Realización de experimentos de Hyperscanning con funcional espectroscopia del infrarrojo cercano

Resumen

El presente Protocolo describe cómo realizar fNIRS hyperscanning experimentos y analizar la sincronía de cerebro a cerebro. Además, discutimos los retos y posibles soluciones.

Resumen

Grabaciones de cerebro concurrente de dos o más personas interactúan, un enfoque llamado hyperscanning, están ganando cada vez mayor importancia para la comprensión de las bases neurobiológicas de las interacciones sociales y relaciones interpersonales posiblemente . Funcional espectroscopia del infrarrojo cercano (fNIRS) es idóneo para la realización de experimentos de hyperscanning porque mide los efectos hemodinámicos locales con una alta velocidad de muestreo y, lo que es importante, puede aplicarse en escenarios naturales, que no requieren movimiento estricto restricciones. En este artículo, presentamos un protocolo para realizar fNIRS hyperscanning experimentos con díadas de padres e hijos y para análisis sincronía de cerebro a cerebro. Además, discutimos los asuntos críticos y direcciones futuras, en relación con el diseño experimental, registro espacial de los canales de fNIRS, influencias fisiológicas y métodos de análisis de datos. El protocolo descrito no es específico de díadas de padres e hijos, pero se puede aplicar a una variedad de diferentes constelaciones de dos días, como adultos extraños, pareja romántica o hermanos. Para concluir, fNIRS hyperscanning tiene el potencial para producir nuevos conocimientos sobre la dinámica de la interacción social permanente, que posiblemente vayan más allá de lo que puede ser estudiada examinando las actividades de los cerebros individuales.

Introducción

En los últimos años, los neurocientíficos han empezado a estudiar las interacciones sociales mediante el registro de las actividades del cerebro de dos o más personas al mismo tiempo, un enfoque llamado hyperscanning¹. Esta técnica abre nuevas oportunidades para dilucidar los mecanismos neurobiológicos subyacentes a estas interacciones. Para comprender las interacciones sociales, puede no ser suficiente para el estudio de cerebros individuales en aislamiento sino más bien las actividades conjuntas de los cerebros de las personas interactuantes². Mediante técnicas de neuroimagen diferentes, hyperscanning estudios han demo....

Protocolo

Antes de la participación, todos los padres / niños proporcionan consentimiento / asentimiento. El estudio fue aprobado por el Comité de ética de la facultad médica de Universidad RWTH de Aquisgrán.

1. preparación antes de que el participante llegue

1. Preparar tapas de NIRS.
   1. Elegir los tamaños de la tapa del mismo tamaño o ligeramente más grande que la circunferencia de la cabeza del participante.
   2. Corte 15 orificios con un diámetro de aproximadamente 15 mm cada una, dispuestas en una cuadrícula de 3 x 5 horizontal, en el área de la frente de cada uno de 2 tapas de EEG sin procesar (véase Tabla de materiale....

Resultados

Datos representativos de una díada padre-hijo durante la condición cooperativa se muestran en la figura 1. La tarea cooperativa consiste en tres 30 s resto bloques y bloques de dos tareas, con 20 ensayos cada uno, presentados en orden de alternancia. En cada ensayo, los participantes tienen que reaccionar tan simultáneamente como sea posible a la señal para ganar un punto¹¹.

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Discusión

En este protocolo, se muestra cómo llevar a cabo experimentos de hyperscanning fNIRS y una manera posible de analizar sincronía de cerebro a cerebro, medir cambios de concentración de oxi-Hb y desoxi-Hb en regiones del cerebro frontal de dos temas al mismo tiempo. Hyperscanning FNIRS es relativamente fácil de aplicar: un único dispositivo NIRS es suficiente para medir las actividades cerebrales de ambos temas dividiendo las optodes entre ellos. Por lo tanto, no hay sincronización entre diferentes dispositivos es necesari.......

Materiales

Lista de materiales utilizados en este artículo

Nombre	Empresa	Número de catálogo	Comentarios
Sistema de medición NIRS con juegos de sondas y rejillas de soporte de sondas	Hitachi Medical Corporation, Tokio, Japón	ETG-4000 Sistema de topografía óptica	El protocolo de estudio actual requiere un segundo juego opcional de sondas adultas para 52 canales de medición en total, así como dos rejillas de soporte de sondas de 3x5.
gorros de electroencefalograma en bruto	EASYCAP GmbH, Herrsching, Alemania	C-SCMS-56; El	experimentador debe proporcionar orificios para las tapas C-SCMS-58 para sondas NIRS. Elija el tamaño de la gorra del mismo tamaño o un poco más grande que la circunferencia de la cabeza del participante.
Software de computación técnica	The MathWorks, Inc., Natick, MA	MATLAB R2014a (o versiones posteriores)	Sirve como base para las extensiones de Psychophysics Toolbox (presentación de estímulos), SPM para la caja de herramientas fNIRS  (análisis de datos fNIRS), y ASToolbox (cálculo WTC).