Artigo de método

Sincronização de grupos durante o desenho colaborativo usando espectroscopia funcional de infravermelho próximo

DOI:

10.3791/63675

5 de agosto de 2022

Neste artigo

Resumo

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O presente protocolo combina espectroscopia funcional no infravermelho próximo (fNIRS) e observação baseada em vídeo para medir a sincronização interpessoal em quartetos durante uma tarefa de desenho colaborativo.

Resumo

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A espectroscopia funcional no infravermelho próximo (fNIRS) é um método não invasivo particularmente adequado para medir a ativação do córtex cerebral em vários indivíduos, o que é relevante para o estudo de interações interpessoais em grupo em ambientes ecológicos. Embora muitos sistemas fNIRS ofereçam tecnicamente a possibilidade de monitorar mais de dois indivíduos simultaneamente, ainda é necessário estabelecer procedimentos de configuração fáceis de implementar e paradigmas confiáveis para rastrear respostas hemodinâmicas e comportamentais na interação grupal. O presente protocolo combina fNIRS e observação baseada em vídeo para medir a sincronização interpessoal em quartetos durante uma tarefa cooperativa. Este protocolo fornece recomendações práticas para aquisição de dados e design de paradigmas, bem como princípios orientadores para um exemplo ilustrativo de análise de dados. O procedimento é projetado para avaliar as diferenças nas respostas interpessoais cerebrais e comportamentais entre condições sociais e não sociais inspiradas por uma atividade de quebra-gelo bem conhecida, a Tarefa Colaborativa de Desenho de Rosto. Os procedimentos descritos podem orientar estudos futuros para adaptar as atividades de interação social naturalista do grupo ao ambiente fNIRS.

Introdução

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O comportamento de interação interpessoal é um componente importante do processo de conexão e criação de laços empáticos. Pesquisas anteriores indicam que esse comportamento pode ser expresso na ocorrência de sincronicidade, quando os sinais biológicos e comportamentais se alinham durante o contato social. Evidências mostram que a sincronicidade pode ocorrer entre pessoas que interagem pela primeira vez 1,2,3. A maioria dos estudos sobre interações sociais e seus mecanismos neurais subjacentes utiliza uma abordagem de uma única pessoa ou segunda pessoa2,4, e pouco se sabe sobre a transposição desse conhecimento para a dinâmica social de grupo. Avaliar respostas interpessoais em grupos de três ou mais indivíduos ainda é um desafio para a pesquisa científica. Isso leva à necessidade de trazer para o laboratório o complexo ambiente de interações sociais no cotidiano dos seres humanos sob condições naturalistas5.

Nesse contexto, a técnica funcional de espectroscopia de infravermelho próximo (fNIRS) é uma ferramenta promissora para avaliar as relações entre a interação interpessoal em contextos naturalistas e seus correlatos cerebrais. Apresenta menos restrições à mobilidade dos participantes em comparação com a ressonância magnética funcional (fMRI) e é resiliente a artefatos de movimento 6,7. A técnica fNIRS funciona avaliando os efeitos hemodinâmicos em resposta à ativação cerebral (alterações na concentração sanguínea de hemoglobina oxigenada e desoxigenada). Essas variações podem ser medidas pela quantidade de difusão da luz infravermelha através do tecido do couro cabeludo. Estudos prévios demonstraram a flexibilidade e robustez da técnica em experimentos ecológicos de hipervarredura e o potencial para ampliar o conhecimento em neurociência aplicada 6,8.

A escolha de uma tarefa experimental para a avaliação naturalista dos correlatos neurais dos processos de interação social em grupos é um passo crucial na abordagem dos estudos de neurociência aplicada9. Alguns exemplos já relatados na literatura com o uso de fNIRS em paradigmas de grupo incluem performance musical 10,11,12, interação em sala de aula8 e comunicação 13,14,15,16,17.

Um dos aspectos ainda não explorados por estudos anteriores é a utilização de jogos de desenho que têm como principal característica a manipulação de componentes empáticos para avaliar a interação social. Nesse contexto, um dos jogos frequentemente utilizados para induzir a interação social em dinâmicas entre estranhos é o jogo de desenho colaborativo18,19. Neste jogo, as folhas de papel são divididas em partes iguais, e os participantes do grupo são desafiados a desenhar autorretratos compartilhados de todos os membros. No final, cada membro tem seu retrato desenhado de forma colaborativa por várias mãos.

O objetivo é promover a rápida integração entre estranhos, provocada pelo direcionamento da atenção visual para os rostos dos parceiros do grupo. Pode ser considerada uma atividade "quebra-gelo" devido à sua capacidade de apoiar a curiosidade e consequentes processos empáticos entre os membros19.

Uma das vantagens do uso de tarefas de desenho é sua simplicidade e facilidade de reprodução20. Também não requerem nenhum treinamento técnico ou habilidades específicas, como visto nos estudos que utilizaram paradigmas de desempenho musical21,22,23,24. Essa simplicidade também possibilita a escolha de um estímulo mais naturalista dentro de um contexto social 4,9,25.

Além de ser um instrumento de indução de comportamento social em grupos, o desenho também é considerado uma ferramenta de avaliação psicológica26. Alguns testes psicológicos gráfico-projetivos, como o House-Tree-Person (HTP)27,28,29, o Human Figure Drawing - Sisto Scale 27 e o Kinetic Family Drawing30 são utilizados de forma complementar para diagnósticos qualitativos e quantitativos. Seus resultados geralmente expressam processos inconscientes, dando pistas sobre o sistema simbólico do indivíduo e, portanto, suas interpretações do mundo, experiências, afetos, etc.

A prática do desenho faz pensar e ajuda a criar sentido para experiências e coisas, agregando sensações, sentimentos, pensamentos e ações31. Dá pistas sobre como perceber e processar essas experiências de vida26. O desenho utiliza códigos visuais para permitir compreender e comunicar pensamentos ou sentimentos, tornando-os acessíveis à manipulação e, assim, criando a possibilidade de novas ideias e leituras31.

Na arteterapia, o desenho é uma ferramenta para trabalhar a atenção, a memória e a organização de pensamentos e sentimentos32, podendo ser utilizado como meio de produção de interação social33.

Este estudo teve como objetivo desenvolver um protocolo experimental naturalista para avaliar as respostas cerebrais vasculares e comportamentais durante a interação interpessoal em quartetos utilizando uma dinâmica de desenho colaborativo. Neste protocolo, propõe-se a avaliação das respostas cerebrais do quarteto (individualmente e a sincronicidade entre parceiros) e as possíveis medidas de desfecho, como medidas comportamentais (desenho e comportamento do olhar). O objetivo é fornecer mais informações sobre neurociência social.

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Protocolo

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A metodologia foi aprovada pelo Comitê de Ética do Hospital Israelita Albert Einstein (HIAE) e baseia-se em um procedimento de coleta de dados neurais (fNIRS), bem como dados de comportamento do olhar, com adultos jovens durante uma experiência de desenho colaborativo. Todos os dados coletados foram gerenciados na plataforma Redcap (ver Tabela de Materiais). O projeto foi auditado pelo Comitê de Integridade Científica do Hospital Israelita Albert Einstein (HIAE). Adultos jovens, de 18 a 30 anos, foram selecionados como sujeitos para o presente estudo. O termo de consentimento livre e esclarecido foi obtido de todos os participantes.

1. Preparação para o estudo

  1. Assuntos
    1. Determine a amostra alvo do estudo.
    2. Informe todos os voluntários sobre o protocolo experimental e seus direitos, antes do jogo. Certifique-se de que eles assinem um termo de consentimento informado e um formulário de consentimento de uso de imagem (não obrigatório), preencham um formulário de registro e respondam a questionários e escalas psicológicas.
    3. Controle o nível de relacionamento entre os participantes do quarteto (estranhos, amigos, parceiros, etc.), pois o conhecimento prévio pode interferir. Neste estudo, os quartetos foram compostos por estranhos.
    4. Compor quartetos de indivíduos do mesmo sexo.
      NOTA: Esse critério de gênero evita interferências na interação social34,35.
  2. Ambiente
    1. Remova todos os potenciais distratores oculares da cena.
    2. Para configurar, inclua uma mesa quadrada, quatro bancos (medindo 18,11 pol x 14,96 pol) e dois suportes de fio (por exemplo, tripé) (Figura 1).
    3. Desligue todos os dispositivos elétricos, como ar condicionado, durante a condição experimental. Certifique-se de que a sala tenha iluminação suficiente para as pessoas observarem e desenharem e que a temperatura ambiente seja agradável.
    4. Considere a extensão dos fios fNIRS (consulte Tabela de materiais), posicione todos os cabos de modo que eles permaneçam estáveis durante a tarefa experimental.
    5. Considere o espaço para dois pesquisadores se moverem ao longo do cenário.
    6. Certifique-se de que os experimentadores sigam seus scripts e esquemas de movimento.
    7. Posicione o quarteto sobre a mesa quadrada, dois a dois, para que cada indivíduo possa observar os outros três indivíduos.
    8. Dê a cada participante do quarteto uma etiqueta com um número (1 a 4). Certifique-se de que o Sujeito 1 fique em frente ao Assunto 3 e ao lado do Assunto 2.
      NOTA: O número da tag correspondeu à posição dos sujeitos na mesa e sua tampa previamente preparada (Tabela de Materiais).
  3. Paradigma do desenho
    1. Desenho colaborativo de rostos – a condição social
      NOTA: O objetivo deste jogo é direcionar a atenção visual dos sujeitos para os rostos de seus parceiros, induzindo-os a uma observação mais consciente entre si. Ao conectar sentimentos e percepção visual, a técnica de desenho colaborativo de rostos é uma maneira valiosa de ativar respostas empáticas, curiosidade interpessoal e conectividade entre os participantes. Requer teoria da capacidade mental, que inclui imitação e antecipação do comportamento alheio19. Use as seguintes etapas:
      1. Instrua os participantes sobre as regras do jogo.
      2. Divida cada papel em três tiras horizontais, ou seja, tiras de desenho.
      3. Fazer com que cada tira corresponda a uma condição de desenho social (por exemplo, C1, C2.). Depois de cada condição de desenho social, troque os papéis entre o quarteto.
      4. Peça aos participantes que desenhem a testa e a área dos olhos, na tira superior de todas as folhas de papel.
        NOTA: A faixa do meio é para representar a área do nariz e da boca. A faixa inferior é para representar o queixo, pescoço e área dos ombros.
      5. Inclua instruções de quem desenhar (por exemplo, S1/S3, o que significa que o participante 1 desenha o participante 3 e vice-versa) em todas as tiras de papel.
      6. Faça com que cada papel represente um retrato totalmente desenhado de um participante.
        NOTA: Considere diferentes cores de papel de escrita pastel para as diferentes fases do jogo.
      7. Tenha o rosto de cada participante representado de forma colaborativa por seus parceiros. (Figura 2)
    2. Ligue o jogo dos pontos - a condição não-social
      NOTA: A condição de desenho de controle é um jogo de conectar os pontos. Cada participante é convidado a conectar os pontos de números de série ascendentes para formar um desenho. O jogo ligar os pontos é utilizado como instrumento neuropsicológico para medir domínios cognitivos como flexibilidade mental e habilidades visuomotoras36. O jogo estimula as habilidades visuoespaciais, aumenta a atividade mental37 e aumenta as habilidades mentais38. Use as seguintes etapas:
    3. Instruir os participantes.
      1. Uma vez que a tampa esteja em posição, instrua os participantes sobre o fNIRS, o equipamento, as tampas, os fios e os possíveis riscos ou desconfortos envolvendo o procedimento.
      2. Lembre-os novamente sobre seu direito de deixar o experimento a qualquer momento.
      3. Explique as duas tarefas de desenho diferentes.
      4. Para o desenho colaborativo, explique as tiras horizontais e como saber onde e quem desenhar em cada tira.
      5. Para o jogo de conectar pontos, explique que eles terão que conectar os números em ordem crescente até que a figura seja revelada.
      6. Explique sobre o período de repouso e os comandos de tarefa gravados.
      7. Envolva os participantes para observar seus parceiros e os detalhes que os diferenciam. Indique que, no final do estudo, o quarteto que seguir as regras e desenhar os números mais detalhados será recompensado.

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Figura 1: A configuração. A configuração inclui uma mesa quadrada, quatro bancos e dois suportes de fio (por exemplo, tripé), equipamentos fNIRS, um computador e as câmeras. (A) O esquema de configuração: Os números verdes (1-4) correspondem aos rótulos dos participantes e às suas fezes/posicionamento à mesa durante a execução experimental. Números amarelos: 1 = suportes de fiação fNIRS, 2 = receptor de notebook de sinais fNIRS, 3 = NIRSport, 4 = câmera de 360°, 5 = câmeras de suporte. (B) Preparação para a execução experimental. Por favor, clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

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Figura 2: Retratos colaborativos - exemplos de retratos desenhados de forma colaborativa. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

2. Paradigma experimental

  1. Adapte o jogo para a aquisição do fNIRS
    NOTA: Adapte o jogo para que seja possível capturar a imagem funcional do cérebro através do fNIRS e que os dados tenham uma qualidade significativa.
    1. Defina o número de blocos.
      NOTA: As condições devem ser repetidas um número adequado de vezes para reduzir a margem de erro nos resultados. No entanto, muitas repetições podem levar os participantes a automatizar tarefas.
    2. Planeje a duração de cada bloco.
      NOTA: Considere o tempo de resposta da legenda hemodinâmica (em média 6 s após o início de uma tarefa). Além disso, considere a influência dos tamanhos de bloco para determinar o filtro para as etapas a seguir.
    3. Adicione um período de estado de repouso no final de cada bloco de ambas as condições (para que o sinal hemodinâmico decaia antes do início do próximo bloco).
    4. Planeje a ordem dos blocos e crie sequências de blocos pseudo-randomizados para reduzir os efeitos antecipatórios.
    5. Planeje a duração total do jogo.
      NOTA: Considere o possível desconforto dos participantes em relação aos bonés apertados do fNIRS e sua proximidade uns com os outros. Os blocos e condições utilizados neste protocolo foram desenhados da seguinte forma: foram criados nove blocos da condição social de desenho colaborativo (Tabela 1) e nove blocos da condição não social de ligar pontos (duração = 40 s cada); Um período de repouso de 20 s entre cada um dos blocos; três sequências diferentes (Tabela 2) para executar as tarefas (para evitar que uma condição seja executada mais de duas vezes seguidas). A duração da tarefa experimental foi de aproximadamente 18 min.
  2. Software de programação paradigmática
    1. Use um software para auxiliar na criação e organização de blocos paradigmáticos e sinalizar aos participantes quando iniciar uma nova tarefa.
      NOTA: O software NIRStim (ver Tabela de Materiais) foi utilizado neste caso. Crie as sequências de blocos e programe sua distribuição ao longo do tempo durante o experimento.
    2. Defina eventos com conteúdos visuais (texto e imagens) ou auditivos para indicar aos participantes quando iniciar cada tarefa. Na guia Eventos , clique no botão Adicionar Evento. Nomeie o evento em Nome do Evento, selecione o tipo de evento em Tipo de Stim e defina uma cor para representar o evento em uma visão geral da apresentação em Color-ID. Crie marcadores para enviar ao software de aquisição no início dessas tarefas no Event Marker.
    3. Determine a ordem de execução da tarefa e o número de repetições de cada uma delas na guia Avaliações . Além disso, insira períodos de descanso. Determine a duração de ambos. A randomização ou não dos ensaios clínicos é possível selecionando On/Off on Randomize Presentation; salve as configurações no botão Salvar .
    4. Durante a corrida experimental, exiba todos os estímulos programados em uma janela preta (para evitar a distração do participante) pressionando Executar.

Tabela 1: Condição de desenho colaborativo. S1 = Sujeito 1, S2 = Sujeito 2, S3 = Sujeito 3 e S4 = Sujeito 4. As díades de desenho representam quem está desenhando quem, e a tira de desenho representa a posição do papel de escrita para desenhar em cada condição. Por exemplo, para o primeiro bloco, use uma folha de papel azul. C1, C2 e C3 representam 40 s do paradigma de desenhar condições sociais que completam um retrato. C1 (desenhando a área da testa, desenhando díades: S2 e S4; S1 e S3), C2 (desenhando a área do nariz, desenhando díades: S1 e S4; S2 e S3) e C3 (desenhando a área do queixo, desenhando díades: S3 e S4; S1 e S2). Siga o diagrama para os Blocos 2 e 3. Essa randomização mantém a ordem de desenho entre os voluntários (desenhando o parceiro frontal, depois o parceiro frontal e, por último, o parceiro sentado ao lado deles) e altera a ordem das tiras de folha a serem desenhadas. Por favor, clique aqui para baixar esta Tabela.

Tabela 2: Sequência 1 - randomização de tarefas (social, não social e de repouso). Por favor, clique aqui para baixar esta Tabela.

3. Configuração de vídeo e aquisição de dados

  1. Câmeras e gravação de vídeo
    1. Selecione uma câmera de cena comercialmente disponível (360°, consulte Tabela de materiais). Posicione-o sobre a mesa para que todos os movimentos dos olhos e da cabeça dos participantes possam ser percebidos simultaneamente.
    2. Limpe e verifique o cartão de memória e a bateria. Verifique o brilho da imagem. Teste esses itens antes que os participantes sejam localizados.
    3. Verifique possíveis interferências na recepção do fNIRS. Em caso afirmativo, aumente o espaço entre o equipamento e seu receptor.
    4. O receptor do equipamento deve ser independente do receptor de dados fNIRS. Considere um bloco de anotações ou um tablet localizado o mais longe possível da configuração da tabela.
    5. Inicie o equipamento, verifique a interface e defina o modo de gravação antes da calibração do fNIRS.
    6. Considere uma ou duas câmeras adjacentes ou de suporte que possam ser colocadas após as duas bordas da tabela.
  2. Análise de vídeo
    1. Para obter resultados estatísticos valiosos, selecione um software ou plataforma de visualização/análise sincronizada que permita a transcrição e codificação de vários conteúdos de vídeo simultaneamente, como o INTERACT (consulte Tabela de materiais).
    2. Defina parâmetros que permitam a busca de padrões/sequências para refinar dados observacionais para as questões de pesquisa, por exemplo, métricas de comportamento do olhar individual, movimento da cabeça e dos olhos, movimento das mãos, expressões faciais e comportamento de fala.
    3. Se alguém planeja registrar medidas fisiológicas, considere um software (consulte Tabela de Materiais) que permita a integração de dados medidos de outros sistemas de aquisição.
    4. No processo de análise, considere não apenas a duração dos eventos, mas também a sequência, sua posição no tempo e como eles se relacionam uns com os outros.
  3. Extração de dados
    1. Comece baixando o vídeo de todas as câmeras (formato MP4). Carregue-os no INTERACT. Segmente os dados de vídeo para codificação e análise posterior. Para extração de dados, marque as seções de vídeo manualmente e forneça-lhes códigos.
      NOTA: O objetivo da segmentação e codificação é fornecer categorias de dados para que o pesquisador possa destacar e analisar diferentes comportamentos-alvo.
    2. Segmentação
      1. Pressionando Configurações de código, crie uma primeira camada dividindo as seções de bloco em condições sociais e não sociais e período de descanso. Crie uma segunda camada dividindo os dados comportamentais dos participantes com as condições sociais (desenho facial). Alinhe-os usando a linha do tempo do gatilho de áudio. Marque manualmente o início e o fim de cada condição. Defina o esquema de codificação seguindo as diretrizes (etapas 3.3.2.2.-3.3.2.6.).
      2. Certifique-se de que o esquema de codificação rastreie as pistas de comportamento (duração e quantidade) para cada seção de desenho facial (condição social) de todos os participantes individualmente.
      3. Código para o olhar do participante da atenção relacionada ao objeto em direção ao parceiro de desenho.
        NOTA: O comportamento do olhar tem uma dupla função: reunir informações dos outros (codificação), bem como comunicar aos outros (sinalização)39,40.
      4. Código para o olhar mútuo (quando ambos os parceiros que estão desenhando um ao outro compartilham contato visual).
        NOTA: Estudos recentes revelaram aumento da atividade no córtex pré-frontal medial rostral anterior (arMPFC) e seu acoplamento com o giro frontal inferior (IFG) quando os parceiros estabeleceram o olhar mútuo41.
      5. Código para comportamentos associados durante o comportamento do olhar (único ou mútuo), como sorriso, fala direta, expressões faciais e risadas, indicando maior atenção ao parceiro de desenho (Figura suplementar 1).
      6. Transcrever e subdividir em categorias os dados comportamentais do olhar dos participantes do grupo. Crie códigos de interação para cada participante rotulando-os. Torne explícito o comportamento de destino e o número da tag durante a codificação.
    3. Codificação e análises
      NOTA: Um dos pesquisadores deve realizar a tarefa de codificação comportamental e análise, uma vez que são facilmente identificados no vídeo. Observe o seguinte:
      1. A extração das informações deve ocorrer manualmente; marcar na linha do tempo de cada condição os comportamentos observados de acordo com o esquema de codificação. Marque a duração de cada comportamento. Faça isso para cada participante separadamente.
      2. Faça referência cruzada às linhas do tempo dos participantes para procurar comportamentos compartilhados. Retorne à observação de vídeo para analisar a qualidade do compartilhamento (Figura 2 Suplementar).
      3. Usando a chave Exportar , exporte os dados brutos como um arquivo de texto ou arquivo de tabela para que os dados possam ser classificados ao longo da linha do tempo, selecionados, contados e tabelados.
        Observação : neste protocolo, a função de análise sequencial não foi usada devido ao pequeno número de sequências de eventos codificados42.
  4. Métricas de desenho
    NOTA: Este protocolo utiliza métricas de desenho para estudar possíveis correlações entre o comportamento do olhar dos participantes e os testes psicológicos aplicados. Foram determinados os seguintes critérios:
    1. Quantidade de traçado: conte manualmente o número de traçados de desenho feitos por cada participante em cada seção de desenho facial.
    2. Continuidade de linhas: Subdivida categorias de linhas desenhadas longas e curtas. Conte manualmente as linhas desenhadas longas e curtas dos participantes.
      NOTA: O desenho observacional resulta da observação direta de um objeto real escolhido. Alguns estudos recentes encontraram uma correlação entre o comprimento da linha e as tarefas de rastreamento ou desenho. O rastreamento de linhas de tarefa tende a ser mais longo do que desenhar linhasde tarefa 43. Esse protocolo associa o rastreamento a imagens memorizadas que o indivíduo tornou estáveis e carrega como referências de desenho em seu sistema simbólico18.
    3. Padrões de desenho: Referem-se a padrões de desenho individuais18 (Figura 3).
      NOTA: Este protocolo considera uma classificação binária para o padrão de desenho: 0, quando o participante está em modo de desenho observacional (ou seja, quando o participante observa seu objeto de desenho e copia o que vê); e 1, quando o desenho reflete imagens memorizadas estáveis internas (quando há um padrão de repetição de formas, como olhos, boca e cabelo, ao longo das condições de desenho).
    4. Observe os detalhes, incluindo a contagem de detalhes desenhados durante o experimento (por exemplo, rugas, manchas, forma dos olhos e tamanho da sobrancelha, entre outros).
      NOTA: Detalhes desenhados podem indicar maior atenção ao objeto de desenho.
  5. Testes psicológicos
    1. Rastreie sintomas de ansiedade e depressão, transtorno de déficit de atenção / hiperatividade e habilidades sociais ao realizar estudos em grupo. Use balanças gratuitas ou comercialmente disponíveis.
      NOTA: Este protocolo sugere a utilização do seguinte: Escala Hospitalar de Ansiedade e Depressão44; o Inventário de Habilidades Sociais45 (inventário que avalia o repertório de habilidades sociais do indivíduo); e a Adult Self-Report Scale (ASRS-18) para avaliação do transtorno de déficit de atenção/hiperatividade (TDAH) em adultos46.

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Figura 3: Exemplos de padrões de desenho individuais. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

4. Configuração e aquisição de dados do fNIRS

  1. Hardware de aquisição de dados
    1. Certifique-se de usar hardware de aquisição para os registros do fNIRS. As gravações devem ser realizadas por uma combinação de sistemas que possam ser lidos no mesmo programa de gravação, totalizando 16 canais.
      NOTA: A aquisição dos dados foi realizada utilizando dois sistemas de ondas contínuas (NIRSport, ver Tabela de Materiais) para o presente estudo. Cada equipamento possui oito fontes de iluminação LED que emitem dois comprimentos de onda de luz infravermelha próxima (760 nm e 850 nm) e oito detectores ópticos (7,91 Hz).
  2. Configuração do canal optode fNIRS
    1. Use a ferramenta NIRSite para localizar os optodes sobre as regiões PFC (consulte Tabela de materiais). Configure a distribuição de optodes nas tampas de forma que os canais sejam posicionados acima das regiões de interesse em todas as cabeças dos participantes.
    2. Divida os optodes entre os quatro participantes para a aquisição simultânea de sinais.
      NOTA: As tampas devem ter uma configuração baseada no sistema internacional 10-20, e as áreas anatômicas de interesse incluem a porção mais anterior do córtex pré-frontal bilateral. Para este protocolo, a colocação de optodos foi guiada pela caixa de ferramentas fNIRS Optodes' Location Decider (fOLD)47. A parcelação do modelo de cabeça ICBM 152 (ver Tabela de Materiais) gerou a montagem. O recrutamento da região do córtex pré-frontal em tarefas de interação social tem sido explicado como um correlato dos processos de controle do comportamento, incluindo a autorregulação48. A Figura 4 representa a posição das fontes e detectores.
  3. Impedindo artefatos
    1. Remova os distratores da sala onde o jogo ocorrerá.
    2. Aconselhe os voluntários a se moverem apenas conforme necessário.
    3. Durante o experimento, desconecte o amplificador NIRSport e o laptop da rede elétrica.
    4. Desligue qualquer outro equipamento que funcione perto do espectro infravermelho, como equipamentos de ar condicionado. Desligue os dispositivos elétricos presentes no ambiente.
  4. Regulação do aparelho fNIRS
    1. Anteriormente, meça os perímetros cerebrais dos quatro participantes da seguinte forma: meça as distâncias entre o nasion e o inion ao redor da cabeça para determinar o tamanho da tampa de cada participante. Use sempre uma tampa de tamanho menor em relação ao perímetro da cabeça, a fim de dar mais estabilidade aos optodes.
    2. No dia da aquisição, instrua os participantes a se sentarem no banquinho e, em seguida, expliquem o processo esperado de colocar a tampa na cabeça.
    3. Ajuste as fontes e os detectores na tampa de acordo com as configurações predeterminadas. Por uma questão de organização, siga o padrão de usar os optodes 1 a 4 no Sujeito 1, de 5 a 8 no Sujeito 2, de 9 a 12 no Assunto 3 e de 13 a 16 no Sujeito 4.
    4. Coloque as tampas na cabeça dos participantes e posicione-as de modo que a linha média central (Cz) esteja no topo da cabeça. Para verificar se Cz está na posição central, certifique-se de que ele está localizado a metade da distância entre o nasion e o inion.
      1. Além disso, meça a distância entre a orelha esquerda e direita (Crus de Helix) acima do topo da cabeça e Posição Cz.
    5. Use overcaps para evitar que as luzes ambiente interfiram na aquisição de dados.
    6. Conecte os fios dos optodos aos amplificadores. Por uma questão de organização, siga o padrão de conectar optodes 1 a 8 ao NIRSport 1 e optodes 9 a 16 ao NIRSport2.
    7. Conecte o NIRSport 1 e 2 ao computador através de um cabo USB.
  5. Software de aquisição de dados
    1. Depois de configurar o equipamento, habilite um software para adquirir os dados do fNIRS. Neste estudo, foi utilizado o software NIRStar (ver Tabela de Materiais). No NIRStar, execute as seguintes etapas:
      1. Clique em Configurar Hardware na barra de menus. Selecione a opção Modo Tandem na guia Especificação de hardware para que a hipervarredura possa ser executada.
      2. Na guia Configurar Hardware , selecione uma montagem entre as montagens comuns predefinidas ou das personalizadas e verifique as configurações em Configuração de Canal e Layout de Topo.
      3. Execute uma calibração automática clicando em Calibrar no Painel de Exibição. O indicador de qualidade do sinal permite a verificação da integridade dos dados recebidos. Avaliar se a qualidade dos dados é suficiente para iniciar a aquisição; ou seja, veja se os canais estão sinalizados como verde ou amarelo.
        NOTA: Se os canais direcionados estiverem representados em vermelho ou branco, retire-os da tampa, verifique se não há pelos impedindo que a luz atinja a cabeça e limpe os optodos com um pano ou toalha. Conecte-os novamente à tampa e repita a calibração.
      4. Quando estiver pronto para iniciar o procedimento, tenha uma prévia de como os sinais estão sendo recebidos clicando em Visualizar. Em seguida, comece a gravar os sinais no Record.
      5. Abra o NIRStim, o software de programação de blocos (consulte Tabela de Materiais), e inicie a apresentação dos blocos programados. Os marcadores devem ser registrados automaticamente e sua marcação deve ser vista no software de aquisição de dados fNIRS.
      6. Após o término do procedimento, pare a gravação clicando em Parar, feche o software e verifique se o arquivo está salvo no diretório escolhido.
  6. Análise de dados do fNIRS
    1. Pré-processe os sinais usando o software NIRSLAB49 (consulte Tabela de Materiais). Siga os passos abaixo:
      1. Aplique um filtro temporal passa-banda (0,01-0,2 Hz) aos dados brutos de intensidade para remover frequências cardíacas e respiratórias, bem como oscilações de frequência muito baixa.
      2. Para o controle de qualidade do sinal, determinar critérios de exclusão para cada ganho de canal acima de oito e coeficiente de variação acima de 7,5%.
      3. Calcule as mudanças em HbO2 e HHb aplicando a lei de Beer-Lambert modificada com toda a série temporal como linha de base.
        NOTA: Neste estudo, as séries temporais HbO2 e HHb foram segmentadas em blocos (sociais e não sociais) e exportadas como arquivos de texto para posterior análise na plataforma R8 para computação estatística (ver Tabela de Materiais).
      4. Analise separadamente as condições sociais e de controle. Construa uma matriz de correlação para cada um dos nove blocos de cada condição para que seus elementos correspondam à correlação (Spearman) entre cada par de sujeitos no canal avaliado. Para a significância estatística das correlações entre os indivíduos ao longo da tarefa, utilize o teste t8 para uma média de uma amostra, considerando um nível de significância de 5%.

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Figura 4: Distribuição dos optodos na tampa do Sujeito 1. As letras S e D representam as fontes e os detectores, respectivamente. S1 na coordenada AF7 do sistema 10-20; S2 em AF3; S3 em AF8; S4 em AF4; D1 em Fp1; D2 em F5; D3 em Fp2; e D4 em F6. Os canais são colocados na seguinte configuração: canal 1 entre S1-D1; 2 entre S1-D2; 3 entre S2-D1; 4 entre S2-D2; 5 entre S3-D3; 6 entre S3-D4; 7 entre S4-D3; e 8 entre S4-FD4. Por favor, clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

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Resultados

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O protocolo foi aplicado a um quarteto composto por mulheres jovens (24-27 anos), todas estudantes de programas de pós-graduação (Hospital Israelita Albert Einstein, São Paulo, Brasil), com ensino de mestrado ou doutorado. Todos os participantes eram destros, e apenas um relatou ter experiência prévia de desenho. Nenhum participante tinha uma história relatada de distúrbios neurológicos.

Para as escalas e resultados dos testes psicológicos, dois participantes (2 e 4) apresentaram escores eleva...

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Discussão

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Este estudo teve como objetivo criar um protocolo utilizando hiperescaneamento em quatro cérebros simultaneamente sob condições naturalistas. O paradigma experimental utilizou diferentes tarefas de desenho e a correlação de múltiplas medidas de resultado, métricas de desenho, comportamentos e sinais cerebrais. Os passos críticos dentro deste protocolo são a consideração dos desafios decorrentes de sua alta complexidade e a manutenção de suas condições ecológicas e naturalistas.

A observação em...

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Divulgações

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Paulo Rodrigo Bazán prestou consultoria científica freelance à NIRx Medizintechnik GmbH e à Brain Support Corporation, que é distribuidora da NIRx Medizintechnik GmbH. Os demais autores declaram que não há conflitos de interesse com relação à autoria ou à publicação deste artigo.

Agradecimentos

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Os autores agradecem ao Instituto do Cérebro (InCe-IIEP) e ao Hospital Israelita Albert Einstein (HIAE) pelo apoio deste estudo. Um agradecimento especial a José Belém de Oliveira Neto pela revisão em inglês deste artigo.

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Materiais

Lista de materiais utilizados neste artigo
NomeEmpresaNúmero de catálogoComentários
2 NIRSport NIRx Medizintechnik GmbH, AlemanhaNirsport 88Os equipamentos pertencem ao InCe ( Instituto do Cé rebro - Hospital Israelita Albert Einstein). dois sistemas de onda contínua (NIRSport8x8, NIRx Medical Technologies, Glen Head, NY, EUA) com oito fontes de iluminação LED emitindo dois comprimentos de onda de luz infravermelha próxima (760 e 850 nm) e oito detectores ópticos cada. 7,91 Hz. Os dados foram adquiridos com o software NIRStar versão 15.2  (NIRx Medical Technologies, Glen Head, Nova York) a uma taxa de amostragem de 3,472222.
4 fNIRS capsNIRx Medizintechnik GmbH, AlemanhaAs toutinegras usadas nas gravações tinham uma configuração baseada no 10-20
Câ internacional; mera 360° - Kodak Pix Pro SP360KodakKodak PixPro:  https://kodakpixpro.com/cameras/360-vr/sp360
Cameras de suporte - Iphone 8AppleIphone 8Câmera de suporte
fOLD toolbox (fNIRS Optodes' Decisão de localização)Zimeo Morais, G.A., Balardin, J.B. & Sato, J.R. fNIRS Optodes' Location Decider (fOLD): uma caixa de ferramentas para o arranjo de sondagens guiado por regiões cerebrais de interesse. Scientific Reports.  8,  3341 (2018). https://doi.org/10.1038/s41598-018-21716-zVersão 2.2 (https://github.com/nirx/fOLD-public)foi guiado pela caixa de ferramentas fOLD (fNIRS Optodes' Location Decider, que permite a colocação de fontes e detectores no 10 internacional; 10 para cobrir ao máximo as regiões anatômicas de interesse de acordo com vários atlas de parcelamento. O modelo de cabeça ICBM 152 A parcelação foi usada para gerar a montagem, que foi projetada para fornecer cobertura da porção mais anterior do córtex pré-frontal bilateral
Notebook Microsoft SurfaceMicrosoftNotebook receptor dos sinais fNIRS
R plataforma para computação estatística https://www.r-project.org R versão 4.2.0R é um ambiente de software livre para computação estatística e gráficos. Ele compila e é executado em uma ampla variedade de plataformas UNIX, Windows e MacOS
REDCapO REDCap é suportado em parte pelos Institutos Nacionais de Saúde (NIH/NCATS UL1 TR000445)O REDCap é um aplicativo da Web seguro para criar e gerenciar pesquisas e bancos de dados online.
software Mangold InteractMangold International GmbH, Ed. interagir 5.0Mangold:  https://www.mangold-international.com/en/products/software/behavior-research-with-mangold-interact.html. Permite a análise de vídeos para resultados comportamentais e de monitoramento autonômico para alterações fisiológicas motivadas emocionalmente (pode exigir software adicional, como o DataView). Permite o uso de diferentes tipos de câmera simultaneamente e centenas de variações de métodos de codificação.
software NIRSiteNIRx Medizintechnik GmbH, AlemanhaNIRSite 2.0Para criar a montagem e ajudar a optar pela colocação e localização nas toutinegras.
software nirsLAB-2014NIRx Medizintechnik GmbH, AlemanhanirsLAB 2014fNIRS Software de processamento de dados
NIRStarNIRx Medizintechnik GmbH, Alemanhaversão 15.2  para aquisição de dados fNIRS: software NIRStar versão 15.2  a uma taxa de amostragem de 3,472222
software NIRStimNIRx Medizintechnik GmbH, Alemanha  Para criação e organização de blocos paradigmáticos
O posicionamento do Optodes

Referências

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