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Neurociencias

Sincronização de grupos durante o desenho colaborativo usando espectroscopia funcional de infravermelho próximo

Published: August 05, 2022
doi:
10.3791/63675
, , , ,
1Hospital Israelita Albert Einstein (HIAE)

Summary

O presente protocolo combina espectroscopia funcional no infravermelho próximo (fNIRS) e observação baseada em vídeo para medir a sincronização interpessoal em quartetos durante uma tarefa de desenho colaborativo.

Abstract

A espectroscopia funcional no infravermelho próximo (fNIRS) é um método não invasivo particularmente adequado para medir a ativação do córtex cerebral em vários indivíduos, o que é relevante para o estudo de interações interpessoais em grupo em ambientes ecológicos. Embora muitos sistemas fNIRS ofereçam tecnicamente a possibilidade de monitorar mais de dois indivíduos simultaneamente, ainda é necessário estabelecer procedimentos de configuração fáceis de implementar e paradigmas confiáveis para rastrear respostas hemodinâmicas e comportamentais na interação grupal. O presente protocolo combina fNIRS e observação baseada em vídeo para medir a sincronização interpessoal em quartetos durante uma tarefa cooperativa. Este protocolo fornece recomendações práticas para aquisição de dados e design de paradigmas, bem como princípios orientadores para um exemplo ilustrativo de análise de dados. O procedimento é projetado para avaliar as diferenças nas respostas interpessoais cerebrais e comportamentais entre condições sociais e não sociais inspiradas por uma atividade de quebra-gelo bem conhecida, a Tarefa Colaborativa de Desenho de Rosto. Os procedimentos descritos podem orientar estudos futuros para adaptar as atividades de interação social naturalista do grupo ao ambiente fNIRS.

Introduction

O comportamento de interação interpessoal é um componente importante do processo de conexão e criação de laços empáticos. Pesquisas anteriores indicam que esse comportamento pode ser expresso na ocorrência de sincronicidade, quando os sinais biológicos e comportamentais se alinham durante o contato social. Evidências mostram que a sincronicidade pode ocorrer entre pessoas que interagem pela primeira vez 1,2,3. A maioria dos estudos sobre interações sociais e seus mecanismos neurais subjacentes utiliza uma abordagem de uma única pessoa ou segunda pessoa2,4, e pouco se sabe sobre a transposição desse conhecimento para a dinâmica social de grupo. Avaliar respostas interpessoais em grupos de três ou mais indivíduos ainda é um desafio para a pesquisa científica. Isso leva à necessidade de trazer para o laboratório o complexo ambiente de interações sociais no cotidiano dos seres humanos sob condições naturalistas5.

Nesse contexto, a técnica funcional de espectroscopia de infravermelho próximo (fNIRS) é uma ferramenta promissora para avaliar as relações entre a interação interpessoal em contextos naturalistas e seus correlatos cerebrais. Apresenta menos restrições à mobilidade dos participantes em comparação com a ressonância magnética funcional (fMRI) e é resiliente a artefatos de movimento 6,7. A técnica fNIRS funciona avaliando os efeitos hemodinâmicos em resposta à ativação cerebral (alterações na concentração sanguínea de hemoglobina oxigenada e desoxigenada). Essas variações podem ser medidas pela quantidade de difusão da luz infravermelha através do tecido do couro cabeludo. Estudos prévios demonstraram a flexibilidade e robustez da técnica em experimentos ecológicos de hipervarredura e o potencial para ampliar o conhecimento em neurociência aplicada 6,8.

A escolha de uma tarefa experimental para a avaliação naturalista dos correlatos neurais dos processos de interação social em grupos é um passo crucial na abordagem dos estudos de neurociência aplicada9. Alguns exemplos já relatados na literatura com o uso de fNIRS em paradigmas de grupo incluem performance musical 10,11,12, interação em sala de aula8 e comunicação 13,14,15,16,17.

Um dos aspectos ainda não explorados por estudos anteriores é a utilização de jogos de desenho que têm como principal característica a manipulação de componentes empáticos para avaliar a interação social. Nesse contexto, um dos jogos frequentemente utilizados para induzir a interação social em dinâmicas entre estranhos é o jogo de desenho colaborativo18,19. Neste jogo, as folhas de papel são divididas em partes iguais, e os participantes do grupo são desafiados a desenhar autorretratos compartilhados de todos os membros. No final, cada membro tem seu retrato desenhado de forma colaborativa por várias mãos.

O objetivo é promover a rápida integração entre estranhos, provocada pelo direcionamento da atenção visual para os rostos dos parceiros do grupo. Pode ser considerada uma atividade “quebra-gelo” devido à sua capacidade de apoiar a curiosidade e consequentes processos empáticos entre os membros19.

Uma das vantagens do uso de tarefas de desenho é sua simplicidade e facilidade de reprodução20. Também não requerem nenhum treinamento técnico ou habilidades específicas, como visto nos estudos que utilizaram paradigmas de desempenho musical21,22,23,24. Essa simplicidade também possibilita a escolha de um estímulo mais naturalista dentro de um contexto social 4,9,25.

Além de ser um instrumento de indução de comportamento social em grupos, o desenho também é considerado uma ferramenta de avaliação psicológica26. Alguns testes psicológicos gráfico-projetivos, como o House-Tree-Person (HTP)27,28,29, o Human Figure Drawing – Sisto Scale 27 e o Kinetic Family Drawing30 são utilizados de forma complementar para diagnósticos qualitativos e quantitativos. Seus resultados geralmente expressam processos inconscientes, dando pistas sobre o sistema simbólico do indivíduo e, portanto, suas interpretações do mundo, experiências, afetos, etc.

A prática do desenho faz pensar e ajuda a criar sentido para experiências e coisas, agregando sensações, sentimentos, pensamentos e ações31. Dá pistas sobre como perceber e processar essas experiências de vida26. O desenho utiliza códigos visuais para permitir compreender e comunicar pensamentos ou sentimentos, tornando-os acessíveis à manipulação e, assim, criando a possibilidade de novas ideias e leituras31.

Na arteterapia, o desenho é uma ferramenta para trabalhar a atenção, a memória e a organização de pensamentos e sentimentos32, podendo ser utilizado como meio de produção de interação social33.

Este estudo teve como objetivo desenvolver um protocolo experimental naturalista para avaliar as respostas cerebrais vasculares e comportamentais durante a interação interpessoal em quartetos utilizando uma dinâmica de desenho colaborativo. Neste protocolo, propõe-se a avaliação das respostas cerebrais do quarteto (individualmente e a sincronicidade entre parceiros) e as possíveis medidas de desfecho, como medidas comportamentais (desenho e comportamento do olhar). O objetivo é fornecer mais informações sobre neurociência social.

Protocol

A metodologia foi aprovada pelo Comitê de Ética do Hospital Israelita Albert Einstein (HIAE) e baseia-se em um procedimento de coleta de dados neurais (fNIRS), bem como dados de comportamento do olhar, com adultos jovens durante uma experiência de desenho colaborativo. Todos os dados coletados foram gerenciados na plataforma Redcap (ver Tabela de Materiais). O projeto foi auditado pelo Comitê de Integridade Científica do Hospital Israelita Albert Einstein (HIAE). Adultos jovens, de 18 a 30 anos, for…

Representative Results

O protocolo foi aplicado a um quarteto composto por mulheres jovens (24-27 anos), todas estudantes de programas de pós-graduação (Hospital Israelita Albert Einstein, São Paulo, Brasil), com ensino de mestrado ou doutorado. Todos os participantes eram destros, e apenas um relatou ter experiência prévia de desenho. Nenhum participante tinha uma história relatada de distúrbios neurológicos. Para as escalas e resultados dos testes psicológicos, dois participantes (2 e 4) apresentaram esc…

Discussion

Este estudo teve como objetivo criar um protocolo utilizando hiperescaneamento em quatro cérebros simultaneamente sob condições naturalistas. O paradigma experimental utilizou diferentes tarefas de desenho e a correlação de múltiplas medidas de resultado, métricas de desenho, comportamentos e sinais cerebrais. Os passos críticos dentro deste protocolo são a consideração dos desafios decorrentes de sua alta complexidade e a manutenção de suas condições ecológicas e naturalistas.

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Divulgaciones

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Os autores agradecem ao Instituto do Cérebro (InCe-IIEP) e ao Hospital Israelita Albert Einstein (HIAE) pelo apoio deste estudo. Um agradecimento especial a José Belém de Oliveira Neto pela revisão em inglês deste artigo.

Materials

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
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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).
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