Name: Obrazowanie mózgu: badanie neuronalnych korelatów obserwacji wirtualnych interakcji społecznych (Wideo) | JoVE Journal
Uploaded: 2011-07-06T12:00:00.000+00:00
Duration: 10 min 45 s
Description: Poznaj metodę fMRI do badania neuronalnych korelatów obserwacji wirtualnych interakcji społecznych. Technika wykorzystuje animowane postacie całego ciała w scenariuszach biznesowych, umożliwiając identyfikację regionów mózgu zaangażowanych w sieć poznania społecznego.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

Badania te zostały wsparte funduszami startowymi dla FD. KS otrzymała wsparcie w ramach letniego stypendium studenckiego z Alberta Heritage Foundation for Medical Research. FD otrzymał nagrodę Young Investigator Award od National Alliance for Research on Schizophrenia and Depression oraz nagrodę CPRF od Canadian Psychiatric Research Foundation. Autorzy chcieliby podziękować Peterowi Seresowi za pomoc w gromadzeniu danych oraz Kristinie Suen za pomoc w analizie danych.

1. Bodźce, projekt zadania i protokół eksperymentalny
Nasze bodźce zostały stworzone przy użyciu programu Poser 7.0 (<a href="http://poser.smithmicro.com/poser.html">http://poser.smithmicro.com/poser.html</a>), a prezentowane są za pomocą systemu CIGAL (<a href="http://www.nitrc.org/projects/cigal/">http://www.nitrc.org/projects/cigal/</a>).
<ol>
<li>Zadanie składa się z serii dziesięciosekundowych animowanych filmów przedstawiających niewerbalne interakcje między gościem a gospodarzem w otoczeniu biznesowym. Badany obserwuje gościa witanego przez gospodarza (warunek interakcji społecznej) lub przez kartonową makietę gospodarza (warunek braku interakcji społecznej/kontrolny).</li>
<li>Gospodarz może wykazywać zachowania zachęcające do dalszej interakcji społecznej (warunek zbliżenia) lub zachowania wskazujące na brak zainteresowania dalszą interakcją (warunek unikania).</li>
<li>Oprócz tej podstawowej manipulacji typem zachowania gospodarza, można wprowadzić inne manipulacje. Na przykład w niektórych próbach (zazwyczaj w połowie) postacie mogą podać sobie ręce w ramach protokołu powitalnego, podczas gdy w innych nie wykonują żadnej czynności. Ta manipulacja pozwala na zbadanie wpływu formalnego dotyku fizycznego na zachowanie4, który może mieć różne znaczenie w zależności od pochodzenia kulturowego obserwatora (np. zachodniego w stosunku do wschodnioazjatyckiego).</li>
<li>Inna manipulacja może polegać na zmianie perspektywy obserwatora z osobistej (Ja) na nieosobistą (Inny). Manipulacja ta ma na celu aktywację sieci neuronowych związanych z przetwarzaniem autoreferencyjnym5 i pozwala na identyfikację reakcji modulowanych przez osobiste zaangażowanie6,7 (np. nasilenie wpływu zachowania unikającego, jeśli zostanie ono odebrane osobiście). Naprzemienność tych dwóch perspektyw może być sygnalizowana na początku każdej próby.</li>
<li>Po filmach następują ekrany oceny, na których badany ocenia gospodarza pod kątem kompetencji, wiarygodności oraz zainteresowania prowadzeniem interesów w 5-stopniowej skali Likerta (0 = wcale / 4 = w dużym stopniu); oceny te powinny być zrównoważone między próbami, aby uniknąć efektów kolejności.</li>
<li>Postacie w filmach są zrównoważone pod względem prezentowanego zachowania (zbliżenie vs. unikanie), pochodzenia etnicznego (kaukaskie vs. niekaukaskie), koloru koszuli i fryzury. Należy również kontrolować podstawowe aspekty, które mogą wpływać na interakcje społeczne (np. atrakcyjność), na przykład poprzez oceny gospodarzy w trybie off-line, aby zapewnić brak systematycznych różnic między kategoriami prób i tym samym uniknąć możliwych zmiennych zakłócających (np. jeśli gospodarze wykazujący zachowanie unikające mają jednocześnie ogólnie niższe wyniki atrakcyjności). Wreszcie, biorąc pod uwagę dowody na to, że interakcje z gospodarzyniami są bardziej skuteczne wpływania na decyzje (np. finansowe)4, w obecnym badaniu wszystkie role gospodarzy powierzono kobietom, jednak płeć gospodarzy może być również zrównoważona między próbami – np. 50% kobiet vs. 50% mężczyzn.</li>
<li>Eksperyment jest podzielony na serie/bloki prób, aby umożliwić uczestnikom odpoczynek i uniknąć masowej utraty danych w przypadku awarii sprzętu. Ponadto, aby uniknąć stronniczej utraty danych, w każdym bloku powinny być idealnie równomiernie reprezentowane warunki/próby zgodnie z każdą manipulacją (np. interakcja społeczna, płeć, uścisk ręki/brak uścisku). Kolejność serii jest również zrównoważona między uczestnikami. Każda seria rozpoczyna się od sześciu sekund fiksacji, aby umożliwić stabilizację sygnału MR. Po każdej próbie filmowej następuje 8-sekundowy odstęp międzypróbowy, który kończy każdą serię/blok.</li>
<li>Należy zauważyć, że choć w porównaniu z projektami eksperymentalnymi wykorzystującymi statyczne bodźce, obecny projekt wykazuje większą trafność ekologiczną w identyfikacji neuronalnych korelatów poznania społecznego, podejście to niesie ze sobą pewne ograniczenia i wyzwania. Jednym z takich wyzwań jest potrzeba utrzymania aspektów „tła” (np. środowiska, w którym zachodzą interakcje społeczne, lub nieistotnych aspektów zachowania) na możliwie stałym poziomie w kontekście manipulowania interesującymi zmiennymi behawioralnymi (np. gestami odróżniającymi ukierunkowane interakcje społeczne), co może być trudne do osiągnięcia w warunkach z użyciem bodźców dynamicznych. Niemniej jednak uważamy, że obecne podejście stanowi rozsądny kompromis między celem zwiększenia trafności ekologicznej bodźców stosowanych w badaniach z zakresu neuronauki społecznej a ograniczeniami związanymi z wykorzystaniem narzędzi obrazowania mózgu, które wymagają odpowiedniej kontroli manipulacji eksperymentalnych, aby umożliwić wyciąganie prawidłowych wniosków na temat neuronalnych korelatów badanych zachowań.</li>
</ol>
2. Przygotowanie badanego do skanowania
Uczestników rekrutuje się zazwyczaj na podstawie wieku, stanu zdrowia, języka ojczystego oraz indywidualnych czynników ryzyka związanych z badaniem MRI, takich jak metalowe endoprotezy stawów. Jednakże, w zależności od celu badania, mogą być brane pod uwagę również inne czynniki, w tym rasa/pochodzenie etniczne, status socjoekonomiczny oraz historia zażywania środków odurzających. Wszyscy uczestnicy przekazują pisemną świadomą zgodę przed rozpoczęciem protokołu eksperymentalnego, który został zatwierdzony przez Komisję Etyczną.
Przed wejściem do pomieszczenia z urządzeniem do skanowania
<ol>
<li>W dniu skanowania uczestnicy są proszeni o wypełnienie kwestionariuszy oceniających ich aktualny stan psychiczny, aby upewnić się, że przed eksperymentem nie wykazują nadmiernego lęku lub depresji 8, 9. Oceny te mogą być również wykorzystane wraz z danymi fMRI do zbadania, w jaki sposób stan emocjonalny w momencie skanowania może wpływać na reakcje uczestników. Ponadto, w połączeniu z ocenami po skanowaniu, wstępne ewaluacje mogą służyć do upewnienia się, że ogólny stan emocjonalny uczestników nie uległ drastycznej zmianie w wyniku udziału w eksperymencie. Wreszcie można przeprowadzić inne oceny behawioralne/osobnościowe, aby dokładniej zbadać, jak indywidualne różnice w konkretnych aspektach osobowości wpływających na reakcje w kontekstach społecznych (np. lęk społeczny, wiarygodność) mogą oddziaływać na odpowiedzi uczestników podczas badania 10, 1.</li> 
<li>Przed skanowaniem uczestnik zostaje szczegółowo poinformowany o procedurach obrazowania i otrzymuje konkretne instrukcje do zadania behawioralnego (opisanego poniżej). Aby uniknąć dyskomfortu i zwiększyć biegłość w wykonywaniu zadania, uczestnik przechodzi również skróconą próbę treningową.</li>
</ol>
Wchodzenie do pomieszczenia skanowania
<ol start="3">
<li>Badany otrzymuje instrukcję, aby położyć się na plecach na stole do skanowania, z dodatkowym podparciem głowy, co ma zapewnić komfort podczas badania i zminimalizować ruchy. Aby dodatkowo ograniczyć ruchy głowy, wokół czoła badanego można lekko owinąć kawałek taśmy stroną nieprzylegającą do skóry. W razie potrzeby pod uniesione kolana badanego można również umieścić podkładki, aby zmniejszyć napięcie mięśniowe w dolnym odcinku kręgosłupa.</li>
<li>Badanym dostarczana jest ochrona słuchu (zatyczki do uszu) oraz słuchawki izolacyjne do komunikacji z eksperymentatorem podczas skanowania MRI.</li>
<li>Prawa ręka badanego jest wygodnie ułożona na panelu odpowiedzi, co pozwala na wykorzystanie lewej ręki do podparcia lub do innych pomiarów (np. reakcji przewodnictwa skóry). W pobliżu powinien znajdować się również przycisk awaryjnego stopu, aby badany mógł zasygnalizować pilną potrzebę zatrzymania skanera.</li>
<li>Przed rozpoczęciem gromadzenia danych krytyczne jest upewnienie się, że badany wyraźnie widzi projekcję ekranu z prezentowanymi bodźcami oraz że przyciski odpowiedzi działają prawidłowo.</li>
</ol>
3. Rejestracja i przetwarzanie danych
Parametry skanowania
Dane MRI zebraliśmy przy użyciu skanera 1.5 Tesla Siemens Sonata. Obrazy anatomiczne stanowiły trójwymiarowe serie anatomiczne MPRAGE (czas repetycji, TR = 160 ms; czas echa TE = 3.82 ms; liczba przekrojów = 12; rozmiar woksela = 1 x 1 x 1mm), natomiast obrazy funkcjonalne składały się z serii 28 przekrojów funkcjonalnych (rozmiar woksela = 4x4x4 mm), pozyskanych w osi osiowej za pomocą sekwencji echoplanarnej (TR = 20 ms; TE = 40 ms; pole widzenia FOV = 256 x 256mm), co pozwoliło na pełny obraz mózgu.
Analiza danych
Stosujemy Statistical Parametric Mapping (SPM2/SPM5) w połączeniu z własnymi narzędziami opartymi na programie Matlab. Przetwarzanie wstępne obejmuje typowe etapy: kontrolę jakości, wyrównanie TR, korekcję ruchu, korejestrację, normalizację oraz wygładzanie (jądro 8 mm³) 12.
<ol>
<li>Analiza danych łączy podejście oparte na poszczególnych wokselach (voxel-wise) oraz na obszarach zainteresowania (ROI), aby porównać aktywność mózgu związaną z badanymi warunkami (np. interakcja społeczna vs. brak interakcji społecznej).</li> 
<li>Analizy całego mózgu na poziomie wokseli pozwalają uzyskać mapy statystyczne identyfikujące rozległe sieci obszarów mózgu związanych z procesami leżącymi u podstaw oceny interakcji społecznych, natomiast analizy ROI umożliwiają ukierunkowane badanie odpowiedzi w konkretnych obszarach mózgu, które a priori zostały zidentyfikowane jako część sieci poznania społecznego (Rysunek 1A). Analizy ROI są również wykorzystywane do ekstrakcji sygnału fMRI w celach ilustracyjnych (Rysunek 1B). Zastosowano próg intensywności p=0.01 oraz próg rozległości wynoszący 10 sąsiadujących wokseli. Poza tymi typowymi metodami analizy danych, w badaniach nad neuronalnymi korelatami poznania społecznego mogą być stosowane inne metody analizy jako podejścia komplementarne 13, 14.</li>
<li>Na koniec można przeprowadzić analizę korelacji danych z obrazowania mózgu z danymi behawioralnymi (np. oceny wiarygodności) i/lub wynikami pomiarów osobowości (np. lęk cechowy), aby zbadać, w jaki sposób aktywność mózgu współzmienia się z indywidualnymi różnicami w zachowaniu i osobowości.</li>
</ol>
4. Reprezentatywne wyniki
<img src="/files/ftp_upload/2379/2379fig1.jpg" alt="Obrazy z funkcjonalnego rezonansu magnetycznego (fMRI) mózgu; efekty interakcji społecznych, zmiany sygnału, analiza aktywacji, wykresy." data-altupdatedat="1788235205000" data-alt="Rycina 1"> 
Rysunek 1. Zwiększona aktywność w sieć poznania społecznego w odpowiedzi na obserwację interakcji społecznych. Porównanie prób z interakcją społeczną i prób bez interakcji (kontrolnych) ujawniło aktywność w typowych dla poznania społecznego obszarach mózgu, w tym w bruździe skroniowej górnej (STS, a) oraz w bocznej i przyśrodkowej korze przedczołowej (mPFC, b &amp; odpowiednio), oraz ciało migdałowate (AMY, c). „Mapy aktywacji” są nałożone na obrazy mózgu o wysokiej rozdzielczości przedstawione w przekrojach bocznych (panele lewy i prawy) i czołowym (panel środkowy); paski kolorów wskazują gradient wartości t map aktywacji (na podstawie danych od 15 uczestników), odzwierciedlając aktywność mózgu zsynchronizowaną czasowo z początkiem zachowań zbliżania/unikania. Wykresy liniowe ilustrują przebieg czasowy sygnału fMRI, wyekstrahowany z funkcjonalnych obszarów zainteresowania (ROI) dla każdego typu próby i TR (1 TR = 2 sekundy). L = lewa; R = prawa.

<ol><li>Adolphs, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+social+brain%3A+neural+basis+of+social+knowledge%5BTitle%5D)+AND+%22Annu+Rev+Psychol%22%5BJournal%5D)">The social brain: neural basis of social knowledge.</a> Annu Rev Psychol. 60, 693-716 (2009).</li>
<li>Todorov, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Evaluating+faces+on+trustworthiness%3A+an+extension+of+systems+for+recognition+of+emotions+signaling+approach%2Favoidance+behaviors%5BTitle%5D)+AND+%22Ann+N+Y+Acad+Sci%22%5BJournal%5D)">Evaluating faces on trustworthiness: an extension of systems for recognition of emotions signaling approach/avoidance behaviors.</a> Ann N Y Acad Sci. 1124, 208-224 (2008).</li>
<li>Pelphrey, K. A., Morris, J. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Brain+Mechanisms+for+Interpreting+the+Actions+of+Others+From+Biological-Motion+Cues%5BTitle%5D)+AND+%22Curr+Dir+Psychol+Sci%22%5BJournal%5D)">Brain Mechanisms for Interpreting the Actions of Others From Biological-Motion Cues.</a> Curr Dir Psychol Sci. 15, 136-140 (2006).</li>
<li>Levav, J., Argo, J. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Physical+Contact+and+Financial+Risk+Taking%5BTitle%5D)+AND+%22Psychological+Science%22%5BJournal%5D)">Physical Contact and Financial Risk Taking.</a> Psychological Science. 21, 804-810 (2010).</li>
<li>Northoff, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Self-referential+processing+in+our+brain--a+meta-analysis+of+imaging+studies+on+the+self%5BTitle%5D)+AND+%22Neuroimage%22%5BJournal%5D)">Self-referential processing in our brain--a meta-analysis of imaging studies on the self.</a> Neuroimage. 31, 440-457 (2006).</li>
<li>Eddington, K. M., Dolcos, F., Cabeza, R., R Krishnan, K. R., Strauman, T. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Neural+correlates+of+promotion+and+prevention+goal+activation%3A+an+fMRI+study+using+an+idiographic+approach%5BTitle%5D)+AND+%22J+Cogn+Neurosci%22%5BJournal%5D)">Neural correlates of promotion and prevention goal activation: an fMRI study using an idiographic approach.</a> J Cogn Neurosci. 19, 1152-1162 (2007).</li>
<li>Eddington, K. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Neural+correlates+of+idiographic+goal+priming+in+depression%3A+goal-specific+dysfunctions+in+the+orbitofrontal+cortex%5BTitle%5D)+AND+%22Soc+Cogn+Affect+Neurosci%22%5BJournal%5D)">Neural correlates of idiographic goal priming in depression: goal-specific dysfunctions in the orbitofrontal cortex.</a> Soc Cogn Affect Neurosci. 4, 238-246 (2009).</li>
<li>Watson, D., Clark, L. A., Tellegen, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Development+and+validation+of+brief+measures+of+positive+and+negative+affect%3A+the+PANAS+Scales%5BTitle%5D)+AND+%22J+Pers+Soc+Psychol%22%5BJournal%5D)">Development and validation of brief measures of positive and negative affect: the PANAS Scales.</a> J Pers Soc Psychol. 54, 1063-1070 (1988).</li>
<li>Spielberger, C. D., Gorsuch, R. L., Lushene, R. E. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aSpielberger%2C+CD+%22Manual+for+the+State-Trait+Anxiety+Inventory%22">Manual for the State-Trait Anxiety Inventory</a>. , Consulting Psychologists Press. Palo Alto, California. (1970).</li>
<li>Heimberg, R. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Psychometric+properties+of+the+Liebowitz+Social+Anxiety+Scale%5BTitle%5D)+AND+%22Psychological+Medicine%22%5BJournal%5D)">Psychometric properties of the Liebowitz Social Anxiety Scale.</a> Psychological Medicine. 29, 199-212 (1999).</li>
<li>Costa, P. T., McCrae, R. R. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aCosta%2C+PT+%22Revised+NEO+personality+inventory+and+NEO+five+factor+inventory%3A+Professional+manual%22">Revised NEO personality inventory and NEO five factor inventory: Professional manual</a>. , Psychological Assessment. Odessa, FL. (1992).</li>
<li>Friston, K. J., Ashburner, J. T., Kiebel, S. J., Penny, W. D. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aFriston%2C+KJ+%22Statistical+Parametric+Mapping%3A+The+Analysis+of+Functional+Brain+Images%22">Statistical Parametric Mapping: The Analysis of Functional Brain Images</a>. , Elsevier. London. (2006).</li>
<li>Hanke, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((PyMVPA%3A+A+python+toolbox+for+multivariate+pattern+analysis+of+fMRI+data%5BTitle%5D)+AND+%22Neuroinformatics%22%5BJournal%5D)">PyMVPA: A python toolbox for multivariate pattern analysis of fMRI data.</a> Neuroinformatics. 7, 37-53 (2009).</li>
<li>Said, C. P., Moore, C. D., Norman, K. A., Haxby, J. V., Todorov, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Graded+representations+of+emotional+expressions+in+the+left+superior+temporal+sulcus%5BTitle%5D)+AND+%22Front+Syst+Neurosci%22%5BJournal%5D)">Graded representations of emotional expressions in the left superior temporal sulcus.</a> Front Syst Neurosci. 4, 1-8 (2011).</li>
</ol>

Nie zgłoszono żadnych konfliktów interesów.

Przedstawiony tutaj projekt eksperymentalny umożliwia badanie korelatów neuronalnych obserwacji i interpretacji mowy ciała. Projekt ten ma potencjał, aby poszerzyć naszą wiedzę na temat mechanizmów mózgowych zaangażowanych w interakcje społeczne oraz rozwinąć modele teoretyczne dotyczące tego, w jaki sposób łączymy percepcję różnych rodzajów mowy ciała lub koncepcji społecznych, takich jak wiarygodność, w celu podejmowania decyzji w interaktywnych środowiskach społecznych 3. Wiedza ta może znaleźć zastosowanie...

badanie obrazowania mózgu w celu analizy neuronalnych korelatów obserwowania wirtualnych interakcji społecznych

Brain Imaging Investigation of the Neural Correlates of Observing Virtual Social Interactions

Zdolność do oceny interakcji społecznych jest kluczowa w analizie intencji innych osób. Czynniki takie jak ekspresja twarzy i mowa ciała wpływają na nasze decyzje zarówno w życiu osobistym, jak i zawodowym 1. Takie oceny typu „przyjaciel czy wróg” często opierają się na pierwszym wrażeniu, co z kolei może wpływać na nasze decyzje o tym, czy należy „zbliżyć się czy unikać”. Poprzednie badania badające neuronalne korelaty poznania społecznego miały tendencję do wykorzystywania statycznych bodźców twarzowych 2. W niniejszej pracy przedstawiamy projekt eksperymentalny, w którym wykorzystano animowane postaci całego ciała w połączeniu z obrazowaniem metodą funkcjonalnego rezonansu magnetycznego (fMRI). Piętnastu uczestnikom zaprezentowano krótkie klipy filmowe przedstawiające interakcje gościa z gospodarzem w środowisku biznesowym podczas rejestracji danych fMRI; po każdym filmie uczestnicy dokonywali również oceny zachowania gospodarza. Taki model dokładniej odwzorowuje sytuacje z życia codziennego, a tym samym może przyczynić się do lepszego zrozumienia mechanizmów neuronalnych interakcji społecznych w prawidłowym funkcjonowaniu oraz do uzyskania wglądu w możliwe przyczyny deficytów w zachowaniach społecznych w takich stanach klinicznych jak lęk społeczny i autyzm 3.

W niniejszym artykule przedstawiono projekt eksperymentalny, w którym animowane postaci całego ciała są wykorzystywane w połączeniu z funkcjonalnym rezonansem magnetycznym (fMRI) do badania neuronalnych korelatów obserwowania wirtualnych interakcji społecznych.

Badanie obrazowania mózgu w celu analizy neuronalnych korelatów obserwowania wirtualnych interakcji społecznych

Zdolność do oceny interakcji społecznych ma kluczowe znaczenie w analizie intencji innych osób. Czynniki takie jak mimika twarzy i mowa ciała...

Ogólnym celem następującego eksperymentu jest zbadanie korelatów neuronalnych obserwacji interakcji społecznych przy użyciu postaci wirtualnych wchodzących w interakcje w kontekście społecznym w połączeniu z rejestracją FMRI. Zostanie to osiągnięte poprzez stworzenie animowanych postaci z pełnym modelem ciała, które wchodzą ze sobą w interakcje jako gospodarze i goście w otoczeniu biznesowym, oraz postaci nieożywionych, służących jako warunki kontrolne. Następnie rejestrowane są dane z obrazowania mózgu podczas gdy uczestnicy obserwują wirtualne interakcje społeczne, a następnie dane te są analizowane w celu zidentyfikowania obszarów mózgu będących częścią tzw. sieci poznania społecznego. Typowe obszary mózgu wrażliwe na obserwację i ocenę interakcji społecznych obejmują górną bruzdę skroniową, boczną i przyśrodkową korę czołową oraz ciało migdałowate, ponieważ pozwala to na badanie neurokorelatów poznania społecznego.Kwestia ta może przyczynić się do zrozumienia potencjalnych przyczyn deficytów w zachowaniach społecznych, które obserwuje się w takich stanach klinicznych jak fobia społeczna i autyzm. Główną zaletą tej techniki w porównaniu z istniejącymi metodami, takimi jak te wykorzystujące bodźce twarzowe, jest możliwość zastosowania manipulacji bardziej przypominających rzeczywiste interakcje społeczne, np. formalnego kontaktu fizycznego i uścisku dłoni, dzięki wykorzystaniu animowanych postaci całego ciała. Jest to rozwiązanie niemożliwe do osiągnięcia przy użyciu samych bodźców twarzowych.Zadanie składa się z serii dziesięciosekundowych animowanych filmów przedstawiających niewerbalne interakcje między gościem a gospodarzem. W warunkach biznesowych badany obserwuje gościa, który jest witany przez gospodarza, co stanowi warunek interakcji społecznej, lub przez tekturową sylwetkę gospodarza, co stanowi warunek braku interakcji społecznej lub grupę kontrolną. Gospodarz może wykazywać zachowania zachęcające do dalszych interakcji społecznych, co określa się jako warunek zbliżania (approach), lub zachowania, które mogą wskazywać na brak zainteresowania dalszą interakcją, co określa się jako warunek unikania (avoid).Oprócz podstawowych rodzajów zachowań przejawianych przez gospodarza, można uwzględnić badanie wpływu formalnego kontaktu fizycznego na zachowanie. Na przykład w połowie prób postaci mogą podać sobie ręce w ramach protokołu powitania, podczas gdy w pozostałych nie podejmują żadnej aktywności. Manipulacja ta może mieć różne znaczenie w zależności od tła kulturowego widza.Inne manipulacje mogą polegać na zmianie perspektywy obserwatora z osobistej na bezosobową. Poprzez wyświetlanie słów „ja” lub „inny”, manipulacja ta pozwala na identyfikację reakcji modulowanych przez osobiste zaangażowanie. Naprzemienność tych dwóch perspektyw może być zaprogramowana na początku każdej próby.Po filmach mogą następować różne ekrany oceny. Na przykład można poprosić badanego o ocenę prowadzącego pod kątem kompetencji, wiarygodności oraz zainteresowania prowadzeniem działalności biznesowej w pięciostopniowej skali, gdzie zero oznacza „wcale”, a pięć „w bardzo dużym stopniu”. Oceny te powinny być zrównoważone w kolejności prezentacji w różnych próbach, aby uniknąć efektów kolejności.Ponadto postacie w materiałach wideo powinny być zrównoważone pod względem prezentowanych zachowań, pochodzenia etnicznego, koszuli, koloru oraz fryzury. Należy również kontrolować podstawowe aspekty, które mogą wpływać na interakcje społeczne, takie jak atrakcyjność, aby zapewnić brak systematycznych różnic między kategoriami prób. Każda seria powinna rozpoczynać się od sześciu sekund fiksacji wzroku w celu stabilizacji sygnału MR, a kolejność prób powinna być zrandomizowana w obrębie każdego bloku i zrównoważona między uczestnikami, aby uniknąć efektów przewidywalności bodźca oraz efektów kolejności.Po każdej próbie filmowej oraz po zakończeniu każdego przebiegu następuje ośmiosekundowy odstęp między próbami. Ponadto, aby uniknąć utraty danych wynikającej z błędu systematycznego, idealnie byłoby, aby każda manipulacja była równomiernie reprezentowana w każdym bloku zgodnie z warunkiem. Po przybyciu badanego należy upewnić się, że uzyskano pisemną świadomą zgodę oraz przeprowadzono badanie w kierunku bezpieczeństwa MRI.Przed skanowaniem należy również poprosić badanego o wypełnienie kwestionariuszy oceniających cechy osobowości oraz aktualny stan psychiczny, które mogą wpływać na odpowiedzi uczestników podczas badania. Szczegółowo poinformuj uczestnika o procedurach skanowania i przekaż konkretne instrukcje dotyczące zadania behawioralnego, aby uniknąć dyskomfortu i zwiększyć stopień zapoznania się z zadaniem. Ponadto przeprowadź z uczestnikiem skróconą próbę praktyczną.Następnie wprowadź badanego do pomieszczenia skanowania i poproś go o położenie się na plecach na stole skanera. Zapewnij ochronę przed powietrzem oraz słuchawki izolacyjne do komunikacji. Podczas skanowania zastosuj dodatkowe podparcie głowy, aby zapewnić komfort i zminimalizować ruchy podczas badania.Ponadto, aby dodatkowo zminimalizować ruchy głowy podczas oceny automatycznych, utajonych reakcji psychofizjologicznych na obrazy emocjonalne i neutralne, wokół czoła uczestnika można lekko owinąć pasek taśmy stroną nieprzylepną. Oprócz ocen jawnych, podczas skanowania FMRI można również rejestrować reakcje przewodnictwa skóry. Na koniec wygodnie ułóż prawą rękę badanego na urządzeniu do udzielania odpowiedzi i sprawdź, czy przyciski działają prawidłowo. W pobliżu umieść przycisk awaryjnego zatrzymania, aby badany mógł zasygnalizować pilną potrzebę zatrzymania skanera przed rozpoczęciem zbierania danych.Upewnij się, że badany wyraźnie widzi projekcję ekranu służącą do prezentacji bodźców. Najpierw uzyskaj strukturalny obraz T1 o wysokiej rozdzielczości, taki jak SPGR lub MP rage. Następnie skonfiguruj serie funkcjonalne tak, aby zapewnić pełny zasięg obrazowania mózgu.W naszych badaniach uzyskujemy serię 28 przekrojów funkcjonalnych o rozmiarze voxela 4x4x4 mm, pobieranych w płaszczyźnie osiowej. Przy użyciu sekwencji impulsów echo planarna z TR wynoszącym 2000 ms, TE wynoszącym 40 ms oraz polem widzenia (FOV) o wymiarach 256x256 mm, poinformuj badanego, że obrazowanie funkcjonalne zaraz się rozpocznie i przypomnij mu lub jej o zadaniach, które zostaną wykonane. Następnie upewnij się, że skaner uruchamia się synchronicznie z prezentacją bodźców.Po zakończeniu skanowania pomóż uczestnikowi wyjść ze skanera i pamiętaj, aby podziękować mu za udział w eksperymencie. Zebrane dane można analizować za pomocą dowolnego pakietu oprogramowania do przetwarzania fMRI, takiego jak mapowanie parametryczne statystyczne, powszechnie znane jako SPM. W naszym laboratorium używamy go w połączeniu z wewnętrznymi skryptami.Przetwarzanie wstępne przy użyciu narzędzi laboratoryjnych w naszej grupie obejmuje typowe etapy: zapewnienie jakości, wyrównywanie obrazów, korekcję ruchu, koregistrację, normalizację oraz wygładzanie przestrzenne z jądrem o rozmiarze ośmiu milimetrów. Podczas korzystania z SPM, implementowany jest ogólny model liniowy w celu oceny dopasowania danych zarejestrowanych dla każdego badanego stanu do określonej funkcji odpowiedzi hemodynamicznej. Alternatywnie, dane z każdego stanu mogą być selektywnie uśredniane, aby zobrazować surowy sygnał fMRI związany z każdym stanem, bez przyjętych założeń dotyczących kształtu funkcji odpowiedzi hemodynamicznej.W tym przypadku różnice w reakcji mogą być oceniane w czasie, punkt po punkcie, a kontrasty interesujące badacza ujawniają zmiany w stosunku do stanu przed bodźcem, linii bazowej oraz różnice między jedną kondycją a drugą. Analizy te mogą być stosowane oddzielnie lub komplementarnie. Analiza danych może łączyć podejście wolokselowe (voxel-wise) z analizą obszarów zainteresowania (ROI), aby porównać aktywność mózgu związaną z badanymi warunkami, takimi jak interakcja społeczna versus brak interakcji społecznej.Analiza voxel-wise całego mózgu pozwoli na stworzenie map statystycznych identyfikujących rozległe sieci obszarów mózgu powiązanych z zadaniem, natomiast analiza ROI umożliwi ukierunkowane badanie odpowiedzi w konkretnych regionach mózgu, zdefiniowanych a priori jako elementy sieci poznania społecznego. Analiza obszarów zainteresowania może być również wykorzystana do wyodrębnienia sygnału fMRI na potrzeby ilustracyjne. Porównanie prób interakcji społecznej z próbami kontrolnymi bez interakcji wykazało aktywność w typowych obszarach mózgu odpowiedzialnych za poznanie społeczne.Tutaj widzimy mapę funkcjonalną przedstawiającą aktywacje w górnej bruździe skroniowej, a także w bocznej korze przedczołowej. Pasek kolorów wskazuje gradient wartości T (TValue) mapy aktywacji. Wykresy liniowe ilustrują przebiegi czasowe sygnału fMRI wyodrębnione z obszarów zainteresowania (ROI) każdego regionu mózgu dla każdego typu próby i punktu czasowego.Tutaj widzimy aktywację w ciele migdałowatym, ponownie wraz z przebiegiem czasowym ROI, a na koniec odpowiedź w przyśrodkowej korze przedczołowej. Wszystkie dane opierają się na wynikach od 15 uczestników, odzwierciedlających aktywność mózgu zsynchronizowaną czasowo z początkiem zachowań zbliżania i unikania. Podczas przeprowadzania tej procedury ważne jest zastosowanie ekologicznie trafnych bodźców, które są odpowiednio zrównoważone i zsynchronizowane czasowo. Po obejrzeniu tego filmu powinni Państwo mieć dobrą wiedzę na temat tego, jak wykorzystywać animowane wirtualne postacie całego ciała.W połączeniu z rejestracjami fMRI w celu zbadania neuronalnych korelatów obserwowania interakcji społecznych u uczestników zdrowych oraz klinicznych.

brain-imaging-investigation-neural-correlates-observing-virtual

Research

JoVE Journal

Neuroscience

Neuronauka

Badanie obrazowania mózgu dotyczące neuronowych korelatów obserwowania wirtualnych interakcji społecznych

Przedstawiamy protokół umożliwiający badanie neuronalnych korelacji świadomej i automatycznej regulacji emocji z wykorzystaniem funkcjonalnego obrazowania rezonansem magnetycznym. Protokół ten może być stosowany u zdrowych uczestników, zarówno młodych, jak i starszych, a także u pacjentów klinicznych.

Obrazowanie mózgu w badaniu neuronalnych korelatów regulacji emocji

Źródło: Reindl, V., et al. Przeprowadzanie eksperymentów hiperskaningowych z funkcjonalną spektroskopią w bliskiej podczerwieni. J. Vis. Exp. (2019) Ten film pokazuje zastosowanie funkcjonalnej spektroskopii bliskiej podczerwieni (fNIRS) do pomiaru aktywności mózgu podczas interakcji społecznych. Uczestnicy angażują się w skoordynowane zadanie, które zwiększa aktywność w korze przedczołowej, regionie krytycznym dla zachowań społecznych, podczas gdy system wykrywa zmiany w absorpcji światła...

Funkcjonalna spektroskopia bliskiej podczerwieni do rejestrowania aktywności mózgu podczas interakcji społecznych

Badania nad wykluczeniem społecznym ogromnie się rozwinęły w ostatnich latach. Wraz z rozwojem tej dziedziny konieczne jest opracowanie zaawansowanych metodologii pozwalających na jednoczesny pomiar wyników neuronalnych i behawioralnych podczas wykluczenia społecznego. Protokół ten wykorzystuje potencjały mózgu związane ze zdarzeniami do rejestrowania bieżącej aktywności neuronalnej podczas skomputeryzowanych interakcji społecznych.

Pomiar aktywności neuronalnej i behawioralnej podczas trwających skomputeryzowanych interakcji społecznych: badanie potencjałów mózgu związanych ze zdarzeniami

Ten protokół prezentuje nowatorską metodologię neuronalnego dekodowania intencji swobodnie zachowujących się niemowląt podczas nieskryptowanej interakcji społecznej z aktorem. Aktywność neuronalna jest uzyskiwana za pomocą nieinwazyjnej elektroencefalografii aktywnej skóry głowy o dużej gęstości (EEG). Dane kinematyczne są zbierane za pomocą inercyjnych jednostek pomiarowych i uzupełniane zsynchronizowanym zapisem wideo.

Nowatorskie eksperymentalne i analityczne podejście do multimodalnego neuronalnego dekodowania intencji podczas interakcji społecznych u swobodnie zachowujących się ludzkich niemowląt

Ten protokół opisuje wykorzystanie filmów do badania mechanizmów mózgowych leżących u podstaw ukrytych uprzedzeń społecznych podczas funkcjonalnego rezonansu magnetycznego. Kiedy twarz bohatera jest przedstawiona po filmie podprogowo, wywołuje to ukrytą reakcję opartą na wiedzy o bohaterze zdobytej podczas filmu.

Pomiar podprogowy po filmie (PMSM) do badania ukrytych uprzedzeń społecznych

Przedstawiono protokół przeprowadzania eksperymentów hiperskanowania fNIRS na diadach wspólnego uczenia się w naturalnym środowisku uczenia się. Ponadto przedstawiono proces analizy synchronizacji międzymózgowej (IBS) sygnałów hemoglobiny natlenionej (Oxy-Hb).

Synchronizacja między mózgami w otwartym uczeniu się opartym na współpracy: badanie fNIRS-Hyperscanning

Obecny protokół łączy funkcjonalną spektroskopię bliskiej podczerwieni (fNIRS) i obserwację opartą na wideo, aby zmierzyć synchronizację interpersonalną w kwartetach podczas wspólnego zadania rysowania.

Synchronizacja grupowa podczas wspólnego rysowania przy użyciu funkcjonalnej spektroskopii bliskiej podczerwieni

Koherencja transformacji falkowej (WTC) to powszechna metodologia oceny sprzężenia między sygnałami, która jest używana w badaniach hiperskanowania funkcjonalnej spektroskopii bliskiej podczerwieni (fNIRS). W niniejszej pracy przedstawiono zestaw narzędzi do oceny kierunkowości interakcji sygnału.

Nowe ramy zrozumienia koherencji międzymózgowej w badaniach hiperskanowania funkcjonalnej spektroskopii bliskiej podczerwieni (fNIRS)

Obrazy motoryczne w środowisku wirtualnej rzeczywistości mają szerokie zastosowanie w systemach interfejsu mózg-komputer. Manuskrypt ten przedstawia wykorzystanie spersonalizowanych cyfrowych awatarów, które przypominają uczestników wykonujących ruchy wyobrażone przez uczestnika w środowisku rzeczywistości wirtualnej, aby zwiększyć immersję i poczucie posiadania ciała.

Wydajność obrazowania motorycznego dzięki ucieleśnionym cyfrowym bliźniakom w środowisku interfejsu mózg-komputer z obsługą rzeczywistości wirtualnej

Prezentowany tutaj jest potok analizy wideo, który pokonuje wyzwania związane z monitorowaniem zachowań w środowiskach MRI, pozwalając na wykrywanie nieinstruowanych reakcji behawioralnych na zewnętrzne sygnały. Analiza ta ułatwi bardziej kompleksowe zrozumienie wywołanych zmian stanu wewnętrznego i aktywności całego mózgu.

Profilowanie reakcji na zachowanie matki podczas obrazowania całego mózgu

Protokół ma na celu szczegółowe opisanie metodologii przeprowadzania badania hiperskanowania fNIRS w poradnictwie psychologicznym. Obejmuje to przygotowania do eksperymentu, procedurę zbierania danych oraz późniejszy proces analizy danych.

Funkcjonalne badanie hiperskanowania spektroskopii bliskiej podczerwieni w poradnictwie psychologicznym

Poznaj metodę fMRI do badania neuronalnych korelatów obserwacji wirtualnych interakcji społecznych. Technika wykorzystuje animowane postacie całego ciała w scenariuszach biznesowych, umożliwiając identyfikację regionów mózgu zaangażowanych w sieć poznania społecznego.

Badanie obrazowania mózgu w celu analizy neuronalnych korelatów obserwowania wirtualnych interakcji społecznych

Przeglądaj więcej filmów