Espectroscopia funcional de infravermelho próximo para registrar a atividade cerebral durante interações sociais

Resumo

Fonte: Reindl, V., et al. Conduzindo experimentos de hipervarredura com espectroscopia funcional de infravermelho próximo. J. Vis. Exp. (2019)

Este vídeo demonstra o uso de espectroscopia funcional de infravermelho próximo (fNIRS) para medir a atividade cerebral durante as interações sociais. Os participantes se envolvem em uma tarefa coordenada que aumenta a atividade no córtex pré-frontal, uma região crítica para o comportamento social, enquanto o sistema detecta mudanças na absorção de luz devido à oxigenação do sangue. Ao analisar a sincronia da atividade cerebral entre os participantes, o estudo avalia a dinâmica neural subjacente à interação social.

Protocolo

Todos os procedimentos envolvendo participantes humanos foram realizados em conformidade com as diretrizes institucionais, nacionais e internacionais para o bem-estar humano e foram revisados pelo conselho de revisão institucional local.

1. Preparação antes da chegada do participante

1. Prepare as tampas NIRS.
   1. Escolha os tamanhos de tampa do mesmo tamanho ou ligeiramente maiores que a circunferência da cabeça do participante.
   2. Corte 15 orifícios com um diâmetro de aproximadamente 15 mm cada, dispostos em uma grade horizontal 3x5, na área da testa de cada uma das 2 tampas de eletroencefalograma (EEG) brutas. Certifique-se de que os orifícios estejam espaçados de 30 mm um do outro em qualquer direção, que a coluna intermediária de orifícios esteja localizada no centro da testa, ou seja, acima do nariz e que a linha inferior esteja localizada acima das sobrancelhas.
   3. Para tornar as tampas mais confortáveis e minimizar as marcas de pressão, prenda material de espuma macia (por exemplo, fita adesiva de vedação de janela ou material de espuma de borracha plana semelhante) no lado interno da grade do suporte entre os soquetes da sonda e nas bordas. Use fita adesiva dupla face ou linha de costura, se necessário.
   4. Monte uma grade de suporte de sonda 3x5 vazia em cada uma das tampas de EEG modificadas, de modo que a própria grade de suporte seja colocada na parte interna da tampa e os soquetes do suporte fiquem presos nos orifícios.
      Nota: O sistema de medição NIRS tem dois conjuntos de sondas separados, use um conjunto de sondas para cada participante.
   5. Insira cuidadosamente as sondas nos soquetes de suporte apropriados nas grades, de modo que apenas a primeira saliência de cada sonda seja montada no soquete, o que resulta em um som de clique.
   6. Abra a janela do monitor do conjunto de sondas no sistema de medição NIRS e selecione 2 conjuntos de sondas dispostos em uma grade 3x5 cada, um para a criança participante e outro para o adulto. Certifique-se de que os arranjos de teste das duas tampas correspondam aos arranjos na janela do conjunto de teste (ou seja,} mesmo local dos respectivos números de teste emissor e receptor).
2. Prepare o experimento.
   1. Inicie o sistema de medição NIRS com diodos laser ligados 30 minutos antes da medição, de modo que o sistema atinja uma temperatura operacional estável.
   2. Defina todas as opções necessárias no sistema de medição NIRS. Certifique-se de que o dispositivo esteja configurado para medição relacionada a eventos e que a entrada serial RS232, necessária para receber gatilhos do paradigma experimental, esteja ativa.
      Nota: O experimento é uma versão adaptada por um paradigma desenvolvido por Cui et al., programado nas extensões não comerciais do Psychophysics Toolbox, versão 3.0.11.
   3. Prepare o paradigma experimental iniciando o software de computação técnica que serve como base para as extensões do Psychophysics Toolbox e definindo o diretório atual para a pasta em que o paradigma está salvo.
   4. Coloque dois apoios de queixo na frente da tela do computador para evitar movimentos da cabeça durante o experimento.

2. Chegada do participante ao laboratório

1. Prepare os participantes.
   1. Mostre e explique a configuração experimental, incluindo o sistema de medição NIRS, aos participantes. Certifique-se sempre de que os participantes não olhem diretamente para o feixe de laser do sistema de medição NIRS, pois isso pode ser prejudicial aos olhos.
   2. Sente os participantes um ao lado do outro em frente à tela do computador. Ajuste a altura dos apoios de queixo de forma que ambos os participantes se sentem confortavelmente.
   3. Instrua os participantes e administre os testes práticos do jogo cooperativo e competitivo. Dê instruções adicionais durante os testes práticos, se necessário.
   4. Meça e marque o ponto Fpz de acordo com o sistema 10-20, que é 10% da distância entre o násio e o íon, na cabeça de cada participante.
   5. Coloque as tampas com as sondas cuidadosamente na cabeça dos participantes, com o laser desligado. Coloque a frente da tampa, incluindo a grade da sonda, na testa do participante primeiro e depois puxe a parte de trás da tampa em direção ao pescoço. Certifique-se de que a sonda do meio da linha inferior esteja colocada em Fpz e a coluna da sonda do meio esteja alinhada ao longo da curva de referência sagital.
   6. Coloque as cordas de fibra no braço do suporte preso ao sistema de medição NIRS de forma que fiquem soltas sem contato com o participante ou cadeira e que não puxem as tampas. Use um suporte adicional (, por exemplo., pedestal de microfone modificado ou similar) para o segundo participante, se necessário.
   7. Empurre cada sonda ainda mais em seu soquete até que o pequeno nariz branco no centro da parte superior do invólucro da sonda esteja visível.
      Nota: O nariz é empurrado para cima por um mecanismo de mola helicoidal assim que a ponta da sonda toca o couro cabeludo do participante.
   8. Ligue o laser novamente e teste a qualidade do sinal clicando no botão Auto Gain na janela do monitor do conjunto de sondas do sistema de medição NIRS.
   9. Se um canal não tiver um sinal suficiente (ou seja, se estiver marcado em amarelo), coloque suavemente o cabelo embaixo da ponta da sonda ao redor de lado. Se necessário, empurre as sondas ainda mais em seus soquetes, mas garanta o conforto do participante. Verifique se a qualidade do sinal melhorou (ou seja, o canal agora está marcado em verde) clicando no botão Auto Gain novamente.
   10. Se a etapa 2.1.9. não leva a uma melhoria do sinal, ajuste a intensidade do sinal. Se houver muito sinal (ou seja, se o canal estiver marcado em vermelho), altere a intensidade do sinal para baixa intensidade do sinal clicando repetidamente no símbolo da respectiva sonda na janela do monitor do conjunto de sonda do sistema de medição NIRS. Se não houver sinal suficiente (ou seja, se o canal estiver marcado em amarelo), altere a intensidade do sinal para alta intensidade do sinal, novamente clicando repetidamente no símbolo da respectiva sonda.
2. Execute o experimento
   1. Quando não houver dúvidas após os testes práticos e uma boa qualidade de sinal for garantida, inicie o paradigma experimental.
   2. Coloque uma toalha sobre as mãos dos participantes para que eles não possam ver os movimentos das mãos de seus respectivos parceiros de jogo.
   3. Após o experimento, salve os dados e exporte os dados brutos de intensidade da luz como um arquivo de texto clicando no botão Saída do arquivo de texto. Não aplique nenhum filtro no sistema de medição NIRS.
   4. Limpe todos os materiais necessários (sondas, porta-sondas, apoios de queixo) com etanol. Lave as tampas em um ciclo suave com detergente neutro.

Materiais

Lista de materiais utilizados neste artigo

Nome	Empresa	Número de catálogo	Comentários
Sistema de medição NIRS com conjuntos de sondas e grades de suporte de sonda	Hitachi Medical Corporation, Tóquio, Japão	Sistema de topografia óptica ETG-4000	O protocolo de estudo atual requer um segundo conjunto de sonda adulto opcional para 52 canais de medição no total, bem como duas grades de suporte de sonda 3x5.
}tampas de EEG brutas	EASYCAP GmbH, Herrsching, Alemanha	C-SCMS-56; C-SCMS-58	As tampas devem ser fornecidas com orifícios para sondas NIRS pelo experimentador. Escolha o tamanho da touca do mesmo tamanho ou um pouco maior que a circunferência da cabeça do participante.
Software de computação técnica	The MathWorks, Inc., Natick, MA	MATLAB R2014a (ou versões posteriores)	Serve como base para extensões Psychophysics Toolbox (apresentação de estímulo), SPM para fNIRS toolbox (análise de dados fNIRS) e ASToolbox (computação WTC).