Name: Hyperscanning 기능성 근 적외선 분광학 실험 실시 (동영상) | JoVE Journal
Uploaded: 2019-01-19T14:45:00.000+00:00
Duration: 6 min 42 s
Description: 배우세요 성인-아동 상호작용에서 뇌 간 동기화를 분석하는 기능성 근적외선 분광법 하이퍼스캐닝 방법을. 이 기법은 사회 신경과학 연구에서 뇌 활동 동기화를 측정하는 데 활용됩니다.

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이 작품은 독일 연방 국가 및 정부 (ERS 씨앗 기금, OPSF449)의 우수 이니셔티브에 의해 투자 되었다. 히타치 적외선 시스템은 독일 연구 재단 DFG (INST 948/18-1 FUGG)의 자금에 의해 지원 되었다.

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
<ol><li>적외선 모자를 준비 합니다.<ol>
<li>같은 크기 또는 참가자의 머리 둘레 보다 약간 큰 같은 모자 크기를 선택 하십시오.</li>
		<li>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.</li>
		<li>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.</li>
		<li>빈 3 x 5 프로브 홀더 그리드 탑재 ( 재료의 표참조) 각 수정된 EEG 모자 홀더 그리드 자체는 모자와 보유자의 안쪽에 배치 됩니다 같은 소켓 구멍에 막대기. 참고: 적외선 측정 시스템 프로브 세트를 분리, 각 참가자에 대 한 설정 1 프로브를 사용 하 여 두는 ( 재료의 표참조).</li>
		<li>각 조사의 첫 번째 능선만 한 클릭 소리를 소켓에 장착 되도록 부드럽게 격자에 적절 한 홀더 소켓에는 프로브 삽입 합니다.</li>
		<li>오픈 프로브 적외선 측정 시스템에서 모니터 윈도우를 설정 하 고 선택 2 프로브 세트 3 × 5 그리드에서 배열 각각 참여 아동 및 성인에 대 한 하나. 두 모자의 프로브 준비 프로브 설정된 창에서 준비에 해당 확인 (즉, 각각이 미터 및 수신기 프로브 번호 같은 위치).</li>
	</ol>
</li>
	<li>실험을 준비 합니다.<ol>
<li>시스템 안정 작동 온도 도달 되도록 적외선 측정 시스템, 측정 하기 전에 30 분에 전환 하는 레이저 다이오드 시작 합니다.</li>
		<li>적외선 측정 시스템에서 모든 필요한 옵션을 설정 합니다. 이벤트 관련 측정 장치가 설정 되어 있는지와 RS232 직렬 입력, 실험적인 패러다임에서 트리거를 수신 하기 위해 필요한 활성 상태 인지 확인 하십시오. 참고: 실험은 Cui 그 외 여러분 에 의해 고안 하는 패러다임에 의해 적응된 버전 12, 비 상업 Psychophysics 도구 상자 확장 버전 3.0.1116에 프로그램.</li>
		<li>기술 컴퓨팅 소프트웨어를 시작 하 여 실험 패러다임 준비 Psychophysics 도구 상자 확장 및 패러다임에 저장 된 폴더를 현재 디렉터리를 설정에 대 한 거 점으로 역할을 ( 재료의 표참조).</li>
		<li>장소 두 턱 실험 기간 동안 머리 움직임을 방지 하기 위해 컴퓨터 화면 앞에 달려있다.</li>
	</ol>
</li>
</ol>2. 실험실에서 참가자 도착
<ol><li>참가자 준비.<ol>
<li>표시 하 고 참가자 들에 게 적외선 측정 시스템을 포함 하 여 실험 설치 설명. 항상 그 참가자 보이지 않는 적외선 측정 시스템의 레이저 빔에 직접이 눈에 유해한 있을 수 있습니다 있는지 확인 하십시오.</li>
		<li>컴퓨터 화면 앞에서 나란히 참가자 좌석. 두 참가자는 편안 하 게 앉아서 그런 턱 나머지의 높이 조정 합니다.</li>
		<li>참가자를 지시 하 고 협동 및 경쟁 게임의 연습 시험을 관리. 경우 필요한 연습 실험 추가 지침을 제공 합니다.</li>
		<li>측정 하 고 교정 사이의 inion, 각 참가자의 머리에 거리의 10% 인 10-20 체계에 따라 Fpz 포인트를 표시 합니다.</li>
		<li>해제 하는 레이저로 참가자의 머리에 신중 하 게 프로브와 모자를 놓습니다. 프로브 눈금 참가자의이 마에를 포함 하 여 먼저 모자 앞 놓고 목으로 캡의 뒷면을 당겨. 맨 아래 행의 중간 조사 Fpz에 배치 되 고 중간 조사 열은 화살 참조 커브에 맞춰 다는 것을 확인 하십시오.</li>
		<li>그들은 느슨하게의 자 또는 참가자와 접촉 하지 않고 꽉 하 고 모자에 당기지 마십시오 적외선 측정 시스템에 부착 된 홀더 팔에 섬유 문자열을 배치 합니다. 추가로 홀더를 사용 하 여 (예. 수정 마이크 스탠드 또는 이와 유사한) 필요한 경우 두 번째 참가자.</li>
		<li>프로브 케이스의 상단 중앙에 작은 흰색 코 표시 될 때까지 소켓에 추가 각 프로브를 밀어. 참고: 코는 위쪽으로 의해 밀려 코일 스프링 메커니즘 프로브 팁 참가자의 두 피를만 지 자 마자.</li>
		<li>레이저를 다시 설정 하 고 적외선 측정 시스템의 프로브 설정된 모니터 창에서 자동 이득 버튼 클릭 하 여 신호 품질을 테스트.</li>
		<li>채널 되지 않은 경우 (즉, 노란색으로 표시 된 경우), 충분 한 신호를 부드럽게 주변 프로브 팁 아래 머리를 옆으로 넣어. 필요한 경우, 그들의 소켓에 추가 조사를 밀어 하지만 참가자의 편안 함을 보장. 자동 이득 버튼을 다시 클릭 하 여 (즉, 채널은 이제 녹색으로 표시) 신호 품질이 개선 여부를 확인 합니다.</li>
		<li>만약 단계 2.1.9. 신호 개선으로 이어질, 신호 강도 조정 하지 않습니다. 너무 많은 신호 (즉, 채널은 빨간색으로 표시 된 경우), 변경에 의해 신호 강도 반복적으로 낮은 신호 강도 프로브에 각각 조사의 심볼을 클릭 하면 설정 적외선 측정 시스템의 모니터 창. 충분 한 신호 (즉, 채널 노란색으로 표시 된 경우) 없는 경우 변경 신호 강도 높은 신호 강도를 다시 반복 해 서 각각 프로브의 기호를 클릭 하 여 합니다.</li>
	</ol>
</li>
	<li>실험을 실행<ol>
<li>때 아무 질문 연습 시험 후 좋은 신호 품질 보장, 실험적인 패러다임을 시작 합니다.</li>
		<li>그들은 그들의 각각 게임 파트너의 손 움직임을 볼 수 없도록 참가자의 손 위에 수건을 놓습니다.</li>
		<li>실험 후 데이터를 저장 하 고 텍스트 파일을 버튼을 클릭 하 여 텍스트 파일로 원시 광도 데이터를 내보냅니다. 적외선 측정 시스템에 필터를 적용 하지 마십시오.</li>
		<li>모든 필요한 자료 (프로브, 프로브 홀더, 턱 달려있다) 에탄올과 청소. 순 한 세제와 부드러운 주기에서 모자를 씻어.</li>
	</ol>
</li>
</ol>3. 데이터 분석
<ol><li>데이터 전처리 참고: 있습니다 여러 비 상업적인 소프트웨어 패키지 fNIRS 데이터 분석, 예를들면., fNIRS1917, 적외선 뇌 AnalyzIR18 또는 SPM 호머. 다음과 같은 전처리 단계는 후자 사용 되었다. 이러한 단계를 수행 하는 방법에 자세한 내용은 도구 설명서를 참조 하십시오.<ol>
<li>FNIRS 데이터 형식에 대 한 SPM에 데이터 파일을 변환 합니다.</li>
		<li>옥 시 Hb와 의하여 Hb 농도 변화 주 창에 변환 버튼을 눌러 수정된 맥주 Lambert 법률을 사용 하 여 계산 합니다. 소스 및 탐지기 (예를 들어, 3 cm) 사이의 주제와 거리의 나이 입력 합니다. 옥 시 Hb와 파장 (λ)에 의하여-Hb의 어 금 니 흡수 계수에 대 한 기본값을 적용 1 그리고 λ 2로 λ 1 그리고 λ 2 차동 pathlength 요소 (DPF)에 대 한 기본 값.</li>
		<li>(에 대 한 자세한 내용은 마라 알고리즘 참조 Scholkman 외. 마라 버튼을 선택 하 여 모션 아티팩트를 줄이기 위해 hemodynamic 변화의 시계열 전처리 20)입니다.</li>
		<li>DCT 버튼을 선택 하 여 느린 드리프트를 줄이기 위해 시계열 전처리</li>
	</ol>
</li>
	<li>나쁜 채널 검색 참고: 전에 자기의 fNIRS 데이터 전처리 후 나쁜 채널 감지를 수행할 수 있습니다. 이 프로토콜에서 나쁜 채널 및 검사에 대 한 다른 객관적인 기준은 결합 됩니다. 객관적인 기준의 제안 된 명부는 철저 하지 note 하시기 바랍니다. 나쁜 채널 검색, 자동 작성 된 스크립트 (기술 컴퓨팅 소프트웨어 참조 테이블의 재료)에 대 한 사용 되었다.<ol>
<li>채널은 여러 개의 연속 샘플에 대 한 시계열을 플롯할 때 평평한 선으로 표시 됩니다 없습니다 신호 변화를 제외 합니다.</li>
		<li>변이 이력서의 계수를 계산 = SD/평균 * 원시 감쇠 데이터에 대 한 100. 이력서는 미리 정의 된 백분율 (예:10%; 보십시오 반 데르 칸트 외. 예를 들어 위의 채널 제외 21)입니다.</li>
		<li>신호의 전력 스펙트럼을 플롯 합니다. 가 없는 하트 비트 신호 스펙트럼 1 Hz 주위에이 주파수 대역에서 증가 권력에 의해 표시 된 대로 분석에서 채널을 제외 합니다.</li>
		<li>전에 또는 전처리 후 모든 데이터를 시각적으로 검사 합니다. 3.2.1-에 설명 된 객관적인 기준에 따라 채널을 포함 하도록 결정 3.2.3, 또한 시끄러운 채널의 주관적인 시각 탐지에.</li>
	</ol>
</li>
	<li>뇌-투-두뇌 연결 참고: 두 개의 서로 다른 예측 뇌 연결의 종류를 구분할 수 있습니다: 비지정 견적, 연결의 강도 계량 및 데이터22에서에서 원인에 대 한 통계적 증거를 확립을 추구 하는 감독된 견적 . 여기는 초점 웨이 블 릿 변환 일관성 (911 무역), fNIRS 뇌 두뇌 연결성에 대 한 널리 적용된 비지정 견적 했다. 911의 계산에 대 한 몇 가지 비 상업적 소프트웨어 솔루션을 사용할 수 있습니다 예를 들어, Grinsted와 동료23 에 의해 하나 또는 ASToolbox24이 프로토콜에는 다음 단계에 대 한 사용 되었다.<ol>
<li>ASToolbox의 AWCO 함수에 지정 된 어머니 잔물결 (예를 들어, 매개 변수 베타와 감마 모스 잔물결 일반화), 연속 잔물결에 의해 각 시계열 시간 및 주파수 도메인으로 변환 하는 데 사용 되는 변환입니다.</li>
		<li>AWCO 함수에 다듬기 창 유형 (예: 해 창) 및 시간과 규모 도메인에 대 한 다듬기 창 크기를 지정 합니다.</li>
		<li>WTC 계수의 중요성을 확인 하 고 계산 하는 그들의 p를-값, AWCO 함수에서 서로게이트 시계열 (n ≥ 300) 수 및 ARMA 모델 (예를 들면, AR (1))을 지정.</li>
		<li>3.3.1 3.3.3 단계에 지정 된 매개 변수, 2 해당 채널 (두 참가자에 동일한 채널)의 잔물결 일관성을 계산 합니다.</li>
		<li>관심 있는 작업 관련 뇌-투-두뇌 synchrony 것으로 예상 된다 발생 이전의 연구와 (다른 방법은 참조 노자와 그 외 에 대 한 데이터의 육안 검사에 따라 주파수 대역 선택 25)입니다.</li>
		<li>WTC 계수의 평균 및/또는 각 작업 블록 각 채널에 대 한 및 각 양자 관계에 대 한 작업 관련 주파수 대역에서 상당한 WTC 계수의 비율을 계산 합니다. 뇌-투-두뇌 synchrony의 결과 측정으로이 값을 사용 하 여 추가 통계 분석 (대 한 자세한 내용은 참조 하십시오 Reindl 외. 11)입니다.</li>
	</ol>
</li>
	<li>무작위 쌍 비교 참고: 결과 유효성을 검사 하려면 좋습니다 임의의 성인-자식 쌍 서로 재생 되지 않았다 그러나 동일한 실험적인 작업을 수행의 WTC에 실제 점수의 WTC를 비교.<ol>
<li>911, 3.3에 설명 된 대로 계산., 참가자 쌍 함께 재생 되지 않았다 그러나 동일한 실험 작업 (즉, 무작위 쌍)를 수행. 무작위 쌍 (예를 들어, 각 조건에 대해 300)의 수를 선택 하 고 각 무작위 쌍 WTC를 계산.</li>
		<li>스 퓨 리 어스 동시성의 탐지를 피하기 위해 임의의 실제 쌍의 일관성을 비교 합니다.</li>
	</ol>
</li>
</ol>

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</ol>

저자는 공개 없다.

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 ...

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 hemodynamic 응답을 측정합니다. 산소 하 고 deoxygenated 헤모글로빈 (Hb 옥 시와 의하여 Hb)에 변화는 조직8diffusively 전송된 근처-적외선 빛의 금액에 따라 계산 됩니다. fNIRS은 fMRI 보다 덜 제한 하 고 더 자연 스러운 설정에서 적용 될 수 있기 때문에 아이 들, 특히과 hyperscanning 실험을 실시 하기 위한 적합 합니다. 또한, 그것은 모두, fMRI, EEG9보다 운동 유물에 적은 경향이입니다. 또한 높은 샘플링 주파수 (예, 10 Hz)에서 fNIRS 데이터를 얻을 수 있다, 따라서 그것은 매우 상대적으로 느린 hemodynamic 응답 oversamples 그리고 그로 인하여 잠재적으로 두뇌 hemodynamics10의 더 완전 한 임시 그림을 제공 합니다. .
이 프로토콜은 Reindl 그 외 여러분 의 연구에서 개발 되었다 11 약간 수정 되었습니다 (특히 채널 배치 및 나쁜 채널 식별)에 최근 고. 연구의 목표는 부모-자식 점수의 동기화 된 두뇌 활동을 조사 했다. 뇌-투-두뇌 synchrony (세 5 ~ 9 세) 어린이의 전 두 엽 두뇌 지역에서 및 그들의 부모, 대부분 어머니, 협동 및 경쟁 컴퓨터 작업 하는 동안 평가 fNIRS hyperscanning를 사용 하 여, 우리. 전 두 엽 두뇌 지역으로 이전 hyperscanning 연구1사회 대화형 프로세스에 대 한 중요 한 영역으로 발견 되었습니다 했다 표적으로 했다. 협동과 경쟁 작업 Cui 그 외 여러분 에 의해 원래 개발 되었다 12 과 최근 여러 이전 연구13,,1415. Reindl 그 외 여러분 의 연구에 대 한 11, 작업 어린이 적합 하도록 수정 했다. 참가자 중 응답 공동 통해 버튼을 누르면 대상 (협력)에 응답 하거나 다른 플레이어 (경쟁) 보다 더 빨리 응답을 지시 했다. 각 아이 부모와 함께 한 번 부모로 동일한 성의 성인 낯선 각 작업을 한 번 수행. 각 아이-성인 양자 관계 내에서 잔물결 일관성 뇌-투-두뇌 synchrony의 측정으로 해당 채널의 옥 시 Hb 신호에 대 한 계산 했다.
이 프로토콜에서는 협력 하 고 경쟁력 있는 게임 중 부모와 자식 fNIRS hyperscanning 데이터를 수집 하는 절차를 설명 합니다. 그러나 전반적인 절차,이 연구 설계에는 하지만 (예:성인 낯선, 낭만적인 파트너, 형제, 등) 다른 인구에 대 한 적절 한 이며 다양 한 다른 실험 작업에 대 한 적응 시킬 수 있다. 이 프로토콜은 또한 한 가능한 분석 절차는 필수 및 선택적 데이터 분석 단계, fNIRS 데이터 전처리, 나쁜 채널 감지, 웨이블렛 일관성 분석 및 유효성 검사를 포함 하 여 무작위 쌍 분석에 의해 커버를 설명 합니다.

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

hyperscanning 기능성 근 적외선 분광학 실험 실시

Conducting Hyperscanning Experiments with Functional Near-Infrared Spectroscopy

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.

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.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/58807/58807fig1.jpg"> 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...

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

Hyperscanning 기능성 근 적외선 분광학 실험 실시

Concurrent brain recordings of two or more interacting persons, an approach termed hyperscanning, are gaining increasing importance for our understanding ...

두 명 이상의 사람들의 뇌 활동을 동시에 측정함으로써,이 방법은 사회적 상호 작용의 근본적인 신경 생물학적 메커니즘에 빛을 비출 수 있습니다. 기능적인 근적외선 분광법 또는 fNIRS는 높은 샘플링 속도로 뇌 혈역학 반응을 측정하고 비교적 자연스러운 환경에서 적용할 수 있기 때문에 이러한 하이퍼스캐닝 실험을 수행하는 데 적합합니다. 이 프로토콜은 성인 - 어린이 dyads의 동시 fNIRS 녹음을 수행하는 방법을 보여 주지만, 그것은 낭만적 인 파트너와 같은 다른 dyadic 별자리와 다른 실험 작업에 적응 할 수 있습니다.먼저 참가자의 머리 둘레보다 크기가 같거나 약간 큰 캡 크기를 선택합니다. 직경 이 약 15mm의 15홀을 잘라서 수평 3x5 격자로 각 2개의 원시 EEG 캡의 이마 영역으로 배열합니다. 구멍이 어떤 방향으로든 서로 30밀리미터 간격이 있는지, 구멍의 중간 기둥이 이마의 중앙에 있는지 확인합니다.캡을 보다 편안하고 압력 표시를 최소화하기 위해 프로브 소켓과 가장자리 사이의 홀더 그리드 안쪽에 부드러운 폼 재료를 부착합니다. 다음으로, 빈 3x5 프로브 홀더 그리드를 각 수정된 EEG 캡에 장착하여 홀더 그리드 자체가 캡 의 안쪽에 배치되고 홀더 소켓이 구멍에 달라 붙습니다. 그런 다음 각 프로브의 첫 번째 능선만 소켓에 장착되어 한 번의 클릭 소리가 발생하는 그리드의 적절한 홀더 소켓에 프로브를 부드럽게 삽입합니다.가장 가까운 측정 시스템에서 프로브 세트 모니터 창을 열고 각각 3대 5 그리드에 배치된 프로브 세트 2개를 선택하고 참여자용, 성인용 프로브 세트를 하나씩 선택합니다. 두 캡의 프로브 배열이 프로브 세트 창의 배열에 해당하는지 확인합니다. 다음으로, 측정 30분 전에 가장 가까운 측정 시스템의 레이저 다이오드를 켜서 시스템이 안정적인 작동 온도에 도달할 수 있도록 합니다.가장 가까운 측정 시스템에서 필요한 모든 옵션을 설정합니다. 장치가 이벤트 관련 측정으로 설정되어 있는지 확인하고 실험 패러다임에서 트리거를 수신하는 데 필요한 RS232 직렬 입력이 활성화되어 있는지 확인합니다. 그런 다음 정신 물리학 도구 상자 확장의 기본 역할을하는 기술 컴퓨팅 소프트웨어를 시작하고 패러다임이 저장된 폴더에 현재 디렉토리를 설정하여 실험 패러다임을 준비합니다.마지막으로, 실험 중에 머리 움직임을 방지하기 위해 두 개의 턱 받침대를 컴퓨터 화면 앞에 놓습니다. 두 참가자를 시험실로 안내하고 실험적인 설정을 설명하는 것으로 시작합니다. 그런 다음 참가자를 컴퓨터 화면 앞에 나란히 앉습니다.턱 받침대의 높이를 조정하여 두 참가자가 편안하게 앉을 수 있도록 합니다. 협동 및 경쟁 게임 모두의 지침을 제공하고 연습 시험을 관리할 수 있습니다. 다음으로, 측정하고 각 참가자의 머리에 내침과 이온 사이의 거리의 10 %인 10-20 시스템에 따라 Fpz 지점을 표시합니다.그런 다음 레이저를 끄고 프로브가 있는 캡을 참가자의 머리에 조심스럽게 놓습니다. 맨 아래 행의 가운데 프로브가 Fpz에 배치되고 중간 프로브 컬럼이 적정 참조 곡선을 따라 정렬되었는지 확인합니다. 가장 가까운 측정 시스템에 부착된 홀더 암에 섬유 끈을 놓아 참가자 나 의자와 접촉하지 않고 느슨하게 매달려 캡을 당기지 않도록합니다.다음으로, 프로브 케이스 의 상단에 있는 작은 흰색 코가 보일 때까지 각 프로브를 소켓에 더 밀어 넣습니다. 그런 다음 레이저를 다시 켜고 가장 가까운 측정 시스템의 모니터 창에서 자동 게인 버튼을 클릭하여 신호 품질을 테스트합니다. 채널이 노란색으로 표시되면 신호가 충분하지 않으므로 주변 프로브 팁 아래에 머리카락을 부드럽게 놓습니다.프로브를 조정하고 자동 게인 버튼을 다시 클릭하여 신호 품질이 향상되었는지 또는 녹색으로 표시되었는지 확인합니다. 신호 품질이 만족스럽으면 참가자의 손에 수건을 놓아 각 게임 파트너의 손 움직임을 볼 수 없습니다. 그런 다음 실험을 시작합니다.그런 다음 실험이 완료되면 텍스트를 파일 아웃 버튼을 클릭하여 데이터를 저장하고 원시 광 강도 데이터를 텍스트 파일로 내보냅니다. 마지막으로 프로브, 프로브 홀더 및 턱을 ethnol로 청소하고 뚜껑을 가벼운 세제로 씻습니다. 뇌대뇌 동기화의 척도로서, 웨이블렛 일관성은 상호 작용하는 피사체의 fNIRS 신호 사이에서 계산됩니다.웨이블렛 일관성 계수는 파란색, 거의 또는 전혀 일관성이 없는 색상 맵을 사용하여 녹색 으로 시각화되어 있어 강력하거나 최대 일관성을 의미합니다. 결과는 피사체의 심장 리듬에서 유래 할 가능성이 약 1 초의 기간 길이까지 고주파 대역에서 실험 전반에 걸쳐 강한 일관성을 보여줍니다. 또한 2초에서 8초 사이의 낮은 주파수 대역에 강한 일관성이 나타납니다.이 저주파 범위의 일관성은 작업 중에 두 피험자의 뇌 활동의 동기화를 반영할 가능성이 높습니다. 이 절차를 시도하는 동안 캡이 참가자의 머리에 올바르게 배치되었는지 다시 확인하고 좋은 신호 품질을 보장하는 것이 중요합니다. 개발 후, 이 기술은 사회 신경 과학 분야의 연구원들이 다양한 작업에서 뇌 대 뇌 동기화를 탐구하고, 행동과 관련이 있는지, 개인과 그들의 관계의 특성과 연관된 관계를 조사하는 길을 열었습니다.

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Research

연구

JoVE Journal

Neuroscience

신경과학

여기 우리는 특히 어린이 두뇌 개발을 공부에 적외선 분광학 (fNIRS),인지 신경 과학에 사용되는 소설 비침습 두뇌 이미징 시스템, 주변 기능을위한 데이터 수집 및 데이터 분석 방법을 설명합니다. 이 방법은 데이터 수집 및 데이터 해석과 과학적 발견에 필수적인 분석의 보편적인 기준을 제공합니다.

가까운 적외선 분광학과 함께 아기, 어린이 및 성인의인지 기능을 탐색

출처: Reindl, V., et al. 기능적 근적외선 분광법(Functional Near-Infrared Spectroscopy)을 사용한 하이퍼스캐닝 실험 수행. J. Vis. Exp. (2019) 이 비디오는 사회적 상호 작용 중 뇌 활동을 측정하기 위해 기능적 근적외선 분광법(fNIRS)을 사용하는 방법을 보여줍니다. 참가자들은 사회적 행동에 중요한 영역인 전전두엽 피질의 활동을 증가시키는 조정된 작업에 참여하고, 시스템은 혈액 산소화로 인한 빛 흡수의 변화를 감지합니다. 참가자 간의 뇌 활동의 동기화를 분석함으로써 이 연구는 사회적 상호 작용의 기저에 있는 신경 역학을 평가합니다.

사회적 상호 작용 중 뇌 활동을 기록하기 위한 기능적 근적외선 분광법(Functional Near-infrared Spectroscopy)

직립 운동 작업 중 뇌 활동을 모니터링하는 것은 운동 장애의 신경 원인을 조사할 때 큰 가치가 있습니다. 여기에서는 기능적 근적외선 분광법과 4가지 유형의 운동 작업 중 근육 및 운동학적 활동의 지속적인 모니터링을 결합한 프로토콜을 보여줍니다.

모터 작업하는 동안 동시 운동 학적 및 EMG 모니터링과 감각 및 모터 뇌 영역의 기능 근적외선 분광법

본 프로토콜은 동시 EEG 및 fNIRS 기록을 수행하는 방법과 EEG 및 fNIRS 데이터 간의 관계를 검사하는 방법을 설명합니다.

플랭커 태스크를 이용한 동시 전류 뇌파 및 기능적 근적외선 분광 기록 수행

자연주의 학습 환경에서 협업 학습 dyads에 대한 fNIRS 하이퍼스캐닝 실험을 수행하기 위한 프로토콜이 설명되어 있습니다. 또한, 산소헤모글로빈(Oxy-Hb) 신호의 뇌 간 싱크로니(IBS)를 분석하는 파이프라인이 제시된다.

개방형 협업 학습의 뇌 간 싱크로니: fNIRS 하이퍼스캐닝 연구

본 프로토콜은 기능적 근적외선 분광법(fNIRS)과 비디오 기반 관찰을 결합하여 협업 드로잉 작업 중 사중주에서 대인 관계 동기화를 측정합니다.

기능적 근적외선 분광법을 사용한 협업 드로잉 중 그룹 동기화

웨이블릿 변환 일관성(WTC)은 기능적 근적외선 분광법(fNIRS) 하이퍼스캐닝 연구에 사용되는 신호 간의 결합을 평가하는 일반적인 방법론입니다. 이 작업에서는 신호 상호 작용의 방향성을 평가하기 위한 도구 상자를 제공합니다.

기능적 근적외선 분광법(fNIRS) 하이퍼스캐닝 연구에서 교차 뇌 일관성을 이해하기 위한 새로운 프레임워크

이 프로토콜은 심리 상담에서 fNIRS 하이퍼스캐닝 연구를 수행하기 위한 방법론에 대한 자세한 설명을 제공하는 것을 목표로 합니다. 여기에는 실험 준비, 데이터 수집 절차 및 후속 데이터 분석 프로세스가 포함됩니다.

심리 상담에서의 기능적 근적외선 분광법 하이퍼스캐닝 연구

우리는 magnetoencephalography (MEG)와 electroencephalography이 (EEG) 단순한 감각 자극의 처리에 관련된 뇌 영역을지도하기 위해 사용합니다.

동시 MEG와 EEG와 기능 매핑

컴퓨터 게임 기반의 인지적 작업 중 고밀도 뇌파와 시선 데이터를 레코딩을위한 절차가 설명되어 있습니다. 인지적 작업을 제시하는 비디오 게임을 사용하면 실험 제어를 희생하지 않고도 생태 유효성을 향상시킵니다.

결합 컴퓨터 게임 기반 고밀도 뇌파와 적외선 가즈 추적 Behavioural 실험

배우세요 성인-아동 상호작용에서 뇌 간 동기화를 분석하는 기능성 근적외선 분광법 하이퍼스캐닝 방법을. 이 기법은 사회 신경과학 연구에서 뇌 활동 동기화를 측정하는 데 활용됩니다.

Hyperscanning 기능성 근 적외선 분광학 실험 실시

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