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Neurociência

機能近赤外分光法を用いた共同描画時のグループ同期

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

Summary

本プロトコルは、機能的近赤外分光法(fNIRS)とビデオベースの観察を組み合わせて、共同描画タスク中のカルテットの対人同期を測定します。

Abstract

機能的近赤外分光法(fNIRS)は、複数の被験者の大脳皮質の活性化を測定するのに特に適した非侵襲的な方法であり、生態学的環境におけるグループの対人相互作用の研究に関連しています。多くのfNIRSシステムは、技術的には2人以上の個人を同時に監視する可能性を提供しますが、グループ相互作用における血行動態および行動反応を追跡するための実装が簡単なセットアップ手順と信頼性の高いパラダイムを確立することが依然として必要です。本プロトコルは、fNIRSとビデオベースの観察を組み合わせて、協調タスク中のカルテットの対人同期を測定します。このプロトコルは、データ集録とパラダイム設計に関する実用的な推奨事項と、例示的なデータ分析例の指針を提供します。この手順は、よく知られている砕氷船活動である共同顔描画タスクに触発された社会的条件と非社会的条件の間の脳と行動の対人反応の違いを評価するように設計されています。記載された手順は、グループの自然主義的社会的相互作用活動をfNIRS環境に適応させるための将来の研究を導くことができます。

Introduction

対人相互作用行動は、共感的な絆を結びつけて作成するプロセスの重要な要素です。以前の研究では、この行動は、社会的接触中に生物学的信号と行動信号が整列するシンクロニシティの発生で表現できることが示されています。証拠は、シンクロニシティが初めて相互作用する人々の間で発生する可能性があることを示しています1、2、3。社会的相互作用とその根底にある神経メカニズムに関するほとんどの研究は、一人称または二人称のアプローチ2,4を使用しており、この知識をグループの社会的ダイナミクスに置き換えることについてはほとんど知られていません。3人以上の個人のグループで対人反応を評価することは、依然として科学研究の課題です。これは、自然主義的条件下での日常の人間の社会的相互作用の複雑な環境を実験室にもたらす必要性につながります5。

これに関連して、機能的近赤外分光法(fNIRS)技術は、自然主義的な文脈における対人関係とその脳相関との関係を評価するための有望なツールです。これは、機能的磁気共鳴画像法(fMRI)と比較して参加者の移動性に対する制限が少なく、モーションアーチファクトに対して弾力性があります6,7。fNIRS技術は、脳の活性化(酸素化および脱酸素化ヘモグロビンの血中濃度の変化)に応答する血行動態効果を評価することによって機能します。これらの変動は、頭皮組織を通る赤外光の拡散量によって測定することができる。以前の研究では、生態学的ハイパースキャニング実験における技術の柔軟性と堅牢性、および応用神経科学の知識を拡大する可能性が実証されています6,8。

グループ内の社会的相互作用プロセスの神経相関の自然主義的評価のための実験的課題の選択は、応用神経科学研究にアプローチする上で重要なステップです9。グループパラダイムにおけるfNIRSの使用に関する文献ですでに報告されているいくつかの例には、音楽パフォーマンス10、11、12、教室での相互作用8、およびコミュニケーション13、14、15、16、17が含まれます。

以前の研究でまだ検討されていない側面の1つは、社会的相互作用を評価するための共感的コンポーネントの操作を主な特徴とする描画ゲームの使用です。この文脈では、見知らぬ人の間でダイナミクスの社会的相互作用を誘発するために頻繁に使用されるゲームの1つは、共同描画ゲーム18,19です。このゲームでは、紙を均等に分割し、グループ参加者はすべてのメンバーの共有された自画像を描くように挑戦されます。最後に、各メンバーは複数の手で共同で肖像画を描いています。

目的は、グループパートナーの顔に視覚的な注意を向けることによって引き起こされる、見知らぬ人間の迅速な統合を促進することです。それは、メンバー間の好奇心とその結果としての共感プロセスをサポートする能力のために、「砕氷」活動と見なすことができます19。

描画タスクを使用する利点の1つは、そのシンプルさと再現の容易さです20。また、音楽パフォーマンスパラダイム21,22,23,24を使用した研究に見られるように、特定の技術トレーニングやスキルは必要ありません。この単純さはまた、社会的文脈の中でより自然主義的な刺激の選択を可能にする4,9,25。

グループ内の社会的行動を誘発するための道具であることに加えて、描画は心理的評価のためのツールとも考えられています26。家-木-人(HTP)27,28,29、人物描画-シストスケール27、およびキネティックファミリードローイング30などのいくつかのグラフィック射影心理テストは、定性的および定量的診断のために補完的な方法で使用されます。彼らの結果は通常、無意識のプロセスを表し、個人の象徴的なシステム、したがって世界、経験、愛情などの解釈についての手がかりを与えます。

絵を描く練習は、人に考えさせ、経験や物事の意味を生み出し、感覚、感情、思考、行動を追加するのに役立ちます31。それは、これらの人生経験をどのように認識し処理するかについての手がかりを与えます26。ドローイングは、ビジュアルコードを使用して、思考や感情を理解して伝達できるようにし、操作にアクセスできるようにすることで、新しいアイデアや読書の可能性を生み出します31。

アートセラピーでは、ドローイングは注意、記憶、思考や感情の組織化に取り組むためのツールであり32、社会的相互作用を生み出す手段として使用することができます33。

この研究は、協調描画ダイナミクスを使用して、カルテットの対人相互作用中の血管および行動脳応答を評価するための自然主義的な実験プロトコルを開発することを目的としています。このプロトコルでは、カルテットの脳反応(個別におよびパートナー間の同期性)の評価と、行動測定(描画および注視行動)などの可能な結果測定が提案されます。目的は、社会神経科学に関するより多くの情報を提供することです。

Protocol

この方法論は、イスラエルアルバートアインシュタイン病院(HIAE)倫理委員会によって承認され、共同描画体験中に若年成人と神経データ(fNIRS)と視線行動データを収集する手順に基づいています。収集されたすべてのデータは、Redcapプラットフォームで管理されました( 資料表を参照)。このプロジェクトは、イスラエルアルバートアインシュタイン病院(HIAE)の科学的完全性委員会?…

Representative Results

プロトコルは、若い女性(24〜27歳)で構成されるカルテットに適用され、全員が大学院プログラム(ブラジルのサンパウロにあるイスラエルアルバートアインシュタイン病院)の学生であり、修士号または博士号レベルの教育を受けています。すべての参加者は右利きで、以前に描画経験があると報告したのは1人だけでした。神経障害の既往歴が報告された参加者はいなかった。 <p class="jove_co…

Discussion

この研究は、自然主義的条件下で同時に4つの脳にハイパースキャンを使用するプロトコルを作成することを目的としていました。実験パラダイムでは、さまざまな描画タスクと、複数の結果測定値の相関関係、描画メトリック、行動、および脳信号を使用しました。このプロトコル内の重要なステップは、その高い複雑さから生じる課題の考慮と、その生態学的および自然主義的条件の維持…

Declarações

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

著者らは、この研究支援について、セレブロ研究所(InCe-IIEP)とイスラエル人アルバートアインシュタイン病院(HIAE)に感謝します。この記事の英語校正をしてくれたホセ・ベレン・デ・オリベイラ・ネトに感謝します。

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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Citar este artigo
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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