Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
JoVE Journal Neuroscience
Click here for the English version

Neuroscience

סנכרון קבוצתי במהלך ציור שיתופי באמצעות ספקטרוסקופיה פונקציונלית של אינפרה-אדום קרוב

Published: August 5, 2022 doi: 10.3791/63675
Automatic Translation
1, 1, 1, 1, 1
1Hospital Israelita Albert Einstein (HIAE)

Summary

הפרוטוקול הנוכחי משלב ספקטרוסקופיה פונקציונלית של אינפרה-אדום קרוב (fNIRS) ותצפית מבוססת וידאו כדי למדוד סנכרון בין-אישי ברביעיות במהלך משימת ציור שיתופית.

Abstract

ספקטרוסקופיה פונקציונלית של תת-אדום קרוב (fNIRS) היא שיטה לא פולשנית המתאימה במיוחד למדידת הפעלת קליפת המוח במספר נבדקים, הרלוונטית לחקר אינטראקציות בין-אישיות קבוצתיות בסביבה אקולוגית. למרות שמערכות fNIRS רבות מציעות טכנית את האפשרות לנטר יותר משני אנשים בו זמנית, עדיין נדרשת קביעת נהלי התקנה קלים ליישום ופרדיגמות אמינות למעקב אחר תגובות המודינמיות והתנהגותיות באינטראקציה קבוצתית. הפרוטוקול הנוכחי משלב fNIRS ותצפית מבוססת וידאו למדידת סנכרון בין-אישי ברביעיות במהלך משימה שיתופית. פרוטוקול זה מספק המלצות מעשיות לרכישת נתונים ועיצוב פרדיגמה, כמו גם עקרונות מנחים לדוגמה לניתוח נתונים להמחשה. ההליך נועד להעריך הבדלים בתגובות הבין-אישיות של המוח וההתנהגות בין מצבים חברתיים ולא חברתיים בהשראת פעילות שוברת קרח ידועה, מטלת ציור הפנים השיתופית. הנהלים המתוארים יכולים להנחות מחקרים עתידיים להתאמת פעילויות אינטראקציה חברתית נטורליסטיות קבוצתיות לסביבת fNIRS.

Introduction

התנהגות אינטראקציה בין-אישית היא מרכיב חשוב בתהליך החיבור ויצירת קשרים אמפתיים. מחקרים קודמים מצביעים על כך שהתנהגות זו יכולה לבוא לידי ביטוי בהתרחשות של סינכרוניות, כאשר אותות ביולוגיים והתנהגותיים מתיישרים במהלך מגע חברתי. עדויות מראות כי סינכרוניזציה יכולה להתרחש בין אנשים אינטראקציה בפעם הראשונה 1,2,3. רוב המחקרים על אינטראקציות חברתיות והמנגנונים העצביים הבסיסיים שלהן משתמשים בגישה של אדם יחיד או אדם שני 2,4, ומעט ידוע על העברת הידע הזה לדינמיקה חברתית קבוצתית. הערכת תגובות בין-אישיות בקבוצות של שלושה אנשים או יותר היא עדיין אתגר למחקר מדעי. זה מוביל לצורך להביא למעבדה את הסביבה המורכבת של אינטראקציות חברתיות בבני אדם יומיומיים בתנאים נטורליסטיים5.

בהקשר זה, טכניקת הספקטרוסקופיה הפונקציונלית של אינפרה-אדום קרוב (fNIRS) היא כלי מבטיח להערכת היחסים בין אינטראקציה בין-אישית בהקשרים נטורליסטיים לבין קורלציה מוחית. הוא מציג פחות מגבלות על ניידות המשתתפים בהשוואה להדמיית תהודה מגנטית תפקודית (fMRI) והוא עמיד בפני תוצרי תנועה 6,7. טכניקת fNIRS פועלת על ידי הערכת השפעות המודינמיות בתגובה להפעלת המוח (שינויים בריכוז הדם של המוגלובין מחומצן ולא מחומצן). וריאציות אלה ניתנות למדידה על ידי כמות הדיפוזיה של אור אינפרא אדום דרך רקמת הקרקפת. מחקרים קודמים הדגימו את הגמישות והחוסן של הטכניקה בניסויי היפר-סריקה אקולוגיים ואת הפוטנציאל להרחיב את הידע במדעי המוח היישומיים 6,8.

הבחירה במשימה ניסיונית להערכה נטורליסטית של המתאמים העצביים של תהליכי אינטראקציה חברתית בקבוצות היא צעד מכריע בהתקרבות למחקרים יישומיים במדעי המוח9. כמה דוגמאות שכבר דווחו בספרות עם השימוש ב- fNIRS בפרדיגמות קבוצתיות כוללות ביצועי מוסיקה 10,11,12, אינטראקציה בכיתה8, ותקשורת 13,14,15,16,17.

אחד ההיבטים שעדיין לא נחקרו על ידי מחקרים קודמים הוא השימוש במשחקי ציור שיש להם כתכונה העיקרית מניפולציה של מרכיבים אמפתיים כדי להעריך אינטראקציה חברתית. בהקשר זה, אחד המשחקים המשמשים לעתים קרובות כדי לעורר אינטראקציה חברתית בדינמיקה בין זרים הוא משחק ציור שיתופי18,19. במשחק זה, גיליונות נייר מחולקים לחלקים שווים, ומשתתפי הקבוצה מאותגרים לצייר דיוקנאות עצמיים משותפים של כל החברים. בסופו של דבר, לכל חבר יש את הדיוקן שלהם משורטט בצורה שיתופית על ידי כמה ידיים.

המטרה היא לקדם אינטגרציה מהירה בין זרים, המתעוררת על ידי הפניית תשומת לב חזותית לפניהם של השותפים בקבוצה. היא יכולה להיחשב כפעילות "שוברת קרח" בשל יכולתה לתמוך בסקרנות ובתהליכים אמפתיים הנובעים מכך בקרב החברים19.

אחד היתרונות של שימוש במשימות ציור הוא הפשטות שלהם ואת הקלות של רבייה20. הם גם אינם דורשים הכשרה טכנית או מיומנויות ספציפיות, כפי שניתן לראות במחקרים המשתמשים בפרדיגמות של ביצוע מוזיקלי21,22,23,24. פשטות זו מאפשרת גם בחירה של גירוי נטורליסטי יותר בתוך הקשר חברתי 4,9,25.

מלבד היותו מכשיר לגרימת התנהגות חברתית בקבוצות, ציור נחשב גם כלי להערכה פסיכולוגית26. כמה מבחנים פסיכולוגיים גרפיים-פרויקטיביים, כגון בית-עץ-אדם (HTP)27,28,29, ציור דמות אנושית - סולם סיסטו 27, וציור משפחתי קינטי30 משמשים באופן משלים לאבחנות איכותיות וכמותיות. התוצאות שלהם בדרך כלל מבטאות תהליכים לא מודעים, נותן רמזים על המערכת הסימבולית של הפרט, ולכן, הפרשנויות שלהם על העולם, חוויות, רגשות, וכו '

תרגול הציור גורם לאדם לחשוב ועוזר ליצור משמעות לחוויות ולדברים, ומוסיף תחושות, רגשות, מחשבות ופעולות31. זה נותן רמזים על איך לתפוס ולעבד את חוויות החיים האלה26. ציור משתמש בקודים חזותיים כדי לאפשר לאדם להבין ולתקשר מחשבות או רגשות, מה שהופך אותם לנגישים למניפולציה, ובכך ליצור את האפשרות לרעיונות חדשים וקריאות31.

בטיפול באמנות, ציור הוא כלי לעבודה על תשומת לב, זיכרון וארגון של מחשבות ורגשות32, והוא יכול לשמש כאמצעי ליצירת אינטראקציה חברתית33.

מחקר זה נועד לפתח פרוטוקול ניסויי נטורליסטי להערכת תגובות מוחיות וסקולריות והתנהגותיות במהלך אינטראקציה בין-אישית ברביעיות באמצעות דינמיקת ציור שיתופית. בפרוטוקול זה מוצעת הערכת התגובות המוחיות של הרביעייה (בנפרד והסינכרוניזציה בין בני זוג) ומדדי התוצאה האפשריים, כגון מדדים התנהגותיים (התנהגות ציור ומבט). המטרה היא לספק מידע נוסף על מדעי המוח החברתיים.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

המתודולוגיה אושרה על ידי ועדת האתיקה של בית החולים ישראלטה אלברט איינשטיין (HIAE) ומבוססת על נוהל לאיסוף נתונים עצביים (fNIRS), כמו גם נתוני התנהגות מבט, עם צעירים במהלך חוויית ציור משותפת. כל הנתונים שנאספו נוהלו בפלטפורמת Redcap (ראו טבלת חומרים). הפרויקט נבדק על ידי ועדת היושרה המדעית של בית החולים ישראלטה אלברט איינשטיין (HIAE). צעירים, בני 18-30, נבחרו כנבדקים למחקר הנוכחי. הסכמה מדעת בכתב התקבלה מכל המשתתפים.

1. הכנה למחקר

  1. נושאים
    1. קבע את מדגם מחקר היעד.
    2. יידעו את כל המתנדבים על פרוטוקול הניסוי ועל זכויותיהם, לפני המשחק. ודא שהם חותמים על טופס הסכמה מדעת ותמונה משתמשת בטופס הסכמה (לא חובה), ממלאים טופס הרשמה ועונים על שאלונים פסיכולוגיים ומאזניים.
    3. שליטה ברמת היחסים בין משתתפי הרביעייה (זרים, חברים, בני זוג וכו'), שכן ידע קודם עלול להפריע. במחקר זה, הרביעיות הורכבו מזרים.
    4. הרכיבו רביעיות של אנשים חד-מיניים.
      הערה: קריטריון מגדרי זה מונע הפרעות באינטראקציה חברתית34,35.
  2. הגדרה
    1. הסר את כל מסיחי הדעת הפוטנציאליים של העיניים מהזירה.
    2. כדי לערוך, כלול שולחן מרובע, ארבעה שרפרפים (בגודל 18.11 אינץ' x 14.96 אינץ') ושני תומכי חוטים (לדוגמה, חצובה) (איור 1).
    3. כבה את כל המכשירים החשמליים כגון מיזוג אוויר במהלך הניסוי. ודא כי בחדר יש תאורה מספקת עבור אנשים להתבונן ולצייר וכי טמפרטורת החדר היא נעימה.
    4. שקול את היקף חוטי fNIRS (ראה טבלת חומרים), מקם את כל הכבלים כך שיישארו יציבים במהלך משימת הניסוי.
    5. חשבו על מקום לשני חוקרים לנוע לאורך התפאורה.
    6. ודא שהנסיינים עוקבים אחר התסריטים ותוכניות התנועה שלהם.
    7. מקמו את הרביעייה על השולחן המרובע, שניים על שניים, כך שכל פרט יוכל להתבונן בשלושת הפרטים האחרים.
    8. תן לכל משתתף ברביעייה תג עם מספר (1 עד 4). ודא שנושא 1 יושב מול נושא 3 וליד נושא 2.
      הערה: מספר התג התאים למיקום הנושאים על השולחן ולכובע שהוכן קודם לכן (טבלת חומרים).
  3. פרדיגמת הציור
    1. ציור פנים שיתופי - המצב החברתי
      הערה: מטרת המשחק היא להפנות את תשומת הלב החזותית של הנבדקים אל פניהם של בני זוגם, ולגרום להם להתבוננות מודעת יותר בינם לבין עצמם. על ידי חיבור רגשות ותפיסה חזותית, טכניקת ציור הפנים השיתופית היא דרך רבת ערך להפעיל תגובות אמפתיות, סקרנות בין-אישית וקישוריות בין המשתתפים. זה דורש תיאוריה של יכולת המוח, הכוללת חיקוי וציפייה להתנהגותם של אחרים19. בצע את השלבים הבאים:
      1. הנחו את המשתתפים לגבי כללי המשחק.
      2. חלק כל נייר לשלוש רצועות אופקיות, כלומר רצועות ציור.
      3. בקשו שכל רצועה תתאים לתנאי ציור חברתי (לדוגמה, C1, C2.). אחרי כל תנאי ציור חברתי, החליפו ניירות בין הרביעייה.
      4. בקשו מהמשתתפים לצייר את אזור המצח והעיניים, על הרצועה העליונה של כל גיליונות הנייר.
        הערה: הרצועה האמצעית מיועדת לתיאור אזור האף והפה. הרצועה התחתונה מיועדת לתיאור אזור הסנטר, הצוואר והכתפיים.
      5. כלול הוראות של מי לצייר (לדוגמה, S1/S3 כלומר משתתף 1 מצייר משתתף 3 ולהיפך) בכל רצועות הנייר.
      6. יש כל נייר המייצג דיוקן מצויר במלואו של משתתף.
        הערה: שקול צבעי נייר כתיבה פסטל שונים לשלבי המשחק השונים.
      7. הציגו את פניו של כל משתתף באופן שיתופי על ידי בני זוגו. (איור 2)
    2. חבר את הנקודות במשחק-התנאי הלא חברתי
      הערה: תנאי ציור הבקרה הוא משחק של חיבור הנקודות. כל משתתף מוזמן לחבר את הנקודות של המספרים הסידוריים העולים כדי ליצור ציור. משחק חיבור הנקודות משמש ככלי ניורופסיכולוגי למדידת תחומים קוגניטיביים כגון גמישות מחשבתית ומיומנויות חזותיות-מוטוריות36. המשחק מגרה מיומנויות חזותיות-מרחביות, מגביר את הפעילות המנטלית37 ומשפר את היכולות המנטליות38. בצע את השלבים הבאים:
    3. הדריכו את המשתתפים.
      1. לאחר שהכובע נמצא במקומו, הדריכו את המשתתפים לגבי ה- fNIRS, הציוד, הכובעים, החוטים והסיכונים או אי הנוחות האפשריים הכרוכים בהליך.
      2. הזכירו להם שוב את זכותם לעזוב את הניסוי בכל עת.
      3. הסבר את שתי משימות הציור השונות.
      4. עבור הציור השיתופי, הסבירו את הרצועות האופקיות וכיצד לדעת היכן ואת מי לצייר בכל רצועה.
      5. עבור משחק נקודות חיבור, הסבירו שהם יצטרכו לחבר את המספרים בסדר עולה עד שהאיור יתגלה.
      6. הסבר על תקופת המנוחה ועל פקודות המשימה המוקלטות.
      7. עודד את המשתתפים להתבונן בבני זוגם ובפרטים המבדילים ביניהם. ציין כי בסוף המחקר, הרביעייה שעוקבת אחר הכללים ומציירת את הנתונים המפורטים ביותר תתוגמל.

Figure 1
איור 1: ההגדרה. ההתקנה כוללת שולחן מרובע, ארבעה שרפרפים ושני תומכי חוטים (למשל, חצובה), ציוד fNIRS, מחשב והמצלמות. (A) ערכת ההגדרה: מספרים ירוקים (1-4) תואמים את תוויות המשתתפים ואת הצואה/מיקום שלהם ליד השולחן במהלך ריצת הניסוי. מספרים צהובים: 1 = תומך חיווט fNIRS, 2 = מקלט מחברת אותות fNIRS, 3 = NIRSport, 4 = 360° מצלמה, 5 = מצלמות תמיכה. (ב) הכנה לקראת הרצת הניסוי. אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של נתון זה.

Figure 2
איור 2: דיוקנאות שיתופיים - דוגמאות לדיוקנאות המצוירים באופן שיתופי. אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של נתון זה.

2. פרדיגמה ניסיונית

  1. התאם את המשחק לרכישת fNIRS
    הערה: התאם את המשחק כך שניתן יהיה ללכוד את התמונה הפונקציונלית של המוח באמצעות fNIRS וכי לנתונים יש איכות משמעותית.
    1. הגדר את מספר הבלוקים.
      הערה: יש לחזור על התנאים מספר מספיק פעמים כדי להקטין את מרווח הטעות בתוצאות. עם זאת, חזרות רבות יכולות להוביל את המשתתפים להפוך משימות לאוטומטיות.
    2. תכנן את משך הזמן של כל בלוק.
      הערה: שקול את זמן התגובה של הכתוביות ההמודינמיות (בממוצע 6 שניות לאחר תחילת משימה). כמו כן, שקול את ההשפעה של גדלי בלוקים כדי לקבוע את המסנן עבור השלבים הבאים.
    3. הוסף תקופת מצב מנוחה בסוף כל בלוק של שני התנאים (כך שהאות ההמודינמי יתפורר לפני תחילת הבלוק הבא).
    4. תכנן את סדר הבלוקים וצור רצפי בלוקים פסאודו-אקראיים כדי להפחית את ההשפעות הצפויות.
    5. תכנן את משך המשחק הכולל.
      הערה: קחו בחשבון את אי הנוחות האפשרית של המשתתפים לגבי המכסים ההדוקים של fNIRS וקרבתם זה לזה. הבלוקים והתנאים המשמשים בפרוטוקול זה תוכננו באופן הבא: תשעה בלוקים של המצב החברתי של ציור שיתופי (טבלה 1) ותשעה בלוקים של התנאי הלא חברתי של חיבור נקודות נוצרו (משך = 40 שניות כל אחד); תקופת מנוחה של 20 שניות בין כל אחד מהבלוקים; שלושה רצפים שונים (טבלה 2) לביצוע המשימות (כדי למנוע ביצוע של תנאי יותר מפעמיים ברציפות). משך המשימה הניסויית היה כ-18 דקות.
  2. תוכנת תכנות פרדיגמה
    1. השתמש בתוכנה כדי לסייע ביצירה ובארגון של בלוקי פרדיגמה ואיתות למשתתפים מתי להתחיל משימה חדשה.
      הערה: במקרה זה נעשה שימוש בתוכנת NIRStim ( ראה טבלת חומרים). צור את רצפי הבלוקים ותכנת את התפלגותם לאורך זמן במהלך הניסוי.
    2. הגדר אירועים עם תוכן חזותי (טקסט ותמונות) או תוכן שמיעתי כדי לציין למשתתפים מתי להתחיל כל משימה. בלשונית אירועים , לחץ על הלחצן הוסף אירוע. תן שם לאירוע בשם אירוע, בחר את סוג האירוע ב- Stim Type והגדר צבע שייצג את האירוע במבט כולל על מצגת ב- Color-ID. צור סמנים לשליחה לתוכנת הרכישה בתחילת משימות אלה בסמן האירועים.
    3. קבע את סדר ביצוע המשימות ואת מספר החזרות של כל אחת מהן בכרטיסיה ניסויים . כמו כן, הכנס תקופות מנוחה. קבע את משך הזמן של שניהם. אקראיות או אי-אקראיות של הניסויים אפשרית על-ידי בחירה באפשרות מופעל/כבוי במצגת אקראית; שמור את ההגדרות בלחצן שמור .
    4. במהלך ריצת הניסוי, הצג את כל הגירויים המתוכנתים בחלון שחור (כדי למנוע הסחת דעת מהמשתתפים) על ידי לחיצה על הפעלה.

טבלה 1: תנאי ציור שיתופי. S1 = נושא 1, S2 = נושא 2, S3 = נושא 3 ו- S4 = נושא 4. דיאדות ציור מייצגות מי מצייר את מי, ורצועת הציור מייצגת את מיקום נייר הכתיבה לציור בכל מצב. לדוגמה, עבור הבלוק הראשון, השתמש בגיליון נייר כחול. C1, C2 ו-C3 מייצגים 40 שניות של הפרדיגמה של ציור תנאים חברתיים המשלימים דיוקן אחד. C1 (ציור אזור המצח, ציור dyads: S2 ו- S4; S1 ו- S3), C2 (ציור אזור האף, ציור דיאדות: S1 ו- S4; S2 ו- S3) ו- C3 (ציור אזור הסנטר, ציור דיאדות: S3 ו- S4; S1 ו- S2). עקוב אחר הדיאגרמה עבור בלוקים 2 ו- 3. אקראיות זו משמרת את סדר הציור בקרב המתנדבים (ציור השותף הקדמי, לאחר מכן השותף הקדמי, ולבסוף, בן הזוג היושב לידם) ומשנה את סדר רצועות הסדין שיש לצייר. אנא לחץ כאן כדי להוריד טבלה זו.

טבלה 2: רצף אקראיות של מטלה אחת (חברתית, לא חברתית ומנוחה). אנא לחץ כאן כדי להוריד טבלה זו.

3. הגדרת וידאו ואיסוף נתונים

  1. מצלמות והקלטת וידאו
    1. בחר מצלמת סצנה זמינה מסחרית (360°, ראה טבלת חומרים). מקמו זאת על השולחן כך שניתן יהיה לתפוס בו זמנית את תנועות העיניים והראש של כל המשתתפים.
    2. נקה ובדוק את כרטיס הזיכרון והסוללה. בדוק את בהירות התמונה. בדוק פריטים אלה לפני איתור המשתתפים.
    3. בדוק אם יש הפרעות אפשריות בקליטת fNIRS. אם כן, הגדל את המרווח בין הציוד למקלט שלו.
    4. מקלט הציוד חייב להיות בלתי תלוי במקלט הנתונים fNIRS. שקול מחשב נייד או טאבלט הממוקם רחוק ככל האפשר מהגדרת השולחן.
    5. הפעל את הציוד, בדוק את הממשק והגדר את מצב ההקלטה לפני כיול fNIRS.
    6. חשבו על מצלמה אחת או שתיים סמוכות או תומכות שניתן למקם אחרי שני קצוות השולחן.
  2. ניתוח וידאו
    1. לקבלת תוצאות סטטיסטיות חשובות, בחר תוכנת תצוגה/ניתוח מסונכרנת או פלטפורמה המאפשרת תמלול וקידוד של מספר תכני וידאו בו-זמנית, כגון INTERACT (ראה טבלת חומרים).
    2. הגדר פרמטרים המאפשרים חיפוש אחר דפוסים/רצפים כדי לחדד נתונים תצפיתיים לשאלות המחקר, כגון מדדי התנהגות של מבט בודד, תנועות ראש ועיניים, תנועת ידיים, הבעות פנים והתנהגות מדברת.
    3. אם מישהו מתכנן לרשום מדדים פיזיולוגיים, שקול תוכנה (ראה טבלת חומרים) המאפשרת שילוב של נתונים נמדדים ממערכות רכישה אחרות.
    4. בתהליך הניתוח, שקול לא רק את משך האירועים אלא גם את הרצף, את מיקומם בזמן וכיצד הם מתייחסים זה לזה.
  3. חילוץ נתונים
    1. התחל בהורדת הסרטון מכל המצלמות (פורמט MP4). טען אותם לאינטראקציה. פלח את נתוני הווידאו לקידוד וניתוח נוסף. לחילוץ נתונים, סמן את קטעי הווידאו באופן ידני וספק להם קודים.
      הערה: מטרת הפילוח והקידוד היא לספק קטגוריות נתונים כך שהחוקר יוכל להדגיש ולנתח התנהגויות יעד שונות.
    2. פילוח
      1. על-ידי הקשה על הגדרות קוד, צור שכבה ראשונה על-ידי חלוקת מקטעי הבלוק לתנאים חברתיים ולא חברתיים ותקופת מנוחה. יצירת שכבה שנייה על ידי חלוקת נתוני ההתנהגות של המשתתפים יחד עם תנאים חברתיים (ציור פנים). יישר אותם באמצעות ציר הזמן של מפעיל השמע. סמן באופן ידני את ההתחלה והסוף של כל תנאי. הגדר את ערכת הקידוד בהתאם להנחיות (שלבים 3.3.2.2.-3.3.2.6.).
      2. ודא שערכת הקידוד עוקבת אחר רמזי התנהגות (משך זמן וכמות) עבור כל מקטע ציור פנים (מצב חברתי) מכל המשתתפים בנפרד.
      3. קוד למבט של משתתף בתשומת לב הקשורה לאובייקט לעבר השותף לציור.
        הערה: להתנהגות מבט יש תפקיד כפול: איסוף מידע מאחרים (קידוד), כמו גם תקשורת לאחרים (איתות)39,40.
      4. קוד למבט הדדי (כאשר שני בני הזוג שמציירים זה את זה חולקים קשר חזותי).
        הערה: מחקרים אחרונים חשפו פעילות מוגברת בקליפת המוח הקדם-מצחית המדיאלית הרוסטרלית הקדמית (arMPFC) וצימוד שלה עם הפיתול המצחי התחתון (IFG) כאשר שותפים יצרו מבט הדדי41.
      5. קוד להתנהגויות נלוות במהלך התנהגות מבט (יחיד או הדדי) כגון חיוך, דיבור ישיר, הבעות פנים וצחוקים, מה שמעיד על קשב גבוה יותר לשותף לציור (איור משלים 1).
      6. תמללו וחלקו לקטגוריות את נתוני ההתנהגות של מבטם של משתתפי הקבוצה. צור קודי אינטראקציה עבור כל משתתף על ידי תיווגם. הפוך את התנהגות היעד ואת מספר התגים למפורשים בעת קידוד.
    3. קידוד וניתוחים
      הערה: אחד החוקרים חייב לקחת על עצמו את משימת הקידוד ההתנהגותי ואת הניתוח, שכן הם מזוהים בקלות בסרטון. שימו לב לדברים הבאים:
      1. חילוץ המידע חייב להתרחש באופן ידני; סמן על ציר הזמן של כל תנאי את ההתנהגויות שנצפו על פי ערכת הקידוד. סמן את משך הזמן של כל התנהגות. עשו זאת עבור כל משתתף בנפרד.
      2. הצלב את צירי הזמן של המשתתפים כדי לחפש התנהגויות משותפות. חזור לתצפית הווידאו כדי לנתח את איכות השיתוף (איור משלים 2).
      3. באמצעות מקש Export , ייצא את הנתונים הגולמיים כקובץ טקסט או כקובץ טבלה, כך שניתן יהיה למיין את הנתונים לאורך ציר הזמן, לבחור אותם, לספור אותם ולערוך אותם בטבלה.
        הערה: בפרוטוקול זה, לא נעשה שימוש בפונקציית הניתוח הרציף בשל המספר הקטן של רצפי אירועים מקודדים42.
  4. מדדי ציור
    הערה: פרוטוקול זה משתמש במדדי ציור כדי לחקור קורלציות אפשריות בין התנהגות המבט של המשתתפים לבין המבחנים הפסיכולוגיים היישומיים. נקבעו הקריטריונים הבאים:
    1. כמות קו: ספירה ידנית של מספר משיכות הציור שבוצעו על-ידי כל משתתף בכל מקטע ציור פנים.
    2. רציפות קו: חלוקת קטגוריות משנה של קווים מצוירים ארוכים וקצרים. ספירה ידנית של הקווים הארוכים והקצרים של המשתתפים.
      הערה: ציור תצפיתי נובע מתצפית ישירה על אובייקט ממשי שנבחר. כמה מחקרים אחרונים מצאו מתאם בין אורך הקו לבין משימות עקיבה או ציור. קווי משימה עוקבים נוטים להיות ארוכים יותר מציור קווי משימה43. פרוטוקול זה מקשר את ההתחקות עם דימויים בעלי פה שהאדם עשה יציבים ונושאים כהפניות ציור במערכת הסימבולית שלו18.
    3. תבניות ציור: התייחסו לתבניות ציורבודדות 18 (איור 3).
      הערה: פרוטוקול זה בוחן סיווג בינארי לדפוס ציור: 0, כאשר המשתתף נמצא במצב ציור תצפיתי (כלומר, כאשר המשתתף מתבונן באובייקט הציור שלו ומעתיק את מה שהוא רואה); ו-1, כאשר הציור משקף תמונות בעלות פה יציבות פנימית (כאשר יש תבנית של צורות חוזרות כגון עיניים, פה ושיער לאורך כל תנאי הציור).
    4. שימו לב לפרטים, כולל ספירת פרטים מצוירים במהלך הניסוי (לדוגמה, קמטים, כתמים, צורת עיניים וגודל גבות, בין היתר).
      הערה: פרטים מצוירים עשויים להצביע על תשומת לב רבה יותר למושא הציור.
  5. מבחנים פסיכולוגיים
    1. יש לסנן תסמינים של חרדה ודיכאון, הפרעת קשב וריכוז/היפראקטיביות וכישורים חברתיים בעת ביצוע מחקרים קבוצתיים. השתמש במאזניים חינמיים או זמינים מסחרית.
      הערה: פרוטוקול זה מציע להשתמש בדברים הבאים: בית החולים חרדה ודיכאון סולם44; מלאי הכישורים החברתיים45 (מלאי המעריך את רפרטואר הכישורים החברתיים של הפרט); וסולם הדיווח העצמי למבוגרים (ASRS-18) להערכת הפרעת קשב וריכוז (ADHD) במבוגרים46.

Figure 3
איור 3: דוגמאות לתבניות ציור בודדות. אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של נתון זה.

4. הגדרת fNIRS ואיסוף נתונים

  1. חומרת איסוף נתונים
    1. הקפד להשתמש בחומרת רכישה עבור רישומי fNIRS. ההקלטות חייבות להתבצע על ידי שילוב של מערכות הניתנות לקריאה באותה תוכנית הקלטה, בסך הכל 16 ערוצים.
      הערה: איסוף הנתונים בוצע באמצעות שתי מערכות גלים רציפים (NIRSport, ראה טבלת חומרים) עבור המחקר הנוכחי. כל פריט ציוד כולל שמונה מקורות תאורת LED הפולטים שני אורכי גל של אור אינפרה-אדום קרוב (760 ננומטר ו-850 ננומטר) ושמונה גלאים אופטיים (7.91 הרץ).
  2. fNIRS תצורת ערוץ אופטודה
    1. השתמש בכלי NIRSite כדי לאתר את האופטודות מעל אזורי ה-PFC (ראה טבלת חומרים). הגדר את התפלגות האופטודות על הכובעים באופן שהערוצים ימוקמו מעל אזורי העניין על ראשיהם של כל המשתתפים.
    2. חלקו את האופטודות בין ארבעת המשתתפים לרכישה סימולטנית של אותות.
      הערה: הכובעים חייבים להיות בעלי תצורה המבוססת על מערכת 10-20 הבינלאומית, ותחומי העניין האנטומיים כוללים את החלק הקדמי ביותר של קליפת המוח הקדם-מצחית הדו-צדדית. עבור פרוטוקול זה, מיקום האופטודה הונחה על ידי ארגז הכלים47 של ה-fNIRS Optodes Location Decider (fOLD). מודל הראש ICBM 152 (ראו טבלת חומרים) יצר את המונטאז'. הגיוס של אזור קליפת המוח הקדם-מצחית במשימות אינטראקציה חברתית הוסבר כמתאם של תהליכי בקרת התנהגות, כולל ויסות עצמי48. איור 4 מייצג את מיקום המקורות והגלאים.
  3. מניעת חפצים
    1. הסר מסיחי דעת מהחדר שבו יתקיים המשחק.
    2. מומלץ למתנדבים לנוע רק לפי הצורך.
    3. במהלך הניסוי, נתק את מגבר NIRSport ואת המחשב הנייד מרשת החשמל.
    4. כבה כל ציוד אחר שפועל בסמוך לספקטרום האינפרא-אדום, כגון ציוד מיזוג אוויר. כבה התקנים חשמליים הנמצאים בסביבה.
  4. הגדרת מנגנון fNIRS
    1. בעבר, מדדו את היקפי המוח של ארבעת המשתתפים באופן הבא: מדדו את המרחקים בין הנאסיון לבין האיניון סביב הראש כדי לקבוע את גודל הכובע של כל משתתף. השתמש תמיד בכובע בגודל קטן יותר ביחס להיקף הראש על מנת לתת יציבות רבה יותר לאופטודות.
    2. ביום הרכישה, הורו למשתתפים לשבת על השרפרף ולאחר מכן הסבירו את התהליך הצפוי של הנחת הכובע על הראש.
    3. התאימו את המקורות והגלאים למכסה בהתאם להגדרות שנקבעו מראש. כעניין של ארגון, עקוב אחר דפוס השימוש באופטודות 1 עד 4 בנושא 1, מ-5 עד 8 בנושא 2, מ-9 עד 12 בנושא 3, ומ-13 עד 16 בנושא 4.
    4. שים את הכובעים על ראשי המשתתפים ומקם אותם כך שקו האמצע המרכזי (Cz) יהיה בחלק העליון של הראש. כדי לבדוק אם Cz נמצא במיקום המרכזי, לאשר כי הוא ממוקם במחצית המרחק בין nasion ו inion.
      1. כמו כן, מדוד את המרחק בין האוזן השמאלית והימנית (Crus of Helix) מעל החלק העליון של הראש לבין מיקום Cz.
    5. השתמש בכיסויי יתר כדי למנוע מנורות הסביבה להפריע לאיסוף הנתונים.
    6. חבר את החוטים של האופטודות למגברים. כעניין של ארגון, עקוב אחר התבנית של חיבור אופטודות 1 עד 8 ל- NIRSport 1 ואופטודות 9 עד 16 ל- NIRSport2.
    7. חבר הן NIRSport 1 והן 2 למחשב באמצעות כבל USB.
  5. תוכנה לאיסוף נתונים
    1. לאחר הגדרת הציוד, הפעל תוכנה כדי לרכוש את נתוני fNIRS. במחקר זה נעשה שימוש בתוכנת NIRStar ( ראו טבלת חומרים). ב- NIRStar, בצע את השלבים הבאים:
      1. לחץ על הגדר חומרה בשורת התפריטים. בחר באפשרות מצב טנדם בכרטיסיה מפרט חומרה כדי שניתן יהיה לבצע סריקת יתר.
      2. בכרטיסייה קביעת תצורה של חומרה , בחר מונטאז' מבין המונטאז'ים הנפוצים המוגדרים מראש או מבין המונטאז'ים המותאמים אישית, ובדוק את ההגדרות ב'הגדרת ערוץ ' וב'פריסת טופו'.
      3. בצע כיול אוטומטי על-ידי לחיצה על כיול בלוח הצג. מחוון איכות האות מאפשר אימות שלמות הנתונים המתקבלים. להעריך אם איכות הנתונים מספיקה כדי להתחיל את הרכישה; כלומר, לראות אם הערוצים מסומנים כירוקים או צהובים.
        הערה: אם הערוצים המכוונים מיוצגים באדום או בלבן, הסר אותם מהמכסה, בדוק שאין שיער המונע מהאור להגיע לראש, ונקה את האופטודות באמצעות מטלית או מגבת. חבר אותם שוב למכסה וחזור על הכיול.
      4. כאשר אתה מוכן להתחיל את ההליך, יש תצוגה מקדימה של אופן קבלת האותות על ידי לחיצה על תצוגה מקדימה. לאחר מכן, התחל להקליט את האותות בהקלטה.
      5. פתח את NIRStim, תוכנת תכנות הבלוקים (ראה טבלת חומרים), והתחל בהצגת הבלוקים המתוכנתים. הסמנים חייבים להירשם באופן אוטומטי, ויש לראות את הסימון שלהם בתוכנת רכישת הנתונים fNIRS.
      6. לאחר סיום ההליך, הפסק להקליט על ידי לחיצה על עצור, סגור את התוכנה וודא אם הקובץ נשמר בספרייה שנבחרה.
  6. ניתוח נתוני fNIRS
    1. עיבוד מקדים של האותות באמצעות תוכנת NIRSLAB49 (ראה טבלת חומרים). בצע את השלבים הבאים:
      1. החל מסנן זמני של מעבר פס (0.01-0.2 הרץ) על נתוני העוצמה הגולמית כדי להסיר תדרי לב ונשימה, כמו גם תנודות בתדר נמוך מאוד.
      2. עבור בקרת איכות האות, קבע קריטריוני אי הכללה עבור כל ערוץ רווח מעל שמונה ומקדם שונות מעל 7.5%.
      3. חשב את השינויים ב- HbO2 וב- HHb על-ידי החלת חוק באר-למברט המתוקן עם כל סדרת הזמן כבסיס.
        הערה: במחקר זה, סדרות הזמן HbO2 ו- HHb חולקו לבלוקים (חברתיים ולא חברתיים) ויוצאו כקבצי טקסט לניתוח מאוחר יותר בפלטפורמת R8 למחשוב סטטיסטי (ראה טבלת חומרים).
      4. לנתח בנפרד את התנאים החברתיים ואת תנאי השליטה. בנה מטריצת מתאם עבור כל אחד מתשעת הבלוקים של כל מצב, כך שהאלמנטים שלה יתאימו למתאם (ספירמן) בין כל זוג נבדקים בערוץ המוערך. לקבלת המובהקות הסטטיסטית של המתאמים בין פרטים במהלך המשימה, השתמש במבחן t8 עבור ממוצע של מדגם אחד, בהתחשב ברמת מובהקות של 5%.

Figure 4
איור 4: התפלגות האופטודות בכובע נושא 1. האותיות S ו-D מייצגות את המקורות והגלאים, בהתאמה. S1 על קואורדינטות AF7 של מערכת 10-20; S2 ב-AF3; S3 ב-AF8; S4 על AF4; D1 על Fp1; D2 על F5; D3 על Fp2; ו-D4 ב-F6. הערוצים ממוקמים בתצורה הבאה: ערוץ 1 בין S1-D1; 2 בין S1-D2; 3 בין S2-D1; 4 בין S2-D2; 5 בין S3-D3; 6 בין S3-D4; 7 בין S4-D3; ו-8 בין S4-FD4. אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של נתון זה.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

הפרוטוקול הוחל על רביעייה המורכבת מנשים צעירות (בנות 24-27), כולן סטודנטיות בתוכניות לתואר שני (בית החולים ישראליטה אלברט איינשטיין, סאו פאולו, ברזיל), בעלות השכלה לתואר שני או שלישי. כל המשתתפים היו ימניים, ורק אחד מהם דיווח שיש לו ניסיון קודם בציור. לאף אחד מהמשתתפים לא הייתה היסטוריה מדווחת של הפרעות נוירולוגיות.

עבור המאזניים ותוצאות המבחנים הפסיכולוגיים, שני משתתפים (2 ו -4) הראו ציונים גבוהים לחרדה (17 ו -15 מול ערך הייחוס של 9)44 וערך הניתוק לדיכאון (9)44. תוצאות הסולם של כל המשתתפים עבור קשב והיפראקטיביות הראו ציונים מתחת לערכי החיתוך

כמו כן נמדד רפרטואר הכישורים החברתיים של המשתתפים. נבדקים 2, 3 ו -4 השיגו ציונים גבוהים מ -70% (רפרטואר מפותח של מיומנויות חברתיות). נושא 1 הציג ציון של 25% (הקשור לליקוי בכישורים חברתיים). מבחן זה מנתח גם מיומנויות חברתיות ספציפיות כגון F1, התמודדות וקביעה עצמית עם סיכון; F2, קביעה עצמית בהבעת רגשות חיוביים; F3, שיחה ותושייה חברתית; F4, חשיפה עצמית לזרים ולמצבים חדשים; ו-F5, שליטה עצמית ותוקפנות. עבור גורמים אלה, כל המשתתפים הראו ציונים נמוכים עבור F1, F2 ו- F3 (1% עד 3%) וציונים גבוהים עבור F4 (20% עד 65%) ו- F5 (65% עד 100%).

התוצאות הראשוניות של ה-fNIRs (איור 5) הראו הפעלה מוחית טיפוסית עבור נבדקים 1, 2 ו-3 בשניהם, בתנאי משיכה חברתיים ולא חברתיים בשני הערוצים הממוקמים בחצי הכדור השמאלי והימני; עם זאת, דפוסי ההפעלה היו שונים. משתתף 4, לעומת זאת, הראה הפעלה מוחית לא טיפוסית.

Figure 5
איור 5: תוצאות הממוצע הקבוצתי של נתוני fNIRS. (A) חסום ממוצע של אותות fNIRS מעל נושא 1. ערוצים בצד שמאל ובצד ימין מוצגים בנפרד בצירי x עבור שני התנאים (חברתיים ולא חברתיים). (B) חסום ממוצע של אותות fNIRS מעל נושא 2. ערוצים בצד שמאל ובצד ימין מוצגים בנפרד בצירי x עבור שני התנאים (חברתיים ולא חברתיים). (C) חסום ממוצע של אותות fNIRS מעל נושא 3. ערוצים בצד שמאל ובצד ימין מוצגים בנפרד בצירי x עבור שני התנאים (חברתיים ולא חברתיים). (D) חסום ממוצע של אותות fNIRS מעל נושא 4. ערוצים בצד שמאל ובצד ימין מוצגים בנפרד בצירי x עבור שני התנאים (חברתיים ולא חברתיים). אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של נתון זה.

אות האוקסיהמוגלובין (איור 6) סונכרן באופן משמעותי בין הנבדקים רק במהלך החלק האחרון של המשימה הן עבור התנאים, חברתיים והן עבור שליטה (איור 6: מתאם חציוני של 0.14; ערך t = 1.77 וערך p = 0.046) ובתנאי הציור השיתופי (מתאם חציוני של 0.12; t-value = 2.39 וערך p = 0.028).

Figure 6
איור 6: קורלציה של מוח הנבדקים (אוקסיהמוגלובין) לאורך כל הניסוי. כל תיבה מכילה קו אופקי (המציין את החציון). הקצה העליון מייצג את האחוזון ה-75 והקצה התחתון את האחוזון ה-25. עבור קווי שגיאה, ה- boxplot מבוסס על ערך ה- IQR של 1,5, מעל הרביע השלישי, ומתחת ל- Q1, הרביע התחתון. הכוכבית (*) מציינת הפרש מובהק סטטיסטית מאפס. חלק 1 מתאים לשליש הראשון של בלוק הניסוי (הכולל את C1, C2 ו- C3 - העיצוב המשותף המלא הראשון - המשולב עם תקופות מנוחה ותנאי העיצוב הלא חברתי); חלק 2: ג4-ג6; חלק 3: C7-C9. אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של נתון זה.

ניתוח הסרטון הראה כי המשתתפים הביטו זה בזה בזמן שהם ציירו שותפים ולעתים חלקו את מבטיהם זה עם זה. כמו בכמות המבט הכוללת, נצפתה כמות גדולה יותר של מבט סינכרוני בתנוחות שבהן השותף היה במצב חזיתי. מהאמצע ועד סוף הניסוי, המבטים הסינכרוניים פחתו באופן משמעותי, וב-C9 הם לא התרחשו.

לגבי ניתוח ציורים, רק נושא 3 דיווח על ניסיון קודם בציור (קורס של 6 שנים). לנבדקים 1, 2 ו-4 היה ייצור דומה בכמות ובהמשכיות של שבץ. משתתף 3 הראה אופן ציור של משיכות קצרות ולא רצופות ומספר גדול יותר של משיכות כוללות. כל ארבעת המשתתפים שמרו ככל הנראה על תבנית קבועה של דמויות בציורים שלהם (דפוסי ציור קודמים), אם כי נבדקים 3 ו-4 שחזרו מספר גדול יותר של פרטים שנצפו. גם כאשר ציירו בני זוג שונים, היו דפוסי ציור עיניים, פה ואף שהמשתתפים חזרו עליהם במצב החברתי. עבור המשתתף עם ניסיון קודם בציור, נצפו גם דפוסי ציור קודמים (ראה 3.4.3.) (למשל, גבות ועיניים).

איור משלים 1: ממשק קוד ווידאו. נתון זה מייצג קודיפיקציה של וידאו, סגמנטציה, ציר הזמן של האירועים וסכמת הקידוד. אנא לחץ כאן כדי להוריד קובץ זה.

איור משלים 2: הצטלבות של מבט ומטלות ציור. תנאי מנוחה: תקופת מנוחה של 20 שניות; מצב תיקו: המצב החברתי של הניסוי (40 שניות); נקודות מצב: מצב הבקרה של חיבור נקודות (40 שניות); מבט אינטראקציה 1: נושא 1 מחפש שותף ציור; שיחת אינטראקציה 1: נושא 1 מדבר; גוף אינטראקציה 2: נושא 2 מזיז ידיים, כתפיים וראש בתקשורת לא מילולית. אנא לחץ כאן כדי להוריד קובץ זה.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

מחקר זה נועד ליצור פרוטוקול באמצעות היפר-סריקה על ארבעה מוחות בו-זמנית בתנאים נטורליסטיים. הפרדיגמה הניסויית השתמשה במשימות ציור שונות ובמתאם של מדדי תוצאה מרובים, מדדים, התנהגויות ואותות מוחיים. השלבים הקריטיים בפרוטוקול זה הם התחשבות באתגרים הנובעים ממורכבותו הגבוהה ושמירה על התנאים האקולוגיים והנטורליסטיים שלו.

תצפית וידאו הייתה המפתח למחקר זה. זה איפשר קידוד ופילוח של התנהגויות תקשורת לא מילוליות על ציר זמן50. הניתוח האיכותי של הסרטון איפשר תצפית על התנהגות המבט בחיפוש אחר סימנים שיכולים להצביע על פונקציות הקידוד (איסוף מידע מהאחר) ואיתות (תקשורת עם אחרים)39,40. זה גם עזר לחדד את המידע התצפיתי על ידי הדגשת דפוסים אישיים וקבוצתיים13. מדדים כמותיים של מבט בלבד אינם מספקים הבנה של איכות המבט. המבט עשוי לייצג רק התנהגות אוטומטית של חזרה או חשיבה במצב הקוגניטיבי של השוואה ומבנה18,19. עם זאת, המספר הקטן של רצפי אירועים לא איפשר למחקר זה לבצע ניתוח רציף ואימות סטטיסטי42. התוצאות הראו ירידה משמעותית במבטים סינכרוניים ואסינכרוניים בתנאים החברתיים מאמצע הניסוי ועד סופו. אחת ההשערות להתנהגות זו עשויה להיות עצם התהליך של תפיסה חזותית והיווצרות ייצוגים סימבוליים הטבועים בהכרה של האחר.49,51. השערה זו עולה בקנה אחד עם התיאוריה לגבי ציור תצפית פנים אל פנים19 ועם תוצאות של מחקרים אשר קישרו זמני תצפית ארוכים יותר של אובייקט עם קושי להחליט מה ואיך לצייר52. השערה אפשרית נוספת קשורה לרכישת זיכרון חזותי של האובייקטים המצוירים לאורך המשימה הניסויית18,53. בתוצאות, מדדי התנהגות המבט הראו כמות הולכת ופוחתת הקשורה למיקום שותף הציור. במיקומי ציור חזיתיים, כמות המבט האסינכרוני והסינכרוני הייתה גדולה יותר מאשר בתנאים שבהם השותף היה בצד. תוצאה זו עולה בקנה אחד עם מחקרים המצביעים על כך שמיקום הגירוי משפיע על תפיסה חזותית54. נראה כי ההתאמה בין מיקוד קשב להתנהגות סקאדה מרמזת על מרכיב "אוטומטי" מסוים למיקוד קשב בנוגע לקרבה ו/או על כך שמגבלת התנועה פועלת כמסיח דעת55. יתר על כן, מחקרים אחרונים הראו כי נקודת המבט של האינטראקציה יכולה לשנות דפוסי מבט. כאשר המשתתפים עוסקים במשימה, תשומת הלב החברתית על אחרים פוחתת; זה מצביע על כך שאנשים בסביבות חברתיות מורכבות מסתכלים זה על זה פחות, ואיסוף מידע לא בהכרח משתמש במבט ישיר25. הבדלים בהתנהגות השבץ, הציור והמבט נצפו גם בין משתתפים שכן היו ולא היו להם ניסיון קודם בציור. המשתתף עם ניסיון קודם בציור הראה הרבה פחות חזרות דפוס מאשר משתתפים אחרים ומספר גדול יותר של פרטים מצוירים. גם מספר משיכות הציור היה גבוה יותר, ומגמה זו לוותה במספר הנקודות שעקבו אחריהן במשחק האיתור ובמספר המבטים הישירים לשותפים. עם זאת, מספר המשתתפים הקטן לא איפשר לבצע ניתוח נתונים רציף ואימות סטטיסטי כתוצאה מכך. תרגול הציור כולל מעברי מבט מתמידים בין הדמות לנייר ושימוש בזיכרון חזותי56. מחקרים קודמים מצביעים על כך שלמתרגלי ציור קל יותר לקודד צורות חזותיות מאשר לאנשים שאינם מתרגלים57. ובכל זאת, תוצאות המחקר של Miall et al.52 כמו כן, מציעים שאנשים עם אימון ציור מווסתים את התפיסה שלהם לחוויית התבוננות, בעוד שידע מוקדם (למשל, דימויים מנטליים יציבים) נראה מכוון את התפיסה של אנשים שאינם מתרגלים. היבטים אלה ראויים למחקר נוסף, במיוחד ביחס לרשתות עצביות בסיסיות והבדלים בעיבוד הקשב ובהתנהגות המבט25.

אתגרים רבים נובעים מביצוע היפר-סריקה על קבוצה של ארבעה אנשים עם fNIRS, במיוחד בהתחשב בפרדיגמה דינמית; לכן, שינויים ופתרון בעיות בטכניקה בוצעו תוך חידוד מתודולוגיית הפרוטוקול. האתגר הראשון היה הלימות אזור מוח המטרה עם מגבלת מספר האופטודות והקושי להתמודד עם כיול לכידת האותות של fNIRS. פרוטוקול זה חזה את חקירתם של שני אזורי מוח, הצומת הטמפורו-קודקודי (TPJ) וקליפת המוח הקדם-מצחית האמצעית (mPFC). לכידת האות של ה- TPJ הושלכה בשל הקושי הבלתי נשלט של צפיפות וצבע השיער של המשתתפים58 לעומת מספר הכובעים שיש לתת בו זמנית. הייתה גם דאגה גדולה לנוחות המשתתפים ולזמינות הזמן. האתגר השני נוגע להקלטת הניסוי. בתחילה, הפרוטוקול חזה שימוש במצלמת 360° אחת בלבד הממוקמת במרכז השולחן לצורך הניסוי. עם זאת, השימוש במצלמות עזר הוכיח את עצמו כחיוני. קושי נוסף היה לטפל בבעיות של טכניקת ציור כדי ליצור פרוטוקול חזק. רוב המשתתפים ייצגו גוף ובגדים, אזורים שלא היו צפויים בכללי המשחק, למרות ההסבר המדוקדק, כולל חשיפה לדוגמאות שצוירו בעבר. חלק מהמשתתפים טענו כי הם מתקשים לתאר את גדלי הצורות והמשיכו את הציור במקום בו נעצר בן הזוג הקודם בשל הפרופורציות. מילוליזציה זו עולה בקנה אחד עם תוצאות מחקרים המצביעים על כך שתפיסה חזותית מפחיתה את השפעת הפרספקטיבה, וגורמת לעיוותים תפיסתיים52. מחקרי ציור אחרים שהתמקדו בקשר שבין תפיסה חזותית לפקודות מוטוריות הציעו גם הם כי עיוותים הנובעים מגורמים רבים מתערבים בתהליך המבט/יד20,43. פרדיגמת המחקרשל גוון 43, למשל, השתמשה בשתי מגירות מומחים, האחת העתקה והשנייה ציור מהזיכרון. התוצאות שלהם הציעו שימוש באסטרטגיות עצביות שונות עבור כל טכניקת ציור. נראה כי ההעתקה תלויה בהשוואות, משוב חזותי ומעקב צמוד יותר אחר קצה העט.

חששות לגבי מגבלות הטכניקה כרוכים גם במצב האקולוגי של הניסוי, כמו גם בשימוש בפרדיגמת ציור שיתופית. אחד מהם נוגע לקרבת המשתתפים (עקב חיווט fNIRS ובעיות יציבות) ולהתערבותו האפשרית במדדי המבט. ניתן לייצר דפוסי התנהגות שונים של מבט בהקשרים חברתיים של קרבה מאולצת (כגון מצבי מעלית)59. אף על פי כן, נצפו מבטים סינכרוניים, הבעות פנים וחיוכים הופיעו לאורך אוסף הרביעייה, והם אולי מעידים על תחושת מעורבות. תוצאות אלה מתיישבות עם תוצאות מניסויים שבהם גירויים "מלמטה למעלה", כגון התבוננות בפניו של האחר, עוררו יצירת ייצוגים משותפים בין המשתתפים. תקשורת לא מילולית עשויה לנבוע מהיישור הרעיוני המתרחש לאורך האינטראקציה4. השימוש בטכניקות ציור "כשלעצמן" הוא מאתגר מכיוון שרוב האנשים מפסיקים לצייר בשלב הריאליסטי (לאחר גיל 11 או 12). התפיסה של ציור כמו לא להביע את המציאות יוצרת תסכול או אי נוחות של שיפוט עצמי, וכתוצאה מכך, התנגדות לפעולה של ציור18. ציור פנים יכול להיות גורם נוסף של אי נוחות. למרות זאת, מצב הציור המשותף שנעשה ב-40 מפגשים הוכיח את עצמו כיעיל לפרוטוקול זה. כשנשאלו על החוויה, כל המשתתפים השיבו בחיוב, צחקו והעירו על הדיוקנאות המשותפים. נראה כי הצורה המובנית של משימת הניסוי הפחיתה את נטל הייצור האינדיבידואלי והקלה על אינטראקציה בין המשתתפים, כמו אצל הס-כהן ואחרים 19.

המתאם של אותות או סינכרוניזציה של אותות מוחיים התרחש בצורה החזקה ביותר בחלק האחרון של הניסוי עבור שני התנאים, חברתיים ולא חברתיים. ההשערה הייתה שהתנאים החברתיים (עיצוב שיתופי) והלא-חברתיים (חיבור הנקודות) יביאו לסינכרוניזציה ברורה של אותות מוחיים ברגעים שונים בציר הזמן. במצב הלא חברתי, הסינכרוניזציה הייתה צפויה לנבוע מההתאמה הקוגניטיבית של המטלה המשותפת לכל המשתתפים8. גם אם הם לא קיימו אינטראקציה ישירה, הסינכרוניזציה של האותות הייתה צפויה להתרחש מוקדם יותר בציר הזמן שלהניסוי 8,10,11,12. במצב החברתי, לעומת זאת, הסינכרוניזציה הייתה צפויה להתרחש מאוחר יותר בשל אינטראקציה חברתית אפשרית בין אנשים לא ידועים שונים עם אסטרטגיות אישיות מגוונות13,14,16,49.

למרות שגורמים רבים עשויים לתרום לתוצאות הראשוניות, פרשנות אפשרית שלהם מתייחסת לזמן הדרוש למשתתפים כדי להכיר זה את זה ואת המשימות, ולבסוף, ליצור תחושה של קבוצה. ציור כשלעצמו עשוי ליצור תגובתיות וחרדה באמצעות שיפוט עצמי או תחושה של הערכה18. מחקרים קודמים קשרו הערכות שליליות עם שונות בסנכרון המוח הבין-אישי הקבוצתי (IBS)17. כמו כן, השפעת הקרבה בין המשתתפים בהקשר זה אינה ידועה עדיין59. לחלופין, ההיכרות שנרכשה בנפרד עם המשימות ועם הקבוצה, גם אם באיחור, עשויה ליצור התאמה קוגניטיבית של מעורבות, כמו התקשרות "אוטומטית" שהתרחשה מעבר להבדלים בין שתי המשימות המוצעות. 60 נראה שהמשימות עבדו בבלוק. לכן, תקופת מנוחה ארוכה יותר עשויה לגרום לתגובות מוחיות שונות על-ידי הבטחת ירידה באותות המוחיים הנקלטים על-ידי fNIRS בין תנאים. תוצאה נוספת הדורשת תשומת לב נוספת היא הקשר ההופכי בין כמות המבט הסינכרוני והאסינכרוני (שפחת במהלך המטלה הניסויית) לעומת פעילות המוח האינדיבידואלית (שהתגברה במהלך המטלה הניסויית). פרשנות אפשרית לתוצאה זו עשויה להיות טמונה בדרישה הקוגניטיבית הגבוהה של המשימה הניסויית52, אך איננו יכולים שלא לשקול את התהליכים הנוירוביולוגיים המעורבים בקשר אמפתי אנושי1.

לפרוטוקול זה אופי חדשני, ראשית על ידי יישום טכניקות ציור המשמשות בטיפול באמנות כדי לעורר קשרים אמפתיים בין המשתתפים; שנית על ידי האופי הדינמי של המצב החברתי-אקולוגי; ושלישית על ידי מדידה מקבילה של ארבעה ראשים באמצעות טכניקת סריקת היתר fNIRS. המצב החברתי המצייר קידם קשר עין בין המשתתפים, ואיפשר לפרוטוקול לחקור כיצד התנהגות המבט תומכת בהתנהגות אינטראקציה בין-אישית במצבים נטורליסטיים ואת האסטרטגיות האישיות השונות המשמשות לזיהוי אחרים49. זהו גם כלי מבטיח לחקור אם התנהגות המבט אכן קשורה לתהליך של תשומת לב18 ומעורבות בין שותפים61 באותם תנאים. ההתייחסות לכל הנושאים הללו, במיוחד בפרדיגמה המתנהלת בקבוצה בתנאים נטורליסטיים, היא אתגר למדעי המוח החברתיים.

ייתכן שגורמים רבים תרמו לתוצאות ראשוניות אלה. כל המשתנים השונים הללו ראויים למחקר נוסף, והשימוש בפרוטוקול זה יכול לספק רמזים חשובים להבנה טובה יותר של יחסים חברתיים קבוצתיים בהקשר נטורליסטי.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

פאולו רודריגו באזאן סיפק ייעוץ מדעי עצמאי ל- NIRx Medizintechnik GmbH ולתאגיד התמיכה במוח, שהוא מפיץ של NIRx Medizintechnik GmbH. המחברים האחרים מצהירים כי אין ניגודי עניינים ביחס למחבר או לפרסום מאמר זה.

Acknowledgments

המחברים מודים למכון סרברו (InCe-IIEP) ולבית החולים ישראלטה אלברט איינשטיין (HIAE) על התמיכה במחקר זה. תודה מיוחדת לחוסה בלם דה אוליביירה נטו על ההגהה האנגלית של מאמר זה.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
2 NIRSport  NIRx Medizintechnik GmbH, Germany Nirsport 88 The equipment belong to InCe ( Instituto do Cérebro - Hospital Israelita Albert Einstein). two continuous-wave systems (NIRSport8x8, NIRx Medical Technologies, Glen Head, NY, USA) with eight LED illumination sources emitting two wavelengths of near-infrared light (760 and 850 nm) and eight optical detectors each. 7.91 Hz. Data were acquired with the NIRStar software version 15.2  (NIRx Medical Technologies, Glen Head, New York) at a sampling rate of 3.472222.
4 fNIRS caps NIRx Medizintechnik GmbH, Germany The blackcaps used in the recordings had a configuration based on the international 10-20
Câmera 360° - Kodak Pix Pro SP360 Kodak Kodak PixPro: https://kodakpixpro.com/cameras/360-vr/sp360
Cameras de suporte - Iphone 8 Apple Iphone 8 Supporting Camera
fOLD toolbox (fNIRS Optodes’ Location Decider) Zimeo Morais, G.A., Balardin, J.B. & Sato, J.R. fNIRS Optodes’ Location Decider (fOLD): a toolbox for probe arrangement guided by brain regions-of-interest. Scientific Reports. 8, 3341 (2018). https://doi.org/10.1038/s41598-018-21716-z Version 2.2 (https://github.com/nirx/fOLD-public) Optodes placement was guided by the fOLD toolbox (fNIRS Optodes’ Location Decider, which allows placement of sources and detectors in the international 10–10 system to maximally cover anatomical regions of interest according to several parcellation atlases. The ICBM 152 head model  parcellation was used to generate the montage, which was designed to provide coverage of the most anterior portion of the bilateral prefrontal cortex
Notebook Microsoft Surface Microsoft Notebook receiver of the fNIRS signals
R platform for statistical computing  https://www.r-project.org  R version 4.2.0 R is a free software environment for statistical computing and graphics. It compiles and runs on a wide variety of UNIX platforms, Windows and MacOS
REDCap REDCap is supported in part by the National Institutes of Health (NIH/NCATS UL1 TR000445) REDCap is a secure web application for building and managing online surveys and databases.
software Mangold Interact Mangold International GmbH, Ed.  interact 5.0 Mangold: https://www.mangold-international.com/en/products/software/behavior-research-with-mangold-interact.html. Allows analysis of videos for behavioral outcomes and of autonomic monitoring for emotionally driven physiological changes (may require additional software, such as DataView). Allow the use of different camera types simultaneously and hundreds of variations of coding methods.
software NIRSite NIRx Medizintechnik GmbH, Germany NIRSite 2.0 For creating the montage and help optode placement and location in the blackcaps.
software nirsLAB-2014 NIRx Medizintechnik GmbH, Germany nirsLAB 2014 fNIRS Data Processing
software NIRStar NIRx Medizintechnik GmbH, Germany version 15.2  for fNIRS data aquisition: NIRStar software version 15.2  at a sampling rate of 3.472222
software NIRStim NIRx Medizintechnik GmbH, Germany  For creation and organization of paradigm blocks

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Feldman, R. The neurobiology of human attachments. Trends in Cognitive Sciences. 21 (2), 80-99 (2017).
  2. Hove, M. J., Risen, J. L. It's all in the timing: Interpersonal synchrony increases affiliation. Social Cognition. 27 (6), 949-960 (2009).
  3. Long, M., Verbeke, W., Ein-Dor, T., Vrtička, P. A functional neuro-anatomical model of human attachment (NAMA): Insights from first- and second-person social neuroscience. Cortex. 126, 281-321 (2020).
  4. Redcay, E., Schilbach, L. Using second-person neuroscience to elucidate the mechanisms of social interaction. Nature Reviews Neuroscience. 20 (8), 495-505 (2019).
  5. Babiloni, F., Astolfi, L. Social neuroscience and hyperscanning techniques: Past, present and future. Neuroscience and Biobehavioral Reviews. 44, 76-93 (2014).
  6. Balardin, J. B., et al. Imaging brain function with functional near-infrared spectroscopy in unconstrained environments. Frontiers in Human Neuroscience. 11, 1-7 (2017).
  7. Scholkmann, F., Holper, L., Wolf, U., Wolf, M. A new methodical approach in neuroscience: Assessing inter-personal brain coupling using functional near-infrared imaging (fNIRI) hyperscanning. Frontiers in Human Neuroscience. 7, 1-6 (2013).
  8. Brockington, G., et al. From the laboratory to the classroom: The potential of functional near-infrared spectroscopy in educational neuroscience. Frontiers in Psychology. 9, 1-7 (2018).
  9. Sonkusare, S., Breakspear, M., Guo, C. Naturalistic stimuli in neuroscience: Critically acclaimed. Trends in Cognitive Sciences. 23 (8), 699-714 (2019).
  10. Duan, L., et al. Cluster imaging of multi-brain networks (CIMBN): A general framework for hyperscanning and modeling a group of interacting brains. Frontiers in Neuroscience. 9, 1-8 (2015).
  11. Ikeda, S., et al. Steady beat sound facilitates both coordinated group walking and inter-subject neural synchrony. Frontiers in Human Neuroscience. 11 (147), 1-10 (2017).
  12. Liu, T., Duan, L., Dai, R., Pelowski, M., Zhu, C. Team-work, team-brain: Exploring synchrony and team interdependence in a nine-person drumming task via multiparticipant hyperscanning and inter-brain network topology with fNIRS. NeuroImage. 237, 118147 (2021).
  13. Jiang, J., et al. Leader emergence through interpersonal neural synchronization. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 112 (14), 4274-4279 (2015).
  14. Nozawa, T., et al. Interpersonal frontopolar neural synchronization in group communication: An exploration toward fNIRS hyperscanning of natural interactions. Neuroimage. 133, 484-497 (2016).
  15. Dai, B., et al. Neural mechanisms for selectively tuning in to the target speaker in a naturalistic noisy situation. Nature Communications. 9 (1), 2405 (2018).
  16. Lu, K., Qiao, X., Hao, N. Praising or keeping silent on partner's ideas: Leading brainstorming in particular ways. Neuropsychologia. 124, 19-30 (2019).
  17. Lu, K., Hao, N. When do we fall in neural synchrony with others. Social Cognitive and Affective Neuroscience. 14 (3), 253-261 (2019).
  18. Edwards, B. Drawing on the Right Side of the Brain: The Definitive, 4th Edition. , Penguin Publishing Group. London, UK. (2012).
  19. Hass-Cohen, N., Findlay, J. C. Art Therapy & The Neuroscience of Relationship, Creativity, &Resiliency. Skills and Practices. , W.W. Norton & Company. New York, NY. (2015).
  20. Maekawa, L. N., de Angelis, M. A. A percepção figura-fundo em paciente com traumatismo crânio-encefálico. Arte-Reabilitação. , Memnon Edições Científicas. São Paulo, Brazil. 57-68 (2011).
  21. Babiloni, C., et al. Simultaneous recording of electroencephalographic data in musicians playing in ensemble. Cortex. 47 (9), 1082-1090 (2011).
  22. Babiloni, C., et al. Brains "in concert": Frontal oscillatory alpha rhythms and empathy in professional musicians. NeuroImage. 60 (1), 105-116 (2012).
  23. Müller, V., Lindenberger, U. Cardiac and respiratory patterns synchronize between persons during choir singing. PLoS ONE. 6 (9), 24893 (2011).
  24. Greco, A., et al. EEG Hyperconnectivity Study on Saxophone Quartet Playing in Ensemble. Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society. 2018, 1015-1018 (2018).
  25. Osborne-Crowley, K. Social Cognition in the real world: Reconnecting the study of social cognition with social reality. Review of General Psychology. 24 (2), 144-158 (2020).
  26. Kantrowitz, A., Brew, A., Fava, M. Proceedings of an interdisciplinary symposium on drawing, cognition and education. , Teachers College Columbia University. New York, NY. 95-102 (2012).
  27. Petersen, C. S., Wainer, R. Terapias Cognitivo-Comportamentais para Crianças e Adolescentes. , Ciência e Arte. Artmed. Brazil. (2011).
  28. Sheng, L., Yang, G., Pan, Q., Xia, C., Zhao, L. Synthetic house-tree-person drawing test: A new method for screening anxiety in cancer patients. Journal of Oncology. 2019, 5062394 (2019).
  29. Li, C. Y., Chen, T. J., Helfrich, C., Pan, A. W. The development of a scoring system for the kinetic house-tree-person drawing test. Hong Kong Journal of Occupational Therapy. 21 (2), 72-79 (2011).
  30. Ferreira Barros Klumpp, C., Vilar, M., Pereira, M., Siqueirade de Andrade, M. Estudos de fidedignidade para o desenho da família cinética. Revista Avaliação Psicológica. 19 (1), 48-55 (2020).
  31. Adams, E. Drawing to learn learning to draw. TEA: Thinking Expression Action. , https://www.nsead.org/files/f7246b7608216d52696dc3ed81256213.pdf (2013).
  32. Bernardo, P. P. A Prática da Arteterapia. Correlações entre temas e recursos. Vol 1. , Arteterapia. São Paulo, Brazil. (2008).
  33. Staback, D. DRAWN: Exploring Interaction Through Drawing as Collaborative Play. , Available from: gamelab.mit.edu/wp/wp-content/uploads/2016/08/Staback-Drawn-report.pdf (2016).
  34. Cheng, X., Li, X., Hu, Y. Synchronous brain activity during cooperative exchange depends on gender of partner: AfNIRS-based hyperscanning study. Human Brain Mapping. 36 (6), 2039-2048 (2015).
  35. Baker, J., et al. Sex differences in neural and behavioral signatures of cooperation revealed by fNIRS hyperscanning. Scientific Reports. 6, 1-11 (2016).
  36. Bowie, C. R., Harvey, P. D. Administration and interpretation of the Trail Making Test. Nature Protocols. 1 (5), 2277-2281 (2006).
  37. Valenzuela, M. J., Sachdev, P. Brain reserve and dementia: A systematic review. Psychological Medicine. 4 (36), 441-454 (2006).
  38. Johnson, D. K., Storandt, M., Morris, J. C., Galvin, J. E. Longitudinal study of the transition from healthy aging to Alzheimer disease. Archives of Neurology. 66 (10), 1254-1259 (2009).
  39. Risco, E., Richardson, D. C., Kingstone, A. The dual function of gaze. Current Directions in Psychological Science. 25 (1), 70-74 (2016).
  40. Capozzi, F., et al. Tracking the Leader: Gaze Behavior in Group Interactions. iScience. 16, 242-249 (2019).
  41. Cavallo, A., et al. When gaze opens the channel for communication: Integrative role of IFG and MPFC. NeuroImage. 119, 63-69 (2015).
  42. Kauffeld, S., Meyers, R. A. Complaint and solution-oriented circles: Interaction patterns in work group discussions. European Journal of Work and Organizational Psychology. 18 (3), 267-294 (2009).
  43. Gowen, E., Miall, R. C. Eye-hand interactions in tracing and drawing tasks. Human Movement Science. 25 (4-5), 568-585 (2006).
  44. Marcolino, J., Suzuki, F., Alli, L., Gozzani, J., Mathias, L. Medida da ansiedade e da depressão em pacientes no pré-operatório. Estudo comparativo. Revista Brasileira Anestesiologia. 57 (2), 157-166 (2007).
  45. del Prette, Z., del Prette, A. Inventario de Habilidades Sociais. del Prette, Z., del Prette, A. , Casa do Psicólogo. Brazil. (2009).
  46. Mattos, P., et al. Artigo Original: Adaptação transcultural para o português da escala Adult Self-Report Scale para avaliação do transtorno de déficit de atenção/hiperatividade (TDAH) em adultos. Revista de Psiquiatria Clinica. 33 (4), 188-194 (2006).
  47. Zimeo Morais, G. A., Balardin, J. B., Sato, J. R. fNIRS Optodes' Location Decider (fOLD): A toolbox for probe arrangement guided by brain regions-of-interest. Scientific Reports. 8 (1), 3341 (2018).
  48. Davidson, R. J. What does the prefrontal cortex "do" in affect: Perspectives on frontal EEG asymmetry research. Biological Psychology. 67 (1-2), 219-233 (2004).
  49. Hessels, R. S. How does gaze to faces support face-to-face interaction? A review and perspective. Psychonomic Bulletin and Review. 27 (5), 856-881 (2020).
  50. Mangold, P. Discover the invisible through tool-supported scientific observation: A best practice guide to video-supported behavior observation. Mindful Evolution. Conference Proceedings. , Klinkhardt. Bad Heilbrunn, Germany. (2018).
  51. Kandel, E. R. The Age of Insight. The quest to understand the unconscious in art, mind and brain from Vienna 1900 to the present. , Random House Publishing Group. New York, NY. (2012).
  52. Miall, R. C., Nam, S. H., Tchalenko, J. The influence of stimulus format on drawing-A functional imaging study of decision making in portrait drawing. Neuroimage. 102, 608-619 (2014).
  53. Gombrich, E. H. Art and Illusion: A study in the psychology of pictorial representation. 6th ed. , Phaidon. New York, NY. (2002).
  54. Kirsch, W., Kunde, W. The size of attentional focus modulates the perception of object location. Vision Research. 179, 1-8 (2021).
  55. Deubel, H., Schneidert, W. X. Saccade target selection and object recognition: Evidence for a common attentional mechanism. Vision Research. 36 (12), 1827-1837 (1996).
  56. Tchalenko, J. Eye movements in drawing simple lines. Perception. 36 (8), 1152-1167 (2007).
  57. Perdreau, F., Cavanagh, P. The artist's advantage: Better integration of object information across eye movements. iPerceptions. 4 (6), 380-395 (2013).
  58. Quaresima, V., Bisconti, S., Ferrari, M. A brief review on the use of functional near-infrared spectroscopy (fNIRS) for language imaging studies in human newborns and adults. Brain and Language. 121 (2), 79-89 (2012).
  59. Holleman, G. A., Hessels, R. S., Kemner, C., Hooge, I. T. Implying social interaction and its influence on gaze behavior to the eyes. PLoS One. 15 (2), 0229203 (2020).
  60. Dikker, S., et al. Brain-to-brain synchrony tracks real-world dynamic group interactions in the classroom. Current Biology. 27 (9), 1375-1380 (2017).
  61. Gangopadhyay, N., Schilbach, L. Seeing minds: A neurophilosophical investigation of the role of perception-action coupling in social perception. Social Neuroscience. 7 (4), 410-423 (2012).

Tags

מדעי המוח גיליון 186
סנכרון קבוצתי במהלך ציור שיתופי באמצעות ספקטרוסקופיה פונקציונלית של אינפרה-אדום קרוב
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Gonçalves da Cruz Monteiro, V., … More

Gonçalves da Cruz Monteiro, V., Antunes Nascimento, J., Bazán, P. R., Silva Lacerda, S., Bisol Balardin, J. Group Synchronization During Collaborative Drawing Using Functional Near-Infrared Spectroscopy. J. Vis. Exp. (186), e63675, doi:10.3791/63675 (2022).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter