Obecny protokół łączy funkcjonalną spektroskopię bliskiej podczerwieni (fNIRS) i obserwację opartą na wideo, aby zmierzyć synchronizację interpersonalną w kwartetach podczas wspólnego zadania rysowania.
Subskrypcja JoVE jest wymagana do oglądania tego materiału. Zaloguj się lub rozpocznij bezpłatny okres próbny.
Artykuł metodologiczny
Obecny protokół łączy funkcjonalną spektroskopię bliskiej podczerwieni (fNIRS) i obserwację opartą na wideo, aby zmierzyć synchronizację interpersonalną w kwartetach podczas wspólnego zadania rysowania.
Funkcjonalna spektroskopia bliskiej podczerwieni (fNIRS) to nieinwazyjna metoda, szczególnie odpowiednia do pomiaru aktywacji kory mózgowej u wielu badanych, co jest istotne dla badania grupowych interakcji interpersonalnych w środowisku ekologicznym. Chociaż wiele systemów fNIRS technicznie oferuje możliwość monitorowania więcej niż dwóch osób jednocześnie, nadal wymagane jest ustanowienie łatwych do wdrożenia procedur konfiguracji i niezawodnych paradygmatów do śledzenia reakcji hemodynamicznych i behawioralnych w interakcji grupowej. Niniejszy protokół łączy fNIRS i obserwację opartą na wideo w celu pomiaru synchronizacji interpersonalnej w kwartetach podczas zadania kooperacyjnego. Protokół ten zawiera praktyczne zalecenia dotyczące pozyskiwania danych i projektowania paradygmatów, a także zasady przewodnie dla przykładu ilustracyjnej analizy danych. Procedura ma na celu ocenę różnic w reakcjach interpersonalnych mózgu i zachowania między warunkami społecznymi i niespołecznymi, zainspirowanych dobrze znaną aktywnością przełamującą lody, Collaborative Face Drawing Task. Opisane procedury mogą stanowić wytyczne dla przyszłych badań mających na celu dostosowanie naturalistycznych działań grupy w zakresie interakcji społecznych do środowiska fNIRS.
Zachowanie interakcji interpersonalnej jest ważnym elementem procesu łączenia i tworzenia empatycznych więzi. Wcześniejsze badania wskazują, że zachowanie to może wyrażać się w występowaniu synchroniczności, gdy sygnały biologiczne i behawioralne zbiegają się podczas kontaktów społecznych. Dowody wskazują, że synchronizacja może wystąpić między ludźmi wchodzącymi w interakcję po raz pierwszy1,2,3. Większość badań nad interakcjami społecznymi i leżącymi u ich podstaw mechanizmami neuronalnymi wykorzystuje podejście jednoosobowe lub drugoosobowe2,4, a niewiele wiadomo na temat transpozycji tej wiedzy do grupowej dynamiki społecznej. Ocena reakcji interpersonalnych w grupach składających się z trzech lub więcej osób nadal stanowi wyzwanie dla badań naukowych. Prowadzi to do konieczności przeniesienia do laboratorium złożonego środowiska interakcji społecznych w codziennych istotach ludzkich w warunkach naturalistycznych5.
W tym kontekście, technika funkcjonalnej spektroskopii bliskiej podczerwieni (fNIRS) jest obiecującym narzędziem do oceny relacji między interakcją interpersonalną w kontekstach naturalistycznych a jej korelatami mózgowymi. Ma mniej ograniczeń w mobilności uczestników w porównaniu z funkcjonalnym rezonansem magnetycznym (fMRI) i jest odporny na artefakty ruchu6,7. Technika fNIRS działa poprzez ocenę efektów hemodynamicznych w odpowiedzi na aktywację mózgu (zmiany stężenia natlenionej i odtlenionej hemoglobiny we krwi). Różnice te można zmierzyć za pomocą stopnia dyfuzji światła podczerwonego przez tkankę skóry głowy. Wcześniejsze badania wykazały elastyczność i solidność tej techniki w eksperymentach z ekologicznym hiperskanowaniem oraz potencjał do poszerzenia wiedzy w zakresie neuronauki stosowanej6,8.
Wybór zadania eksperymentalnego do naturalistycznej oceny neuronalnych korelatów procesów interakcji społecznych w grupach jest kluczowym krokiem w podejściu do stosowanych badań neurologicznych9. Niektóre przykłady już opisane w literaturze z użyciem fNIRS w paradygmatach grupowych obejmują występ muzyczny10,11,12, interakcja w klasie8, oraz communication13,14,15,16,17.
Jednym z aspektów, które nie zostały jeszcze zbadane przez poprzednie badania, jest wykorzystanie gier rysunkowych, których główną cechą jest manipulowanie komponentami empatycznymi w celu oceny interakcji społecznych. W tym kontekście, jedną z gier często używanych do wywoływania interakcji społecznych w dynamice między nieznajomymi jest wspólna gra rysunkowa18,19. W tej grze kartki papieru są dzielone na równe części, a uczestnicy grupy mają za zadanie narysować wspólne autoportrety wszystkich członków. Na koniec każdy członek ma swój portret narysowany w sposób wspólny przez kilka rąk.
Celem jest promowanie szybkiej integracji wśród obcych sobie osób, sprowokowanej przez skierowanie uwagi wzrokowej na twarze partnerów grupy. Można to uznać za aktywność "przełamującą lody" ze względu na jej zdolność do wspierania ciekawości i wynikających z niej procesów empatycznych wśród członków19.
Jedną z zalet korzystania z zadań rysunkowych jest ich prostota i łatwość reprodukcji20. Nie wymagają również żadnego specjalnego szkolenia technicznego ani umiejętności, co widać w badaniach wykorzystujących paradygmaty wykonawstwa muzycznego21,22,23,24. Ta prostota umożliwia również wybór bardziej naturalistycznego bodźca w kontekście społecznym4,9,25.
Oprócz tego, że rysunek jest narzędziem do wywoływania zachowań społecznych w grupach, jest również uważany za narzędzie do oceny psychologicznej26. Niektóre graficzno-projekcyjne testy psychologiczne, takie jak House-Tree-Person (HTP)27,28,29, Human Figure Drawing - Sisto Scale27 i Kinetic Family Drawing30 są używane w sposób uzupełniający do diagnoz jakościowych i ilościowych. Ich wyniki zwykle wyrażają nieświadome procesy, dając wskazówki na temat systemu symbolicznego jednostki, a tym samym jej interpretacji świata, doświadczeń, uczuć itp.
Praktyka rysowania skłania do myślenia i pomaga tworzyć znaczenie dla doświadczeń i rzeczy, dodając doznania, uczucia, myśli i działania31. Daje wskazówki, jak postrzegać i przetwarzać te życiowe doświadczenia26. Rysowanie wykorzystuje kody wizualne, aby umożliwić zrozumienie i komunikowanie myśli lub uczuć, czyniąc je dostępnymi do manipulacji, a tym samym stwarzając możliwość nowych pomysłów i odczytów31.
W arteterapii rysunek jest narzędziem do pracy nad uwagą, pamięcią oraz organizacją myśli i uczuć32, i może być używany jako środek do tworzenia interakcji społecznych33.
To badanie miało na celu opracowanie naturalistycznego protokołu eksperymentalnego do oceny naczyniowych i behawioralnych reakcji mózgu podczas interakcji interpersonalnych w kwartetach przy użyciu dynamiki wspólnego rysowania. W tym protokole zaproponowano ocenę reakcji mózgu kwartetu (indywidualnie i synchronizacji między partnerami) oraz możliwe miary wyników, takie jak miary behawioralne (zachowanie rysowania i patrzenia). Celem jest dostarczenie większej ilości informacji na temat neuronauki społecznej.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Metodyka została zatwierdzona przez Komisję Etyczną Hospital Israelita Albert Einstein (HIAE) i opiera się na procedurze gromadzenia danych neuronalnych (fNIRS), a także danych dotyczących zachowania wzroku, u młodych dorosłych podczas wspólnego rysowania. Wszystkie zebrane dane były zarządzane na platformie Redcap (patrz Tabela materiałów). Projekt został poddany audytowi przez Komitet Integralności Naukowej Hospital Israelita Albert Einstein (HIAE). Jako uczestnicy niniejszego badania wybrano młodych dorosłych w wieku 18-30 lat. Od wszystkich uczestników uzyskano pisemną świadomą zgodę.
1. Przygotowanie do badania

Rycina 1: Otoczenie. Układ obejmuje kwadratowy stół, cztery stołki i dwa wsporniki przewodów (np. statywy), sprzęt fNIRS, komputer oraz kamery. (A) Schemat otoczenia: zielone numery (1-4) odpowiadają oznaczeniom uczestników oraz ich stołkom/pozycjom przy stole podczas przebiegu eksperymentu. Żółte numery: 1 = wsporniki okablowania fNIRS, 2 = odbiornik sygnałów fNIRS (laptop), 3 = NIRSport, 4 = kamera 360°, 5 = kamery pomocnicze. (B) Otoczenie przygotowane do przebiegu eksperymentu. Kliknij tutaj, aby wyświetlić większą wersję tej ryciny.

Rycina 2: Portrety kolaboracyjne – przykłady portretów narysowanych w sposób kolaboracyjny. Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tej ryciny.
2. Paradygmat eksperymentalny
Tabela 1: Warunki wspólnego rysowania. S1 = Osoba 1, S2 = Osoba 2, S3 = Osoba 3 oraz S4 = Osoba 4. Pary rysujące określają, kto rysuje kogo, a pasek rysunkowy reprezentuje położenie papieru do pisania wykorzystywanego do rysowania w każdym warunku. Na przykład w pierwszym Bloku należy użyć niebieskiego arkusza papieru. C1, C2 i C3 reprezentują 40 s paradygmatu rysowania w warunkach społecznych, które razem tworzą jeden portret. C1 (rysowanie obszaru czoła, pary rysujące: S2 i S4; S1 i S3), C2 (rysowanie obszaru nosa, pary rysujące: S1 i S4; S2 i S3) oraz C3 (rysowanie obszaru brody, pary rysujące: S3 i S4; S1 i S2). W przypadku Bloków 2 i 3 należy postępować zgodnie ze schematem. Taka randomizacja zachowuje kolejność rysowania wśród ochotników (najpierw partner siedzący naprzeciwko, następnie partner siedzący z boku, a na koniec partner siedzący obok) i zmienia kolejność rysowanych pasków papieru. Kliknij tutaj, aby pobrać tę tabelę.
Tabela 2: Randomizacja zadań w sekwencji 1 (społeczna, niespołeczna i spoczynek). Kliknij tutaj, aby pobrać tę tabelę.
3. Konfiguracja wideo i pozyskiwanie danych

Rysunek 3: Przykłady indywidualnych wzorców rysowania. Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tego rysunku.
4. Konfiguracja fNIRS i akwizycja danych

Rysunek 4: Rozmieszczenie optodów na czapce Osoby 1. Litery S i D oznaczają odpowiednio źródła i detektory. S1 w punkcie AF7 układu 10-20; S2 w AF3; S3 w AF8; S4 w AF4; D1 w Fp1; D2 w F5; D3 w Fp2; oraz D4 w F6. Kanały rozmieszczono w następującej konfiguracji: kanał 1 między S1-D1; 2 między S1-D2; 3 między S2-D1; 4 między S2-D2; 5 między S3-D3; 6 między S3-D4; 7 między S4-D3; oraz 8 między S4-FD4. Kliknij tutaj, aby wyświetlić większą wersję tego rysunku.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Protokół zastosowano w grupie czterech młodych kobiet (w wieku 24-27 lat), z których wszystkie były studentkami studiów podyplomowych (Hospital Israelita Albert Einstein, São Paulo, Brasil) na poziomie magisterskim lub doktorskim. Wszystkie uczestniczki były praworęczne, a tylko jedna z nich zgłosiła wcześniejsze doświadczenie w rysowaniu. Żadna z uczestniczek nie zgłosiła historii zaburzeń neurologicznych.
W odniesieniu do skal i wyników testów psychologicznych, u dwóch uczestników (2 i 4) od...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Badanie to miało na celu stworzenie protokołu wykorzystującego hiperskanowanie czterech mózgów jednocześnie w warunkach naturalistycznych. Paradygmat eksperymentalny wykorzystywał różne zadania rysunkowe i korelację wielu miar wyników, rysując metryki, zachowania i sygnały mózgowe. Kluczowymi etapami w ramach tego protokołu są rozważenie wyzwań wynikających z jego wysokiej złożoności oraz utrzymanie jego warunków ekologicznych i naturalistycznych.
Obserwacja wideo była kluczowa dla tego badani...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Paulo Rodrigo Bazán świadczył usługi konsultingu naukowego dla NIRx Medizintechnik GmbH oraz dla Brain Support Corporation, która jest dystrybutorem NIRx Medizintechnik GmbH. Pozostali autorzy oświadczają, że nie ma konfliktu interesów w odniesieniu do autorstwa lub publikacji tego artykułu.
Autorzy dziękują Instituto do Cérebro (InCe-IIEP) i Hospital Israelita Albert Einstein (HIAE) za wsparcie w tym badaniu. Specjalne podziękowania dla José Belém de Oliveira Neto za angielską korektę tego artykułu.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
| Nazwa | Firma | Numer katalogowy | Komentarze |
|---|---|---|---|
| 2 Złącze sieciowe | NIRx Medizintechnik GmbH, Niemcy | Nirsport 88 | Sprzęt należy do InCe ( Instituto do Cé rebro - Szpital Israelita Albert Einstein). dwa systemy fal ciągłych (NIRSport8x8, NIRx Medical Technologies, Glen Head, NY, USA) z ośmioma źródłami oświetlenia LED emitującymi dwie długości fal światła bliskiej podczerwieni (760 i 850 nm) i ośmioma detektorami optycznymi każdy. 7,91 Hz. Dane pozyskano za pomocą oprogramowania NIRStar w wersji 15.2 (NIRx Medical Technologies, Glen Head, Nowy Jork) przy częstotliwości próbkowania 3,472222. |
| 4 nasadki fNIRS | NIRx Medizintechnik GmbH, Niemcy | Czarne nasadki użyte w nagraniach miały konfigurację opartą na międzynarodowym 10-20 | |
| Câ mera 360° - Kodak Pix Pro SP360 | Kodak | Kodak Kodak PixPro: https://kodakpixpro.com/cameras/360-vr/sp360 | |
| Cameras de suporte - Iphone 8 | Apple | Iphone 8 | Obsługa aparatu |
| Zestaw narzędzi fOLD (fNIRS Optodes' Lokalizacja Decider) | Zimeo Morais, G.A., Balardin, J.B. & Sato, J.R. fNIRS Optodes' Location Decider (fOLD): zestaw narzędzi do rozmieszczenia sondy kierowany przez obszary zainteresowania mózgu. Scientific Reports. 8, 3341 (2018). https://doi.org/10.1038/s41598-018-21716-z | wersji 2.2 (https://github.com/nirx/fOLD-public) | Rozmieszczenie optodesów było prowadzone przez zestaw narzędzi fOLD (fNIRS Optodes' Location Decider, który umożliwia umieszczenie źródeł i detektorów w międzynarodowym 10– 10 system do maksymalnego pokrycia interesujących obszarów anatomicznych według kilku atlasów parcelacji. Model głowicy ICBM 152 Do wygenerowania montażu wykorzystano parcelację, która została zaprojektowana tak, aby zapewnić pokrycie najbardziej przedniej części obustronnej kory przedczołowej |
| Notatnik Microsoft Surface | Microsoft | Notebook odbiornik sygnałów fNIRS | |
| Platforma R do obliczeń statystycznych | Źródło: https://www.r-project.org | R w wersji 4.2.0 | R to wolne środowisko oprogramowania do obliczeń statystycznych i grafiki. Kompiluje się i działa na wielu różnych platformach UNIX, Windows i MacOS |
| REDCap REDCap | jest częściowo obsługiwany przez National Institutes of Health (NIH/NCATS UL1 TR000445) | REDCap to bezpieczna aplikacja internetowa do tworzenia i zarządzania ankietami i bazami danych online. | |
| oprogramowanie Mangold Interact | Mangold International GmbH, wyd. | interakcja 5.0 | Mangold: https://www.mangold-international.com/en/products/software/behavior-research-with-mangold-interact.html. Umożliwia analizę filmów wideo pod kątem wyników behawioralnych i autonomicznego monitorowania zmian fizjologicznych napędzanych emocjonalnie (może wymagać dodatkowego oprogramowania, takiego jak DataView). Umożliwiają jednoczesne korzystanie z różnych typów kamer i setek wariantów metod kodowania. |
| oprogramowanie NIRSite | NIRx Medizintechnik GmbH, Niemcy | NIRSite 2.0 | Do tworzenia montażu i pomocy w umieszczaniu i lokalizacji optodów w czarnych czapkach. |
| oprogramowanie nirsLAB-2014 | NIRx Medizintechnik GmbH, Niemcy | nirsLAB 2014 | fNIRS Oprogramowanie do przetwarzania danych |
| NIRStar | NIRx Medizintechnik GmbH, Niemcy | wersja 15.2 | do akwizycji danych fNIRS: oprogramowanie NIRStar w wersji 15.2 przy częstotliwości próbkowania 3.472222 |
| oprogramowanie NIRStim | NIRx Medizintechnik GmbH, Niemcy | Do tworzenia i organizowania bloków paradygmatu |
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.