Hyperscanning 기능성 근 적외선 분광학 실험 실시

요약

현재 프로토콜 fNIRS hyperscanning 실험을 실시 하 고 뇌-투-두뇌 synchrony를 분석 하는 방법을 설명 합니다. 또한, 우리는 문제 및 가능한 해결 논의.

초록

동시 브레인 녹음의 두 개 이상의 상호 작용, hyperscanning, 불리 한 접근 사회적 상호 작용, 그리고 가능 하 게 대 인 관계의 neurobiological 토대에 대 한 우리의 이해에 대 한 증가 중요성을 얻고 있다 . 기능성 근 적외선 분광학 (fNIRS)은 로컬 hemodynamic 효과 높은 샘플링 속도를 측정 하 고, 중요 한 것은, 엄격한 동작을 요구 하지 않는 자연 스러운 설정에서 적용 될 수 있기 때문에 hyperscanning 실험을 실시 하는 데 적합 제한 사항입니다. 이 문서에서는, 우리는 부모-자식 점수와 fNIRS hyperscanning 실험 및 분석 뇌-투-두뇌 synchrony 프로토콜 제시. 또한, 우리는 중요 한 문제와 미래의 방향, 실험 설계, 공간 등록 fNIRS 채널, 생리 적 영향 및 데이터 분석 방법에 관한 논의. 설명된 프로토콜 특정 부모-자식 점수, 하지만 다양 한 성인 낯선, 낭만적인 파트너 또는 형제 자매와 같은 다른 양자 별자리에 적용할 수 있습니다. 결론, fNIRS hyperscanning 가능성이 무엇 개별 두뇌의 활동을 검토 하 여 공부 될 수 있다 저쪽에는 지속적인 사회적 상호 작용의 역학에 대 한 새로운 통찰력을 얻을 수가 있다.

서론

최근 몇 년 동안, 신경은 동시에 두 개 이상의 사람의 두뇌 활동을 기록 하 여 사회적 상호 작용을 공부 하기 시작 했습니다, 그리고 접근 되 나 hyperscanning¹. 이 기술은 이러한 상호 작용을 기본 neurobiological 메커니즘을 명료 하 게 새로운 기회를 엽니다. 사회적 상호 작용을 완전히 이해 하려면 격리 하지만 오히려 상호 작용 인²의 두뇌의 공동 활동에 단일 두뇌를 공부 하기에 충분 하지 않을 수 있습니다. 다른 neuroimaging 기술을 사용 하 여, hyperscanning 연구는 두뇌 상호 작용 개인 또는 그룹의 활동을 동기화, 예를 들어, 그들은 그들의 작업³조정, 음악⁴,⁵, 통신 확인 교실 활동⁶ 에 관여 또는 협조⁷.

문서 기능 근처-적외선 분광학 (fNIRS)와 동시 녹음을 실시 하기 위한 프로토콜을 제공 합니다. 기능적 자기 공명 영상 (fMRI)와 마찬가지로, fNIRS 두뇌 활성화에....

프로토콜

이전에 참여, 모든 부모 어린이 제공 동의 / 동의 /. 연구는 RWTH 아 헨 대학교의 의학 교수진의 윤리 위원회에 의해 승인 되었다.

1입니다. 준비 참가자 도착 하기 전에

1. 적외선 모자를 준비 합니다.
   1. 같은 크기 또는 참가자의 머리 둘레 보다 약간 큰 같은 모자 크기를 선택 하십시오.
   2. 2 원시 EEG 모자 ( 재료의 표참조)의 각이 마 영역에 가로 3 x 5 격자에서 배열 약 15 m m 각, 직경 15 구멍에 잘라. 구멍은 어떤 방향으로 서로 간격된 30 mm, 구멍의 중간 열이 마, 즉, 코, 위에 중심에 위치 하 고 있는지 확인 하 고 아래쪽 행 눈 썹 위에 위치 하 고 있습니다.
   3. 모자를 더 편안 하 게 하 고 압력 표시를 최소화, 부드러운 거품 물자 연결 (예: 접착제 창 씰링 테이프 또는 유사한 평면 거품 고무 소재) 프로브 소켓 사이 홀더 눈금의 안쪽에 그리고 가장자리에. 양면 접착 테이프 또는 재를 사용 하 여 필요한 경우.
   4. 빈 3 x 5 프로브 홀더 그리드 탑재 ( 재료의 표참조) 각 수정된 EEG 모자 홀더 그리드 자체는 모자와 보유자의 안쪽에 배치 됩니다 ....

결과

협력 상태 동안 한 부모-자식 양자 관계의 대표적인 데이터는 그림 1에 표시 됩니다. 협력 작업 순서를 번갈아 제시 3 30의 나머지 블록 및 각, 20 재판 두 작업 블록의 구성 됩니다. 각 시험에서 참가자를 적립 포인트¹¹신호를 동시에 반응 해야 합니다.

그림 1: Hyperscanning 데이터 분석 및 대표 결과입니다. 빛의 강도 데이터 두 참가자의 22 채널 (CHs)에 수집 됩니다. 첫째, 나쁜 채널 감지 되며 추가 분석에서 제외. 이후, 빛의 강도 데이터는 변화 옥 시 헤모글로빈.......

토론

이 프로토콜에서 우리는 동시에 옥 시 Hb의 두 과목의 정면 두뇌 지구에 의하여 Hb 농도 변화를 측정 fNIRS hyperscanning 실험 및 뇌-투-두뇌 synchrony를 분석 하는 한 가지 방법은 수행 하는 방법을 보여줍니다. FNIRS hyperscanning는 상대적으로 쉽게 적용: 단일 적외선 장치는 그들 사이 optodes를 분할 하 여 두 과목의 뇌 활동을 측정 하기에 충분. 따라서, 다른 장치 간에 아무 동기화 필요¹입니다. 또한, 이후 fNIRS 팬 들은 엄격한 모션 제한의 정보 필요로 하지 않습니다, 그것은 hyperscanning 실험은 자연 환경에서 및 아이 들에 대 한 적합 합니다. 다음, 우리 강조 몇 가지 중요 한 문제 때 설계, 분석 및 해석 (fNIRS) hyperscanning 실험, 토론 과제 뿐만 아니라 가능한 솔루션.

실험 설계. Hyperscanning 연구의 .......

재료

이 논문에 사용된 재료 목록

이름	회사	카탈로그 번호	댓글
프로브 세트 및 프로브 홀더 그리드가 있는 NIRS 측정 시스템	Hitachi Medical Corporation, Tokyo, Japan	ETG-4000 광학 지형 시스템	현재 연구 프로토콜은 총 52개의 측정 채널을 위한 선택적 두 번째 성인 프로브 세트와 2개의 3x5 프로브 홀더 그리드를 필요로 합니다.
원시 EEG 캡	EASYCAP GmbH, Herrsching, Germany	C-SCMS-56; C-SCMS-58	캡에는 실험자가 NIRS 프로브용 구멍을 제공해야 합니다. 참가자의 머리 둘레와 같거나 약간 큰 모자 크기를 선택하십시오.
테크니컬 컴퓨팅 소프트웨어	The MathWorks, Inc., Natick, MA	MATLAB R2014a (또는 이후 버전)	Psychophysics Toolbox 확장 (자극 프레젠테이션)의 기초 역할, fNIRS 도구 상자 용 SPM  (fNIRS 데이터 분석) 및 ASToolbox(WTC 계산).