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

Protokół ten ujawnia synchronizację między mózgami we współpracujących diadach w środowisku naturalistycznym za pomocą techniki hiperskanowania fNIRS. Istotną zaletą tej techniki jest to, że umożliwia ona badanie dynamiki w czasie rzeczywistym dwóch lub więcej oddziałujących na siebie mózgów. Przed rozpoczęciem eksperymentu uruchom system spektroskopii bliskiej podczerwieni w celu osiągnięcia stabilnej temperatury roboczej, a następnie załóż elastyczną czepek pływacki, aby umieścić siatkę uchwytu optody i przygotuj nasadki NIRS zgodnie z opisem w manuskrypcie tekstowym.

W przypadku kanału z niewystarczającymi sygnałami użyj podświetlanych sond światłowodowych, aby przesunąć włosy pod końcówką sondy na jedną stronę. Gdy temperatura robocza się ustabilizuje, upewnij się, że odbiornik wyzwalacza jest aktywny i ustaw tryb pomiaru na pomiar związany ze zdarzeniem. Przygotuj podświetlaną sondę światłowodową, aby odsunąć włosy na bok.

Poinstruuj uczestników o szczegółach metod pomiaru NIRS i nie patrz bezpośrednio w wiązki laserowe, ponieważ wiązka laserowa może być szkodliwa dla oczu uczestnika. Poproś uczestników, aby usiedli twarzą w twarz, aby upewnić się, że widzą się bezpośrednio i dostosuj odległość krzesła od stołu, aby uczestnicy siedzieli wygodnie. Włącz przycisk lasera, połóż cztery wiązki światłowodów luźno na ramionach uchwytu bez kontaktu z uczestnikami lub krzesłami i umieść nasadkę z zestawami sond na głowach uczestników, upewniając się, że zestawy sond trzy na pięć zakrywają czoło uczestnika, a zestawy sond cztery na cztery zakrywają lewą korę skroniowo-ciemieniową, Następnie ostrożnie wepchnij każdą sondę sprężynową głębiej w gniazdo sondy, tak aby końcówka sondy dotykała skóry głowy uczestnika.

Następnie pozwól dwóm uczestnikom na wspólne zapoznanie się z materiałami edukacyjnymi w pięciominutowym stanie odpoczynku, który służy jako punkt odniesienia. Najpierw, aby sprawdzić jakość sygnału, kliknij automatyczne wzmocnienie w oknie monitora zestawu sondy działającej maszyny NIRS, a następnie zaznacz słaby sygnał kanału na żółto, a wystarczający sygnał na zielono i powtarzaj tę procedurę, aż wszystkie kanały zostaną zaznaczone na zielono. Po zakończeniu eksperymentu kliknij Wyjście pliku tekstowego, aby wyeksportować surowe dane o natężeniu światła i zapisać dane jako plik tekstowy.

Użyj trójwymiarowego digitizera, aby określić lokalizacje emiterów, odbiorników i innych odniesień dla każdego uczestnika, a następnie uzyskaj współrzędne MNI kanałów rejestrujących za pomocą dostępnej na rynku platformy obliczeń numerycznych. Przeanalizowano dane od każdego uczestnika w każdym kanale. Zobrazowano optogęstość w kanale 33 dla określonej diady.

Dane zostały wyodrębnione przy użyciu metody usuwania artefaktów ruchu opartej na falkach, samodzielnie i wraz z analizą głównych składowych. Różnica między krzywymi sugeruje, że PCA jest skuteczny w usuwaniu sygnałów nieneuronalnych. Zwizualizowano macierz koherencji transformacji falkowej.

Mapa kolorów wahała się od niebieskiego do żółtego, reprezentując wartości synchronizacji między mózgami w zakresie od zera do jednego, gdzie jeden oznacza największą spójność między dwoma sygnałami, a zero oznacza brak spójności. Ponadto uzyskano również znaczące współczynniki, przy czym silna koherencja wokół jednego herca reprezentuje spójność rytmu serca diady. Porównanie obserwowanej wartości T z rozkładem losowej wartości T pokazuje istotne wyniki w zidentyfikowanym FOI.

Ważne jest, aby upewnić się, że zestaw sond obejmuje obszar zainteresowania i starać się zmniejszyć odchylenie.