Sosyal Etkileşimler Sırasında Beyin Aktivitesini Kaydetmek için Fonksiyonel Yakın Kızılötesi Spektroskopisi

Özet

Kaynak: Reindl, V., et al. Fonksiyonel Yakın Kızılötesi Spektroskopisi ile Hiper Tarama Deneylerinin Yürütülmesi. (2019)

Bu video, sosyal etkileşimler sırasında beyin aktivitesini ölçmek için fonksiyonel yakın kızılötesi spektroskopisinin (fNIRS) kullanımını göstermektedir. Katılımcılar, sosyal davranış için kritik bir bölge olan prefrontal korteksteki aktiviteyi artıran koordineli bir görevle meşgul olurken, sistem kan oksijenasyonuna bağlı ışık emilimindeki değişiklikleri algılar. Çalışma, katılımcılar arasındaki beyin aktivitesinin senkronizasyonunu analiz ederek, sosyal etkileşimin altında yatan sinirsel dinamikleri değerlendiriyor.

Protokol

İnsan katılımcıları içeren tüm prosedürler, insan refahı için kurumsal, ulusal ve uluslararası yönergelere uygun olarak gerçekleştirilmiş ve yerel kurumsal inceleme kurulu tarafından gözden geçirilmiştir.

1. Katılımcı Gelmeden Önce Hazırlık

1. NIRS kapaklarını hazırlayın.
   1. {{}}Katılımcının baş çevresiyle aynı boyutta veya biraz daha büyük şapka boyutlarını seçin.
   2. 2 ham elektroensefalogram (EEG) kapağının her birinin alın bölgesine yatay 3x5 ızgara şeklinde düzenlenmiş, her biri yaklaşık 15 mm çapında 15 delik açın. Deliklerin birbirinden herhangi bir yönde 30 mm aralıklı olduğundan, orta delik sütununun alnın ortasında, }{{}}} yani burnun üzerinde ve alt sıranın kaşların üzerinde yer aldığından emin olun.
   3. Kapakları daha rahat hale getirmek ve baskı izlerini en aza indirmek için, yumuşak köpük malzemeyi (örn. yapışkan pencere sızdırmazlık bandı veya benzeri düz köpük kauçuk malzeme) prob soketleri arasındaki ve kenarlardaki tutucu ızgaranın iç tarafına takın. Gerekirse çift yüzlü yapışkan bant veya dikiş ipliği kullanın.
   4. Modifiye edilmiş EEG kapaklarının her birine boş bir 3x5 prob tutucu ızgarası monte edin, böylece tutucu ızgaranın kendisi kapağın içine yerleştirilir ve tutucu soketler deliklere yapışır.
      Not: NIRS ölçüm sisteminin iki ayrı prob seti vardır, her katılımcı için bir prob seti kullanın.
   5. Probları, her bir probun yalnızca ilk çıkıntısı sokete monte edilecek şekilde ızgaralardaki uygun tutucu soketlere nazikçe yerleştirin, bu da bir tıklama sesiyle sonuçlanır.
   6. NIRS ölçüm sisteminde prob seti monitör penceresini açın ve biri katılan çocuk ve diğeri yetişkin için olmak üzere her biri 3x5 ızgarada düzenlenmiş 2 prob seti seçin. İki kapağın prob düzenlemelerinin, prob ayar penceresindeki düzenlemelere karşılık geldiğinden emin olun (, yani,, ilgili verici ve alıcı prob numaralarının aynı konumu).
2. Deneyi hazırlayın.
   1. NIRS ölçüm sistemini, sistem sabit bir çalışma sıcaklığına ulaşacak şekilde ölçümden 30 dakika önce lazer diyotlar açıkken başlatın.
   2. NIRS ölçüm sisteminde gerekli tüm seçenekleri ayarlayın. Cihazın olayla ilgili ölçüme ayarlandığından ve deneysel paradigmadan tetikleyicileri almak için gerekli olan RS232 seri girişinin aktif olduğundan emin olun.
      Not: Deney, Cui et al. tarafından tasarlanan bir paradigma tarafından uyarlanmış bir versiyondur, ticari olmayan Psychophysics Toolbox uzantıları, sürüm 3.0.11'de programlanmıştır.
   3. Psychophysics Toolbox uzantıları için temel görevi gören teknik bilgi işlem yazılımını başlatarak ve geçerli dizini paradigmanın kaydedildiği klasöre ayarlayarak deneysel paradigmayı hazırlayın.
   4. Deney sırasında baş hareketlerini önlemek için bilgisayar ekranının önüne iki çene desteği yerleştirin.

2. Katılımcının Laboratuvara Gelişi

1. Katılımcıları hazırlayın.
   1. Katılımcılara NIRS ölçüm sistemi de dahil olmak üzere deney düzeneğini gösterin ve açıklayın. Göze zararlı olabileceğinden, katılımcıların her zaman NIRS ölçüm sisteminin lazer ışınına doğrudan bakmadığından emin olun.
   2. Katılımcıları bilgisayar ekranının önünde yan yana oturtun. Çene desteklerinin yüksekliğini, her iki katılımcı da rahatça oturacak şekilde ayarlayın.
   3. Katılımcılara talimat verin ve hem işbirlikçi hem de rekabetçi oyunun uygulama denemelerini yönetin. Gerekirse uygulama denemeleri sırasında ek talimatlar verin.
   4. Fpz noktasını, her katılımcının kafasında nasion ve inion arasındaki mesafenin %10'u olan 10-20 sistemine göre ölçün ve işaretleyin.
   5. Probların bulunduğu kapakları, lazer kapalıyken katılımcıların kafalarına dikkatlice yerleştirin. Prob ızgarası da dahil olmak üzere kapağın ön tarafını önce katılımcının alnına yerleştirin ve ardından kapağın arkasını boynuna doğru aşağı çekin. Alt sıranın orta probunun Fpz üzerine yerleştirildiğinden ve orta prob kolonunun sagital referans eğrisi boyunca hizalandığından emin olun.
   6. Fiber ipleri, katılımcı veya sandalye ile temas etmeden gevşek bir şekilde asılacak ve kapakları çekmeyecek şekilde NIRS ölçüm sistemine bağlı tutucu kol üzerine yerleştirin. Gerekirse ikinci katılımcı için ek bir tutucu (, örneğin ., değiştirilmiş mikrofon standı veya benzeri) kullanın.
   7. Prob muhafazasının üst kısmının ortasındaki küçük beyaz burun görünene kadar her bir probu yuvasına doğru itin.
      Not: Prob ucu katılımcının kafa derisine temas ettiği anda burun bir helezon yay mekanizması ile yukarı doğru itilir.
   8. Lazeri tekrar açın ve NIRS ölçüm sisteminin prob seti izleme penceresindeki Otomatik Kazanç düğmesine tıklayarak sinyal kalitesini test edin.
   9. Bir kanalda yeterli sinyal yoksa (}, yani sarı ile işaretlenmişse ), çevreleyen prob ucunun altındaki saçı nazikçe bir kenara koyun. Gerekirse, probları yuvalarına daha fazla itin, ancak katılımcının rahatlığını sağlayın. Otomatik Kazanç düğmesine tekrar tıklayarak sinyal kalitesinin iyileşip iyileşmediğini kontrol edin (} kanal artık yeşil renkle işaretlenmiştir).
   10. Eğer adım 2.1.9. bir sinyal iyileşmesine yol açmaz, sinyal yoğunluğunu ayarlayın. Çok fazla sinyal varsa (}, yani kanal kırmızı ile işaretlenmişse ), NIRS ölçüm sisteminin prob seti izleme penceresindeki ilgili probun sembolüne art arda tıklayarak sinyal yoğunluğunu düşük sinyal yoğunluğuna değiştirin. Yeterli sinyal yoksa (}, yani kanal sarı ile işaretlenmişse ), ilgili probun sembolüne tekrar tekrar tıklayarak sinyal yoğunluğunu yüksek sinyal yoğunluğuna değiştirin.
2. Deneyi çalıştırın
   1. Alıştırma denemelerinden sonra herhangi bir soru olmadığında ve iyi bir sinyal kalitesi sağlandığında, deneysel paradigmayı başlatın.
   2. Katılımcıların ellerinin üzerine bir havlu koyun, böylece ilgili oyun partnerlerinin el hareketlerini göremezler.
   3. Deneyden sonra, verileri kaydedin ve Metin Dosyası Çıkışı düğmesine tıklayarak ham ışık yoğunluğu verilerini bir metin dosyası olarak dışa aktarın. NIRS ölçüm sisteminde herhangi bir filtre uygulamayın.
   4. Gerekli tüm malzemeleri (problar, prob tutucular, çene destekleri) etanol ile temizleyin. Kapakları hafif bir deterjanla yumuşak bir döngüde yıkayın.

Malzemeler

Bu makalede kullanılan malzemelerin listesi

Ad	Şirket	Katalog numarası	Yorumlar
Prob setleri ve prob tutucu ızgaraları ile NIRS ölçüm sistemi	Hitachi Medical Corporation, Tokyo, Japonya	ETG-4000 Optik Topografi Sistemi	Mevcut çalışma protokolü, toplamda 52 ölçüm kanalı için isteğe bağlı ikinci bir yetişkin prob setinin yanı sıra iki adet 3x5 prob tutucu ızgara gerektirir.
ham EEG kapakları	EASYCAP GmbH, Herrsching, Almanya	C-SCMS-56; C-SCMS-58	Deneyci tarafından NIRS probları için kapaklara delikler sağlanmalıdır. Katılımcının baş çevresiyle aynı boyutta veya biraz daha büyük olan başlık boyutunu seçin.
Teknik bilgi işlem yazılımı	The MathWorks, Inc., Natick, MA	MATLAB R2014a (veya sonraki sürümleri)	Psikofizik Araç Kutusu uzantıları (uyaran sunumu), fNIRS araç kutusu için SPM (fNIRS veri analizi) ve ASToolbox (WTC hesaplaması) için temel görevi görür.