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Behavior

Medindo Neural e Comportamental atividade durante curso computadorizados Interações Sociais: Uma Análise das potenciais cerebrais relacionados a eventos

doi: 10.3791/52060 Published: November 15, 2014

Abstract

A exclusão social é um fenômeno social complexo, com poderosas conseqüências negativas. Dado o impacto da exclusão social sobre a saúde mental e emocional, uma compreensão de como as percepções de exclusão social a desenvolver ao longo de uma interação social é importante para o avanço tratamentos que visam diminuir os custos nocivos de serem excluídos. Até à data, a maioria dos exames científicos de exclusão social têm olhado para exclusão após uma interação social foi concluída. Embora isso tenha sido muito útil no desenvolvimento de uma compreensão do que acontece com uma pessoa após a exclusão, não ajudou a esclarecer a dinâmica momento-a-momento do processo de exclusão social. Assim, o protocolo atual foi desenvolvida para obter uma melhor compreensão da exclusão social, examinando os padrões de ativação do cérebro relacionadas com o evento que estão presentes durante as interações sociais. Este protocolo permite uma maior precisão e sensibilidade em detalhar o social processos que levam as pessoas a se sentir como se eles foram excluídos de uma interação social. É importante ressaltar que o protocolo atual pode ser adaptado para incluir projetos de pesquisa que variam a natureza das interações sociais excludentes, alterando a freqüência com que os participantes estão incluídos, por quanto tempo os períodos de exclusão vai durar em cada interação, e quando a exclusão ocorrerá durante as interações sociais . Além disso, o protocolo de corrente pode ser utilizado para examinar as variáveis ​​e construções para além das relacionadas com a exclusão social. Esta capacidade para tratar uma variedade de aplicações em psicologia pela obtenção de ambos os dados neurais e comportamentais durante as interações sociais em curso sugere o presente protocolo pode estar no centro de uma área em desenvolvimento da investigação científica relacionada com as interações sociais.

Introduction

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O exame científico das interações sociais sofreu um renascimento nos últimos anos, com uma explosão de novos teóricos explicações, modelos e paradigmas que visam compreender e explorar os efeitos de ser o alvo ou fonte de exclusão social e como essas interações levar a muitos conseqüências da exclusão 1-6. Embora a literatura tinha feito grandes avanços no desenvolvimento de uma melhor compreensão das consequências da exclusão social em níveis comportamentais, emocionais, cognitivos e neurais, uma grande parte permanece desconhecida em relação às dinâmicas envolvidas em situação de exclusão social. Uma diferença notável na literatura refere-se à medição de diversos processos de exclusão social dinâmico durante as interações sociais. Por exemplo, vários modelos teóricos 3,5-8 sugerem que a monitorização e avaliação de situações de exclusão social é um passo inicial em um sistema de auto-regulação maior que visa lidar com exc sociaisLusion e manutenção de níveis saudáveis ​​e aceitáveis ​​de pertença e de inclusão social. Estes modelos, e grande parte da literatura existente sobre a exclusão, fornecer insights sobre as tremendas conseqüências da exclusão social e os efeitos nocivos da exclusão provoca em neural, comportamental, cognitivo, e os níveis emocionais. No entanto, os processos específicos em curso em alvos de exclusão durante interações sociais, que levam tanto para a percepção de exclusão e as reações emocionais e cognitivas posteriores a exclusão, permanecem indefinidos. Os pesquisadores adaptaram metodologias para obtenção de estados de sentimentos de auto-relatados durante interações sociais 9, mas estes dados não analisou os processos neurais em curso que podem motivar os efeitos de auto-relato.

Assim, os exames de exclusão durante interações sociais foram iniciados usando ressonância magnética funcional (fMRI) para "ver" o que está acontecendo, enquanto os indivíduos estão sendo excluemd 3,4,10,11. Estes estudos revelaram diferentes padrões de ativação neural durante a exclusão em relação à inclusão. Embora tremendamente importante no reforço da compreensão dos processos neurais em curso presentes durante a exclusão e as suas relações com as conseqüências auto-relatados de serem excluídos, esses estudos são limitados em como eles podem representar a natureza dinâmica das interações sociais. Especificamente, estas metodologias fMRI agregados atividade neural através de interações sociais inteiras e não foram capazes de examinar exclusão em uma base momento a momento. Esta limitação proíbe uma compreensão completa da natureza dinâmica do processamento emocional e cognitivo relacionado à exclusão, isto está ocorrendo durante as interações sociais como pesquisadores são incapazes de determinar quais momentos ou eventos durante uma troca são significativos em relação ao desenvolvimento de suas percepções de exclusão ea resposta emocional associado.

Para abordar tlimitações stas, pesquisas recentes têm implementado a medida de uma classe de atividade neural, conhecido como potenciais cerebrais relacionados a eventos (ERPs), durante a execução do paradigma Cyberball 12 para examinar os padrões de momento-a-momento de presente ativação neural durante sociais exclusão 13. ERPs referem-se a actividade neuroelétrica medido sobre o couro cabeludo, que é bloqueado para eventos discretos de tempo e representa a actividade cerebral em resposta, ou em preparação para um estímulo ou resposta 14. Além disso, ERPs possuem uma resolução temporal superior quando comparado com fMRI, que fornece informações valiosas sobre as respostas dinâmicas a exclusão social. Como tais índices, neurais obtidas através do exame relacionado a evento de atividade cerebral em resposta a casos de inclusão e exclusão social, que podem ser implementados e controlados através do paradigma Cyberball e estão descritos no presente protocolo, são necessários para avaliar os modelos e previsões apresentar emteoria da exclusão social atual.

O objetivo da metodologia atual é a de medir as respostas neurais em curso para eventos sociais (eventos de inclusão, eventos excludentes) durante interações sociais informatizadas em um participante humano. Nesta metodologia, os investigadores têm a capacidade de quantificar a actividade neuronal em resposta a cada evento dentro da interacção. Além disso, o protocolo de corrente permite a análise em curso de cada evento social para cada evento é composta de várias imagens de lance. Isso permite que os pesquisadores analisassem as mudanças na atividade neural como o desenrolar dos acontecimentos. Este nível de análise não está disponível em outras metodologias que examinam ERPs durante interações sociais 15,16 como estas metodologias apenas capturar a atividade neural em relação a uma imagem para cada evento, sem permitir o exame do evento desenrola como ela ocorre. Além disso, o participante humano é levado a acreditar que ele ou ela está jogando um jogo online comoutras pessoas, mas é, na verdade, jogando dentro de um jogo de pré-programado com um computador. Porque a interacção é pré-programado dentro do computador, com a flexibilidade de interactuar com as decisões tomadas pelo participante humano, a natureza das interacções sociais pode ser pré-determinados e programados para variar dependendo da natureza da questão de pesquisa 13, 17. Por exemplo, o comportamento dos jogadores gerados por computador durante o protocolo pode ser adaptado para criar instâncias de inclusão social ou de exclusão social de qualquer duração específica alterando o horário pré-programado de lança (por exemplo, qual o jogador que lança a bola para que o outro jogador, quando os lances ocorrer, o número de lances, eo momento de lança). Assim, este permite aos pesquisadores para medir a atividade neural em resposta a eventos que podem ou não coincidir com o contexto geral da interação. Por exemplo, os pesquisadores podem quantificar resposta neural de um participante de um ev sociais excludentesent dentro de uma interação que é, em grande medida de inclusão para esse participante e, potencialmente, compará-la com a resposta neural do participante a um evento excludente dentro de uma interação em grande parte excludente. Essas oportunidades de investigação não estão prontamente disponíveis utilizando a tecnologia fMRI dadas as limitações temporais de fMRI. Com essa flexibilidade de programação, o protocolo atual permite que os pesquisadores de várias origens neurocientíficas e psicológicas para lidar com questões de pesquisa de novas formas e obter neural dinâmica e atividade comportamental durante as interações sociais.

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Protocol

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NOTA: O seguinte protocolo foi desenvolvido de acordo com padrões éticos aprovados pelo Conselho de Revisão Institucional da Illinois Wesleyan University.

1. Cyberball Stimulus Preparação

  1. Baixe o paradigma Cyberball 12,18 e instalá-lo no computador (o atual protocolo imagens de Cyberball versão 3.0 utilizado). Como alternativa, criar imagens computadorizadas para recriar o paradigma Cyberball para atender necessidades específicas.
  2. Crie imagens individuais para cada parte do joga dentro Cyberball usando um programa de edição de fotos. Por exemplo, quebrar cada um dos lances de jogador para jogador nos quadros jogada individual que são mostrados um após o outro para criar a imagem de uma bola sendo lançada de jogador para jogador na tela do computador (veja a Figura 1).
  3. Adicione quaisquer rótulos, nomes ou imagens para cada quadro jogada individual no programa de edição de fotos, incluindo qualquer coisa para voltarapresentar o participante humano como o jogador a base do ecrã (representada pela mão na parte inferior da tela na Figura 1) para criar uma série de quadros de lance que são idênticos, excepto para o movimento da bola de jogador para jogador.
  4. Observe que quadro em cada sequência de lance é o "quadro informativo" para que lance, ou o primeiro quadro dentro das sequências de tiro que fornece informações para os jogadores sobre o destino específico do lançamento (ou seja, que outro jogador vai receber a bola).
  5. Certifique-se de que existem sequências lance criando um lance de cada jogador para outro jogador na tela (incluindo lances do participante humano para os outros jogadores), que cada sequência de lance tem o mesmo número de quadros lance, eo quadro informativo dentro de cada seqüência lance foi observado.

Programação Interação 2. Cyberball social

  1. Crie um arquivo de seqüência usando stimsoftware de apresentação ulus ao detalhe a seqüência exata dos eventos dentro da interação social Cyberball.
    1. Para o arquivo de seqüência, especificar os quadros específicos de lance (em ordem), o calendário dos quadros na tela, o seqüenciamento dos quadros, a natureza do evento (jogue de quem a quem), a resposta exigida pelo participante humano (quando necessário), e a ordem geral de eventos para criar a interacção desejada. Explicitamente introduzir todas estas especificações para as próprias linhas, colunas e espaços dentro do código de programação durante a criação do ficheiro de sequência.
    2. Especifique todos os detalhes acima mencionados dentro do código de programação para cada evento dentro do arquivo seqüência e repita os passos para cada arquivo seqüência criada (por exemplo, a inclusão, exclusão).
      1. Ordenar cada um dos quadros jogar a seqüência correta dentro do arquivo seqüência de modo que o primeiro lance de bola é concluída sem erro de um jogador para o outro. Criar similar ordenou seqüências no arquivo para cada tipo de lance entre os jogadores de modo que cada tipo de lance é representada no arquivo de seqüência (por exemplo, um jogo de três jogadores consiste em seis diferentes possíveis lança).
      2. Espacial de tempo de cada moldura de reposição 450 ms separadas. Neste método, garantir que cada quadro é exibido para 450 ms antes de ser substituído pelo próximo quadro, que fornece uma imagem de movimento na tela para o participante e cria um evento de lançamento que dura um total de 2.700 ms.
      3. Insira um marcador de eventos relacionados a cada vez que um quadro informativo é apresentado no arquivo de seqüência para que a apresentação do quadro informativo pode ser marcado no tempo, no salvar a atividade neural dos participantes arquivo. Código este marcador para representar a natureza do evento, usando números para representar os jogadores (jogador à esquerda do jogador é "1", o jogador de fundo é jogador "2", o jogador certo é jogador "3"), que faria tudoow o código "13" para representar um lance do jogador na esquerda para o jogador à direita.
      4. Copie todo o conjunto de seis sequências de lances diferentes dentro do arquivo para que cada seqüência lance é representada pelo menos duas vezes no arquivo de sequência. Isto irá fornecer flexibilidade de programação para alterar a ordem de eventos dentro de cada bloco, de modo que eles não se parecem pré-determinado.
      5. Criar "se, então" instruções dentro do arquivo de seqüência para permitir que o participante humano para escolher livremente qual jogador vai receber o próximo lance seguinte o participante humano. Dê o participante humano uma almofada de resposta ou o mouse para selecionar a próxima ação depois de receber uma bola de atirar; potencialmente com o botão direito do mouse para atirar para o jogador do lado direito e com o botão esquerdo do mouse para atirar para o jogador à esquerda em um jogo de três jogadores.
      6. Certifique-se que o "se, então" declarações levar a seqüência apropriada lance seguinte, para que o jogo pleigo parece uniforme (ou seja, um lance humana para o jogador à esquerda deve ser seguido por um lançamento do jogador à esquerda para outro jogador).
      7. Criar laços e "se, então" instruções dentro do arquivo de seqüência para representar a ação do jogo desejado e permitir que o programa a se mover de forma adequada para o próximo evento, independentemente das seleções do participante humano.
      8. Iniciado contadores dentro do programa para alterar a natureza do jogo de modo que o programa não se tornam evidentes para o leitor humana (ou seja, o mesmo jogador computadorizado não fazem sempre o mesmo lance). Use esses contadores para mudar a ação do jogo e remover padrões de jogo durante o jogo, após a ocorrência repetida de um evento ou padrão de eventos específico para melhor dar a aparência de jogo ao vivo espontânea entre os jogadores nas laterais da tela, e não apenas o real participante humana representada na parte inferior da tela.
    Desenvolver diferentes arquivos de seqüência, a fim de estudar os diferentes tipos de interações sociais. Faça essas interações, em grande parte, inclusive, ou exclusivo, ou mesmo parcialmente inclusiva ou exclusiva, para o participante humano, dependendo da natureza da questão de pesquisa, variando a proporção ea ordem dos eventos de inclusão e exclusão de eventos dentro de cada arquivo seqüência.
  2. Certifique-se de que os marcadores de eventos aparecem nos arquivos de EEG quando a coleta de dados neurais para criar potenciais cerebrais relacionados a eventos (ERPs) para cada tipo de evento dentro de cada uma das diferentes interações sociais. Estes marcadores devem aparecer no arquivo de EEG como o quadro informativo é apresentado ao participante.

3. neuroelétrica Gravação

  1. Preparar os participantes para a eletroencefalografia (EEG) de avaliação de acordo com as diretrizes da Sociedade para Pesquisa psicofisiológica 19.
  2. Use uma tampa de eletrodo incorporado com lycra 64 sinterizado Ag-AgCleletrodos (10 mm), dispostos em uma montagem 10-10 sistema de 20 para coletar dados de EEG. Coloque a tampa sobre a cabeça do participante e preparar cada eletrodo com gel condutor.
    1. Os eléctrodos de referência em linha a um eléctrodo colocado no ponto médio entre Cz e CPZ e usar AFZ como o eléctrodo de terra.
      Pode ser necessária Alternativa referências on-line, dependendo da natureza da tampa do eletrodo utilizado para a coleta de dados: Nota.
    2. Colete atividade electrooculographic bipolar vertical e horizontal (EOG) para monitorar os movimentos dos olhos utilizando eletrodos sinterizados Ag-AgCl colocados acima e abaixo da órbita direita e perto do canto externo do olho de cada olho.
  3. Use um bioamplifier digital para digitalizar continuamente (500 taxa de amostragem Hz), amplificam (ganho depende do amplificador específico) e filtro (70 Hz filtro passa-baixa, incluindo uma de 60 Hz filtro de corte) do sinal EEG cru em modo DC. Escolha essas configurações entre as opções disponíveis na análise de EEG assimftware para o amplificador antes da coleta de dados e variam de acordo com as especificações de hardware e software EEG.
  4. Grave atividade EEG usando software de análise de EEG, a fim de processar mais dados neural.

4. offline neuroelétrica de Processamento de Dados

  1. Corrigir piscar de olhos usando um filtro espacial, um procedimento multi-passo que gera uma média piscar de olho, utiliza uma decomposição em valores singulares espacial com base na análise de componentes principais (PCA) para extrair os primeiros valores dos componentes e covariância e, em seguida, utiliza esses valores de covariância para desenvolver um filtro que é especificamente sensível ao olho pisca 21.
  2. Criar épocas locked-estímulo em relação ao marcador do evento que foi inserido no arquivo de EEG contínuo no software de análise de EEG, seleccionando esta função a partir das escolhas de opções de transformação de dados. Execute essas épocas de -900 ms a 1.800 ms em relação ao marcador inserido, o que equivale a tele todo o tempo da cada lance de seis quadro e tem um ponto de tempo de 0 ms, onde o marcador do evento foi inserido como mostrado na Figura 1.
  3. Para linha de base correcta diferença entre as épocas, removendo a actividade média da linha de base pré-estímulo de cada época (isto é, a janela de tempo de 900 ms, que é executado a partir de -900 a 0 ms ms antes do marcador de evento). Esta função pode ser selecionada ou iniciada a partir das opções de transformação de dados disponíveis no software de análise de EEG.
  4. Filtro passa-baixa (30 Hz, 24 dB / oitava) as épocas e rejeitar quaisquer épocas com artefatos elétricos que ultrapassem + 75V. Escolha essas configurações a partir das opções disponíveis no software de análise de EEG, permitindo a transformação dos dados de EEG após a coleta de dados e variam dependendo das especificações do software EEG.
  5. Média das respostas neurais em conjunto para cada tipo de evento dentro dos blocos de tarefas Cyberball.
    NOTA: Este processo de cálculo da média pode ser adaptado para apenas umaverage o primeiro 20, média de 20, ou até mesmo últimos 20 eventos de um tipo semelhante dentro de cada interação para examinar os padrões dinâmicos de ativação neural durante o curso da interação social 13.
    1. Combine os diversos tipos de eventos para criar três grandes categorias de eventos: joga ao participante a partir de qualquer outro jogador, joga do participante ou outro jogador, e joga sem incluir o participante entre os dois outros jogadores. Por exemplo, combinar lança do humano para o jogador para a esquerda e para o jogador certo para uma forma de onda média.
    2. Combine os eventos dos jogadores computadorizados dos tipos de acontecimentos de maior interesse: joga para o participante humano (inclusivo) e joga longe do participante humano (excludente).
  6. Se for o caso, quantificar o componente N2 como a amplitude média em latência da janela discreta executando 200-320 ms após o marcador no caso FCz.
  7. Se for o caso, quantificar o P3 componente como a amplitude média em latência da janela discreta executando 320-450 ms a seguir o marcador evento em Pz.
  8. Se for o caso, quantificar os componentes de ERP para jogar quadros seguindo o quadro informativo para examinar as diferenças em curso entre os padrões de atividade neural para diferentes tipos de eventos, com a interação social.

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Representative Results

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Este protocolo tem sido utilizado em pesquisas publicadas anteriormente examinar a influência da exclusão social em curso e atividade neural comportamental 13. Vinte e duas em idade universitários participantes (15 mulheres e 7 homens) completaram três sessões da tarefa Cyberball sob as condições descritas acima. Após consentimento, os participantes foram informados de que eles estariam jogando um jogo computadorizado bola de arremesso com outros participantes de graduação. No entanto, os outros participantes não eram reais, eles foram representados pelos jogadores computadorizados detalhados neste protocolo. Cada participante humano completou os mesmos três blocos do protocolo (inclusão, exclusão, reinclusão). Cada bloco constou de 80 total de lances. Nos blocos de inclusão e re-inclusão, todos os jogadores tinham a mesma chance de receber a bola em cada lance bola. No bloco de exclusão, o participante humano teve a mesma chance igual de receber a bola até receber 10 joga a partir daoutros jogadores. Após esta fase inicial, o participante humano foi completada excluídos para o remanescente do bloco de tarefa.

Os resultados representativos deste protocolo podem incluir exames de múltiplos componentes de ERP para cada tipo de evento dentro de uma interação social, bem como uma análise dos componentes de ERP em diferentes tipos de interações. Análises do componente N2 indicar um efeito para o tipo de evento, mas nenhum efeito para o tipo de interação social, com maiores amplitudes N2 para excludente joga independentemente do contexto maior da interação social. Resultados representativos para o componente P3 revelam um padrão semelhante, com um efeito para o tipo de evento dentro da interação, mas não para o tipo de interação em si, com maior amplitude do P3 para eventos de inclusão e sem efeitos globais para a natureza da interação social. A Figura 2 apresenta as formas de onda de ERP por Cyberball bloco e tipo de lance, destacando adiferenças observadas na N2 e P3 amplitudes.

Além disso, através da utilização de ERPs, este protocolo permite o exame de alterações potenciais na ativação neural ao longo de interações sociais. Análises representativas podem ser conduzidos para examinar mudanças na ativação neural para eventos de exclusão ao longo de todo o processo de exclusão. Em exames de testes de exclusão em relação ao início dos ensaios de exclusão posteriores, análises, tanto da N2 e P3 indicam amplitudes maiores para ambos os componentes de ERP durante os primeiros 20 eventos de exclusão após a fase inicial de inclusão em comparação com o segundo 20 eventos de exclusão após a fase inicial de inclusão do bloco de exclusão (ver Figura 3).

A Figura 1
Figura 1. Cyberball lance sequexemplos ENCE com colocação marcador do evento. Exemplos de quadros lance, juntamente com a colocação de marcadores de ERP em diferentes seqüências de lance no jogo Cyberball em curso. Os marcadores de eventos são inseridos como o primeiro quadro informativo com informações sobre a natureza de cada lance é apresentada ao participante. Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

A Figura 2
Figura 2. formas de onda de ERP representante, por tipo de lance e tipo de bloco. Este protocolo é capaz de fornecer formas de onda de ERP para cada tipo de evento social dentro de cada bloco tarefa de Cyberball. Os diferentes padrões de actividade neural para cada tipo de evento pode ser representada por diferentes formas de onda dentro da mesma figura, com linhas separadas para cada tipo de throw (inclusivo, excludente) para cada bloco de Cyberball (inclusão, exclusão, reinclusão). O ponto de tempo 0 ms representa o momento do marcador de eventos dentro de cada ERP sequência de tiro, com a parte superior do gráfico mostrando formas de onda em FCz e o gráfico inferior visualizadas as formas de onda em Pz. Esta figura foi modificada de Themanson et al. 13 com permissão.

A Figura 3
Figura 3. formas de onda de ERP representativos exibem diferenças de componentes ao longo de exclusão social. Formas de onda de ERP derivados deste protocolo analisar os primeiros 20 e segunda 20 eventos de exclusão após a fase inicial de inclusão do bloco de exclusão. Esta capacidade para mostrar as alterações na actividade neuronal durante o curso da interacção social pode ser aplicado a diferentes componentes de ERP e de eléctrodos sítios, como evidenciado pela ondaformulários para FCz (em cima) e Pz (parte inferior). Esta figura foi modificada de Themanson et al. 13 com permissão.

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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

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References

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Medindo Neural e Comportamental atividade durante curso computadorizados Interações Sociais: Uma Análise das potenciais cerebrais relacionados a eventos
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Themanson, J. R. Measuring Neural and Behavioral Activity During Ongoing Computerized Social Interactions: An Examination of Event-Related Brain Potentials. J. Vis. Exp. (93), e52060, doi:10.3791/52060 (2014).More

Themanson, J. R. Measuring Neural and Behavioral Activity During Ongoing Computerized Social Interactions: An Examination of Event-Related Brain Potentials. J. Vis. Exp. (93), e52060, doi:10.3791/52060 (2014).

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