Le protocole pour mener des expériences d’hyperscan fNIRS sur des dyades d’apprentissage collaboratif dans un environnement d’apprentissage naturaliste est décrit. En outre, un pipeline pour analyser la synchronisation inter-cerveau (IBS) des signaux d’hémoglobine oxygénée (Oxy-Hb) est présenté.
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Article de méthode
La synchronisation inter-cerveaux dans l’apprentissage collaboratif ouvert : une étude fNIRS-Hyperscanning
Dans cet article
Résumé
Résumé
L’hyperscan fNIRS est largement utilisé pour détecter les fondements neurobiologiques de l’interaction sociale. Avec cette technique, les chercheurs qualifient l’activité cérébrale simultanée de deux individus interactifs ou plus avec un nouvel indice appelé synchronisation inter-cerveau (IBS) (c’est-à-dire l’alignement de phase et / ou d’amplitude des signaux neuronaux ou hémodynamiques à travers le temps). Un protocole pour mener des expériences d’hyperscan fNIRS sur des dyades d’apprentissage collaboratif dans un environnement d’apprentissage naturaliste est présenté ici. En outre, un pipeline d’analyse IBS du signal d’hémoglobine oxygénée (Oxy-Hb) est expliqué. Plus précisément, la conception expérimentale, le processus d’enregistrement des données NIRS, les méthodes d’analyse des données et les orientations futures sont tous discutés. Dans l’ensemble, la mise en œuvre d’un pipeline d’hyperscan fNIRS standardisé est un élément fondamental des neurosciences à la deuxième personne. Cela est également conforme à l’appel à la science ouverte pour aider à la reproductibilité de la recherche.
Introduction
Récemment, pour révéler l’activité cérébrale simultanée à travers les dyades interactives ou les membres d’un groupe, les chercheurs ont utilisé l’approche hyperscan1,2. Plus précisément, l’électroencéphalogramme (EEG), l’imagerie par résonance magnétique fonctionnelle (IRMf) et la spectroscopie fonctionnelle dans le proche infrarouge (fNIRS) sont utilisés pour enregistrer les activités neuronales et cérébrales de deux sujets ou plus simultanément3,4,5. Les chercheurs extraient un indice neuronal impliquant un couplag....
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Protocole
Tous les participants recrutés (40 dyades, âge moyen 22,1 ± 1,2 ans; 100% droitier; vision normale ou corrigée à la normale) étaient en bonne santé. Avant l’expérience, les participants ont donné leur consentement éclairé. Les participants ont été rémunérés financièrement pour leur participation. L’étude a été approuvée par le Comité universitaire de protection de la recherche humaine (HR-0053-2021), East China Normal University.
1. Étapes de préparation avant l’adoption des données
- Bouchons NIRS faits maison
- Adoptez un bonnet de bain élastique pour placer la grille du support optode.
REMARQUE: Étant donné que les taill....
- Adoptez un bonnet de bain élastique pour placer la grille du support optode.
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Résultats
La figure 1 illustre le protocole expérimental et l’emplacement de la sonde. Le processus d’enregistrement des données fNIRS se compose de deux parties: session à l’état de repos (5 min) et session collaborative (15-20 min). Les dyades d’apprentissage collaboratif sont nécessaires pour se détendre et rester immobiles dans la session de repos. Après cela, les participants sont invités à co-apprendre le matériel d’apprentissage (Figure 1A). Leurs régions temporo-p.......
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Discussion
Tout d’abord, dans le présent protocole, les étapes spécifiques de la réalisation d’expériences d’hyperscan fNIRS dans un scénario d’apprentissage collaboratif sont énoncées. Deuxièmement, le pipeline d’analyse de données qui évalue le SCI des signaux hémodynamiques dans les dyades d’apprentissage collaboratif est également présenté. L’opération détaillée sur la réalisation d’expériences d’hyperscan fNIRS favoriserait le développement de la science ouverte. En outre, le pipeline d’analyse est fourni ici pour augmenter la.......
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Déclarations de divulgation
Les auteurs n’ont rien à divulguer.
Remerciements
Ce travail est soutenu par le programme de promotion de l’innovation académique de l’ECNU pour les excellents doctorants (YBNLTS2019-025) et la Fondation nationale des sciences naturelles de Chine (31872783 et 71942001).
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Matériaux
| Nom | Entreprise | Numéro de catalogue | Commentaires |
|---|---|---|---|
| Caps EEG | Compumedics Neuroscan, Charlotte, États-Unis | 64 canaux Quik-Cap | Nous choisissons deux tailles de capuchon (c’est-à-dire moyen et grand). |
| Système de mesure NIRS avec jeux de sondes et grilles de support de sonde | Hitachi Medical Corporation, Tokyo, Japon | Système de topographie optique ETG-7100 | Le protocole d’étude actuel nécessite un deuxième jeu de sondes adultes en option pour 92 canaux de mesure au total. |
| Plate-forme de calcul numérique | The MathWorks, Inc., Natick, MA | MATLAB R2020a | Sert de base pour les extensions de la boîte à outils de psychophysique (présentation de stimulus), Homer2 ; (analyse de prétraitement fNIRS) et la fonction « wtc » (calcul WTC). |
| Logiciels de psychologie | Outils logiciels de psychologie, Sharpsburg, PA, | États-Unis E-prime 2.0 | Nous appliquons E-prime pour démarrer le système de mesure fNIRS et envoyons des déclencheurs qui marquent la phase de repos et la phase d’apprentissage collaboratif pour l’enregistrement des données fNIRS. |
| Chapeaux de bain | Zoke corporation, Shanghai, Chine | 611503314 | Nous avons d’abord placé le bonnet EEG standard 10-20 sur le moule de la tête et placé le bonnet de bain sur le bonnet EEG. Deuxièmement, nous avons marqué (inion, Cz, T3, T4, PFC et P5) à la craie. |
| Numériseur tridimensionnel (3D) | Polhemus, Colchester, VT, États-Unis ; | Numériseur tridimensionnel (3D) | emplacements anatomiques des optodes par rapport aux points de repère standard de la tête ont été déterminés pour chaque participant à l’aide d’un numériseur 3D Patriot |
Références
- Babiloni, F., Astolfi, L. Social neuroscience and hyperscanning techniques: past, present and future. Neuroscience & Biobehavioral Reviews. 44, 76-93 (2014).
- Schilbach, L., et al. Toward a second-person neuroscience. Behavior Brain Science.
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Réimpressions et autorisations
