Het huidige protocol combineert functionele nabij-infraroodspectroscopie (fNIRS) en videogebaseerde observatie om interpersoonlijke synchronisatie in kwartetten te meten tijdens een gezamenlijke tekentaak.
Method Article
Het huidige protocol combineert functionele nabij-infraroodspectroscopie (fNIRS) en videogebaseerde observatie om interpersoonlijke synchronisatie in kwartetten te meten tijdens een gezamenlijke tekentaak.
Functionele nabij-infraroodspectroscopie (fNIRS) is een niet-invasieve methode die bijzonder geschikt is voor het meten van cerebrale cortexactivering bij meerdere proefpersonen, wat relevant is voor het bestuderen van groepsinterpersoonlijke interacties in ecologische omgevingen. Hoewel veel fNIRS-systemen technisch gezien de mogelijkheid bieden om meer dan twee personen tegelijkertijd te monitoren, is het nog steeds nodig om eenvoudig te implementeren installatieprocedures en betrouwbare paradigma's vast te stellen om hemodynamische en gedragsreacties in groepsinteractie te volgen. Het huidige protocol combineert fNIRS en video-gebaseerde observatie om interpersoonlijke synchronisatie in kwartetten te meten tijdens een coöperatieve taak. Dit protocol biedt praktische aanbevelingen voor data-acquisitie en paradigma-ontwerp, evenals leidende principes voor een illustratief voorbeeld van gegevensanalyse. De procedure is ontworpen om verschillen in hersenen en gedrag interpersoonlijke reacties tussen sociale en niet-sociale omstandigheden te beoordelen, geïnspireerd door een bekende ijsbrekeractiviteit, de Collaborative Face Drawing Task. De beschreven procedures kunnen toekomstige studies begeleiden om groeps naturalistische sociale interactieactiviteiten aan te passen aan de fNIRS-omgeving.
Interpersoonlijk interactiegedrag is een belangrijk onderdeel van het proces van verbinden en het creëren van empathische banden. Eerder onderzoek geeft aan dat dit gedrag tot uiting kan komen in het optreden van synchroniciteit, wanneer biologische en gedragssignalen op één lijn liggen tijdens sociaal contact. Er zijn aanwijzingen dat synchroniciteit kan optreden tussen mensen die voor het eerst interactie hebben 1,2,3. De meeste studies over sociale interacties en hun onderliggende neurale mechanismen gebruiken een enkele persoon of tweede persoon benadering 2,4, en er is weinig bekend over het omzetten van deze kennis naar groepssociale dynamiek. Het evalueren van interpersoonlijke reacties in groepen van drie of meer individuen is nog steeds een uitdaging voor wetenschappelijk onderzoek. Dit leidt tot de noodzaak om de complexe omgeving van sociale interacties in alledaagse mensen onder naturalistische omstandigheden naar het laboratorium te brengen5.
In deze context is de functionele near-infrared spectroscopy (fNIRS) techniek een veelbelovend hulpmiddel voor het beoordelen van de relaties tussen interpersoonlijke interactie in naturalistische contexten en de hersencorrelen. Het presenteert minder beperkingen op de mobiliteit van deelnemers in vergelijking met functionele magnetische resonantie beeldvorming (fMRI) en is bestand tegen bewegingsartefacten 6,7. De fNIRS-techniek werkt door hemodynamische effecten te beoordelen als reactie op hersenactivatie (veranderingen in de bloedconcentratie van zuurstofrijk en gedeoxygeneerd hemoglobine). Deze variaties kunnen worden gemeten aan de hand van de hoeveelheid diffusie van infrarood licht door hoofdhuidweefsel. Eerdere studies hebben de flexibiliteit en robuustheid van de techniek aangetoond in ecologische hyperscanning-experimenten en het potentieel om kennis in de toegepaste neurowetenschappen uit te breiden 6,8.
De keuze van een experimentele taak voor de naturalistische beoordeling van de neurale correlaten van sociale interactieprocessen in groepen is een cruciale stap in de benadering van toegepaste neurowetenschappelijke studies9. Enkele voorbeelden die al in de literatuur zijn gemeld met het gebruik van fNIRS in groepsparadigma's zijn muziekprestaties 10,11,12, interactie in de klas 8 en communicatie 13,14,15,16,17.
Een van de aspecten die nog niet door eerdere studies zijn onderzocht, is het gebruik van tekenspellen die als belangrijkste kenmerk de manipulatie van empathische componenten hebben om sociale interactie te beoordelen. In deze context is een van de spellen die vaak worden gebruikt om sociale interactie in dynamiek tussen vreemden op te wekken, het collaboratieve tekenspel18,19. In dit spel worden vellen papier in gelijke delen verdeeld en worden de groepsdeelnemers uitgedaagd om gedeelde zelfportretten van alle leden te tekenen. Uiteindelijk laat elk lid zijn portret op een collaboratieve manier door meerdere handen tekenen.
Het doel is om snelle integratie tussen vreemden te bevorderen, uitgelokt door visuele aandacht te richten op de gezichten van de groepspartners. Het kan worden beschouwd als een "ijsbrekende" activiteit vanwege het vermogen om nieuwsgierigheid en daaruit voortvloeiende empathische processen onder de ledente ondersteunen 19.
Een van de voordelen van het gebruik van tekentaken is hun eenvoud en reproductiegemak20. Ze vereisen ook geen specifieke technische training of vaardigheden, zoals te zien is in de studies met behulp van muzikale prestatieparadigma's 21,22,23,24. Deze eenvoud maakt het ook mogelijk om te kiezen voor een meer naturalistische stimulus binnen een sociale context 4,9,25.
Naast het feit dat het een instrument is voor het induceren van sociaal gedrag in groepen, wordt tekenen ook beschouwd als een hulpmiddel voor psychologische evaluatie26. Sommige grafisch-projectieve psychologische tests, zoals House-Tree-Person (HTP)27,28,29, Human Figure Drawing - Sisto Scale27 en Kinetic Family Drawing30 worden op een complementaire manier gebruikt voor kwalitatieve en kwantitatieve diagnoses. Hun resultaten drukken meestal onbewuste processen uit en geven aanwijzingen over het symbolische systeem van het individu en daarom hun interpretaties van de wereld, ervaringen, genegenheden, enz.
De praktijk van tekenen zet je aan het denken en helpt betekenis te creëren voor ervaringen en dingen, door sensaties, gevoelens, gedachten en acties toete voegen 31. Het geeft aanwijzingen over hoe deze levenservaringen waar te nemen en te verwerken26. Tekenen maakt gebruik van visuele codes om iemand in staat te stellen gedachten of gevoelens te begrijpen en te communiceren, waardoor ze toegankelijk worden voor manipulatie en zo de mogelijkheid creëren voor nieuwe ideeën en lezingen31.
In kunsttherapie is tekenen een hulpmiddel om te werken aan aandacht, geheugen en organisatie van gedachten en gevoelens32, en het kan worden gebruikt als middel om sociale interactie te produceren33.
Deze studie was gericht op het ontwikkelen van een naturalistisch experimenteel protocol om vasculaire en gedragsmatige hersenreacties te beoordelen tijdens interpersoonlijke interactie in kwartetten met behulp van een collaboratieve tekendynamiek. In dit protocol wordt de evaluatie van de hersenreacties van het kwartet (individueel en de synchroniciteit tussen partners) en de mogelijke uitkomstmaten, zoals gedragsmaatregelen (teken- en kijkgedrag) voorgesteld. Het doel is om meer informatie te geven over sociale neurowetenschappen.
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
De methodologie werd goedgekeurd door de ethische commissie van het Hospital Israelita Albert Einstein (HIAE) en is gebaseerd op een procedure voor het verzamelen van neurale gegevens (fNIRS), evenals gegevens over kijkgedrag, met jonge volwassenen tijdens een gezamenlijke tekenervaring. Alle verzamelde gegevens werden beheerd op het Redcap-platform (zie Materiaalopgave). Het project werd gecontroleerd door de Scientific Integrity Committee van het Hospital Israelita Albert Einstein (HIAE). Jongvolwassenen, 18-30 jaar oud, werden geselecteerd als proefpersonen voor de huidige studie. Schriftelijke geïnformeerde toestemming werd verkregen van alle deelnemers.
1. Voorbereiding op het onderzoek

Figuur 1: De instelling. De opstelling omvat een vierkante tafel, vier krukken en twee draadsteunen (bijv. Statief), fNIRS-apparatuur, een computer en de camera's. (A) Het instellingsschema: Groene nummers (1-4) komen overeen met de labels van de deelnemers en hun ontlasting /positionering aan de tafel tijdens de experimentele run. Gele cijfers: 1 = fNIRS-bedradingssteunen, 2 = notebookontvanger van fNIRS-signalen, 3 = NIRSport, 4 = 360° camera, 5 = ondersteuningscamera's. (B) Klaarmaken voor de experimentele run. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.

Figuur 2: Collaboratieve portretten - voorbeelden van portretten die op een collaboratieve manier zijn getekend. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.
2. Experimenteel paradigma
Tabel 1: Voorwaarde voor gezamenlijk tekenen. S1 = Onderwerp 1, S2 = Onderwerp 2, S3 = Onderwerp 3 en S4 = Onderwerp 4. Teken dyads vertegenwoordigen wie wie tekent en de tekenstrook vertegenwoordigt de positie van het schrijfpapier voor het tekenen in elke voorwaarde. Gebruik voor het eerste blok bijvoorbeeld een blauw papieren vel. C1, C2 en C3 vertegenwoordigen 40 s van het paradigma van het tekenen van sociale omstandigheden die één portret voltooien. C1 (tekening van het voorhoofdsgebied, tekening van dyads: S2 en S4; S1 en S3), C2 (tekening van het neusgebied, tekening dyads: S1 en S4; S2 en S3) en C3 (tekening van het kingebied, tekening dyads: S3 en S4; S1 en S2). Volg het diagram voor blok 2 en 3. Deze randomisatie handhaaft de volgorde van tekenen tussen vrijwilligers (het tekenen van de frontale partner, vervolgens de front-side partner en ten slotte de partner die naast hen zit) en verandert de volgorde van de te tekenen bladstroken. Klik hier om deze tabel te downloaden.
Tabel 2: Volgorde 1-taak randomisatie (sociaal, niet-sociaal en rustend). Klik hier om deze tabel te downloaden.
3. Video-instelling en data-acquisitie

Figuur 3: Voorbeelden van individuele tekenpatronen. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.
4. fNIRS setup en data acquisitie

Figuur 4: Verdeling van optodes op de Subject 1 cap. De letters S en D staan respectievelijk voor de bronnen en detectoren. S1 op AF7 coördinaat van het 10-20 systeem; S2 op AF3; S3 op AF8; S4 op AF4; D1 op Fp1; D2 op F5; D3 op Fp2; en D4 op F6. De kanalen worden in de volgende configuratie geplaatst: kanaal 1 tussen S1-D1; 2 tussen S1-D2; 3 tussen S2-D1; 4 tussen S2-D2; 5 tussen S3-D3; 6 tussen S3-D4; 7 tussen S4-D3; en 8 tussen S4-FD4. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
Het protocol werd toegepast op een kwartet bestaande uit jonge vrouwen (24-27 jaar oud), allemaal studenten aan postdoctorale programma's (Hospital Israelita Albert Einstein, São Paulo, Brazilië), met een master- of doctoraatsopleiding. Alle deelnemers waren rechtshandig en slechts één meldde eerdere tekenervaring te hebben. Geen van de deelnemers had een gemelde voorgeschiedenis van neurologische aandoeningen.
Voor de schalen en psychologische testresultaten toonden twee deelnemers (2 en 4) h...
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
Deze studie was gericht op het creëren van een protocol met behulp van hyperscanning op vier hersenen tegelijkertijd onder naturalistische omstandigheden. Het experimentele paradigma gebruikte verschillende tekentaken en de correlatie van meerdere uitkomstmaten, tekenstatistieken, gedrag en hersensignalen. De cruciale stappen binnen dit protocol zijn de overweging van de uitdagingen die voortvloeien uit de hoge complexiteit en het behoud van de ecologische en naturalistische omstandigheden.
Vi...
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
Paulo Rodrigo Bazán heeft freelance wetenschappelijk advies gegeven aan NIRx Medizintechnik GmbH en aan Brain Support Corporation, een distributeur van NIRx Medizintechnik GmbH. De andere auteurs verklaren dat er geen belangenconflicten zijn met betrekking tot het auteurschap of de publicatie van dit artikel.
De auteurs bedanken Instituto do Cérebro (InCe-IIEP) en Hospital Israelita Albert Einstein (HIAE) voor deze studieondersteuning. Speciale dank aan José Belém de Oliveira Neto voor het Engels proeflezen van dit artikel.
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
|---|---|---|---|
| 2 NIRSport | NIRx Medizintechnik GmbH, Germany | Nirsport 88 | De apparatuur behoort toe aan InCe ( Instituto do Cérebro - Hospital Israelita Albert Einstein). twee continu-wave systemen (NIRSport8x8, NIRx Medical Technologies, Glen Head, NY, USA) met acht LED-verlichtingsbronnen die twee golflengten van nabij-infraroodlicht (760 en 850 nm) uitzenden en elk acht optische detectoren. 7.91 Hz. Gegevens werden verzameld met de NIRStar-software versie 15.2 (NIRx Medical Technologies, Glen Head, New York) met een bemonsteringssnelheid van 3.472222. |
| 4 fNIRS caps | NIRx Medizintechnik GmbH, Germany | De zwarte caps die in de opnames werden gebruikt, hadden een configuratie op basis van de internationale 10-20 | |
| Câmera 360° - Kodak Pix Pro SP360 | Kodak | Kodak PixPro: https://kodakpixpro.com/cameras/360-vr/sp360 | |
| Cameras de suporte - Iphone 8 | Apple | Iphone 8 | Ondersteunende camera |
| fOLD toolbox (fNIRS Optodes’ Location Decider) | Zimeo Morais, G.A., Balardin, J.B. & Sato, J.R. fNIRS Optodes’ Location Decider (fOLD): a toolbox for probe arrangement guided by brain regions-of-interest. Scientific Reports. 8, 3341 (2018). https://doi.org/10.1038/s41598-018-21716-z | Versie 2.2 (https://github.com/nirx/fOLD-public) | De plaatsing van optodes werd geleid door de fOLD-toolbox (fNIRS Optodes’ Location Decider, die het plaatsen van bronnen en detectoren in het internationale 10–10-systeem mogelijk maakt om anatomische gebieden van interesse maximaal te dekken volgens verschillende parcellatie-atlassen. Het ICBM 152 hoofdmodel parcellatie werd gebruikt om de montage te genereren, die was ontworpen om dekking te bieden van het meest voorste deel van de bilaterale prefrontale cortex |
| Notebook Microsoft Surface | Microsoft | Notebook ontvanger van de fNIRS-signalen | |
| R platform voor statistische computing | https://www.r-project.org | R versie 4.2.0 | R is een gratis software-omgeving voor statistische computing en grafische weergave. Het compileert en draait op een breed scala aan UNIX-platforms, Windows en MacOS |
| REDCap | REDCap wordt gedeeltelijk ondersteund door de National Institutes of Health (NIH/NCATS UL1 TR000445) | REDCap is een beveiligde webtoepassing voor het bouwen en beheren van online enquêtes en databases. | |
| software Mangold Interact | Mangold International GmbH, Ed. | interact 5.0 | Mangold: https://www.mangold-international.com/en/products/software/behavior-research-with-mangold-interact.html. Maakt analyse van video's mogelijk voor gedragsuitkomsten en van autonoom monitoring voor emotioneel gedreven fysiologische veranderingen (kan aanvullende software vereisen, zoals DataView). Sta de gebruik van verschillende cameratypen tegelijkertijd toe en honderden variaties van coderingsmethoden. |
| software NIRSite | NIRx Medizintechnik GmbH, Germany | NIRSite 2.0 | Voor het maken van de montage en om optode-plaatsing en locatie in de zwarte caps te helpen. |
| software nirsLAB-2014 | NIRx Medizintechnik GmbH, Germany | nirsLAB 2014 | fNIRS Gegevensverwerking |
| software NIRStar | NIRx Medizintechnik GmbH, Germany | versie 15.2 | voor fNIRS-gegevensverwerving: NIRStar-software versie 15.2 met een bemonsteringssnelheid van 3.472222 |
| software NIRStim | NIRx Medizintechnik GmbH, Germany | Voor het maken en organiseren van paradigmablokken |
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article
Request Permission