Indagine del cervello Imaging i correlati neurali di osservazione virtuale interazioni sociali

Summary

Questo articolo illustra un disegno sperimentale in cui vengono usati personaggi animati di tutto il corpo in collaborazione con la risonanza magnetica funzionale (fMRI) per studiare i correlati neurali di osservare le interazioni sociali virtuali.

Abstract

La capacità di valutare le interazioni sociali è di fondamentale importanza nella valutazione delle intenzioni altrui '. Fattori come le espressioni facciali e il linguaggio del corpo influenzano le nostre decisioni nella vita personale e professionale sia ^1. Questi "amico o nemico" giudizi sono spesso basati su prime impressioni, che a loro volta possono influenzare le nostre decisioni "approccio o evitare". Precedenti studi indagare i correlati neurali della cognizione sociale, tendevano a utilizzare facciali statici stimoli ^2. Qui, illustrare un disegno sperimentale in cui sono stati utilizzati personaggi animati di tutto il corpo in collaborazione con la risonanza magnetica funzionale (fMRI) registrazioni. Quindici i partecipanti sono stati presentati con brevi filmati-clip di guest-host interazioni in un contesto di lavoro, mentre i dati fMRI sono stati registrati, alla fine di ogni film, i partecipanti hanno anche fornito valutazioni del comportamento di accoglienza. Questo design riproduce le situazioni più da vicino nella vita reale, e quindi possono contribuire ad una migliore comprensione dei meccanismi neurali delle interazioni sociali nei comportamenti sani e per raccogliere informazioni sui possibili cause di deficit nel comportamento sociale in condizioni cliniche come l'ansia sociale e autismo ³ .

Protocol

1. Stimoli, attività di progettazione, e il protocollo sperimentale

I nostri stimoli sono creati con Poser 7.0 ( http://poser.smithmicro.com/poser.html ), e sono presentati utilizzando CIGAL ( http://www.nitrc.org/projects/cigal/ ).

1. Il compito consiste in una serie di video animati di dieci secondi di non-verbale delle interazioni ospite-ospite in un ambiente di business. Il soggetto vista l'ospite viene accolto da un host (condizione di interazione sociale) o di un cartone cut-out di un host (nessuna interazione sociale / controllo della condizione).
2. L'host può visualizzare comportamenti che invitano ad ulteriori interazione sociale (condizione approccio), o comportamenti che possono indicare la mancanza di interesse per ulteriori interazioni (evitare condizione).
3. Oltre a questa manipolazione di base del tipo di comportamento mostrato da parte dell'ospite, altre manipolazioni possono anche essere inclusi. Per esempio, in alcuni dei processi (tipicamente la metà) i personaggi possono stringere la mano, come parte del protocollo di saluto, mentre in altri non fanno nulla. Questa manipolazione permette di indagine degli effetti della formale il contatto fisico sul comportamento ^4, che possono anche essere dovrebbe avere un significato diverso a seconda del background culturale dello spettatore (ad esempio, Western vs Est-asiatico).
4. Altra manipolazione può comportare il cambiamento di prospettiva dello spettatore dal personale (Me) a impersonale (Altro). Questa manipolazione si propone di attingere a reti neurali associate auto-referenziale di elaborazione ^5, e consente l'identificazione di risposte che sono modulati da impegno personale ^6,7 (ad esempio, esacerbazione di evitare l'impatto del comportamento, se presi personalmente). L'alternanza tra le due prospettive possono essere cued all'inizio di ogni prova.
5. I video sono seguiti da schermi rating che stanno chiedendo al soggetto di voto agli host su competenza, affidabilità, e interesse a fare affari su una scala a 5 punti Likert (0 = per niente / 4 = moltissimo); queste valutazioni dovrebbero essere controbilanciato negli studi, per evitare effetti ordine.
6. Personaggi in video sono controbilanciati per il comportamento visualizzato (approccio vs evitare), l'origine etnica (caucasica vs non-caucasica), colore camicia e acconciatura. Aspetti fondamentali che possono influenzare le interazioni sociali (ad esempio, l'attrattiva) dovrebbero essere controllati per (ad esempio, off-line valutazioni degli ospiti), per garantire che non vi siano differenze sistematiche tra le categorie di prova, e quindi evitare confonde possibile (ad esempio, se ospita la visualizzazione di evitare comportamenti anche di forte attrattiva punteggi più bassi). Infine, data l'evidenza che le interazioni con il sesso femminile-padroni di casa sono più efficaci nell'influenzare le decisioni (ad esempio, finanziarie) ^4, nel nostro studio tutti i padroni di casa erano femmine, ma il genere dei padroni di casa può anche essere controbilanciato negli studi - ad esempio, il 50% femmine contro il 50% maschi.
7. L'esperimento è diviso in corre / blocchi di prove, per dare il tempo ai partecipanti di riposo, e di evitare una massiccia perdita di dati in caso di malfunzionamento delle attrezzature. Inoltre, per evitare perdite di dati parziali, idealmente le condizioni / prove devono essere equamente rappresentati in ciascun blocco, a seconda dei manipolazione (ad esempio, l'interazione sociale, sesso, scuotere / no-shake). Per funzionare è anche controbilanciato tra i partecipanti. Ogni esecuzione inizia con sei secondi di una fissazione, per consentire la stabilizzazione del segnale MR. Un inter-trial intervallo di 8 secondi segue ogni film-trial e termina ogni corsa / blocco.
8. Va notato che, mentre rispetto ai modelli sperimentali che coinvolgono stimoli statici il design attuale è aumentato validità ecologica per identificare correlati neurali della cognizione sociale, questo approccio pone anche limiti e sfide. Una di queste sfide è rappresentata dalla necessità di mantenere il "background" aspetti (ad esempio, l'ambiente in cui avvengono le interazioni sociali o la non rilevanti aspetti del comportamento), il più costante possibile, nel contesto di manipolare le variabili comportamentali di interesse (ad esempio , gesti distinguendo le interazioni sociali mirate), che può essere difficile da realizzare in condizioni in cui vengono utilizzati gli stimoli dinamici. Tuttavia, crediamo che l'attuale approccio raggiunge un ragionevole compromesso off tra l'obiettivo di aumentare validità ecologica degli stimoli utilizzati in studi sociali neuroscienze ed i vincoli associati con il coinvolgimento di strumenti di imaging cerebrale che richiedono il controllo ragionevole della manipolazioni sperimentali di allow valid inferenze circa i correlati neurali di comportamenti mirati.

2. Preparazione del soggetto per la scansione

I soggetti sono generalmente reclutati sulla base della loro età, la salute, prima lingua, e fattori di rischio individuali per la scansione di risonanza magnetica, come effetti metallici sostituzione articolare. HoWever, a seconda dello scopo dello studio, altri fattori possono essere considerate, tra cui la razza / etnia, status socio-economico, e la storia del consumo di droga. Tutti i soggetti di fornire il consenso informato scritto prima di eseguire il protocollo sperimentale, che è approvata da un Consiglio di etica.

Prima di entrare nella stanza di scansione

1. Il giorno della scansione, i partecipanti sono invitati a compilare questionari che valutano il loro stato d'animo attuale, per garantire che essi non sono troppo ansiosi o depressi prima dell'esperimento ^{8, 9.} Queste valutazioni possono essere utilizzati anche in combinazione con dati fMRI, per indagare come lo stato emotivo al momento della scansione può influenzare le risposte dei partecipanti '. Inoltre, in collaborazione con le valutazioni post-scansione, queste valutazioni iniziale può essere usata per assicurarsi che lo stato emotivo generale dei partecipanti 'non cambia drasticamente a causa della loro partecipazione alla sperimentazione. Infine, altri comportamentali / personalità valutazioni possono essere fatte anche, per approfondire come le variazioni individuali in particolare gli aspetti della personalità che le risposte influenza in contesti sociali (ad esempio, ansia sociale, l'affidabilità) può influenzare le risposte dei partecipanti 'nel corso dello studio ^{10, 11.}
2. Prima della scansione, il partecipante è informato nel dettaglio delle procedure di scansione, ed è dato istruzioni specifiche per il compito comportamentale (descritta sotto). Per evitare disagi e maggiore familiarità con il compito, il partecipante è data anche una pratica abbreviato per eseguire l'operazione.

Di entrare nella stanza di scansione

3. Il soggetto è istruito a giacere supino sul letto di scansione, con imbottitura supplementare per la testa, per garantire il massimo comfort durante la scansione e per minimizzare i movimenti. Per ridurre ulteriormente movimento della testa, il non-adesivo lato di una lunghezza di nastro può essere avvolto intorno alla leggera sulla fronte del soggetto. Se si preferisce, ammortizzazione può essere posto sotto le ginocchia sollevate del soggetto, per ridurre la tensione muscolare parte bassa della schiena.
4. I soggetti sono dato protezioni per le orecchie (tappi per le orecchie), così come le cuffie isolamento per comunicare con lo sperimentatore durante la risonanza magnetica.
5. La mano destra del soggetto è posizionato comodamente sulla casella di risposta, permettendo così la mano sinistra per essere utilizzati a sostegno o per altre misurazioni (ad esempio, le risposte di conduttanza cutanea). Un pulsante di arresto di emergenza deve essere collocato nelle vicinanze, in modo che il soggetto può indicare ogni urgente necessità di arrestare lo scanner.
6. Prima di iniziare la raccolta dei dati, è fondamentale fare in modo che il soggetto può vedere la proiezione sullo schermo in modo chiaro, per la presentazione dello stimolo, e che i pulsanti di risposta funzionare correttamente.

3. Registrazione dei dati ed elaborazione

Parametri di scansione

Abbiamo raccolto dati MRI con un 1.5 Tesla Siemens Sonata per le registrazioni scanner MRI. Le nostre immagini anatomiche sono state serie di immagini 3D anatomico MPRAGE (tempo di ripetizione, TR = 1600 ms; eco tempo TE = 3,82 ms; numero di fette = 112; voxel size = 1 x 1 x 1 mm), e le immagini funzionale costituito da serie di 28 fette funzionale (voxel size = 4x4x4 mm), ha acquisito assiale utilizzando una sequenza di echoplanar (TR = 2000 ms, TE = 40 ms; campo di vista FOV = 256 x 256 millimetri), consentendo così una copertura completa del cervello.

Analisi dei dati

Noi usiamo statistico Parametric Mapping (SPM2/SPM5) in combinazione con in-house Matlab strumenti basati. Pre-trattamento comporta passaggi tipici: garanzia della qualità, l'allineamento TR, la correzione del movimento, co-registrazione, la normalizzazione, e levigante (8 kernel mm ³) ^12.

1. L'analisi dei dati combina voxel-wise e la regione di interesse (ROI) si avvicina per confrontare l'attività cerebrale associata a condizioni di interesse (ad esempio, l'interazione sociale e non-interazione sociale).
2. Intero-cervello voxel-saggio analizza produrre mappe statistiche che identificano più grandi reti di regioni del cervello associate con l'elaborazione che è alla base della valutazione delle interazioni sociali, e analisi del ROI consente un'indagine mirata della risposta in specifiche regioni del cervello, che sono a priori identificati come parte della rete cognizione sociale (Figura 1A). Analisi del ROI sono utilizzati anche per estrarre il segnale fMRI a scopo illustrativo (Figura 1B). Abbiamo usato una soglia di intensità di p = 0,001 e una soglia di misura di 10 voxel contigui. Oltre a questi metodi tipici coinvolti nell'analisi dei dati, altri modi di analizzare i dati possono anche essere impiegati come approcci complementari a studi che hanno valutato i correlati neurali della cognizione sociale ^{13, 14.}
3. Infine, le correlazioni dei dati di imaging cerebrale con i dati comportamentali (ad esempio, l'affidabilità voti) e / o punteggi misure personalità indicizzazione (per esempio, ansia di tratto) può anche essere eseguita, per studiare come l'attività cerebrale di co-vaRies con differenze individuali nel comportamento e della personalità.

4. Rappresentante Risultati

Figura 1. Maggiore attività nella rete cognizione sociale in risposta ad osservare le interazioni sociali. Confronto di interazione sociale vs prove no-interaction/control rivelato l'attività nelle regioni cognizione sociale tipica del cervello, tra cui il solco temporale superiore (STS, a), il laterale e mediale corteccia prefrontale (mPFC, b & d, rispettivamente), e l'amigdala (AMY, c). Le "mappe di attivazione" si sovrappongono le immagini ad alta risoluzione del cervello visualizzata in laterale (sinistra e destra pannelli) e coronale (pannello centrale) punti di vista; le barre di colore indicano il gradiente di valori t delle mappe di attivazione (basata sui dati 15 partecipanti), che riflettono l'attività cerebrale di tempo bloccato al insorgenze di approccio / evitare comportamenti. I grafici illustrano i corsi linea temporale del segnale fMRI, estratto dal ROI funzionale per ogni tipo di prova e TR (1 TR = 2 secondi). L = Sinistra, R = Destra.

Discussion

Il disegno sperimentale presentato qui permette indagine dei correlati neurali di osservare e interpretare il linguaggio del corpo. Questo progetto ha il potenziale per far avanzare le nostre conoscenze sui meccanismi cerebrali coinvolti nelle interazioni sociali, e di estendere i modelli teorici di come coniugare la percezione di diversi tipi di linguaggio del corpo o concetti sociali quali l'affidabilità di prendere decisioni in ambienti interattivi sociale ^3. Tale conoscenza può essere applicato in una varietà di impostazioni personali e di business, e può migliorare la nostra comprensione dei deficit clinici nell'interazione sociale. Il successo di questo progetto dipende dalla manipolazione proprio compito, il coinvolgimento di stimoli ecologicamente valido e accurato di raccolta dati