 Compumedics Neuroscan Neuromedical Supplies96050255代替のEEGキャップの使用が可能
Quik-Gel 導電性ゲルfigure-materials-5 Compumedics Neuroscan Neuromedical Supplies92000016代替のEEG導電性電極ゲルの使用が可能
NuPrepfigure-materials-6 Compumedics Neuroscan Neuromedical Supplies92100025代替の皮膚準備用ピーリング剤の使用が可能
鈍針およびシリンジキットfigure-materials-7 Compumedics Neuroscan Neuromedical Supplies104207EEGキャップに組み込まれた電極に導電性ゲルを塗布するために使用

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