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Abstract
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Neuroscience

एक fNIRS हाइपरस्कैनिंग अध्ययन में इंटर-ब्रेन सिंक्रोनाइजेशन की गणना और मान्य कैसे करें

Published: September 08, 2021
doi:
10.3791/62801
, , , , , ,
1Institute of Brain and Education Innovation, School of Psychology and Cognitive Science,East China Normal University, 2Department of Musicology,Harbin Conservatory of Music, 3Department of Clinical Neuroscience,Karolinska Institutet, 4School of Psychology,Shenzhen University

Summary

व्यक्तियों के युग्मित दिमाग के बीच गतिशीलता को इंटर-ब्रेन सिंक्रोनाइजेशन (आईबीएस) द्वारा तेजी से दर्शाया गया है जब वे एक दूसरे के साथ समन्वय करते हैं, ज्यादातर फेनआईआरएस के साथ दिमाग (अर्थात् हाइपरस्कैनिंग) के एक साथ रिकॉर्डिंग संकेतों का उपयोग करते हैं। FNIRS हाइपरस्कैनिंग अध्ययनों में, आईबीएस को आमतौर पर वेवलेट ट्रांसफॉर्म जुटना (डब्ल्यूटीसी) विधि के माध्यम से मूल्यांकन किया गया है क्योंकि समय-आवृत्ति अंतरिक्ष में समय श्रृंखला के विस्तार पर इसके लाभ के कारण जहां दोलनों को अत्यधिक सहज तरीके से देखा जा सकता है। मनाया आईबीएस आगे परीक्षण, साथी, और हालत के क्रमपरिवर्तन आधारित यादृच्छिक बांधना के माध्यम से मान्य किया जा सकता है । यहां, एक प्रोटोकॉल का वर्णन करने के लिए प्रस्तुत किया जाता है कि FNIRS प्रौद्योगिकी के माध्यम से मस्तिष्क संकेतों को कैसे प्राप्त किया जाए, डब्ल्यूटीसी विधि के माध्यम से आईबीएस की गणना की जाए, और हाइपरस्कैनिंग अध्ययन में क्रमपरिवर्तन द्वारा आईबीएस को मान्य किया जाए। इसके अलावा, हम उपरोक्त तरीकों का उपयोग करते समय महत्वपूर्ण मुद्दों पर चर्चा करते हैं, जिसमें फनीआरएस संकेतों का विकल्प, डेटा प्रीप्रोसेसिंग के तरीके और गणना के वैकल्पिक पैरामीटर शामिल हैं। संक्षेप में, डब्ल्यूटीसी विधि और क्रमपरिवर्तन का उपयोग करना एफएनआईआरएस हाइपरस्कैनिंग अध्ययनों में आईबीएस का विश्लेषण करने के लिए एक संभावित मानक पाइपलाइन है, जो आईबीएस की प्रजनन क्षमता और विश्वसनीयता दोनों में योगदान देता है।

Abstract

व्यक्तियों के युग्मित दिमाग के बीच गतिशीलता को इंटर-ब्रेन सिंक्रोनाइजेशन (आईबीएस) द्वारा तेजी से दर्शाया गया है जब वे एक दूसरे के साथ समन्वय करते हैं, ज्यादातर फेनआईआरएस के साथ दिमाग (अर्थात् हाइपरस्कैनिंग) के एक साथ रिकॉर्डिंग संकेतों का उपयोग करते हैं। FNIRS हाइपरस्कैनिंग अध्ययनों में, आईबीएस को आमतौर पर वेवलेट ट्रांसफॉर्म जुटना (डब्ल्यूटीसी) विधि के माध्यम से मूल्यांकन किया गया है क्योंकि समय-आवृत्ति अंतरिक्ष में समय श्रृंखला के विस्तार पर इसके लाभ के कारण जहां दोलनों को अत्यधिक सहज तरीके से देखा जा सकता है। मनाया आईबीएस आगे परीक्षण, साथी, और हालत के क्रमपरिवर्तन आधारित यादृच्छिक बांधना के माध्यम से मान्य किया जा सकता है । यहां, एक प्रोटोकॉल का वर्णन करने के लिए प्रस्तुत किया जाता है कि FNIRS प्रौद्योगिकी के माध्यम से मस्तिष्क संकेतों को कैसे प्राप्त किया जाए, डब्ल्यूटीसी विधि के माध्यम से आईबीएस की गणना की जाए, और हाइपरस्कैनिंग अध्ययन में क्रमपरिवर्तन द्वारा आईबीएस को मान्य किया जाए। इसके अलावा, हम उपरोक्त तरीकों का उपयोग करते समय महत्वपूर्ण मुद्दों पर चर्चा करते हैं, जिसमें फनीआरएस संकेतों का विकल्प, डेटा प्रीप्रोसेसिंग के तरीके और गणना के वैकल्पिक पैरामीटर शामिल हैं। संक्षेप में, डब्ल्यूटीसी विधि और क्रमपरिवर्तन का उपयोग करना एफएनआईआरएस हाइपरस्कैनिंग अध्ययनों में आईबीएस का विश्लेषण करने के लिए एक संभावित मानक पाइपलाइन है, जो आईबीएस की प्रजनन क्षमता और विश्वसनीयता दोनों में योगदान देता है।

Introduction

जब लोग दूसरों के साथ समन्वय करते हैं, तो उनका दिमाग और शरीर निरंतर पारस्परिक अनुकूलन के माध्यम से एक युग्मित इकाई बन जाते हैं। दिमाग के बीच युग्मन को हाइपरस्कैनिंग दृष्टिकोण के माध्यम से अंतर-मस्तिष्क सिंक्रोनाइजेशन (आईबीएस) द्वारा दर्शाया जा सकता है, जो एक साथ दो या अधिक व्यक्तियों के मस्तिष्क संकेतों को रिकॉर्ड करता है1। दरअसल, एफएनआईआरएस/ईईजी हाइपरस्कैनिंग अध्ययनों के बढ़ते शरीर ने विभिन्न सहयोग संदर्भों में आईबीएस पाया है, जिसमें फिंगर टैपिंग2,ग्रुप वॉकिंग3,ड्रमबजाना 4,गिटारबजाना 5,और गायन/गुनगुना6शामिल है । fNIRS व्यापक रूप से सामाजिक संपर्क के दौरान IBS के अनुसंधान के लिए प्रयोग किया जाता है, क्योंकि यह कम अपेक्षाकृत प्राकृतिक सेटिंग्स में सिर/शरीर की गति को प्रतिबंधित करता है (fMRI/EEG की तुलना में)7।

लेख एक fNIRS हाइपरस्कैनिंग अध्ययन में वेवलेट ट्रांसफॉर्म जुटना (डब्ल्यूटीसी) विधि के माध्यम से आईबीएस की गणना के लिए एक प्रोटोकॉल प्रस्तुत करता है। डब्ल्यूटीसी समय-आवृत्ति विमान पर दो आंदोलन संकेतों के बीच क्रॉस-सहसंबंध का आकलन करने के लिए एक विधि है और इसलिए, पारंपरिक सहसंबंध विश्लेषण (जैसे, पियर्सन सहसंबंध और क्रॉस-सहसंबंध) की तुलना में अधिक जानकारी दे सकता है, जो केवल डोमेन8में है। इसके अलावा, हेमोडायनामिक सिग्नल वेवलेट घटकों में बदल जाते हैं, जो कम आवृत्ति वाले शोर को प्रभावी ढंग से हटा सकते हैं। हालांकि डब्ल्यूटीसी समय लेने वाला है, यह कार्रवाई नकली9, सहकारीव्यवहार10,मौखिक संचार 11, निर्णय लेने12,और इंटरैक्टिव सीखने13में IBS की गणना का सबसे अधिक इस्तेमाल किया तरीका रहा है ।

लेख यह भी प्रस्तुत करता है कि परीक्षणों, शर्तों और प्रतिभागियों के क्रमपरिवर्तन-आधारित यादृच्छिक पारिंग के साथ आईबीएस को कैसे मान्य किया जाए। हाइपरस्कैनिंग अध्ययनों में आईबीएस हमेशा व्यक्तियों के बीच ऑनलाइन सामाजिक संपर्क को ट्रैक करने के लिए प्रस्तावित है, जबकि इसकी व्याख्या अन्य स्पष्टीकरणों द्वारा भी की जा सकती है, जैसे उत्तेजना समानता, गति समानता, या स्थिति समानता14। क्रमपरिवर्तन परीक्षण, जिसे यादृच्छिकता परीक्षण भी कहा जाता है, को अवलोकन डेटा15को फिर से सरल बनाकर उपरोक्त शून्य परिकल्पनाओं का परीक्षण करने के लिए लीवरेज किया जा सकता है। क्रमपरिवर्तन का उपयोग करके, यह जांच करना उपयोगी है कि क्या पहचाने गए आईबीएस इंटरैक्टिव व्यवहार के लिए विशिष्ट है, जो डायाड के भीतर आईबीएस के मॉड्यूलेशन से लेकर भागीदारों के समूहों के बीच16है।

प्रोटोकॉल यहां वर्णित कैसे fNIRS प्रौद्योगिकी के माध्यम से मस्तिष्क संकेतों को प्राप्त करने के लिए, डब्ल्यूटीसी विधि के माध्यम से IBS की गणना, और एक हाइपरस्कैनिंग अध्ययन में क्रमपरिवर्तन परीक्षण द्वारा IBS मांय । इस अध्ययन का उद्देश्य यह जांचना है कि क्या विशेषाधिकार प्राप्त आईबीएस को सामाजिक समन्वय के दौरान संगीत मीटर द्वारा प्राप्त किया जाता है या नहीं । मस्तिष्क के संकेतों को पिछले खोज1में आईबीएस के स्थान के आधार पर ललाट प्रांतस्था में दर्ज किया गया था। प्रायोगिक कार्य मूल रूप से कोंवलिंका और उसके कॉलेजों द्वारा विकसित किया गया था17,जिसमें प्रतिभागियों को मीटर या गैर मीटर उत्तेजनाओं को सुनने के बाद साथी या खुद से श्रवण प्रतिक्रिया के साथ अपनी उंगलियों को टैप करने के लिए कहा गया था ।

Protocol

यहां पेश किए गए प्रोटोकॉल को ईस्ट चाइना नॉर्मल यूनिवर्सिटी की यूनिवर्सिटी कमेटी ऑन ह्यूमन रिसर्च प्रोटेक्शन ने मंजूरी दे दी । 1. प्रयोग के लिए तैयारी प्रतिभागियों परिसर विज्ञापन द्व?…

Representative Results

परिणामों से पता चला है कि मीटर समन्वय की स्थिति में चैनल 5 पर आईबीएस था, जबकि कोई आईबीएस अन्य स्थितियों (यानी, मीटर स्वतंत्रता, गैर-मीटर समन्वय, गैर-मीटर स्वतंत्रता) में मौजूद नहीं था; चित्रा 2A)।…

Discussion

यह प्रोटोकॉल आईबीएस की गणना करने और मान्य करने के लिए एक कदम-दर-कदम प्रक्रिया प्रदान करता है, जो एक साथ दो प्रतिभागियों के मस्तिष्क संकेतों को इकट्ठा करने के लिए fNIRS हाइपरस्कैनिंग दृष्टिकोण का उपयोग करत…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

इस शोध का समर्थन किया गया: नेशनल नेचुरल साइंस फाउंडेशन ऑफ चाइना (31872783, 31800951) ।

Materials

Computer Hewlett-Packard Development Company, L.P. HP S01-pF157mcn
Earphone Royal Philips Electronics, Eindhoven, The Netherlands SHE2405BK/00
EEG cap Compumedics Neuroscan, Charlotte, USA 64-channel Quik-Cap
E-Prime software Psychology Software Tools, Inc., Pittsburgh, USA E-Prime 3
fNIRS system Hitachi Medical Corporation, Tokyo, Japan ETG-7100 Optical Topography System
MATLAB 2014b The MathWorks, Inc., Natick, MA MATLAB 2014b
MuseScore Musescore Company, Belgium MuseScore 3.6.2.548021803
Swimming cap Decathlon Group, Villeneuve-d'Ascq, France 1681552
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Hu, Y., Wang, Z., Song, B., Pan, Y., Cheng, X., Zhu, Y., Hu, Y. How to Calculate and Validate Inter-brain Synchronization in a fNIRS Hyperscanning Study. J. Vis. Exp. (175), e62801, doi:10.3791/62801 (2021).
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