إجراء تجارب هايبرسكانينج مع الفنية القريبة من الأشعة تحت الحمراء الطيفي

Summary

هذا البروتوكول توضح كيفية إجراء تجارب هايبرسكانينج فنيرس وتحليل تتسق الدماغ إلى الدماغ. علاوة على ذلك، نحن نناقش التحديات والحلول الممكنة.

Abstract

تسجيلات المخ المتزامنة من اثنين أو أكثر من الأشخاص متداخلة، نهج يسمى هايبرسكانينج، تكتسب أهمية متزايدة بالنسبة لنا فهم الأسس العصبية الحيوية للتفاعلات الاجتماعية، والعلاقات بين الأشخاص ربما . الفنية القريبة من الأشعة تحت الحمراء الطيفي (فنيرس) أيضا مناسبة لإجراء تجارب هايبرسكانينج نظراً لأنه يقيس الآثار الفسيولوجية المحلية مع معدل أخذ عينات عالية، والأهم من ذلك، فإنه يمكن تطبيقها في البيئات الطبيعية، لا تتطلب الحركة صارمة القيود. في هذه المقالة، نقدم على بروتوكول لإجراء تجارب هايبرسكانينج فنيرس مع ثنائية الأصل-التابع وتحليل الدماغ للدماغ التزامن. وعلاوة على ذلك، نحن نناقش القضايا الحرجة والتوجهات المستقبلية، المتعلقة بالتصميم التجريبي، وتسجيل القنوات فنيرس والتأثيرات الفسيولوجية وأساليب تحليل البيانات المكانية. وصف البروتوكول ليست محددة إلى ثنائية الأصل-التابع، ولكن يمكن تطبيقها على مجموعة متنوعة من كواكب ثنائي مختلفة، مثل الغرباء الكبار، وشركاء رومانسية أو الأخوة والأخوات. في الختام، لقد هايبرسكانينج فنيرس يمكن أن تسفر عن رؤى جديدة في ديناميات التفاعل الاجتماعي الجارية، التي ربما تتجاوز ما يمكن أن تدرسها دراسة أنشطة العقول الفردية.

Introduction

في السنوات الأخيرة، بدأ علماء الأعصاب لدراسة التفاعلات الاجتماعية عن طريق تسجيل أنشطة الدماغ شخصان أو أكثر في وقت واحد، ووصف نهج هايبرسكانينج¹. هذا الأسلوب يتيح فرصاً جديدة توضيح الآليات العصبية الحيوية الكامنة وراء هذه التفاعلات. تماما فهم التفاعلات الاجتماعية، قد لا تكفي لدراسة أدمغة وحيدة في عزلة ولكن بدلاً من ذلك الأنشطة المشتركة للعقول من التفاعل الأشخاص². باستخدام تقنيات مختلفة نيورويماجينج، وقد أظهرت الدراسات هايبرسكانينج أن الدماغ مزامنة الأنشطة المتفاعلة من الأشخاص أو المجموعات، مثلاً، أثناء قيامها بتنسيق هذه الإجراءات³، جعل الموسيقى⁴،⁵، التواصل الانخراط في أنشطة الفصول الدراسية⁶ أو⁷التعاون.

ويعرض المقال بروتوكول لإجراء التسجيلات المتزامنة مع الفنية القريبة من الأشعة تحت الحمراء الطيفي (فنيرس). مشابهة للتصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي (الرنين المغناطيسي الوظيفي)، فنيرس تدابير الاستجابة الفسيولوجية لتنشيط الدماغ. التغييرات في خضاب الدم المؤكسج و deoxygenated (أوكسي غبطة وغبطة ديوكسي) تحسب على أساس كمية الضوء بالقرب من الأشعة تحت الحمراء ديفوسيفيلي المنقولة عن طريق الأنسجة⁸. فنيرس أيضا مناسبة لإجراء تجارب هايبرسكانينج، خصوصا مع الأطفال، لأنه يمكن تطبيقها في بيئات أقل قيودا وأكثر طبيعية من الرنين المغناطيسي الوظيفي. وعلاوة على ذلك، أقل عرضه لحركة القطع الأثرية من الرنين المغناطيسي الوظيفي والتخطيط الدماغي⁹على حد سواء،. وبالإضافة إلى ذلك، يمكن الحصول على البيانات فنيرس في ارتفاع أخذ العينات ترددات (مثلاً، 10 هرتز)، وبالتالي فإنه أوفيرسامبليس عالية الاستجابة الفسيولوجية بطيئة نسبيا ومما يحتمل أن يوفر صورة الزمانية أكثر اكتمالا من الهليوكبتر الدماغ¹⁰ .

تم تطوير هذا البروتوكول ضمن دراسة ريندل et al. ¹¹ وقد تم تعديلاً طفيفا (وبخاصة فيما يتعلق بوضع القناة وتحديد القناة سيئة) في الآونة الأخيرة. وكان الهدف من هذه الدراسة لدراسة نشاط الدماغ متزامنة من ثنائية الأصل-التابع. استخدام هايبرسكانينج فنيرس، قمنا بتقييم تتسق الدماغ إلى الدماغ في مناطق الدماغ بريفرونتال الأطفال (الذين تتراوح أعمارهم بين خمس إلى تسع سنوات) والآباء والأمهات، ومعظمهم من أمهات، خلال تعاوني ومهمة كمبيوتر قادرة على منافسة. وقد استهدفت مناطق الدماغ prefrontal كما أنها قد حددت كمناطق هامة للعمليات التفاعلية الاجتماعية في الدراسات هايبرسكانينج السابقة¹. مهمة تعاونية وتنافسية، وضعت أصلاً كوي et al. ¹² وتستخدمهم مؤخرا عدة السابقة الدراسات^13،،من¹⁴¹⁵. لدراسة ريندل et al. ¹¹، المهام التي تم تعديلها لتكون مناسبة للأطفال. صدرت تعليمات المشاركين للرد أما الاشتراك عن طريق ضغط زر استجابة لهدف (التعاون) أو للاستجابة بشكل أسرع من اللاعب الآخر (المنافسة). كل طفل تنفيذ كل مهمة مرة واحدة مع الوالد ومرة مع غريب البالغين من نفس الجنس كالأصل. داخل كل دياد الأطفال والكبار، تم حساب الاتساق المويجات للإشارات أوكسي غبطة القنوات المقابلة كتدبير من تدابير تتسق الدماغ إلى الدماغ.

ويصف هذا البروتوكول إجراءات جمع البيانات هايبرسكانينج فنيرس الأم والطفل أثناء لعبة تعاونية وتنافسية. الإجراء عموما، ومع ذلك، ليست محددة لهذا التصميم للبحث لكن المناسب لفئات سكانية مختلفة (مثلاً، الغرباء الكبار، والشركاء رومانسية، الأخوة والأخوات، إلخ) ويمكن تكييفها لعدد من المهام التجريبية المختلفة. ويوجز هذا البروتوكول أيضا أحد الإجراءات التحليلية المحتملة، التي تغطي خطوات تحليل البيانات الضرورية والاختيارية، بما في ذلك تجهيزها فنيرس البيانات، والكشف عن قناة سيئة وتحليل المويجات التماسك والتحقق من صحة التحليل عشوائي زوج.

Protocol

قبل المشاركة، جميع الآباء والأمهات الأطفال قدمت المستنيرة/الموافقة. تمت الموافقة على الدراسة لجنة الأخلاقيات التابعة “كلية الطب بالجامعة التقنية الراينية جامعة آخن”. 1-إعداد قبل وصول المشاركين إعداد التقارير قبعات. اختر أحجام كاب نفس الحجم أو أكبر قليلاً من محيط ?…

Representative Results

وترد بيانات تمثيلية من أحد الوالدين والطفل دياد أثناء شرط التعاونية في الشكل 1. المهمة التعاونية تتكون من s 30 ثلاثة بقية كتل وكتل مهمة اثنين، مع كل منها 20 المحاكمات المعروضة في ترتيب التناوب. في كل محاكمة، يكون المشاركون على الاستجابة في الوقت ذاته قدر الإ?…

Discussion

في هذا البروتوكول، نعرض كيفية إجراء تجارب هايبرسكانينج فنيرس وإحدى الطرق الممكنة لتحليل تتسق الدماغ إلى الدماغ، قياس التغييرات تركيز أوكسي غبطة وديوكسي-غبطة في مناطق الدماغ أمامي في موضوعين في وقت واحد. هايبرسكانينج فنيرس من السهل نسبيا لتطبيق: جهاز التقارير واحد يكفي لقياس أنشطة الدما?…

Materials

NIRS measurement system with probe sets and probe holder grids	Hitachi Medical Corporation, Tokyo, Japan	ETG-4000 Optical Topography System	The current study protocol requires an optional second adult probe set for 52 channels of measurement in total as well as two 3×5 probe holder grids.
raw EEG caps	EASYCAP GmbH, Herrsching, Germany	C-SCMS-56; C-SCMS-58	Caps must be provided with holes for NIRS probes by the experimenter. Choose cap size the same size or slightly larger than participant's head circumference.
Technical computing software	The MathWorks, Inc., Natick, MA	MATLAB R2014a (or later versions)	Serves as base for Psychophysics Toolbox extensions (stimulus presentation), SPM for fNIRS toolbox  (fNIRS data analysis), and ASToolbox (WTC computation).