Methodenartikel

Hyperscanning experimenten met functionele nabij-infrarood spectroscopie

DOI:

10.3791/58807

⸱

19 januari 2019

 ,  ,  ,  ,  , 
1Child Neuropsychology Section, Department of Child and Adolescent Psychiatry, Psychosomatics and Psychotherapy, Medical Faculty, RWTH Aachen University, 2JARA-Brain Institute II, Molecular Neuroscience and Neuroimaging, RWTH Aachen & Research Centre Juelich, 3Lehrstuhl II für Mathematik, RWTH Aachen University, 4Translational Brain Research in Psychiatry and Neurology, Department of Child and Adolescent Psychiatry, Psychosomatics, and Psychotherapy, University Hospital Aachen

In dit artikel

Samenvatting

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Dit protocol wordt beschreven hoe fNIRS hyperscanning experimenten uitvoeren en analyseren van de hersenen-aan-hersenen synchronie. Verder bespreken we uitdagingen en mogelijke oplossingen.

Samenvatting

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Gelijktijdige hersenen opnames van twee of meer interactie personen, winnen een aanpak genoemd hyperscanning, toenemende belang voor ons begrip van de neurobiologische onderbouwing van sociale interacties, en eventueel interpersoonlijke relaties . Functionele nabij-infrarood spectroscopie (fNIRS) is zeer geschikt voor het uitvoeren van hyperscanning experimenten omdat het plaatselijke hemodynamische effecten met een hoge sampling rate maatregelen en, nog belangrijker is, het kan worden toegepast in een natuurlijke omgeving, niet vereist strikte beweging beperkingen. In dit artikel presenteren we een protocol voor fNIRS hyperscanning experimenten met ouder-kind dyads uitvoeren en analyseren hersenen-aan-hersenen synchronie. Bovendien bespreken we kritieke problemen en de toekomstige richtingen, over de proefopzet, de ruimtelijke registratie van de fNIRS kanalen, de fysiologische invloeden en de analysemethoden van de gegevens. De beschreven protocol is niet specifiek voor ouder-kind dyads, maar kan worden toegepast op een verscheidenheid van verschillende paren sterrenbeelden, zoals volwassen vreemden, romantische partners of broers en zussen. Tot slot, heeft fNIRS hyperscanning het potentieel om het opleveren van nieuwe inzichten in de dynamiek van de lopende sociale interactie, die eventueel verder gaan dan wat kan worden bestudeerd door het onderzoek van de activiteiten van individuele hersenen.

Inleiding

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

In de afgelopen jaren neurowetenschappers zijn begonnen met het bestuderen van sociale interacties door het opnemen van de activiteiten van de hersenen van twee of meer personen gelijktijdig, een aanpak genoemd hyperscanning1. Deze techniek opent nieuwe mogelijkheden de neurobiologische mechanismen die ten grondslag liggen aan deze interacties ophelderen. Om volledig te begrijpen sociale interacties, het mogelijk niet voldoende om te studeren één hersenen in isolatie, maar eerder de gezamenlijke activiteiten van hersenen van interagerende personen2. Met behulp van verschillende neuroimaging technieken, hyperscanning studies hebben aangetoond dat hersenen activiteiten van interagerende personen of groepen synchroniseren, bijvoorbeeld, terwijl zij hun acties3coördineren, maken muziek4,5, communiceren deelnemen aan de klassikale activiteiten6 of7, werken.

Het artikel stelt een protocol voor het uitvoeren van gelijktijdige opnamen met functionele nabij-infrarood spectroscopie (fNIRS). Gelijkaardig aan functionele magnetische resonantie imaging (fMRI), fNIRS meet de hemodynamische reactie op de activering van de hersenen. Wijzigingen in zuurstofrijk en gedeoxygeneerd hemoglobine (oxy-Hb en deoxy-Hb) zijn berekend op basis van de hoeveelheid diffusively doorvallend nabij-infrarood licht door weefsel8. fNIRS is zeer geschikt voor het voeren van de experimenten van de hyperscanning, vooral met kinderen, omdat het kan worden toegepast in de instellingen van de minder gebonden en natuurlijker dan fMRI. Bovendien, het is minder vatbaar voor bewegingsartefacten dan zowel, fMRI en EEG9. Bovendien fNIRS gegevens kan worden verkregen bij hoge bemonsteringsfrequenties (bijv, 10 Hz), dus het zeer oversamples de relatief trage hemodynamische reactie en daarmee potentieel biedt een temporele vollediger beeld van de hersenen hemodynamica10 .

Dit protocol werd ontwikkeld binnen de studie van Reindl et al. 11 en is licht gewijzigd (met name met betrekking tot de plaatsing van het kanaal en de slechte kanaal identificatie) recenter. Het doel van de studie was om te onderzoeken van gesynchroniseerde hersenactiviteit van ouder-kind dyads. Met behulp van fNIRS hyperscanning, beoordeeld we hersenen-aan-hersenen synchrony in prefrontale hersengebieden voor kinderen (van vijf tot negen jaar) en hun ouders, meestal moeders, tijdens een coöperatie en een concurrerende computertaak. Prefrontale hersengebieden waren gericht zoals ze had aangemerkt als belangrijke regio's voor sociale interactieve processen in vorige hyperscanning studies1. De coöperatieve en concurrerende taak werden oorspronkelijk ontwikkeld door Cui et al. 12 en onlangs werknemer door verscheidene vorige studies13,14,15. Voor de studie van Reindl et al. 11, de taken werden aangepast om geschikt voor kinderen. Deelnemers kregen de opdracht ofwel reageren gezamenlijk via knooppersen in reactie op een target (samenwerking) of reageren sneller dan de andere speler (concurrentie). Elk kind uitgevoerd elke taak eenmaal met de ouder en een keer met een volwassen vreemdeling van hetzelfde geslacht als de ouder. Binnen elk kind-volwassene dyade, werd wavelet samenhang berekend voor de oxy-Hb-signalen van de corresponderende kanalen als een maatregel van de hersenen-aan-hersenen synchronie.

Dit protocol beschrijft de procedures fNIRS hyperscanning om gegevens te verzamelen van ouder en kind tijdens het coöperatief en competitief spel. De algemene procedure, echter, is niet specifiek voor deze onderzoeksdesign maar geschikt is voor verschillende bevolkingsgroepen (bijvoorbeeldvolwassen vreemden, romantische partners, broers en zussen, enz.) en kan worden aangepast voor een aantal verschillende experimentele taken. Dit protocol wordt ook uitgelegd welke één mogelijke analytische procedure, waarin de vereiste en optionele gegevens analyse stappen, met inbegrip van fNIRS gegevens voorbewerken, slechte kanaal detectie, wavelet samenhang veiligheidsanalyse- en goedkeuringssystemen door willekeurige paar analyse.

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Protocol

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Vóór deelname, alle ouders / kinderen provided geïnformeerde toestemming / instemming. De studie werd goedgekeurd door de ethische commissie van de medische faculteit van de RWTH Aachen University.

1. voorbereiding voordat de deelnemer komt

  1. Bereiden NIRS caps.
    1. Kies de grootte van het GLB even groot of iets groter dan de hoofdomtrek van de deelnemer.
    2. Gesneden 15 gaten met een diameter van ongeveer 15 mm per stuk, gerangschikt in een horizontaal raster van 3 x 5, naar het voorhoofd gebied van elk van de 2 rauwe EEG caps (Zie Tabel van materialen). Zorg ervoor dat de gaten verdeelde 30 mm van elkaar in elke richting, dat de middelste kolom van gaten is gelegen in het midden van het voorhoofd, dat wil zeggen, boven de neus, en dat de onderste rij bevindt zich boven de wenkbrauwen.
    3. Om te maken van de caps comfortabeler en druk merken te minimaliseren, worden nagekomen zacht schuim materiaal (b.v., zelfklevende venster sealing tape of soortgelijke flat schuimrubber materiaal) op de binnenzijde van het raster van de houder tussen de sonde aansluitingen en aan de randen. Gebruik dubbele plakband of naaigarens indien nodig.
    4. Monteren van een leeg raster van 3 x 5 sonde houder (Zie Tabel van materialen) aan elk van de gemodificeerde EEG caps doppen zodanig dat het raster van de houder zelf is geplaatst aan de binnenkant van het GLB en de houder van de stok in de gaten.
      Opmerking: Het systeem voor NIRS-meting (Zie Tabel van materialen) heeft twee afzonderlijke sonde sets, gebruik één sonde instellen voor elke deelnemer.
    5. Zachtjes de sondes in de juiste houder-aansluitingen op de rasters invoegen, zodat alleen de eerste bergrug van elke sonde is gemonteerd in de aansluiting past, wat in een klikkend geluid resulteert.
    6. Open de sonde vastgesteldop monitorvenster de NIRS-meetsysteem en selecteer 2 sonde sets die in een raster van 3 x 5 elk, één voor het deelnemende kind en één voor de volwassen zijn gerangschikt. Ervoor zorgen dat de regelingen van de sonde van de twee doppen overeenkomt met de regelingen in de sonde Stel venster (dat wil zeggen, dezelfde positie van de respectieve zender en ontvanger sonde nummers).
  2. Voorbereiding van het experiment.
    1. Begin de NIRS-meetsysteem met laserdioden 30 min. ingeschakeld voordat het meten, zodanig dat het systeem een stabiele temperatuur bereikt.
    2. Alle nodige opties instellen op het systeem voor NIRS-meting. Zorg ervoor dat het apparaat is ingesteld op gebeurtenissen gerelateerde meting en dat de RS232 seriële input, nodig voor het ontvangen van de triggers van de experimentele paradigma, actief is.
      Opmerking: Het experiment is een aangepaste versie van een paradigma bedacht door Cui et al. 12, geprogrammeerd in de niet-commerciële Psychofysica Toolbox extensies, versie 3.0.1116.
    3. De experimentele paradigma voor te bereiden door de technische computing software te starten (Zie Tabel van materialen) dat dient als basis voor de Psychofysica Toolbox-extensies en instellen van de huidige map naar de map die het paradigma wordt opgeslagen in.
    4. Plaats twee kin rust voor het computerscherm om te voorkomen dat hoofdbewegingen tijdens het experiment.

2. deelnemer aankomst in het laboratorium

  1. De deelnemers bereiden.
    1. Weergeven en uitleggen van de experimentele opstelling met inbegrip van het systeem voor NIRS-meting aan de deelnemers. Zorg er altijd voor dat de deelnemers niet rechtstreeks in de laserstraal van het meetsysteem NIRS kijken als dit schadelijk voor het oog zijn kan.
    2. Plaats de deelnemers naast elkaar voor het computerscherm. Stel de hoogte van de kin rust zo in dat beide deelnemers comfortabel zitten.
    3. Instrueren van de deelnemers en beheren van de praktijk proeven van zowel de coöperatie als het concurrerende spel. Extra instructies geven tijdens de proeven van de praktijk, indien nodig.
    4. Meet en markeer het punt Fpz volgens het systeem van 10-20, dat 10% van de afstand tussen nasion en inion, op elke deelnemer hoofd is.
    5. Plaats de caps met de sondes zorgvuldig op de deelnemers hoofd, met de laser uitgeschakeld. Leg de voorkant van het GLB, met inbegrip van de sonde raster, op de deelnemer voorhoofd eerst en dan Trek langs de achterkant van het GLB naar de nek. Zorg ervoor dat de middelste sonde van de onderste rij op Fpz wordt geplaatst en de sonde van de middelste kolom wordt uitgelijnd tussen de Sagittaal reference curve.
    6. Plaats de vezel snaren op de arm van de houder aan het systeem voor NIRS-meting gekoppeld zodat ze losjes zonder contact met de deelnemer of de stoel hangen en dat ze Trek niet aan op de caps. Gebruik een extra houder (bv., bewerkt microfoonstandaard of gelijkaardig) voor de tweede deelnemer indien nodig.
    7. Duw elke sonde verder in een socket totdat de kleine witte neus in het midden van de bovenkant van de behuizing van de sonde zichtbaar is.
      Opmerking: De neus wordt geduwd omhoog door een spoel veermechanisme zodra de sondepunt van de deelnemer hoofdhuid raakt.
    8. De laser weer inschakelen en test de signaalkwaliteit door te klikken op de knop Auto krijgen in het venster instellen monitor sonde van het systeem voor NIRS-meting.
    9. Als een kanaal niet over een voldoende signaal (dat wil zeggen beschikt, als het is gemarkeerd in geel), voorzichtig zetten de haren onder de omliggende sondepunt opzij. Indien nodig, de sondes verder in hun kassen duwen maar zorgen voor het comfort van de deelnemer. Controleer of de signaalkwaliteit (dat wil zeggen, die het kanaal is nu gemarkeerd in het groen) verbeterd door nogmaals te klikken op de knop Auto krijgen.
    10. Als stap 2.1.9. niet leiden tot een verbetering van het signaal, aanpassen van de signaalsterkte. Als er teveel signaal (dat wil zeggen, als het kanaal is gemarkeerd in het rood), veranderen de signaalsterkte tot lage signaal intensiteit door herhaaldelijk instellen te klikken op de respectieve sonde symbool in de sonde venster van de monitor van het systeem voor NIRS-meting. Als er niet voldoende signaal (dat wil zeggen, als het kanaal is gemarkeerd in geel), wijzigen de signaalsterkte te hoog signaal intensiteit, opnieuw door herhaaldelijk op de respectieve sonde symbool te klikken.
  2. Uitvoeren van het experiment
    1. Wanneer er geen vragen na de proeven van de praktijk zijn en een goede signaalkwaliteit is gewaarborgd, beginnen de experimentele paradigma.
    2. Plaats een handdoek over de deelnemers handen zodat ze niet de handbewegingen van hun respectieve spel partner zien.
    3. Na het experiment, de prestatiegegevens opslaat en de ruwe lichtintensiteit gegevens als een tekstbestand exporteren door te klikken op de knop tekst bestand uit. Niet alle filters van toepassing in het systeem voor NIRS-meting.
    4. Reinig alle benodigde materialen (sondes, sonde houders, kin rust) met ethanol. De doppen in een zachte cyclus met mild wasmiddel wassen.

3. de gegevensanalyse

  1. Gegevens voorbewerken
    Opmerking: Er zijn verscheidene niet-commerciële softwarepakketten beschikbaar voor de analyse van de gegevens van fNIRS, bv., HomER17, NIRS hersenen AnalyzIR18 of SPM voor fNIRS19. De laatste werd gebruikt voor de volgende pre-processing stappen. Voor meer informatie over het uitvoeren van deze stappen, raadpleegt u de handleiding van de werkset.
    1. De gegevensbestanden converteren naar de SPM voor de notatie van de gegevens van de fNIRS.
    2. Bereken oxy-Hb en deoxy-Hb concentratie veranderingen met behulp van de gewijzigde wet van Lambert-Beer door te drukken op de Convert-knop in het hoofdvenster. Voer de leeftijd van het onderwerp en de afstand tussen de bron- en detector (bijv., 3 cm). Accepteer de standaardwaarden voor de molaire absorptie coëfficiënten van oxy-Hb en deoxy-Hb bij golflengte (λ) 1 en 2 λ, evenals de standaardwaarden voor de differentiële pathlength factor (DPF) op λ 1 en 2 λ.
    3. Voorbehandelen van de tijdreeks van hemodynamische veranderingen te verminderen motion artefacten door het selecteren van de MARA-knop (voor meer informatie over de MARA algoritme Zie Scholkman et al. 20).
    4. Voorbehandelen van de tijdreeks om langzame driften door de DCT-knop te selecteren.
  2. Slechte kanaal detectie
    Opmerking: Slechte kanaal detectie kan worden uitgevoerd vóór en/of na de fNIRS gegevens voorbewerken. In dit protocol, worden verschillende objectieve criteria voor het opsporen van slechte kanalen en visuele inspectie gecombineerd. Houd er rekening mee dat de voorgestelde lijst van objectieve criteria niet uitputtend is. Slechte kanaal detectie, werden zelfgeschreven scripts gebruikt (voor de technische computing software Zie Tabel van materialen).
    1. Kanalen waarin er geen signaal verandering voor verschillende continu monsters, die wordt aangegeven door een platte lijn is bij het uitzetten van de tijdreeks uitsluiten.
    2. Berekenen van de variatiecoëfficiënt CV = SD/gemiddelde * 100 voor de demping van de ruwe gegevens. Uitsluiten van de kanalen waarin de CV boven een vooraf gedefinieerde percentage (bijvoorbeeld10%; Zie bijvoorbeeld van der Kant et al. is 21).
    3. Plot de macht spectrum van het signaal. Indien er geen hartslag zichtbaar in het signaal spectrum ongeveer 1 Hz, is zoals aangegeven door een hogere macht in deze frequentieband, het kanaal van de analyse uitsluiten.
    4. Visueel inspecteren alle gegevens vóór en/of na het voorbewerken. Beslissen of u wilt opnemen van het kanaal op basis van objectieve criteria, beschreven in 3.2.1 – 3.2.3, zo goed als op subjectieve visuele detectie van luidruchtige kanalen.
  3. Hersenen-aan-hersenen connectiviteit
    Opmerking: Schatten twee verschillende soorten hersenen connectiviteit kunnen worden onderscheiden: niet-gerichte raming, die het kwantificeren van de sterkte van de verbinding, en gestuurde raming, die getracht vast te stellen statistische bewijs voor een oorzakelijk verband van de gegevens22 . Hier lag de focus op de wavelet transformatie samenhang (WTC), een algemeen toegepaste niet-geleide schatting voor fNIRS hersenen-aan-hersenen connectiviteit. Verscheidene niet-commerciële softwareoplossingen voor de berekening van het WTC zijn beschikbaar, bijvoorbeeld, door Grinsted en collega's23 of de ASToolbox24, dat in dit protocol werd gebruikt voor de volgende stappen.
    1. Geef in het AWCO-functie van de ASToolbox, de moeder wavelet (bijvoorbeeldGeneralized Morse Wavelet met zijn parameters bèta en gamma), die wordt gebruikt om te zetten elke tijdreeks in de tijd en frequentie-domein door de continue wavelet transformatie.
    2. Het smoothing venstertype (bijvoorbeeld Hanning venster) en de smoothing venstergrootte voor de tijd en schaal domein opgeven in het AWCO-functie.
    3. Onderzoekt de betekenis van de WTC-coëfficiënten en berekenen van hun p-waarden, geef het aantal surrogaat tijdreeksen (n ≥ 300) en de ARMA model (bijvoorbeeldAR (1)) in het AWCO-functie.
    4. Met de parameters die zijn opgegeven in stappen 3.3.1 aan 3.3.3, berekenen de wavelet-samenhang van twee overeenkomstige kanalen (hetzelfde kanaal in twee deelnemers).
    5. Kies een frequentieband van belang waarin de hersenen-aan-hersenen taakgerelateerde synchrony is naar verwachting zullen optreden op basis van eerdere studies en visuele inspectie van de gegevens (voor een alternatieve benadering Zie Nozawa et al. 25).
    6. Bereken het gemiddelde van de WTC-coëfficiënten en/of het percentage van aanzienlijke WTC coëfficiënten in de taakgerelateerde frequentieband voor elk blok van taak in elk kanaal en voor elke dyade. Gebruik deze waarde als een maatregel van de uitkomst van de hersenen-aan-hersenen synchrony voor verdere statistische analyse (Zie voor meer informatie Reindl et al. 11).
  4. Vergelijking met willekeurige paren
    Opmerking: Om te controleren van de resultaten, raden we vergelijken het WTC van de werkelijke dyads aan de WTC van willekeurige volwassene-kind paringen, die niet met elkaar spelen, maar dezelfde experimentele taak uitgevoerd.
    1. Berekenen van het WTC, zoals beschreven in punt 3.3., voor deelnemer paren die niet samen spelen maar uitgevoerd dezelfde experimentele taak (dat wil zeggen, willekeurige paren). Kies het aantal willekeurige paren (bijvoorbeeld300 voor elke voorwaarde) en bereken het WTC voor elk willekeurig paar.
    2. Vergelijk de samenhang van de willekeurige en feitelijke paren om te voorkomen dat de opsporing van valse synchroniciteit.

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Resultaten

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Representatieve gegevens van één ouder-kind dyade tijdens de coöperatieve voorwaarde zijn afgebeeld in Figuur 1. De coöperatieve taak bestaat uit drie 30 s rest blokken en twee taak blokken, met elk 20 proeven in wisselende volgorde gepresenteerd. In elk afzonderlijk experiment moeten deelnemers reageren zo gelijktijdig mogelijk aan een signaal om te verdienen een punt11.

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Discussie

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

In dit protocol, we laten zien hoe fNIRS hyperscanning experimenten en een mogelijke manier om te analyseren van de hersenen-aan-hersenen synchrony, meten van de concentratie veranderingen van oxy-Hb en deoxy-Hb bij frontale hersengebieden van twee onderwerpen tegelijk. FNIRS hyperscanning is relatief eenvoudig toe te passen: een enkel NIRS-apparaat is voldoende voor het meten van hersenen activiteiten van beide onderwerpen door te splitsen van de optodes tussen hen. Geen synchronisatie tussen verschillende apparaten is ...

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Openbaarmakingen

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

De auteurs hebben niets te onthullen.

Dankbetuigingen

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Dit werk werd gefinancierd door het Excellence-initiatief van de Duitse federale staat en de regering (ERS Seed Fonds, OPSF449). De Hitachi NIRS-systeem werd gesteund door een financiering van de Duitse onderzoek Stichting DFG (INST 948/18-1 FUGG).

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Materialen

Lijst van materialen gebruikt in dit artikel
NaamBedrijfCatalogusnummerOpmerkingen
NIRS meetsysteem met sondesets en sondehouder rastersHitachi Medical Corporation, Tokyo, JapanETG-4000 Optisch Topografie Systeem Het huidige onderzoeksprotocol vereist een optionele tweede volwassen sondeset voor in totaal 52 meetkanalen, evenals twee 3x5 sondehouder rasters. 
raw EEG capsEASYCAP GmbH, Herrsching, DuitslandC-SCMS-56; C-SCMS-58Caps moeten door de experimenter worden voorzien van gaten voor NIRS sondes. Kies capmaat dezelfde maat of iets groter dan de hoofdomtrek van de deelnemer.
Technische computing softwareThe MathWorks, Inc., Natick, MAMATLAB R2014a (of latere versies)Dient als basis voor Psychophysics Toolbox extensies (stimulus presentatie), SPM voor fNIRS toolbox  (fNIRS data analyse), en ASToolbox (WTC berekening).

Referenties

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Babiloni, F., Astolfi, L. Social neuroscience and hyperscanning techniques: past, present and future. Neuroscience & Biobehavioral Reviews. 44, 76-93 (2014).
  2. Hari, R., Henriksson, L., Malinen, S., Parkkonen, L. Centrality of social interaction in human brain function. Neuron. 88 (1), 181-193 (2015).
  3. Funane, T., et al. Synchronous activity of two people's prefrontal cortices during a cooperative task measured by simultaneous near-infrared spectroscopy. Journal of Biomedical Optics. 16 (7), 077011(2011).
  4. Lindenberger, U., Li, S. -C., Gruber, W., Müller, V. Brains swinging in concert: cortical phase synchronization while playing guitar. BMC Neuroscience. 10, 22(2009).
  5. Jiang, J., et al. Neural synchronization during face-to-face communication. Journal of Neuroscience. 32 (45), 16064-16069 (2012).
  6. Dikker, S., et al. Brain-to-brain synchrony tracks real-world dynamic group interactions in the classroom. Current Biology. 27 (9), 1375-1380 (2017).
  7. Liu, N., et al. NIRS-based hyperscanning reveals inter-brain neural synchronization during cooperative Jenga game with face-to-face communication. Frontiers in Human Neuroscience. 10, 82(2016).
  8. Hoshi, Y. Functional near-infrared spectroscopy: current status and future prospects. Journal of Biomedical Optics. 12 (6), 062106(2007).
  9. Lloyd-Fox, S., Blasi, A., Elwell, C. Illuminating the developing brain: the past, present and future of functional near infrared spectroscopy. Neuroscience & Biobehavioral Reviews. 34 (3), 269-284 (2010).
  10. Huppert, T. J., Hoge, R. D., Diamond, S. G., Franceschini, M. A., Boas, D. A. A temporal comparison of BOLD, ASL, and NIRS hemodynamic responses to motor stimuli in adult humans. NeuroImage. 29 (2), 368-382 (2006).
  11. Reindl, V., Gerloff, C., Scharke, W., Konrad, K. Brain-to-brain synchrony in parent-child dyads and the relationship with emotion regulation revealed by fNIRS-based hyperscanning. NeuroImage. 178, 493-502 (2018).
  12. Cui, X., Bryant, D. M., Reiss, A. L. NIRS-based hyperscanning reveals increased interpersonal coherence in superior frontal cortex during cooperation. NeuroImage. 59 (3), 2430-2437 (2012).
  13. Baker, J. M., et al. Sex differences in neural and behavioral signatures of cooperation revealed by fNIRS hyperscanning. Scientific Reports. 6, 26492(2016).
  14. Cheng, X., Li, X., Hu, Y. Synchronous brain activity during cooperative exchange depends on gender of partner: a fNIRS-based hyperscanning study. Human Brain Mapping. 36 (6), 2039-2048 (2015).
  15. Pan, Y., Cheng, X., Zhang, Z., Li, X., Hu, Y. Cooperation in lovers: an fNIRS-based hyperscanning study. Human Brain Mapping. 38 (2), 831-841 (2017).
  16. Kleiner, M., Brainard, D., Pelli, D. What's new in Psychtoolbox-3? Perception. 36, ECVP Abstract Supplement (2007).
  17. Huppert, T. J., Diamond, S. G., Franceschini, M. A., Boas, D. A. HomER: a review of time-series analysis methods for near-infrared spectroscopy of the brain. Applied Optics. 48 (10), D280-D298 (2009).
  18. Santosa, H., Zhai, X., Fishburn, F., Huppert, T. The NIRS Brain AnalyzIR Toolbox. Algorithms. 11 (5), 73(2018).
  19. Tak, S., Uga, M., Flandin, G., Dan, I., Penny, W. D. Sensor space group analysis for fNIRS data. Journal of Neuroscience Methods. 264, 103-112 (2016).
  20. Scholkmann, F., Spichtig, S., Muehlemann, T., Wolf, M. How to detect and reduce movement artifacts in near-infrared imaging using moving standard deviation and spline interpolation. Physiological Measurement. 31 (5), 649-662 (2010).
  21. van der Kant, A., Biro, S., Levelt, C., Huijbregts, S. Negative affect is related to reduced differential neural responses to social and non-social stimuli in 5-to-8-month-old infants: a functional near-infrared spectroscopy-study. Developmental Cognitive Neuroscience. 30, 23-30 (2018).
  22. Bastos, A. M., Schoffelen, J. -M. A tutorial review of functional connectivity analysis methods and their interpretational pitfalls. Frontiers in Systems Neuroscience. 9, 175(2016).
  23. Grinsted, A., Moore, J. C., Jevrejeva, S. Application of the cross wavelet transform and wavelet coherence to geophysical time series. Nonlinear Processes in Geophysics. 11, 561-566 (2004).
  24. Aguiar-Conraria, L., Soares, M. J. The continuous wavelet transform: moving beyond uni-and bivariate analysis. Journal of Economic Surveys. 28 (2), 344-375 (2014).
  25. Nozawa, T., Sasaki, Y., Sakaki, K., Yokoyama, R., Kawashima, R. Interpersonal frontopolar neural synchronization in group communication: an exploration toward fNIRS hyperscanning of natural interactions. NeuroImage. 133, 484-497 (2016).
  26. Burgess, A. P. On the interpretation of synchronization in EEG hyperscanning studies: a cautionary note. Frontiers in Human Neuroscience. 7, 881(2013).
  27. Tsuzuki, D., Dan, I. Spatial registration for functional near-infrared spectroscopy: from channel position on the scalp to cortical location in individual and group analyses. NeuroImage. 85, 92-103 (2014).
  28. Tachtsidis, I., Scholkmann, F. False positives and false negatives in functional near-infrared spectroscopy: issues, challenges, and the way forward. Neurophotonics. 3 (3), 031405(2016).
  29. Palumbo, R. V., et al. Interpersonal autonomic physiology: a systematic review of the literature. Personality and Social Psychology Review. 21 (2), 99-141 (2016).
  30. Pinti, P., et al. The present and future use of functional near-infrared spectroscopy (fNIRS) for cognitive neuroscience. Annals of the New York Academy of Sciences. , (2018).
  31. Brigadoi, S., et al. Motion artifacts in functional near-infrared spectroscopy: a comparison of motion correction techniques applied to real cognitive data. NeuroImage. 85 (1), 181-191 (2014).
  32. Cooper, R. J., et al. A systematic comparison of motion artifact correction techniques for functional near-infrared spectroscopy. Frontiers in Neuroscience. 6, 147(2012).
  33. Hirsch, J., Zhang, X., Noah, J. A., Ono, Y. Frontal temporal and parietal systems synchronize within and across brains during live eye-to-eye contact. NeuroImage. 157, 314-330 (2017).
  34. Scholkmann, F., Holper, L., Wolf, U., Wolf, M. A new methodical approach in neuroscience: assessing inter-personal brain coupling using functional near-infrared imaging (fNIRI) hyperscanning. Frontiers in Human Neuroscience. 7, 813(2013).

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Herprints en machtigingen

Toestemming aanvragen om de tekst of afbeeldingen van dit JoVE-artikel te hergebruiken

Toestemming aanvragen

Trefwoorden

Hersenen naar hersenen synchronisatieWavelet coherentieanalyseOuder kind dyadenEEG kapmodificatiePlaatsing van de probesBeoordeling van de signaalkwaliteitExperimenteel ontwerpData analysemethoden

Gerelateerde artikelen