Brain Imaging Onderzoek van de neurale correlaten van Observing virtuele sociale interacties

Het algemene doel van het volgende experiment is om de neurale correlaten van het observeren van sociale interacties te onderzoeken door gebruik te maken van virtuele personages die in een sociale context interageren in combinatie met fMRI-registratie. Dit wordt bereikt door het creëren van geanimeerde personages van het hele lichaam die met elkaar interageren als gastheer en gast in een zakelijke setting, en levenloze personages die dienen als controlecondities. Vervolgens worden hersenbeeldingsgegevens geregistreerd terwijl deelnemers virtuele sociale interacties observeren, waarna de gegevens worden geanalyseerd om hersengebieden te identificeren die deel uitmaken van het zogenaamde netwerk voor sociale cognitie. Typische hersengebieden die gevoelig zijn voor het observeren en beoordelen van sociale interacties zijn onder meer de superieure temporale sulcus, de laterale en mediale frontale cortex en de amygdala, omdat deze het onderzoek naar de neurocorrelaten van sociale cognitie mogelijk maken.

Dit onderwerp kan bijdragen aan het begrip van mogelijke oorzaken van tekortkomingen in sociaal gedrag, zoals waargenomen wordt bij klinische aandoeningen als sociale fobie en autisme. Het belangrijkste voordeel van deze techniek ten opzichte van bestaande methoden, zoals die met gezichtstimuli, is dat het door het gebruik van geanimeerde full-body personages mogelijk is om manipulaties op te nemen die meer lijken op sociale interacties in het echte leven, zoals formele fysieke aanraking en een handdruk. Dit is iets wat niet mogelijk is met enkel gezichtstimuli.

De taak bestaat uit een reeks geanimeerde video's van tien seconden waarin nonverbale interacties tussen een gast en een gastheer worden getoond. In een zakelijke setting ziet de proefpersoon hoe de gast wordt begroet door een gastheer, wat de conditie van sociale interactie is, of door een kartonnen afbeelding van een gastheer, wat de conditie zonder sociale interactie of controleconditie is. De gastheer kan gedragingen vertonen die uitnodigen tot verdere sociale interactie, de benaderingsconditie genoemd, of gedragingen die kunnen duiden op een gebrek aan interesse in verdere interactie, de vermijdingsconditie.

Naast het basistype gedragingen dat door de gastheer wordt vertoond, kan ook het onderzoek naar de effecten van formeel fysiek contact op het gedrag worden opgenomen. Zo kunnen de personages in de helft van de proeven bijvoorbeeld handen schudden als onderdeel van het begroetingsprotocol, terwijl ze in andere proeven niets doen. Deze manipulatie kan een verschillende betekenis hebben, afhankelijk van de culturele achtergrond van de kijker.

Andere manipulaties kunnen het wijzigen van het perspectief van de kijker van persoonlijk naar onpersoonlijk inhouden. Door de woorden me of ander weer te geven, maakt deze manipulatie de identificatie van reacties mogelijk die worden gemoduleerd door persoonlijke betrokkenheid. De afwisseling tussen deze twee perspectieven kan aan het begin van elke trial worden ingesteld.

Video's kunnen worden gevolgd door verschillende beoordelingsschermen. Er kan bijvoorbeeld aan de proefpersoon worden gevraagd om de host te beoordelen op competentie, betrouwbaarheid en interesse in het doen van zaken op een schaal van vijf punten, waarbij nul staat voor helemaal niet en vijf voor zeerzeer veel. Deze beoordelingen moeten over de trials worden gebalanceerd om volgorde-effecten te voorkomen.

Daarnaast moeten de personages in de video's worden gebalanceerd wat betreft getoond gedrag, etnische achtergrond, shirt, kleur en kapsel. Basisaspecten die sociale interacties kunnen beïnvloeden, zoals aantrekkelijkheid, moeten ook worden gecontroleerd om ervoor te zorgen dat er geen systematische verschillen zijn tussen de trialcategorieën. Elke run moet beginnen met zes seconden fixatie om stabilisatie van het MR-signaal mogelijk te maken, of de volgorde van de trials moet binnen elk blok worden gerandomiseerd en tussen deelnemers worden gebalanceerd om stimulus-, voorspelbaarheids- en volgorde-effecten te vermijden.

Na elke movie-trial en aan het einde van elke run volgt een inter-trial interval van acht seconden. Om bovendien dataverlies door bias te voorkomen, moet de conditie idealiter in elk blok gelijkmatig worden vertegenwoordigd volgens elke manipulatie. Wanneer de proefpersoon arriveert, dient er schriftelijke en geïnformeerde toestemming te worden verkregen en moet er worden gescreend op MRI-veiligheid.

Laat de proefpersoon voorafgaand aan de scan ook vragenlijsten invullen die persoonlijkheidskenmerken en de huidige gemoedstoestand beoordelen, aangezien deze de reacties van deelnemers tijdens het onderzoek kunnen beïnvloeden. Informeer de deelnemer gedetailleerd over de scanprocedures en geef specifieke instructies voor de gedragstaak om ongemak te voorkomen en de vertrouwdheid met de taak te vergroten. Laat de deelnemer daarnaast een verkorte oefenronde doen.

Breng het proefpersoon nu naar de scanruimte en instrueer hem of haar om in rugligging op de scantafel te gaan liggen. Voorzie de proefpersoon van gehoorbescherming en isolatiehoofdtelefoons voor communicatie. Bied tijdens de scan extra kussens voor het hoofd om het comfort te waarborgen en beweging te minimaliseren.

Daarnaast kan de niet-klevende zijde van een stuk plakband lichtjes rond het voorhoofd van de deelnemer worden gewikkeld om hoofdbewegingen verder te minimaliseren bij het beoordelen van automatische impliciete psychofysiologische reacties op emotionele en neutrale afbeeldingen. Naast de expliciete beoordelingen kunnen tijdens de fMRI-scan ook huidgeleidingsreacties worden geregistreerd. Positioneer tot slot de rechterhand van de proefpersoon comfortabel op het responskastje en controleer of de knoppen correct werken. Plaats een noodstopknop in de buurt, zodat de proefpersoon vóór het starten van de gegevensverzameling elke dringende noodzaak om de scanner te stoppen kan aangeven.

Zorg ervoor dat de proefpersoon de schermprojectie voor de stimuluspresentatie duidelijk kan zien. Verwerf vervolgens een structurele T1-gewogen afbeelding met een hoge resolutie, zoals een SPGR of MP rage. Stel daarna uw functionele runs zo in dat het volledige brein wordt gedekt.

In onze studies verwerven we een serie van 28 functionele coupes met een voxelgrootte van vier bij vier bij vier millimeter, axiaal acquired. Met gebruik van een echo planaire polssequentie met een TR van 2000 milliseconden, een TE van 40 milliseconden en een beeldveld van 256 bij 256 millimeter, informeert u de proefpersoon dat de functionele beeldvorming op het punt staat te beginnen en herinnert u hem of haar aan de taken die zullen worden uitgevoerd. Zorg er vervolgens voor dat de scanner synchroon met de stimuluspresentatie start.

Wanneer het scannen is voltooid, help je de deelnemer uit de scanner en bedank hem of haar voor de deelname aan het experiment. De verzamelde gegevens kunnen worden geanalyseerd met elk fMRI-verwerkingssoftwarepakket, zoals statistical parametric mapping, algemeen bekend als SPM. Ons laboratorium gebruikt dit in combinatie met eigen mats.

De laboratoriumgebaseerde voorbewerking van tools in onze groep omvat typische stappen, zoals kwaliteitsborging, beelduitlijning, bewegingscorrectie, co-registratie, normalisatie en ruimtelijke afvlakking met een kernel van eight millimeter. Bij het gebruik van SPM wordt het algemeen lineaire model geïmplementeerd om de fit van de gegevens die zijn geregistreerd voor elke conditie van belang te beoordelen ten opzichte van een vooraf bepaalde hemodynamische responsfunctie. Alternatief kunnen de gegevens van elke conditie selectief worden gemiddeld om het ruwe FMR-signaal geassocieerd met elke conditie te bekijken, zonder voorafgaande aannames over de vorm van de hemodynamische responsfunctie.

In dit geval kunnen verschillen in respons worden beoordeeld op basis van tijdstippen, waarbij contrasten van belang veranderingen onthullen ten opzichte van de baseline vóór de stimulus, alsook verschillen tussen de ene conditie vergeleken met een andere conditie. Deze analyses kunnen afzonderlijk of complementair worden gebruikt. De data-analyse kan voxel-gebaseerde en region-of-interest-benaderingen combineren om hersenactiviteit te vergelijken die geassocieerd is met de condities van belang, zoals sociale interactie versus geen sociale interactie.

Voxelgewijze analyse van de gehele hersenen zal statistische kaarten opleveren die grotere netwerken van hersengebieden identificeren die met de taak geassocieerd zijn, en ROI-analyse maakt gericht onderzoek mogelijk naar de respons in hersenspecifieke regio's die a priori zijn geïdentificeerd als onderdeel van het sociale cognitienetwerk. Region of interest-analyse kan ook worden gebruikt om het FMRI-signaal te extraheren voor illustratiedoeleinden. Vergelijking van sociale interactie versus controleproeven zonder interactie onthulde activiteit in typische hersengebieden voor sociale cognitie.

Hier zien we een functionele kaart waarop activaties in de superieure temporale sulcus en de laterale prefrontale cortex worden weergegeven. De kleurenbalk geeft het gradiënt van de T-waarde van de activatiekaart aan. De lijngrafieken illustreren de tijdsverlopen van het fMRI-signaal, geëxtraheerd uit de ROI's van elk hersengebied voor elk type trial en tijdstip.

Hier zien we activatie in de amygdala, wederom met het tijdverloop van de ROI, en tot slot de respons in de mediale prefrontale cortex. Alle gegevens zijn gebaseerd op data van 15 participanten en weerspiegelen hersenactiviteit die tijd-gekoppeld is aan het begin van benaderings- en vermijdingsgedrag. Tijdens het uitvoeren van deze procedure is het belangrijk om ecologisch valide stimuli te gebruiken, die correct zijn gecounterbalanceerd en getimed. Na het bekijken van deze video zou u een goed begrip moeten hebben van het gebruik van geanimeerde virtuele personages van het hele lichaam.

In samenhang met fMRI-registraties om de neurale correlaten van het observeren van sociale interacties bij zowel gezonde als klinische deelnemers te onderzoeken.