Meten Neurale en Behavioral Activity Tijdens Lopende Computerized sociale interacties: een onderzoek van-Event Related Potentials Brain

Samenvatting

Onderzoek naar sociale uitsluiting is de afgelopen jaren enorm gegroeid. Naarmate het veld zich uitbreidt, is het van cruciaal belang om geavanceerde methodologieën te ontwikkelen die het mogelijk maken om neurale en gedragsresultaten tijdens sociale uitsluiting gelijktijdig te meten. Dit protocol maakt gebruik van gebeurtenis-gerelateerde hersenpotentialen om lopende neurale activiteit tijdens gecomputeriseerde sociale interacties op te nemen.

Samenvatting

Sociale uitsluiting is een complex sociaal fenomeen met krachtige negatieve gevolgen. Gezien de impact van sociale uitsluiting op de mentale en emotionele gezondheid, een inzicht in hoe de perceptie van sociale uitsluiting te ontwikkelen in de loop van een sociale interactie is belangrijk voor de voortgang van behandelingen gericht op het verminderen van de schadelijke kosten worden uitgesloten. Tot op heden zijn de meeste wetenschappelijke onderzoeken van sociale uitsluiting hebben gekeken naar uitsluiting na een sociale interactie is afgerond. Hoewel dit zeer behulpzaam bij het ontwikkelen van een begrip van wat er gebeurt met een persoon na uitsluiting is, heeft het niet geholpen om van moment tot moment dynamiek van het proces van sociale uitsluiting verduidelijken. Daarom werd het huidige protocol ontwikkeld om een ​​beter inzicht in sociale uitsluiting te verkrijgen door het onderzoeken van de patronen van de event-gerelateerde hersenactiviteit die tijdens sociale interacties aanwezig zijn. Dit protocol maakt een grotere precisie en gevoeligheid in detaillering van de social processen die ertoe leiden dat mensen het gevoel alsof ze zijn uitgesloten van een sociale interactie. Belangrijk is, kan het huidige protocol worden aangepast aan onderzoeksprojecten die de aard van de uitsluiting van sociale interacties variëren door het veranderen van hoe vaak de deelnemers zijn opgenomen omvatten, hoe lang de periode van uitsluiting zal duren in elke interactie, en wanneer de uitsluiting zal plaatsvinden tijdens de sociale interacties . Verder kan het huidige protocol worden gebruikt om variabelen en constructies dan die verband houden met sociale uitsluiting te onderzoeken. Deze mogelijkheid om een ​​verscheidenheid aan toepassingen in de psychologie aan te pakken door het verkrijgen van zowel de neurale en gedragsmatige gegevens tijdens lopende sociale interacties suggereert het huidige protocol zou kunnen zijn in de kern van een zich ontwikkelend gebied van wetenschappelijk onderzoek met betrekking tot sociale interacties.

Inleiding

Het wetenschappelijk onderzoek van de sociale interacties heeft een metamorfose ondergaan in de afgelopen jaren, met een explosie van nieuwe theoretische verklaringen, modellen en paradigma's die gericht zijn op het begrijpen en het verkennen van de gevolgen van het zijn het doelwit of de bron van sociale uitsluiting en hoe die interacties leiden tot de vele gevolgen van uitsluiting ^1-6. Hoewel de literatuur enorme vooruitgang had geboekt bij de ontwikkeling van een beter begrip van de gevolgen van sociale uitsluiting op gedrags-, emotionele, cognitieve en neurale niveaus, een groot deel onbekend blijft met betrekking tot de problematiek van de sociale uitsluiting dynamiek. Een opmerkelijk verschil in de literatuur heeft betrekking op de meting van diverse dynamische sociale uitsluiting processen tijdens sociale interacties. Bijvoorbeeld, meerdere theoretische modellen ^3,5-8 suggereren dat de monitoring en beoordeling van gevallen van sociale uitsluiting is een eerste stap in een grotere zelfregulerende systeem gericht op het omgaan met sociale exclusion en handhaven van gezonde en aanvaardbare niveaus van saamhorigheid en sociale integratie. Deze modellen, en een groot deel van de bestaande literatuur over uitsluiting, bieden enorme inzicht in de gevolgen van sociale uitsluiting en de schadelijke effecten uitsluiting veroorzaakt op neurale, gedragsmatige, cognitieve en emotionele niveau. Echter, de specifieke processen aan de gang in de doelstellingen van uitsluiting tijdens sociale interacties, die leiden tot zowel de perceptie van uitsluiting en de daaropvolgende emotionele en cognitieve reacties op uitsluiting, worden niet genoemd. Onderzoekers hebben methodieken aangepast aan zelf-gerapporteerde gevoel staten te verkrijgen tijdens sociale interacties ^9, maar deze gegevens niet aan de gang zijnde neurale processen die elke zelf-gerapporteerde effecten kunnen motiveren te onderzoeken.

Dienovereenkomstig, de examens van uitsluiting tijdens sociale interacties werden geïnitieerd met behulp van functionele magnetische resonantie imaging (fMRI) om te "zien" wat er gebeurt terwijl individuen worden uitgeslotend ^3,4,10,11. Deze studies toonden verschillende patronen van neurale activering tijdens uitsluiting ten opzichte van inclusie. Hoewel enorm belangrijk bij het verbeteren van het inzicht in de lopende neurale processen aanwezig tijdens uitsluiting en hun relaties met de zelf-gerapporteerde gevolgen van te worden uitgesloten, zijn deze onderzoeken beperkt in hoe ze het dynamische karakter van sociale interacties kan vertegenwoordigen. Concreet gaat fMRI methoden geaggregeerde neurale activiteit in hele sociale interacties en konden uitsluiting van moment tot moment basis onderzoeken. Deze beperking verbiedt een volledig begrip van de dynamische aard van uitsluiting gerelateerde emotionele en cognitieve verwerking die plaatsvindt tijdens sociale interacties onderzoekers niet bepalen welke momenten of gebeurtenissen uitwisseling zinvol zijn in verband met de ontwikkeling van zijn waarnemingen van uitsluiting en de bijbehorende emotionele reactie.

Om t te pakkeneze beperkingen, heeft recent onderzoek de meting van een klasse van neurale activiteit, zogenaamde event-related brain potentials (ERP), uitgevoerd tijdens de uitvoering van de Cyberball paradigma ¹² tot het moment tot moment patronen van neurale activering aanwezig tijdens sociale onderzoeken uitsluiting ^13. ERP zie neuroelectric activiteit gemeten op de hoofdhuid die tijd vergrendeld discrete gebeurtenissen en vertegenwoordigt hersenactiviteit als reactie op of voorbereiding van een stimulus of respons ^14. Verder, ERP's bezitten een superieure temporele resolutie in vergelijking met fMRI, waarmee waardevolle inzichten geeft in de dynamische reacties op sociale uitsluiting. Als zodanig neurale indices verkregen door evenementscontactpunt onderzoek van hersenactiviteit in reactie op gevallen van sociale integratie en uitsluiting, die kunnen worden uitgevoerd en gecontroleerd door de Cyberball paradigma en worden beschreven in de onderhavige protocol, moeten de modellen evalueren zijn en voorspellingen presenterenhuidige sociale uitsluiting theorie.

Het doel van de huidige methodiek is aan de lopende neurale reacties op sociale evenementen (inclusionary evenementen, uitsluitende gebeurtenissen) tijdens geautomatiseerde sociale interacties in een menselijke deelnemer te meten. In deze methode, onderzoekers hebben de mogelijkheid om neurale activiteit te kwantificeren voor iedere gebeurtenis in de interactie. Verder, het huidige protocol maakt het lopende onderzoek van elk sociale gebeurtenis elke gebeurtenis uit meerdere worp afbeeldingen. Dit stelt onderzoekers in staat om te kijken naar veranderingen in de neurale activiteit als de gebeurtenissen zich ontvouwen. Dit niveau van analyse is niet beschikbaar in andere methodologieën die ERPs onderzoeken tijdens sociale interacties ^15,16 omdat deze methoden alleen neurale activiteit in relatie tot het voor elk evenement een vast te leggen zonder dat voor het onderzoek van de zich ontvouwende gebeurtenis als het zich voordoet. Daarnaast is de mens deelnemer geleid om te geloven dat hij of zij aan het spelen van een online game metanderen, maar werkelijk speelt in een voorgeprogrammeerde spel met een computer. Omdat de interactie is voorgeprogrammeerd in de computer, met de flexibiliteit om met de beslissingen van de menselijke deelnemer, de aard van de sociale interacties kan vooraf worden bepaald en geprogrammeerd afhankelijk van de aard van de vraagstelling ^{13, 17.} Zo kan het gedrag van de computer gegenereerde spelers in het protocol worden afgestemd op gevallen van sociale integratie of sociale uitsluiting van bepaalde duur maken door wijziging van de voorgeprogrammeerde schema worpen (bijvoorbeeld die de inworp speler waaraan andere speler, wanneer die gooit zich voordoen, het aantal worpen, en de timing van de worpen). Derhalve is dit stelt onderzoekers neurale activiteit te meten in reactie op gebeurtenissen die al dan niet overeenkomt met de algemene context van de interactie. Zo kunnen onderzoekers de neurale reactie van een deelnemer aan een uitsluitend sociale ev kwantificerenent binnen een interactie die grotendeels inclusionary voor die deelnemer en eventueel vergelijken met neurale respons van die deelnemer aan een uitsluitende geval binnen een grotendeels door uitsluiting interactie. Deze onderzoeksmogelijkheden zijn niet direct beschikbaar met behulp van fMRI technologie gezien de temporele beperkingen van fMRI. Met deze flexibele programmering, het huidige protocol stelt onderzoekers uit verschillende neurowetenschappelijke en psychologische achtergronden om onderzoeksvragen op een nieuwe manier aan te pakken en te verkrijgen dynamische neurale en gedragsmatige activiteit tijdens sociale interacties.

Protocol

OPMERKING: Het volgende protocol is ontwikkeld in overeenstemming met de ethische normen door de Institutional Review Board aan de Illinois Wesleyan University goedgekeurd.

1. Cyberball Stimulus Voorbereiding

1. Download de Cyberball paradigma ^12,18 en installeer het op de computer (het huidige protocol gebruikt beelden van Cyberball versie 3.0). Als alternatief creëren gecomputeriseerde beelden naar de Cyberball paradigma recreëren aan specifieke behoeften te voldoen.
2. Maak afzonderlijke beelden voor elk gedeelte van de worpen binnen Cyberball met behulp van een fotobewerkingsprogramma. Zo breken elk van de worpen van speler naar speler in de individuele worp frames die worden getoond na elkaar om het beeld van een bal maken van speler wordt gegooid om speler op het computerscherm (zie figuur 1).
3. Voeg eventuele labels, namen of foto's om elke individuele frame in de foto-editing programma, met inbegrip van om het even wat om opnieuwpresenteren menselijke deelnemer aan de bodem speler op het scherm (vertegenwoordigers hand onderaan het scherm in figuur 1) een reeks worp frames die identiek behalve voor de beweging van de bal van speler tot speler te creëren.
4. Noteer welke frame in elke worp reeks is de "informatieve kader" voor die worp, of het eerste frame binnen de worp sequenties die informatie aan de spelers over de specifieke bestemming van de worp (dwz die andere speler de bal ontvangt) biedt.
5. Zorg ervoor dat er afstand sequenties creëren van een afstand van elke speler aan elkaar speler op het scherm (met inbegrip gooit uit de menselijke deelnemer aan andere spelers), dat elke worp sequence heeft hetzelfde aantal worp frames, en de informatieve kader binnen elke worp sequence is opgemerkt.

2. Cyberball Sociale Interactie Programming

1. Maak een sequence-bestand met behulp van stimUlus presentatie software voor detail de exacte volgorde van de gebeurtenissen binnen de Cyberball sociale interactie.
   1. Voor de sequentie bestand, geeft de specifieke worp frames (in volgorde) de timing van de frames op het scherm, de volgorde van de frames, de aard van de gebeurtenis (afstand van wie wie), de reactie die door de menselijke deelnemer (indien nodig) en de algemene volgorde van de gebeurtenissen om de gewenste interactie creëren. Uitdrukkelijk al deze specificaties in de juiste rijen, kolommen en ruimten binnen de programmering code in te voeren tijdens het maken van de sequence file.
   2. Geef alle van de hierboven genoemde specifieke kenmerken binnen de programmering voor elke gebeurtenis in de sequentie-bestand en herhaal de stappen voor elke sequentie bestand aangemaakt (bijvoorbeeld integratie, uitsluiting).
      1. Bestel elk van de worp frames in de juiste volgorde in de sequentie-bestand, zodat de eerste bal toss wordt voltooid zonder fout van de ene speler naar de andere. Maak similar bestelde sequenties in het bestand voor elk type afstand tussen de spelers zodat elk type worp wordt weergegeven in de sequentie bestand (bijvoorbeeld een drie-speler spel bestaat uit zes verschillende mogelijke worpen).
      2. Ruimte de timing van elke worp omlijsting 450 msec uit elkaar. Bij deze methode ervoor zorgen dat elk frame verschijnt gedurende 450 msec voordat ze vervangen door het volgende frame, waarin een beeld van de beweging geeft op het scherm voor de deelnemer en creëert een worp gebeurtenis die een totaal van 2.700 msec duurt.
      3. Plaats een event-related marker telkens een informatief beeld wordt gepresenteerd in de volgorde bestand, zodat de presentatie van de informatieve frame in de tijd in het bestand op te slaan neurale activiteit van de deelnemers kan worden gemarkeerd. Code deze markering naar de aard van de gebeurtenis vertegenwoordigen met getallen spelers representeren (links speler speler "1," onderaan speler speler "2," rechts speler speler "3"), die allemaal zoudenow de code "13" om een ​​afstand van de speler aan de linkerkant om de speler op de juiste vertegenwoordigen.
      4. Kopieer de volledige set van zes verschillende worp sequenties binnen het bestand, zodat elke worp die ten minste twee keer in de sequentie-bestand wordt weergegeven. Dit zal programmeren flexibiliteit om de volgorde van de gebeurtenissen te veranderen binnen elk blok zodat ze niet vooraf bepaalde uitzien.
      5. Creëren "als, dan" statements in de sequence-bestand, zodat het menselijke deelnemer vrij kiezen welke speler de volgende worp na het menselijke deelnemer zal ontvangen. Geef het menselijke deelnemer een reactie pad of muis naar de volgende actie na het ontvangen van een bal gooien selecteren; eventueel met behulp van de rechter muisknop te gooien naar de speler aan de rechterkant en met de linker muisknop te gooien naar de speler aan de linkerkant in een spel met drie spelers.
      6. Zorg ervoor dat de "als, dan" verklaringen leiden tot de juiste volgende worp volgorde, zodat het spel play verschijnt naadloze (dwz, moet een mens te gooien naar de speler aan de linkerzijde worden gevolgd door een afstand van de speler aan de linkerkant om een andere speler).
      7. Maak lussen en "als, dan" statements in de sequence-bestand naar het gewenste spelletje actie vertegenwoordigen en laat het programma op passende wijze naar het volgende evenement, ongeacht de selecties van de menselijke deelnemer.
      8. Initiëren tellers in het programma van de aard van het spel veranderen zodat het programma niet duidelijk worden voor de menselijke speler (dus niet dezelfde geautomatiseerde speler niet altijd dezelfde worp). Gebruik deze tellers om de game actie te schakelen en de patronen van het spel te verwijderen tijdens het spel na het herhaaldelijk optreden van een bepaalde gebeurtenis of een patroon van gebeurtenissen om de verschijning van de spontane live spelen beter te geven onder de spelers aan de zijkanten van het scherm, niet alleen de feitelijke menselijke deelnemer vertegenwoordigd op de onderkant van het scherm.
2. Ontwikkel andere volgorde bestanden om verschillende types van sociale interacties te bestuderen. Maak deze interacties grotendeels inclusief of exclusief, of zelfs gedeeltelijk inclusief of exclusief, voor de menselijke deelnemer afhankelijk van de aard van de vraagstelling door het variëren van de hoeveelheid en volgorde van inclusionary evenementen en uitsluitende gebeurtenissen binnen elke sequentie bestand.
3. Zorg ervoor dat het evenement markeringen verschijnen in het EEG-bestanden bij het verzamelen van neurale gegevens naar event-related brain potentials (ERP's) voor elk type evenement binnen elk van de verschillende sociale interacties te creëren. Deze markers moeten verschijnen in het EEG-bestand als de informatieve frame is voorgelegd aan de deelnemer.

3. Neuroelectric Opname

1. Bereiden deelnemers voor elektro-encefalogram (EEG) de beoordeling in overeenstemming met de richtlijnen van de Vereniging voor psychofysiologisch onderzoek ^19.
2. Gebruik een lycra elektrode cap ingebed met 64 gesinterde Ag-AgClelektroden (10 mm), die in een 10-10 systeem montage ²⁰ EEG gegevens te verzamelen. Plaats het kapje op het hoofd van de deelnemer en voor te bereiden elke elektrode met behulp van geleidende gel.
   1. Verwijzen naar de elektroden online om een ​​elektrode geplaatst op het middelpunt tussen CZ en CPZ en gebruik afz als de massa-elektrode.
      OPMERKING: Alternatieve keer gevonden kan nodig zijn afhankelijk van de aard van de elektrode kap voor gegevensverzameling.
   2. Verzamelen verticale en horizontale bipolaire electrooculographic activiteit (EOG) de oogbewegingen met gesinterd Ag-AgCl-elektroden boven en onder de juiste baan en nabij de buitenste ooghoek van elk oog geplaatst bewaken.
3. Gebruik een digitale bioamplifier continu digitaliseren (500 Hz sampling rate) amplificeren (gain afhankelijk van de specifieke versterker) en filter (70 Hz laagdoorlaatfilter, waaronder een 60 Hz notch filter) het ruwe EEG-signaal in DC modus. Kies deze instelling uit de beschikbare opties in de EEG analyse dusftware de versterker voor het verzamelen van gegevens Afhankelijk van de specificaties van de EEG hardware en software.
4. Record EEG activiteit middels EEG analyse software om de neurale gegevens verder te verwerken.

4. Offline Neuroelectric Data Processing

1. Juiste oog knippert met een ruimtelijk filter, een meerstaps procedure die een gemiddelde oog knipperen genereert, maakt gebruik van een ruimtelijke ontbinding in singuliere waarden gebaseerd op principal component analysis (PCA) naar de eerste component en covariantie waarden extraheren, en gebruikt de covariantie waarden ontwikkelen van een filter die specifiek gevoelig oog knippert ^21.
2. Maak-stimulus opgesloten tijdperken ten opzichte van het event marker die in de continue EEG-bestand in de EEG analyse software werd ingebracht door deze functie te selecteren in de keuzes van data transformatie opties. Lopen deze tijdperken van -900 msec tot 1800 msec ten opzichte ingebracht marker, wat gelijk is aan thij volledige duur van elk zes frame gooien en heeft een tijdstip van 0 msec waar het evenement marker werd ingevoegd als weergegeven in figuur 1.
3. Correct voor baseline verschil tussen de tijdperken door het verwijderen van de gemiddelde pre-stimulus basislijn activiteit van ieder tijdperk (dwz, de 900 msec tijdvenster dat loopt van -900 msec tot 0 msec voorafgaand aan het evenement marker). Deze functie kan worden geselecteerd of gestart vanaf de data transformatie beschikbare opties in de EEG analyse software.
4. Laagdoorlaatfilter (30 Hz; 24 dB / octaaf) de tijdperken en verwerpen elke tijdperken met elektrische artefacten die hoger zijn dan + 75V. Kies deze instelling uit de beschikbare opties in de EEG analyse software waarmee de transformatie van de EEG data na het verzamelen van gegevens en zijn afhankelijk van de specificaties van de EEG-software.
5. Middel de neurale reacties samen voor elk type evenement binnen de Cyberball taak blokken.
   Opmerking: Deze middeling kan worden aangepast om slechts eenverage de eerste 20, midden 20, of zelfs de laatste 20 wedstrijden van hetzelfde soort binnen elke interactie met dynamische patronen van neurale activering te onderzoeken in de loop van de sociale interactie ^13.
   1. Combineer de diverse evenementen types om drie grote categorieën evenement te maken: gooit om de deelnemer uit beide andere speler, gooit van de deelnemer om ofwel andere speler, en gooit niet met inbegrip van de deelnemer tussen de twee andere spelers. Combineer bijvoorbeeld werpt van de mens naar links speler en op de juiste speler in een gemiddelde golfvorm.
   2. Combineer de gebeurtenissen uit de gecomputeriseerde spelers de soorten gebeurtenissen als het meest interessant: gooit om de menselijke deelnemer (inclusionary) en gooit weg van de menselijke deelnemer (uitsluiting).
6. Indien van toepassing, te kwantificeren de component N2 als de gemiddelde amplitude in de discrete latency raam loopt 200-320 msec na het evenement marker bij FCZ.
7. Indien van toepassing, te kwantificeren de P3 component als de gemiddelde amplitude in de discrete latency raam loopt 320-450 msec na de gebeurtenis marker bij Pz.
8. Indien van toepassing, te kwantificeren ERP componenten om frames na de informatieve frame lopende verschillen tussen de patronen van neurale activiteit om verschillende soorten evenement met de sociale interactie te onderzoeken gooien.

Resultaten

Dit protocol is gebruikt in eerder gepubliceerde onderzoek onderzoek naar de invloed van sociale uitsluiting over lopende neurale en gedragsmatige activiteit ^13. Tweeëntwintig-college leeftijd deelnemers (15 vrouwen, 7 mannen) voltooide drie sessies van de Cyberball taak onder de hierboven beschreven omstandigheden. Na het verstrekken van informed consent, werden de deelnemers verteld dat ze zou spelen een geautomatiseerd bal-gooien spel met andere undergraduate deelnemers. Echter, de andere deelnemers niet e...

Discussie

In dit artikel werd een protocol gepresenteerd dat de meting van doorlopende gebeurtenisgerelateerde neurale en gedragsgegevens tijdens sociale interacties mogelijk maakt. Deze procedure creëert mogelijkheden om meerdere verschillende soorten gebeurtenissen (inclusief, uitsluitend) binnen en tussen verschillende sociale interacties te bekijken. Specifiek kan de procedure moment-tot-moment gebeurtenisgerelateerde neurale activiteit kwantificeren als reactie op elke gebeurtenis die zich voordoet tijdens een gecomputeriseer...

Materialen

Lijst van materialen gebruikt in dit artikel

Naam	Bedrijf	Catalogusnummer	Opmerkingen
Cyberball (Williams et al., 2000) gecomputeriseerd programma voor sociale interactie	https://cyberball.wikispaces.com		Een alternatieve set gecomputeriseerde afbeeldingen kan worden gebruikt of door de onderzoeker worden gemaakt
Neuroscan SynAmps2 64-kanaals versterker met SCAN 4.3.1 acquisitie- en analysesoftware	Compumedics Neuroscan Neuromedical Supplies	9032-0010-01	Alternatieve versterkers en EEG-acquisitieapparatuur en -software kunnen worden gebruikt
STIM2 Complete Versie 2.1 stimuluspresentatiesoftware	Compumedics Neuroscan Neuromedical Supplies	666M	Alternatieve stimuluspresentatiesoftware kan worden gebruikt
SynAmps2 Quik-Cap gesinterde Ag/AgCl 64 Ch./Medium	Compumedics Neuroscan Neuromedical Supplies	96050255	Alternatieve EEG-caps kunnen worden gebruikt
Quik-Gel geleidende gel	Compumedics Neuroscan Neuromedical Supplies	92000016	Alternatieve geleidende EEG-elektrodegel kan worden gebruikt
NuPrep	Compumedics Neuroscan Neuromedical Supplies	92100025	Alternatieve exfolianten voor huidpreparatie kunnen worden gebruikt
Set stompe naald en spuit	Compumedics Neuroscan Neuromedical Supplies	104207	De naald- en spuitset wordt gebruikt om geleidende gel aan te brengen op de elektrode in de EEG-cap