Name: 機能的近赤外分光法による Hyperscanning 実験を実施 (動画) | JoVE Journal
Uploaded: 2019-01-19T14:45:00.000+00:00
Duration: 6 min 42 s
Description: 学ぶ、fNIRSハイパースキャニング実験の実施方法。成人と児童の社会的相互作用中の脳間同期を測定し、社会的神経科学における神経生物学的メカニズムを解明するための信頼性の高いアプローチを提供します。

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この作品は、エクセレンス イニシアチブはドイツの連邦国家の政府 (ERS シード基金、OPSF449) によって賄われていた。放医研日立システムは、ドイツの研究基礎 DFG (INST 948/18-1 FUGG) の資金によって支えられました。

参加、すべての親の前に子提供インフォームド コンセント//同意します。研究は、RWTH アーヘン大学医学部倫理委員会によって承認されました。
1. 参加者が到着する前に、の準備
<ol><li>放医研のキャップを準備します。<ol>
<li>同じサイズまたは参加者の頭囲よりも少し大きめのキャップのサイズを選択します。</li>
		<li>2 生脳波キャップ (材料の表参照) のそれぞれの額を地域に水平 3 x 5 グリッドに配置された約 15 mm の直径の 15 穴をカットします。穴は任意の方向に互いから間隔 30 mm、穴の中央の列、すなわち鼻の上、額の中心にあることを確認してくださいと一番下の行は、眉上にあります。</li>
		<li>キャップをより快適にする、圧力印を最小限にするために、添付ソフト発泡材 (テープまたは同様のフラット シール接着剤ウィンドウなど発泡ゴム素材) とエッジ間のプローブ ソケット ホルダー グリッドの内側で。必要に応じて両面粘着テープやミシン糸を使用します。</li>
		<li>空の 3 x 5 プローブ ホルダー グリッドをマウント (材料の表を参照してください) にそれぞれ変更された脳波キャップのキャップとホルダーの内側にホルダー グリッド自体を配置するようなソケットの穴にスティック。 注: NIRS 計測システム (材料表参照) 2 つの別個のプローブ セット、各参加者の設定 1 つのプローブを使用するには。</li>
		<li>各プローブの最初のリッジのみが結果 1 つのクリック音、ソケットにマウントされているような優しくグリッド上の適切なホルダー ソケットにプローブを挿入します。</li>
		<li>オープン プローブ NIRS 計測システムでのモニター ウィンドウを設定し、2 プローブ セットの選択がそれぞれ、参加子供用と大人用 3 x 5 グリッドに配置します。2 つのキャップのプローブの手配がプローブ設定ウィンドウの配置に対応していることを確認 (つまり、それぞれエミッタとレシーバー プローブ番号の同じ場所)。</li>
	</ol>
</li>
	<li>実験を準備します。<ol>
<li>システムが安定した温度に到達するよう、レーザー ダイオードを測定する前に 30 分点灯で NIRS 計測システムを開始します。</li>
		<li>NIRS 測定システムですべての必要なオプションを設定します。イベント関連の計測デバイスが設定されている実験パラダイムからトリガーを受信するために必要な RS232 シリアル入力がアクティブであることを確認します。 注: 実験は Cuiらによって考案されたパラダイムによる適応バージョンです。12、非商業心理ツールボックス拡張は、バージョン 3.0.1116プログラムします。</li>
		<li>技術計算ソフトウェアを起動することによって実験パラダイムを準備心理ツールボックス拡張機能と、パラダイムに保存されているフォルダーに現在のディレクトリを設定のベースとして機能する (材料の表を参照してください)。</li>
		<li>場所 2 つのあごは、実験中に頭の動きを防ぐためにコンピューター画面の前にかかっています。</li>
	</ol>
</li>
</ol>2 研究室で参加者到着
<ol><li>参加者を準備します。<ol>
<li>表示し、参加者に NIRS 計測システムを含む実験のセットアップを説明します。常にこれは目に有害である可能性がありますように NIRS 計測システムのレーザ光線に直接参加者を見ていないことを確認します。</li>
		<li>コンピューター画面の前で隣同士に参加者を座席します。両方の参加者が快適に座るようなあごの残りの高さを調整します。</li>
		<li>参加者に指示し、協調と競争のゲームの両方の練習試行を管理します。必要に応じて練習試行中に追加の指示を与えます。</li>
		<li>測定し、10% ナジオンと各参加者の頭の上のイオン間の距離は、10-20 システムに従って Fpz ポイントをマークします。</li>
		<li>参加者の頭の上に慎重にプローブ レーザーをオフにキャップを配置します。まず参加者の額に、プローブのグリッドを含むキャップの前面、首に向かってキャップの後ろを引き出します。Fpz の一番下の行の真ん中のプローブを配置し、中間プローブ列は矢状参照カーブに揃えられていることを確認します。</li>
		<li>彼らは参加者や椅子と接触することがなくだらりし、彼らはキャップを引っ張らないように NIRS 計測システムに添付ホルダー アームにファイバー文字列を配置します。追加ホルダーを使用 (e.g。 修正、マイク スタンドまたは類似) 必要に応じて 2 番目の参加者のため。</li>
		<li>プローブ筐体上部の中央に小さな白い鼻が表示されるまでさらに各プローブをソケットに押し込みます。 注: 鼻はプローブ先端が参加者の頭皮に触れるとすぐに、コイルばねのメカニズムによっての上向きを押されます。</li>
		<li>再度レーザーをオンにし、近赤外光計測装置のプローブ セット モニター ウィンドウの自動ゲイン ボタンをクリックして信号品質をテストします。</li>
		<li>チャネルが (すなわち、それは黄色でマークされている場合)、十分な信号を優しくない場合周囲のプローブの先端の下に髪を脇に置きます。必要に応じて、さらにプローブをソケットに押し込みますが、参加者の快適性を確保します。信号品質が自動ゲイン ボタンをもう一度クリックして (すなわちチャネル、現在は緑色でマーク) 改善するかどうかを確認します。</li>
		<li>場合 2.1.9 のステップ。信号の改善につながるいない、信号強度を調整します。(すなわちチャネルは赤でマークされている場合)、あまりにも多くの信号で信号強度を繰り返し低信号強度の変更がある場合はそれぞれのプローブのプローブでシンボルをクリックすると NIRS 計測システムのモニター ウィンドウを設定します。十分な信号を (すなわちチャネルが黄色でマークされている場合) がない場合信号強度高い信号強度に再び繰り返しをクリックして変更それぞれのプローブのシンボル。</li>
	</ol>
</li>
	<li>実験を実行します。<ol>
<li>練習の試験の後の質問がなく、良好な信号品質を確保、実験パラダイムを起動します。</li>
		<li>彼らはそれぞれのゲーム相手の手の動きを見ることができないので、参加者の手でタオルを配置します。</li>
		<li>実験の後、データを保存してテキスト ファイルを保存] ボタンをクリックしてテキスト ファイルとして生照度データをエクスポートします。NIRS 測定システムで任意のフィルターは適用されません。</li>
		<li>すべての必要な材料 (プローブ、プローブ ホルダー、あごにかかっている) エタノールで拭きます中性洗剤で穏やかな回転でキャップを洗います。</li>
	</ol>
</li>
</ol>3. データ分析
<ol><li>データ前処理 注: いくつかの非商用ソフトウェア パッケージ利用できるがある fNIRS データ分析、例えば。、fNIRS19SPM や NIRS 脳 AnalyzIR18 17のホームラン。後者は、プリプロセス手順に使われました。これらの手順を実行する方法の詳細については、[ツールボックス] のマニュアルを参照してください。<ol>
<li>データ ファイルを SPM fNIRS のデータ フォーマットに変換します。</li>
		<li>メイン ウィンドウで変換ボタンを押すと修正したビール-ランバートの法則を使用してデオキシ ヘモグロビンとオキシ Hb 濃度の変化を計算します。ソースと検出器 (例えば、3 cm) と被写体との距離の年齢を入力します。波長 (λ) にデオキシ ヘモグロビンとオキシ Hb のモル吸光係数のデフォルト値を受け入れる 1、λ 2、λ 1 と λ 2 の差分 pathlength 係数 (DPF) の既定値です。</li>
		<li>(詳細マラ アルゴリズムを参照してください Scholkmanらのマラのボタンを選択してモーションの成果物を減らすために血行動態の時系列を前処理します。20)。</li>
		<li>DCT のボタンを選択して低速のドリフトを減らすために時系列を前処理します。</li>
	</ol>
</li>
	<li>悪いチャンネル検出 注: fNIRS データの前処理の後および/または前に、悪いチャンネル検出を実行できます。このプロトコルでは、悪いチャンネルと目視検査の検出に異なる客観的な基準が結合されます。客観的な基準の提案のリストは完全ではありませんのでご注意ください。悪いチャンネル検出自己書かれたスクリプトは (技術的なコンピューティング ソフトウェア参照表の材料) の使用されました。<ol>
<li>時系列をプロットするときに平坦な線で示されているいくつかの連続したサンプルの信号の変化がないチャンネルを除外します。</li>
		<li>CV の変化の係数を計算 = SD/平均 * 生減衰データの 100。CV が定義済みの割合 (例えば10%; 参照たとえばファン ・ デル ・ カントら上はチャンネルを除外します。21)。</li>
		<li>信号のパワー スペクトルをプロットします。この周波数帯の電力の増加によって示されるように、信号スペクトル 1 Hz 付近に表示されているハートビートがないの場合は、チャネルを解析から除外します。</li>
		<li>前処理の前後にすべてのデータを目視で確認します。3.2.1 – で説明した客観的な基準に基づいてチャネルを含めるかどうかを決定する 3.2.3, 同様に雑音の主観的な視覚的検出。</li>
	</ol>
</li>
	<li>脳-脳接続 注: 2 つの異なる推定脳接続の種類を区別できる: 接続の強さを定量化する無指向性の推定とデータ22 から因果関係の統計的な証拠を確立しようとする監督の見積もり.ここでフォーカスは、ウェーブレット変換のコヒーレンス (WTC)、fNIRS 脳-脳の接続に広く応用無指向見積もりに。WTC の計算のためのいくつかの非営利ソフトウェア ソリューションがあります、例えば、Grinsted および同僚の23で 1 つまたは次の手順でこのプロトコルで使用された ASToolbox24に。<ol>
<li>ASToolbox の AWCO 関数で指定連続ウェーブレット変換による各時系列を時間と周波数ドメインに変換するものです (例えばパラメーター β と γ のモールス信号ウェーブレットの一般化)、母ウェーブレット変換です。</li>
		<li>AWCO 関数でスムージング ウィンドウの種類 (例えば、ハニング ウィンドウ) と時間とスケール ドメインのスムージングのウィンドウのサイズを指定します。</li>
		<li>WTC 係数の重要性を確認し、自分のpを計算します-値、AWCO 関数でサロゲート時系列 (n ≥ 300) の数と ARMA モデル (例えばAR (1)) を指定します。</li>
		<li>3.3.1 に 3.3.3 の手順で指定されたパラメーターを持つ 2 つの対応するチャネル (2 つの参加者に同じチャンネル) のウェーブレット コヒーレンスを計算します。</li>
		<li>タスク関連脳-脳の同調が予想されている先行研究と (野沢らを参照してください方法のデータの目視検査に基づいて関心の周波数帯を選択します。25)。</li>
		<li>WTC の係数の平均値および/または重要な WTC 係数各ダイアド、各チャネル内の各タスク ブロックでタスク関連周波数帯域の割合を計算します。(より多くの情報を参照してくださいゆっくりくつろぐらをさらに統計分析脳-脳同調のアウトカム指標としてこの値を使用してください。11)。</li>
	</ol>
</li>
	<li>ランダムなペアとの比較 注: 結果を検証するため、ランダムの大人子供ペアを相互に再生されませんでしたが、同じ実験的タスクを実行の WTC に実際の母子の WTC を比較することをお勧めします。<ol>
<li>3.3 で説明したように、WTC を計算します。、一緒に遊ばなかったが、同じ実験タスク (すなわち、ランダムな組み合わせ) を実行した参加者のペアの。ランダムなペア (例えば、条件ごとに 300) の数を選択し、ランダムの各ペアの WTC を計算します。</li>
		<li>スプリアス シンクロニシティの検出を避けるために乱数と実際のペアのコヒーレンスを比較します。</li>
	</ol>
</li>
</ol>

<ol><li>Babiloni, F., Astolfi, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Social+neuroscience+and+hyperscanning+techniques%3A+past%2C+present+and+future%5BTitle%5D)+AND+%22Neuroscience+%26+Biobehavioral+Reviews%22%5BJournal%5D)">Social neuroscience and hyperscanning techniques: past, present and future.</a> Neuroscience & Biobehavioral Reviews. 44, 76-93 (2014).</li>
<li>Hari, R., Henriksson, L., Malinen, S., Parkkonen, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Centrality+of+social+interaction+in+human+brain+function%5BTitle%5D)+AND+%22Neuron%22%5BJournal%5D)">Centrality of social interaction in human brain function.</a> Neuron. 88 (1), 181-193 (2015).</li>
<li>Funane, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Synchronous+activity+of+two+people%27s+prefrontal+cortices+during+a+cooperative+task+measured+by+simultaneous+near-infrared+spectroscopy%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Biomedical+Optics%22%5BJournal%5D)">Synchronous activity of two people's prefrontal cortices during a cooperative task measured by simultaneous near-infrared spectroscopy.</a> Journal of Biomedical Optics. 16 (7), 077011(2011).</li>
<li>Lindenberger, U., Li, S. -C., Gruber, W., Müller, V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Brains+swinging+in+concert%3A+cortical+phase+synchronization+while+playing+guitar%5BTitle%5D)+AND+%22BMC+Neuroscience%22%5BJournal%5D)">Brains swinging in concert: cortical phase synchronization while playing guitar.</a> BMC Neuroscience. 10, 22(2009).</li>
<li>Jiang, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Neural+synchronization+during+face-to-face+communication%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Neuroscience%22%5BJournal%5D)">Neural synchronization during face-to-face communication.</a> Journal of Neuroscience. 32 (45), 16064-16069 (2012).</li>
<li>Dikker, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Brain-to-brain+synchrony+tracks+real-world+dynamic+group+interactions+in+the+classroom%5BTitle%5D)+AND+%22Current+Biology%22%5BJournal%5D)">Brain-to-brain synchrony tracks real-world dynamic group interactions in the classroom.</a> Current Biology. 27 (9), 1375-1380 (2017).</li>
<li>Liu, N., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((NIRS-based+hyperscanning+reveals+inter-brain+neural+synchronization+during+cooperative+Jenga+game+with+face-to-face+communication%5BTitle%5D)+AND+%22Frontiers+in+Human+Neuroscience%22%5BJournal%5D)">NIRS-based hyperscanning reveals inter-brain neural synchronization during cooperative Jenga game with face-to-face communication.</a> Frontiers in Human Neuroscience. 10, 82(2016).</li>
<li>Hoshi, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Functional+near-infrared+spectroscopy%3A+current+status+and+future+prospects%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Biomedical+Optics%22%5BJournal%5D)">Functional near-infrared spectroscopy: current status and future prospects.</a> Journal of Biomedical Optics. 12 (6), 062106(2007).</li>
<li>Lloyd-Fox, S., Blasi, A., Elwell, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Illuminating+the+developing+brain%3A+the+past%2C+present+and+future+of+functional+near+infrared+spectroscopy%5BTitle%5D)+AND+%22Neuroscience+%26+Biobehavioral+Reviews%22%5BJournal%5D)">Illuminating the developing brain: the past, present and future of functional near infrared spectroscopy.</a> Neuroscience & Biobehavioral Reviews. 34 (3), 269-284 (2010).</li>
<li>Huppert, T. J., Hoge, R. D., Diamond, S. G., Franceschini, M. A., Boas, D. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+temporal+comparison+of+BOLD%2C+ASL%2C+and+NIRS+hemodynamic+responses+to+motor+stimuli+in+adult+humans%5BTitle%5D)+AND+%22NeuroImage%22%5BJournal%5D)">A temporal comparison of BOLD, ASL, and NIRS hemodynamic responses to motor stimuli in adult humans.</a> NeuroImage. 29 (2), 368-382 (2006).</li>
<li>Reindl, V., Gerloff, C., Scharke, W., Konrad, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Brain-to-brain+synchrony+in+parent-child+dyads+and+the+relationship+with+emotion+regulation+revealed+by+fNIRS-based+hyperscanning%5BTitle%5D)+AND+%22NeuroImage%22%5BJournal%5D)">Brain-to-brain synchrony in parent-child dyads and the relationship with emotion regulation revealed by fNIRS-based hyperscanning.</a> NeuroImage. 178, 493-502 (2018).</li>
<li>Cui, X., Bryant, D. M., Reiss, A. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((NIRS-based+hyperscanning+reveals+increased+interpersonal+coherence+in+superior+frontal+cortex+during+cooperation%5BTitle%5D)+AND+%22NeuroImage%22%5BJournal%5D)">NIRS-based hyperscanning reveals increased interpersonal coherence in superior frontal cortex during cooperation.</a> NeuroImage. 59 (3), 2430-2437 (2012).</li>
<li>Baker, J. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Sex+differences+in+neural+and+behavioral+signatures+of+cooperation+revealed+by+fNIRS+hyperscanning%5BTitle%5D)+AND+%22Scientific+Reports%22%5BJournal%5D)">Sex differences in neural and behavioral signatures of cooperation revealed by fNIRS hyperscanning.</a> Scientific Reports. 6, 26492(2016).</li>
<li>Cheng, X., Li, X., Hu, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Synchronous+brain+activity+during+cooperative+exchange+depends+on+gender+of+partner%3A+a+fNIRS-based+hyperscanning+study%5BTitle%5D)+AND+%22Human+Brain+Mapping%22%5BJournal%5D)">Synchronous brain activity during cooperative exchange depends on gender of partner: a fNIRS-based hyperscanning study.</a> Human Brain Mapping. 36 (6), 2039-2048 (2015).</li>
<li>Pan, Y., Cheng, X., Zhang, Z., Li, X., Hu, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cooperation+in+lovers%3A+an+fNIRS-based+hyperscanning+study%5BTitle%5D)+AND+%22Human+Brain+Mapping%22%5BJournal%5D)">Cooperation in lovers: an fNIRS-based hyperscanning study.</a> Human Brain Mapping. 38 (2), 831-841 (2017).</li>
<li>Kleiner, M., Brainard, D., Pelli, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((What%27s+new+in+Psychtoolbox-3%3F%5BTitle%5D)+AND+%22Perception%22%5BJournal%5D)">What's new in Psychtoolbox-3?</a> Perception. 36, ECVP Abstract Supplement (2007).</li>
<li>Huppert, T. J., Diamond, S. G., Franceschini, M. A., Boas, D. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((HomER%3A+a+review+of+time-series+analysis+methods+for+near-infrared+spectroscopy+of+the+brain%5BTitle%5D)+AND+%22Applied+Optics%22%5BJournal%5D)">HomER: a review of time-series analysis methods for near-infrared spectroscopy of the brain.</a> Applied Optics. 48 (10), D280-D298 (2009).</li>
<li>Santosa, H., Zhai, X., Fishburn, F., Huppert, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+NIRS+Brain+AnalyzIR+Toolbox%5BTitle%5D)+AND+%22Algorithms%22%5BJournal%5D)">The NIRS Brain AnalyzIR Toolbox.</a> Algorithms. 11 (5), 73(2018).</li>
<li>Tak, S., Uga, M., Flandin, G., Dan, I., Penny, W. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Sensor+space+group+analysis+for+fNIRS+data%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Neuroscience+Methods%22%5BJournal%5D)">Sensor space group analysis for fNIRS data.</a> Journal of Neuroscience Methods. 264, 103-112 (2016).</li>
<li>Scholkmann, F., Spichtig, S., Muehlemann, T., Wolf, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((How+to+detect+and+reduce+movement+artifacts+in+near-infrared+imaging+using+moving+standard+deviation+and+spline+interpolation%5BTitle%5D)+AND+%22Physiological+Measurement%22%5BJournal%5D)">How to detect and reduce movement artifacts in near-infrared imaging using moving standard deviation and spline interpolation.</a> Physiological Measurement. 31 (5), 649-662 (2010).</li>
<li>van der Kant, A., Biro, S., Levelt, C., Huijbregts, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Negative+affect+is+related+to+reduced+differential+neural+responses+to+social+and+non-social+stimuli+in+5-to-8-month-old+infants%3A+a+functional+near-infrared+spectroscopy-study%5BTitle%5D)+AND+%22Developmental+Cognitive+Neuroscience%22%5BJournal%5D)">Negative affect is related to reduced differential neural responses to social and non-social stimuli in 5-to-8-month-old infants: a functional near-infrared spectroscopy-study.</a> Developmental Cognitive Neuroscience. 30, 23-30 (2018).</li>
<li>Bastos, A. M., Schoffelen, J. -M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+tutorial+review+of+functional+connectivity+analysis+methods+and+their+interpretational+pitfalls%5BTitle%5D)+AND+%22Frontiers+in+Systems+Neuroscience%22%5BJournal%5D)">A tutorial review of functional connectivity analysis methods and their interpretational pitfalls.</a> Frontiers in Systems Neuroscience. 9, 175(2016).</li>
<li>Grinsted, A., Moore, J. C., Jevrejeva, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Application+of+the+cross+wavelet+transform+and+wavelet+coherence+to+geophysical+time+series%5BTitle%5D)+AND+%22Nonlinear+Processes+in+Geophysics%22%5BJournal%5D)">Application of the cross wavelet transform and wavelet coherence to geophysical time series.</a> Nonlinear Processes in Geophysics. 11, 561-566 (2004).</li>
<li>Aguiar-Conraria, L., Soares, M. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+continuous+wavelet+transform%3A+moving+beyond+uni-and+bivariate+analysis%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Economic+Surveys%22%5BJournal%5D)">The continuous wavelet transform: moving beyond uni-and bivariate analysis.</a> Journal of Economic Surveys. 28 (2), 344-375 (2014).</li>
<li>Nozawa, T., Sasaki, Y., Sakaki, K., Yokoyama, R., Kawashima, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Interpersonal+frontopolar+neural+synchronization+in+group+communication%3A+an+exploration+toward+fNIRS+hyperscanning+of+natural+interactions%5BTitle%5D)+AND+%22NeuroImage%22%5BJournal%5D)">Interpersonal frontopolar neural synchronization in group communication: an exploration toward fNIRS hyperscanning of natural interactions.</a> NeuroImage. 133, 484-497 (2016).</li>
<li>Burgess, A. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((On+the+interpretation+of+synchronization+in+EEG+hyperscanning+studies%3A+a+cautionary+note%5BTitle%5D)+AND+%22Frontiers+in+Human+Neuroscience%22%5BJournal%5D)">On the interpretation of synchronization in EEG hyperscanning studies: a cautionary note.</a> Frontiers in Human Neuroscience. 7, 881(2013).</li>
<li>Tsuzuki, D., Dan, I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Spatial+registration+for+functional+near-infrared+spectroscopy%3A+from+channel+position+on+the+scalp+to+cortical+location+in+individual+and+group+analyses%5BTitle%5D)+AND+%22NeuroImage%22%5BJournal%5D)">Spatial registration for functional near-infrared spectroscopy: from channel position on the scalp to cortical location in individual and group analyses.</a> NeuroImage. 85, 92-103 (2014).</li>
<li>Tachtsidis, I., Scholkmann, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((False+positives+and+false+negatives+in+functional+near-infrared+spectroscopy%3A+issues%2C+challenges%2C+and+the+way+forward%5BTitle%5D)+AND+%22Neurophotonics%22%5BJournal%5D)">False positives and false negatives in functional near-infrared spectroscopy: issues, challenges, and the way forward.</a> Neurophotonics. 3 (3), 031405(2016).</li>
<li>Palumbo, R. V., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Interpersonal+autonomic+physiology%3A+a+systematic+review+of+the+literature%5BTitle%5D)+AND+%22Personality+and+Social+Psychology+Review%22%5BJournal%5D)">Interpersonal autonomic physiology: a systematic review of the literature.</a> Personality and Social Psychology Review. 21 (2), 99-141 (2016).</li>
<li>Pinti, P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+present+and+future+use+of+functional+near-infrared+spectroscopy+%28fNIRS%29+for+cognitive+neuroscience%5BTitle%5D)+AND+%22Annals+of+the+New+York+Academy+of+Sciences%22%5BJournal%5D)">The present and future use of functional near-infrared spectroscopy (fNIRS) for cognitive neuroscience.</a> Annals of the New York Academy of Sciences. , (2018).</li>
<li>Brigadoi, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Motion+artifacts+in+functional+near-infrared+spectroscopy%3A+a+comparison+of+motion+correction+techniques+applied+to+real+cognitive+data%5BTitle%5D)+AND+%22NeuroImage%22%5BJournal%5D)">Motion artifacts in functional near-infrared spectroscopy: a comparison of motion correction techniques applied to real cognitive data.</a> NeuroImage. 85 (1), 181-191 (2014).</li>
<li>Cooper, R. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+systematic+comparison+of+motion+artifact+correction+techniques+for+functional+near-infrared+spectroscopy%5BTitle%5D)+AND+%22Frontiers+in+Neuroscience%22%5BJournal%5D)">A systematic comparison of motion artifact correction techniques for functional near-infrared spectroscopy.</a> Frontiers in Neuroscience. 6, 147(2012).</li>
<li>Hirsch, J., Zhang, X., Noah, J. A., Ono, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Frontal+temporal+and+parietal+systems+synchronize+within+and+across+brains+during+live+eye-to-eye+contact%5BTitle%5D)+AND+%22NeuroImage%22%5BJournal%5D)">Frontal temporal and parietal systems synchronize within and across brains during live eye-to-eye contact.</a> NeuroImage. 157, 314-330 (2017).</li>
<li>Scholkmann, F., Holper, L., Wolf, U., Wolf, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+new+methodical+approach+in+neuroscience%3A+assessing+inter-personal+brain+coupling+using+functional+near-infrared+imaging+%28fNIRI%29+hyperscanning%5BTitle%5D)+AND+%22Frontiers+in+Human+Neuroscience%22%5BJournal%5D)">A new methodical approach in neuroscience: assessing inter-personal brain coupling using functional near-infrared imaging (fNIRI) hyperscanning.</a> Frontiers in Human Neuroscience. 7, 813(2013).</li>
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このプロトコルではオキシ Hb と 2 科目の前頭葉の脳領域でデオキシ ヘモグロビンの濃度変化を同時に計測 fNIRS hyperscanning 実験・脳-脳の同調性を分析する方法の 1 つを行う方法を示します。FNIRS の hyperscanning は比較的簡単に適用する: 単一の放医研デバイスはそれらの間バイオケミカルを分割することによって両方の被験者の脳の活動を測定するのに十分です。したがって、異なるデバイス間での同期には必要な1はありません。また、fNIRS が厳格な運動制限を必要としないので、自然環境と子供の hyperscanning 実験に適してです。以下では、我々 はいくつかの重要な問題を強調表示設計、分析・解釈 (fNIRS) hyperscanning 実験課題と可能な解決策を議論するとき。
実験的なデザイン。Hyperscanning 研究の 1 つの重要な問題にかかわる実験的なデザイン。互いに独立して同じ実験タスクを完了する 2 つの参加者は、脳-脳同調<sup clas...

近年、神経科学者は、同時に 2 つ以上の人の脳活動を記録することによって社会的な相互作用を研究し始めているとのアプローチ呼ばれる hyperscanning1。この手法は、これらの相互作用の神経生理機構を解明するための新しい機会を開きます。社会的な相互作用を完全に理解するには、は、分離が相互作用する人2の脳の共同の活動ではなく単一の脳の研究できない可能性があります。異なるニューロ イメージング技術を使用して、hyperscanning の研究がその脳相互作用する人やグループの活動を同期などを示されている、彼らは彼らのアクション3を調整、間を作る音楽45の通信教室活動6に従事または7を協力します。
記事は、機能的近赤外分光法 (fNIRS) と同時の録音を行うためのプロトコルを示します。機能的磁気共鳴画像 (fMRI) と同様に、fNIRS 脳の活性化、血流応答を測定します。(デオキシ ヘモグロビンとオキシ Hb) は酸素と脱酸素化ヘモグロビン量の変化は拡散透過近赤外光組織8の金額に基づいて計算されます。fNIRS は、fMRI よりも少ない制約とより自然な設定で適用できるので子どもたち、とくに、hyperscanning の実験に適しています。また、機能的 Mri と脳波9の両方より動きアーチファクトが発生しにくいです。さらに、高いサンプリング周波数 (例えば、10 Hz) で fNIRS のデータを得ることができる、従ってそれは比較的遅い血流応答が高いオーバー サンプリングされ、それにより潜在的脳血行動態10 のより完全な一時的な画像を提供します.
このプロトコルはゆっくりくつろぐらの研究で開発されました。11とわずかに変更された (チャネル配置と悪いチャネル同定に関して特に) で最近では。研究の目的は親-子母子の同期の脳活動を検討しました。FNIRS の hyperscanning を使用して、我々 は、協調と競争力のあるコンピューター作業中 (5 ~ 9 歳) の子供の前頭前野の脳領域の脳-脳同調その親、ほとんど母親を評価します。前頭前野の脳の領域は、彼らは、以前 hyperscanning 研究1で社会的な対話型プロセスの重要な領域として認識されていたように目標とされました。Cuiらによって開発された協調と競争力のあるタスク12最近いくつか以前研究13,14,15に雇われています。ゆっくりくつろぐらの研究のため11タスクは、子供に合うように変更されました。参加者は、ターゲット (協力) に応答ボタンを押すを介して対応共同でいずれかまたは他のプレーヤー (競争) より迅速に応答を指示されました。それぞれの子は、親と親として同性の大人の見知らぬ人回各タスクを実行できます。各子大人ダイアド内は、脳-脳の同調性の尺度として対応するチャンネルのオキシ Hb 信号のウェーブレット コヒーレンスを求めた。
このプロトコルでは、協調と競争力のあるゲームの間に親と子の fNIRS hyperscanning データを収集する手順について説明します。全体的な手順はしかし、この研究デザインに固有ではないが、別の集団 (例えば、大人の他人、ロマンチックなパートナー、兄弟、等) に適して、さまざまな実験的タスクの数に適応することができます。このプロトコルには、カバーする必要および省略可能なデータ解析の手順を実行するには、ランダムなペアによる fNIRS データの前処理、悪いチャンネル検出、ウェーブレット コヒーレンス解析および検証を含む 2 つの可能な分析方法もについて説明します。

<table><tbody><tr><td>プローブセットとプローブホルダーグリッドを備えたNIRS測定システム</td><td>株式会社日立メディコ、東京、日本</td><td>ETG-4000光トポグラフィーシステム&nbsp;</td><td>現在の研究プロトコルでは、合計52チャンネルの測定用のオプションの2番目の成人用プローブセットと、2つの3x5プローブホルダーグリッドが必要です。&nbsp;</td></tr><tr><td>生のEEGキャップ</td><td>EASYCAP GmbH、Herrsching、ドイツ</td><td>C-SCMS-56;C-SCMS-58</td><td>キャップには、実験者がNIRSプローブ用の穴を開ける必要があります。キャップサイズは、参加者の頭囲と同じサイズまたは少し大きいサイズを選択します。</td></tr><tr><td>テクニカルコンピューティングソフトウェア</td><td>The MathWorks, Inc., Natick, MA</td><td>MATLAB R2014a (またはそれ以降のバージョン)</td><td>Psychophysics Toolbox extensions (stimulus presentation), SPM for fNIRS toolbox&nbsp;(fNIRSデータ分析)、ASToolbox(WTC計算)。</td></tr></tbody></table>

機能的近赤外分光法による hyperscanning 実験を実施

Conducting Hyperscanning Experiments with Functional Near-Infrared Spectroscopy

脳の同時録音 2 つまたは複数の相互作用の人の hyperscanning と呼ばれるアプローチは、社会的相互作用やおそらく対人関係の神経生物学の基盤の私達の理解の重要性の高まりを集めています。.機能的近赤外分光法 (fNIRS) ため、サンプリング レートが高いとローカルの血行力学的効果を測定し、厳密な運動を必要としない、自然な設定で適用できる重要なは、hyperscanning の実験に適しています制限。この記事では親子母子で fNIRS hyperscanning 実験と分析脳-脳の同期プロトコルを提案します。さらに、重要な問題と実験的なデザイン、fNIRS チャンネル、生理学的影響、データ分析手法の空間登録について、今後の方向性について論じる。記述されていたプロトコル親子母子に固有ではないが、さまざまな大人の他人、ロマンチックなパートナー、または兄弟などの異なる二者星座に適用することができます。最後に、fNIRS hyperscanning 個々 の脳の活動を調べることによって学ぶことができる何を越えて行く可能性が継続的な社会的相互作用のダイナミクスに新しい洞察力をもたらす可能性があります。

協調の状態の間に 1 つの親-子ダイアドの代表的なデータは、図 1のとおりです。協調タスクは順序を交互に提示 3 30 の残りブロックと、それぞれ 20 試験での 2 つのタスク ブロックで構成されます。それぞれの試験参加者は、11ポイントを獲得する信号にできるだけ同時に反応する必要。
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/58807/58807fig1.jpg"> 図 1:Hyperscanning データ解析と代表の結果。照度データは 2 つの参加者の 22 チャンネル (CHs) に収集されます。最初、悪いチャンネルが検出され、さらに解析から除外。その後、照度データはオキシ ヘモグロビン量の変化に変換されます (Δ オキシ...

この議定書では、fNIRS hyperscanning 実験を行い、脳-脳の同調性を分析する方法について説明します。さらに、私たちは課題と可能な解決策について説明します。

機能的近赤外分光法による Hyperscanning 実験を実施

Concurrent brain recordings of two or more interacting persons, an approach termed hyperscanning, are gaining increasing importance for our understanding ...

2人以上の脳活動を同時に測定することにより、社会的相互作用の根底にある神経生物学的メカニズムに光を当てることができます。機能的近赤外分光法(fNIRS)は、高いサンプリングレートで脳血行力応答を測定し、比較的自然な設定で適用できるため、このようなハイパースキャン実験を行う場合に適しています。このプロトコルは、成人と子供のダイアドの同時fNIRS録音を行う方法を示していますが、ロマンチックなパートナーなどの異なるダイアディック星座や異なる実験タスクに適応することができます。まず、参加者の頭囲と同じサイズまたはわずかに大きいキャップ サイズを選択します。直径約15ミリメートルの穴を15個カットし、2つの生のEEGキャップのそれぞれの額面積に水平3×5のグリッドに配置します。穴の中央の列が額の中央に配置されていることを確認し、穴は、任意の方向に互いに 30 ミリメートル間隔を置きます。キャップをより快適にし、圧力マークを最小限に抑えるために、プローブソケットとエッジの間のホルダーグリッドの内側に柔らかい泡材料を取り付けます。次に、空の3対5のプローブホルダーグリッドを、ホルダグリッド自体がキャップの内側に配置され、ホルダーソケットが穴に貼り付くように、変更されたEEGキャップのそれぞれに取り付けます。次に、グリッド上の適切なホルダーソケットにプローブをそっと挿入し、各プローブの最初のリッジのみがソケットに取り付けられ、1つのクリック音が聞こえます。最寄りの測定システムでプローブセットモニターウィンドウを開き、参加する子供用と大人用の3~5グリッドに配置された2つのプローブセットを選択します。2 つのキャップのプローブ配置がプローブセットウィンドウの配置に対応していることを確認します。次に、測定の30分前に、システムが安定した動作温度に達するように、最も近い測定システムのレーザーダイオードをオンにします。必要なオプションをすべて、最も近い測定システムで設定します。デバイスがイベント関連の測定に設定されていること、および実験パラダイムからトリガを受信するために必要な RS232 シリアル入力がアクティブであることを確認します。次に、精神物理学ツールボックス拡張のベースとなる技術計算ソフトウェアを起動し、現在のディレクトリをパラダイムが保存されているフォルダに設定して、実験的なパラダイムを準備します。最後に、実験中に頭の動きを防ぐために、コンピュータ画面の前に2つの顎の休息を置きます。まず、2人の参加者を試験室にエスコートし、実験的なセットアップを説明します。次に、参加者をコンピュータ画面の前に隣り合って座ります。両参加者が快適に座るような顎の高さを調整します。協力と競争の両方のゲームの指示を提供し、実践トライアルを管理します。次に、各参加者の頭の鼻とイニオンの間の距離の10%である10-20システムに従ってFpzポイントを測定し、マークします。次にレーザーの電源を切り、プローブを使用してキャップを慎重に参加者の頭に置きます。下段の中央のプローブがFpzに配置され、中央のプローブ列が矢状参照曲線に沿って位置合わせされていることを確認します。最も近い測定システムに取り付けられたホルダー・アームにファイバー・ストリングを置き、参加者または椅子に接触することなく緩やかにハングアップし、キャップを引っ張らないようにします。次に、プローブケーシングの上部の中央にある小さな白い鼻が見えるまで、各プローブをさらにソケットに押し込みます。次に、レーザーを再びオンにし、最寄りの測定システムのプローブセットモニタウィンドウの[自動ゲイン]ボタンをクリックして信号品質をテストします。チャンネルが黄色でマークされている場合、信号が不十分な場合は、周囲のプローブチップの下に髪をそっと脇に置きます。プローブを調整し、もう一度[自動ゲイン]ボタンをクリックして、信号品質が改善されているか、緑色でマークされているかどうかを確認します。信号の品質が満足できる場合は、参加者の手の上にタオルを置き、それぞれのゲームパートナーの手の動きを見ることができません。次に、実験を開始します。次に、実験が完了したら、データを保存し、テキストファイルアウトボタンをクリックして、生光強度データをテキストファイルとしてエクスポートします。最後に、プローブ、プローブホルダー、顎をエスノールで洗い、キャップを中性洗剤で洗います。脳と脳の同期の尺度として、ウェーブレットの一貫性は、相互作用する被験者のfNIRS信号間で計算される。ウェーブレットのコヘレンス係数は、青、ほとんどまたは全くコヘレンス、赤、強いまたは最大の一貫性を意味する色マップを使用して視覚化されます。結果は、被験者の心臓リズムから生じる可能性が高い約1秒の期間の長さまで、高周波帯の実験全体で強い一貫性を示す。さらに、2 秒と 8 秒の期間の長さの間の低い周波数帯で強い一貫性が現れます。この低周波数域におけるコヘレンスは、タスク中の両方の被験者の脳活動の同期を反映している可能性が高い。この手順を試みる際には、キャップが参加者の頭に正しく置かれていることを再確認し、良好な信号品質を確保することが重要です。その開発後、この技術は、社会神経科学の分野の研究者が様々な異なるタスクで脳と脳の同期を探求する道を開き、行動相関性と個人の特性とその関係との関連を調べる。

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Research

JoVE Journal

Neuroscience

神経科学

ここでは、特に子供の脳の発達を研究するには、赤外分光法（fNIRS）、認知神経科学で使用される新規非侵襲的脳機能イメージングシステムの近くに機能するためのデータ収集とデータ分析の方法を説明します。このメソッドは、データ収集およびデータの解釈と科学的発見に不可欠な分析の普遍的な標準を提供します。...

近赤外分光法で赤ちゃん、子供と大人の認知機能を探る

出典:Reindl, V., et al.機能的近赤外分光法によるハイパースキャニング実験の実施。J. Vis. Exp. (2019)...

社会的相互作用における脳活動を記録するための機能的近赤外分光法

直立運動課題中の脳活動を監視することは、運動障害の神経源を調査する際に大きな価値があります。ここでは、機能的な近赤外分光法と、4種類の運動課題における筋肉および運動学的活動の継続的なモニタリングを組み合わせたプロトコルを実演します。...

運動課題中に同時キネマとEMGの監視と感覚運動の脳領域の機能的近赤外分光法

本プロトコルは、EEG および fNIRS の同時記録を実行する方法と、EEG と fNIRS...

フランカータスクによる同時脳波と機能的近赤外分光記録の実施

自然主義的な学習環境における協調学習ダイアドに関するfNIRSハイパースキャン実験を行うためのプロトコルについて概説する。また、酸素化ヘモグロビン(Oxy-Hb)シグナルの脳間同期(IBS)を解析するパイプラインが提示される。...

オープンエンド共同学習における脳間同期:fNIRS-ハイパースキャン研究

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。...

機能近赤外分光法を用いた共同描画時のグループ同期

ウェーブレット変換コヒーレンス(WTC)は、機能的近赤外分光法(fNIRS)ハイパースキャニング研究で使用される信号間の結合を評価するための一般的な方法です。この作業では、信号の相互作用の方向性を評価するためのツールボックスが提示されています。...

機能的近赤外分光法(fNIRS)ハイパースキャニング研究における脳間コヒーレンスを理解するための新しいフレームワーク

このプロトコルは、心理カウンセリングにおける fNIRS...

心理カウンセリングにおける機能的近赤外分光法ハイパースキャニング研究

我々は単純な感覚刺激の処理に関わる脳の領域をマップするために脳磁図（MEG）と脳波を脳波（EEG）を使用します。...

同時MEGおよびEEGとの機能的マッピング

コンピュータゲームベースの認知課題中に高密度脳波および視線データを記録するための手順が説明されています。認知課題を提示するビデオゲームを使用すると、実験的なコントロールを犠牲にすることなく、生態学的妥当性を高めます。...

組み合わせてコンピュータゲームベースの高密度脳波や赤外線視線追跡と行動実験

学ぶ、fNIRSハイパースキャニング実験の実施方法。成人と児童の社会的相互作用中の脳間同期を測定し、社会的神経科学における神経生物学的メカニズムを解明するための信頼性の高いアプローチを提供します。

機能的近赤外分光法による Hyperscanning 実験を実施

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