Behavior

测量神经和行为活动期间持续计算机化的社会互动：对事件相关电位的考察

Published: November 15, 2014 doi: 10.3791/52060

¹Psychology Department, Illinois Wesleyan University

Abstract

社会排斥是一种复杂的社会现象，具有强大的负面影响。鉴于社会排斥的心理和情绪健康的影响，对社会排斥的看法如何发展在社会交往过程中的认识，是推进旨在减少被排除有害的治疗费用很重要。到目前为止，社会排斥的最科学的考试已经看过排斥社会互动完成之后。虽然这已经在开发中会发生以下排斥一个人是什么的理解非常有帮助的，它并没有帮助澄清社会排斥过程的瞬间到瞬间动态。因此，目前的协议被开发通过检查事件相关脑激活所存在期间社会互动的模式来获得社会排斥的一种改进的理解。这个协议允许更高的精度和灵敏度在详述socia升过程中导致人们感觉好像他们已经被排除在社会交往。重要的是，当前的协议可以适于包括该变化排他性社会相互作用的性质，通过改变频率的参与者包括研究项目，多久排斥的周期将持续在每个交互，并且当排除会在社会互动的地方。此外，目前的协议可以用来检查变量和构造以外的相关社会排斥。此功能通过在正在进行的社会互动获得双方的神经和行为数据，以解决各种跨应用心理学表明，本协议可能会在科学探索与社会互动的区域发展的核心。

Introduction

社会互动的科学检验已经经历了复兴，近年来，随着新的理论解释，模型和范式旨在了解爆炸和探索的是目标或社会排斥的根源的影响，以及这些相互作用如何导致许多排除^1-6的后果。虽然文学已经在开发更好地理解社会排斥的行为，情绪，认知和神经层面的后果做出了巨大的进步，仍有许多不明就参与了社会排斥的动力。在文献中一个显着的差距涉及到各种充满活力的社会排斥过程中社会交往的测量。例如，多个理论模型^3,5-8表明，社会排斥的情况下的监测和评估是在一个更大的自我监管制度的第一步，旨在以社会EXC应对lusion和归属感和社会包容的保持健康和可接受的水平。这些模型，和许多在排除现有的文献，提供了巨大的见解社会排斥造成的后果和不良影响的排除导致神经，行为，认知和情感层面。然而，在不断排除在社会交往，从而导致排斥双方的认知和后续的情感和认知反应，排除目标的具体过程，仍然不确定。研究人员已经适应方法在社会交往⁹获得自报的感觉状态，但这些数据并没有检查，可能促使任何自我报告的影响正在进行的神经过程。

因此，排除在社会交往考试用功能性磁共振成像（fMRI）技术来“看”，而个人被排除发生的事情发起^{ð3,4,10,11。}相比于包含这些研究揭示了不同的神经活动模式中排除。虽然在加强排斥和他们与被排除在自报的后果关系中存在持续的神经过程的认识极为重要，这些研究都是在他们如何能够代表社会互动的动态性质的限制。具体而言，这些功能磁共振成像方法汇总神经活动在整个社会交往，无法检查排除了一下，到此刻的基础。这种限制禁止排斥相关的情感和认知过程的动态特性在社会交往正在发生研究人员无法确定其在交易所的时刻或事件是有意义的就排斥一个人的认知发展的一个完整的理解和相关联的情绪反应。

为了应对吨HESE局限性，最近的研究已经实现的一个类的神经活动，被称为事件相关电位（ERP的），对测量的Cyberball范例¹²的执行过程中，研究了神经激活本的时刻到时刻图案中的社会排除^13。有效保护率是指在头皮上即时间锁定到离散事件和表示大脑活动响应或在制备用于刺激或反应¹⁴测得的神经电活动。此外，事件相关电位拥有出众的时间分辨率相比，磁共振成像，它提供了有价值的见解的动态响应社会排斥。如通过大脑活动的响应于社会的纳入和排除的实例，这可以通过Cyberball范例来实施和控制，并在本协议中描述的事件相关的检查得到这样，神经指数，是必要的，以评估模型和目前的预测中目前的社会排斥理论。

现行方法的目的是测量社会活动持续的神经反应过程中一个人参加计算机化的社会交往（包容性的事件，排外事件）。在这种方法中，研究人员必须量化神经活动响应于交互内的每个事件的能力。此外，目前的协议允许为每个事件是由多个掷图像中的每个社交活动的持续检查。这使研究人员能够看变化，神经活动的事件展开。这种分析水平并不在考察ERP的过程中社会交往^15,16等方法可作为这些方法只能捕获有关每个事件的一个图像的神经活动，而不允许对事件展开的审查，因为它发生。此外，人类的参与者认为，导致他或她是玩在线游戏其他人，但实际上是一个预编程的游戏与电脑内玩。由于相互作用是预编程的计算机中，能够灵活地与由人类参与者作出的决定，社会相互作用的性质可以预先确定，并且编程取决于所研究的问题¹³的性质发生变化相互作用^{， 17。}例如，该协议在计算机生成的玩家的行为可以根据通过改变预编程的时间表抛出（创造社会包容任何指定的时间或社会排斥的情况下如该球员传球到其他播放器，当那些抛出发生，数抛出，而时机抛出）。因此，这使得研究人员能够测量神经活动针对可能或相互作用的整体背景可能不匹配的事件。例如，研究人员可以量化的参与者的一个排他性的社会EV神经反应这种交互在很大程度上是对包容性的参与者，它可能比较中的主要排他性的互动参与者的神经反应，以一个排他性的事件中ENT。这些研究的机会都没有现成的使用功能磁共振成像给出的时间限制功能磁共振成像技术。有了这个编程的灵活性，目前协议允许研究人员从不同的神经科学和心理背景，以解决研究问题的新途径，并在社会交往中获取动态的神经和行为活动。

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Protocol

注意：下面的协议是根据在伊利诺斯州卫斯理大学批准的机构审查委员会的道德标准开发的。

1. Cyberball刺激准备

下载Cyberball范式^12,18和计算机上安装它（目前使用的协议，从Cyberball 3.0图像）。另外，创建计算机图像重建Cyberball范例，以满足特定需求。
对于每个部分上产生的单个图像的使用照片编辑程序内Cyberball抛出。比如，打破各投从球员到球员到该显示接二连三地创造球的形象，从球员被抛出来的球员在计算机屏幕上的各个掷框架（ 见图1）。
添加任何标签，名称或照片在照片编辑程序中的每个单独的罚球帧，包括任何重新呈现人类参与者作为底播放画面（由手在图1中的屏幕的底部示出）上，以创建一系列掷帧是除球到玩家的运动从播放机相同的。
需要注意的帧在每个罚球顺序是“信息框”该扔，或掷序列内的信息提供给有关掷（即，它的其他玩家将获得球）的具体目标玩家的第一帧。
确保有掷序列在屏幕上创建来自每个玩家投掷彼此播放器（包括来自人类与会者到其他玩家投掷），每个掷序列具有相同数目的掷帧，并且在每个信息帧掷序列已经注意到。

2. Cyberball社会互动编程

创建使用STIM序列文件伸应力演示软件对细节的Cyberball社会互动中的事件的准确顺序。
1. 对于序列文件，指定特定掷帧（按顺序），在屏幕上的帧的定时，帧的顺序，在事件的性质（扔从谁向谁），由人类参所需的响应（必要时），以及事件的整体，以创建所需的交互。创建序列文件中明确地输入所有的这些规范到适当的行，列和内部的程序代码空间。
2. 指定所有内编程代码的顺序文件中的每个事件的上述具体的和重复的步骤中创建的每个序列的文件（ 例如，纳入，排除）。
  1. 命令中的每个序列文件中的正确序列的掷帧，以使第一滚珠簸从一个播放机到另一无错完成。创建similar下令对每种类型抛出的玩家之间在文件中的序列，使每个类型的投掷表示在序列文件（ 例如，一个3人游戏分为六个不同的可能抛出）。
  2. 空间中的每个掷帧的450毫秒的间隔时间。在该方法中，确保每个帧被替换为下一帧中，这为参与者提供了运动的图像在屏幕上，并创建一个掷事件，持续总共2700毫秒之前出现为450毫秒。
  3. 一个信息帧被呈现在序列文件，使得信息帧的显示可以被标记在节省时间的参与者的神经活动的文件在每次插入一个事件相关的标志物。码本的标记通过使用数字来表示玩家所代表的事件的性质（左播放机是播放器“1”的底部玩家选手“2”的右边玩家选手“3”），其中将所有流中的代码“13”，以表示从左侧到右侧的播放机播放一抛。
  4. 复制整个组六个不同的投影序列的文件内，使得每个掷序列表示的至少两倍的序列文件内。这将提供编程灵活地改变各块内的事件的顺序，以使它们看起来不预先确定。
  5. 创建“的话，那么”序列文件中的语句，让人类参与者自由选择其中玩家将获得下一掷以下的人参加。给人类参与者的响应垫或鼠标接收一球抛起后，选择下一步的行动;使用潜在鼠标右键扔在右边的播放器，并使用鼠标左键扔的球员在左边的三个玩家的游戏。
  6. 保证“的话，那么”语句导致相应的下一个掷序列，使得游戏P外行看来无缝（即一个人扔在左边的玩家应该遵循从左边到其他玩家的玩家掷）。
  7. 创建循环和“的话，那么”序列文件中的语句来表示所希望的游戏动作，并允许该程序适当地将人类参与者的选择到下一个事件无关。
  8. 在程序中启动计数器来改变游戏的本质，这样的程序并不明了人类玩家（即同一电脑玩家并不总是犯同样的掷）。使用这些计数器对特定事件或事件模式的重复发生，然后再切换动作游戏，并删除了游戏模式在整个游戏中最好给自发直播外观的玩家在屏幕的两侧，而不仅仅是实际中人类参与者表示在屏幕的底部。
为了研究不同类型的社会互动发展的不同序列文件。让这些相互作用在很大程度上包容或排斥，甚至部分包括或不包括，因为根据研究问题的性质，通过改变每个序列文件中的比重，才能包容性事件和排外事件的人参与。
确保事件标记神经收集数据时创建事件相关脑电位（ERPs）用于在每个不同的社会互动的每一个事件类型出现在脑电图文件。这些标记应出现在脑电图文件作为参考帧被呈现给参与者。

3.神经电记录

按照协会的生理心理研究¹⁹准则编制的参与者脑电图（EEG）的评估。
使用嵌有64烧结银 - 氯化银一莱卡电极帽电极（10mm）的，布置在10-10系统蒙太奇²⁰收集的EEG数据。适合在参与者的头帽和使用导电胶准备每个电极。
1. 在线参考电极放置在锆石和CPZ之间的中点的电极，并使用AFZ作为接地电极。
  注：替代在线参可以根据所用的数据收集电极帽的性质是必要的。
2. 收集的垂直和水平双极电图活性（EOG）监视使用置于上方和下方的右轨道和靠近每个眼的外眼角烧结银 - 氯化银电极的眼球运动。
使用数字bioamplifier连续数字化（500赫兹的采样率），放大（增益取决于特定的放大器），和过滤器（70赫兹的低通滤波器，包括一个60赫兹的陷波滤波器）在直流模式下的原始EEG信号。请从脑电图分析可用的选项，这些设置，以便ftware对之前的数据集合中的放大器，并根据脑电图硬件和软件的规格不同而不同。
使用脑电图分析软件，以进一步处理这些神经数据记录脑电活动。

4.离线神经电数据处理

使用了空间滤波器正确眨眼，一个多步骤过程，其产生的平均眨眼，利用基于主成分分析（PCA）的空间的奇异值分解，以提取第一分量和协方差的值，然后使用这些协方差值来建立一个过滤器，是专门敏感的眼睛闪烁^21。
创建的刺激锁定的时期相对于通过从数据转换选项的选择，选择此功能插在脑电图分析软件中的连续的EEG文件，该事件标记。从-900毫秒到1800毫秒，相对于插入的标记，运行这些时代相当于吨他每6个帧掷的整个过程中，并具有0毫秒，该事件被标记为显示在图1中插入一个时间点。
正确的从每个时代取出的平均刺激前的基线活动时期的基准线之差（即，这是从-900毫秒为0毫秒的事件标记之前的900毫秒的时间窗口）。这个功能可以被选择或从脑电图分析软件中可用的数据转换选项启动。
低通滤波器（30赫兹24 dB /倍频程）的时代，并拒绝与电气文物超过+ 75V的任何时期。请从脑电图分析软件可用的选项允许脑电数据如下数据采集转换这些设置，具体费用取决于脑电图软件的规范。
平均的神经反应，共同为Cyberball任务块中的每个事件类型。
注意：此平均化处理可以适于仅一个verage第20，中部20，或每个交互中相似类型的，即使最后的20个事件，研究动态神经激活模式在社会互动¹³的过程。
1. 结合各种事件类型来创建三个主要事件类别：抛出从任一其它玩家的参与，从参与到任何其他球员罚全中，并引发不包括其他两个玩家之间的参与者。例如，结合引发来自人的左边播放机和向右播放到一个平均波形。
2. 结合从电脑玩家到最感兴趣的事件类型的事件：引发人类参与者（包容性），并抛出远离人类的参与者（排他性）。
如果适用，量化N2成分从200运行的平均幅度在离散时延窗口 - 事件标记在鱼类养殖区后320毫秒。
如果适用，量化P3组分作为从320运行的平均幅度在离散延迟窗口 - 450毫秒以下的事件标记为Pz的。
如果适用，量化的ERP成分扔帧的帧信息研究中的神经活动模式与社会互动不断差异，不同的事件类型如下。

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Representative Results

该协议已被用于在先前发表的研究考察社会排斥对正在进行的神经和行为活动的¹³的影响。第二十二条本科岁的参与者（15名女性，7名男性）完成了Cyberball任务三届上述条件下。提供知情同意后，参与者被告知，他们将被打造成电脑球折腾游戏与其他本科学员。然而，其他的参加者不是真实的，它们是由计算机玩家在本协议中详细表示。每个人的参与完成了协议（纳入，排除，再加入）相同的三个街区。每个块由80个总罚球。在包容和重新融入块，所有玩家必须接到球每个球折腾的机会相等。在排除块，人类参与者具有容纳球的同一平等的机会，直至接收10从投其他球员。该初始阶段之后，人类参与者完成排除在该任务块的剩余部分。

从这个协议代表性结果可包括多个ERP部件每种类型事件的社会互动中，以及在不同类型的相互作用ERP成分的检查检查。的N 2组成的分析表明效果为事件的类型，但对于社会交往的类型没有任何影响，与较大的N 2的振幅为排他性引发不管社会交往的较大范围内。代表结果的P3成分揭示了类似的模式与事件的相互作用中的类型的效果，但不能用于交互本身的类型，用较大的P3的振幅为包容性的事件，并为社会相互作用的性质没有整体效果。图2提供的ERP波形由Cyberball块抛型，突出观察到的差异在N2和P3波幅。

此外，通过利用企业资源规划，该协议允许潜在的变化在神经激活考试对社会互动的过程。代表性的分析，可以进行检查，以在整个排除处理过程中的排斥事件，变化在神经激活。在早期的排斥性试验检查相比更高的排斥试验中，分析了两种N2和P3的过程中下面的相对于第二个20的排斥事件的初始阶段包括以下初始包容相头20的排斥事件已表示为ERP成分较大的振幅排除块的（参见图3）。

图1. Cyberball掷色曲与事件标记放置ENCE例子。掷帧随着ERP标记过程中不断Cyberball游戏不同的投影序列中的位置的例子。事件标记插入的第一帧信息，提供有关每个掷性质的信息呈现给与会者。请点击这里查看该图的放大版本。

图2.代表的ERP波形，通过掷型和块型。该协议能够提供ERP波形Cyberball的每个任务块中的每个类型的社会活动的。神经活动的每个事件类型的不同模式可以由同一图中的不同波形来表示，与对于每种类型的救援人员到场的单独的行W（包容性，排他性）的Cyberball的每个块（包含，排除，再加入）。在时间点0毫秒表示各掷序列内的ERP的事件标记的定时，与上面的图显示在FCZ波形和底图形在Pz的显示波形。这个数字已经被修改Themanson 等 ¹³许可。

图3代表的ERP波形显示在社会排斥的过程中组分的差异。从这个协议解析所述第一20和第二20排斥性事件之后排除块的初始相位包容来自ERP的波形。这种能力在社会互动的过程中，显示在神经活性的改变可被应用到不同的ERP部件和电极位置，如图所示的波形式为氟康唑（顶部）和Pz的（底部）。这个数字已经被修改Themanson 等 ¹³许可。

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Materials

Name	Company	Catalog Number	Comments
Cyberball (Williams et al., 2000) computerized social interaction program	https://cyberball.wikispaces.com		An Alternate set of computerized images can be used or created by the researcher
Neuroscan SynAmps2 64-Channel Amplifier with SCAN 4.3.1 Acquisition and Analysis Software	Compumedics Neuroscan Neuromedical Supplies	9032-0010-01	Alternate amplifiers and EEG acquisition equipment and sofware can be used
STIM2 Complete Version 2.1 Stimulus Presentation Software	Compumedics Neuroscan Neuromedical Supplies	666M	Alternate stimulus presenation software can be used
SynAmps2 Quik-Cap Sintered Ag/AgCl 64 Ch./Medium	Compumedics Neuroscan Neuromedical Supplies	96050255	Alternate EEG caps can be used
Quik-Gel Conductive Gel	Compumedics Neuroscan Neuromedical Supplies	92000016	Alternate EEG conductive electrode gel can be used
NuPrep	Compumedics Neuroscan Neuromedical Supplies	92100025	Alternate skin preparation exfoliants can be used
Blunt needle and syringe kit	Compumedics Neuroscan Neuromedical Supplies	104207	Needle and syringe kit is used to apply conductive gel to electrode embedded in the EEG cap