Измерение Neural и поведенческой активности во время выполнения автоматизированных социальных взаимодействий: изучение Событийный потенциалов мозга

Резюме

Research on social exclusion has grown tremendously in recent years. As the field expands, it is imperative to develop sophisticated methodologies allowing for the simultaneous measurement of neural and behavioral outcomes during social exclusion. This protocol utilizes event-related brain potentials to record ongoing neural activity during computerized social interactions.

Аннотация

Социальная изоляция является сложным социальным явлением с мощными негативными последствиями. Учитывая влияние социальной изоляции на психическое и эмоциональное здоровье, понимание того, как восприятие социальной изоляции развиваться в течение социального взаимодействия имеет важное значение для продвижения лечения, направленные на уменьшение вредного издержки исключаются. На сегодняшний день, большинство научных экспертиз социальной изоляции посмотрел на исключении после социальное взаимодействие было завершено. Хотя это было очень полезно в развитии понимания того, что происходит с человеком, следующим исключения, это не помогло прояснить момент к моменту динамику процесса социального исключения. Соответственно, текущий протокол был разработан для получения более четкого понимания социальной изоляции путем изучения закономерностей активации мозга событий, связанных, которые присутствуют во время социальных взаимодействий. Этот протокол позволяет большую точность и чувствительность при детализации sociaл процессы, приводящие людей чувствовать, как будто они были исключены из социального взаимодействия. Важно отметить, что текущий протокол может быть адаптирован для включения научно-исследовательские работы, которые изменяются характер ограничительной социальных взаимодействий, изменяя, как часто участники включены, как долго периоды исключения будет продолжаться в каждом взаимодействии, и когда исключение будет проходить в течение социальных взаимодействий , Кроме того, в настоящее время протокол может быть использован для изучения переменных и конструкций, кроме тех, связанные с социальной изоляцией. Эта возможность для решения различных приложений в психологии, получив оба нервные и поведенческие данные в ходе текущих социальных взаимодействий предполагает Настоящий Протокол может быть в основе развивающейся области научного исследования, связанные с социальными взаимодействиями.

Введение

Научная экспертиза социальных взаимодействий отмечается возрождение в последние годы, со взрывом новых теоретических объяснений, моделей и парадигм, направленных на понимание и изучение последствий быть объектом или источником социальной изоляции и, как эти взаимодействия приводят к многим Последствия исключения ^1-6. Хотя литература сделала огромный шаг вперед в развитии лучшего понимания последствий социальной изоляции в поведенческих, эмоциональных, когнитивных и нейронных уровней, многое еще неизвестно в отношении динамики, участвующих в социальной изоляции. Одним из примечательных пробел в литературе относится к измерению различных динамических процессов социального отторжения во время социальных взаимодействий. Например, несколько теоретических моделей ^3,5-8 предположить, что мониторинг и оценка случаях социальной изоляции является начальным шагом в большей саморегулируемой системы, направленные на преодоления социальной отлlusion и поддержания здоровых и приемлемые уровни принадлежности и социальной интеграции. Эти модели, и большая часть существующей литературы по исключению, предоставляют огромные понимание последствий социальной изоляции и вредного воздействия исключение вызывает на нервных, поведенческой, когнитивной, и эмоциональном уровнях. Однако конкретные процессы продолжающиеся в мишени исключения во время социальных взаимодействий, которые приводят как к восприятию изоляции и последующих эмоциональных и когнитивных реакций отторжения, остаются неопределенными. Исследователи адаптированы методики для получения самостоятельной оценки чувства состояния во время социальных взаимодействий ^9, но эти данные не изучить текущие нервные процессы, которые могут мотивировать любые самоотчетам эффекты.

Соответственно, экзамены исключения во время социальных взаимодействий были инициированы с помощью функциональной магнитно-резонансной томографии (фМРТ), чтобы "видеть", что происходит во время физических лиц в настоящее время исключаетd ^3,4,10,11. Эти исследования показали, различные модели нейронной активации во время исключения по сравнению с включением. Хотя чрезвычайно важно в повышении понимания текущих нервных процессов, присутствующих во время отчуждения и их отношений с самоотчетам последствий исключаются, эти исследования ограничены в том, как они могут представлять динамичный характер социальных взаимодействий. В частности, эти методологии МРТ агрегируются нейронной активности по целых социальных взаимодействий и не смогли рассмотреть исключение на основе момента к моменту. Это ограничение запрещает полное понимание динамической природы исключения, связанные с эмоциональной и когнитивной обработки, которая происходит во время социальных взаимодействий, как исследователи не могут определить, какие моменты или события во время обмена являются значимыми в отношении развития своих представлений о исключения и связанный с ним эмоциональный отклик.

Для решения тHESE ограничения, недавнее исследование реализуется измерение одного класса нейронной активности, известный как событийные потенциалы мозга (ССПМ), в ходе исполнения Cyberball парадигмы ¹² изучить момента к моменту паттернов нейронной настоящее активации во время социального исключение ^13. ФКЗ см neuroelectric активности, измеренной на волосистой части головы, которая время автоподстройки на дискретных событий и представляет активность мозга в ответ на или в рамках подготовки к стимула или реакции ^14. Кроме того, ССП обладают повышенной временное разрешение по сравнению с МРТ, которая обеспечивает ценные сведения о динамических реакций на социальной изоляции. По существу, нейронные индексы получены путем изучения события, связанные с мозговой активности в ответ на случаи социального включения и исключения, которые могут быть реализованы и контролируемых через парадигмы Cyberball и описанных в настоящем протоколе, необходимо оценить модели и Предсказания представить вСовременная теория социального отчуждения.

Цель нынешней методологии заключается в измерении текущих нейронных ответов на социальные мероприятия (inclusionary события, запретительные мероприятия) во время компьютерных социальных взаимодействий в человеческом участника. В этой методологии, исследователи имеют возможность количественно нейронной активности в ответ на каждый случае в течение взаимодействия. Кроме того, в настоящее время Протокол позволяет процессе изучения каждого общественного мероприятия, как каждое событие состоит из нескольких изображений броска. Это позволяет исследователям посмотреть на изменения в нейронной активности, как разворачиваются события. Этот уровень анализа не доступен в других методик, которые изучают ССП во социальных взаимодействий ^15,16, как эти методологии только захватить нейронной активности в отношении одного изображения для каждого события, не позволяя к экзамену разворачивающегося события, как это происходит. Кроме того, человеческий участник заставили поверить, что он или она играет в онлайн игры сдругие люди, но на самом деле играет в запрограммированный игре с компьютером. Поскольку взаимодействие предварительно запрограммированы в компьютере, с гибкостью, чтобы взаимодействовать с решений, принимаемых человеческого участника, характер социальных взаимодействий могут быть предварительно определены и запрограммированы, чтобы варьировать в зависимости от характера исследовательской вопрос ^{13, 17.} Например, поведение машинно-генерируемых игроков во время протокола могут быть адаптированы для создания экземпляров социальной интеграции или социальной изоляции любого определенного времени, изменяя запрограммированный график бросков (например, какой игрок бросает мяч, к которому другие Игрок, когда те броски происходят, количество бросков, а также сроки бросков). Соответственно, это позволяет исследователям измерить нейронную активность в ответ на события, которые могут или не могут соответствовать общий контекст взаимодействия. Например, исследователи могут количественно нейронную реакцию участника к исключающего социальной эвЛОР рамках взаимодействия, что в значительной степени inclusionary для этого участника и потенциально сравнить его с нейронной ответ, что участника к исключающего события в значительной степени исключающей взаимодействие. Эти возможности исследования не доступны с использованием технологии фМРТ учитывая временные ограничения МРТ. Благодаря такой гибкости программирования, текущий протокол позволяет исследователям из разных Нейрологическая и психологических фоны для решения исследовательских проблем по-новому и добиться динамического нервной и поведенческую активность во время социальных взаимодействий.

протокол

ПРИМЕЧАНИЕ: следующий протокол был разработан в соответствии с этическими нормами, утвержденными Institutional Review Board, по меньшей Иллинойс Университете Уэсли.

1. Cyberball Стимул Подготовка

1. Скачать Cyberball парадигму ^12,18 и установить его на компьютер (текущий протокол используется изображений с Cyberball версии 3.0). С другой стороны, создать компьютеризированные изображения, чтобы восстановить парадигму Cyberball для удовлетворения конкретных потребностей.
2. Создать отдельные изображения для каждого участка из бросает в Cyberball с помощью программы для редактирования фотографий. Например, сломать каждого из бросков от игрока к игроку в отдельных броска кадров, которые показываются один за другим, чтобы создать образ мяч бросают от игрока к игроку на экране компьютера (рисунок 1).
3. Добавьте любые этикетки, названия или изображения для каждого отдельного броска окне программы для редактирования фотографий, в том числе все, чтобы повторнопредставить человеческое участника в качестве нижнего проигрывателя на экране (в лице стороны в нижней части экрана на рисунке 1), чтобы создать серию бросков кадров, которые идентичны для движения мяча от игрока к игроку, кроме.
4. Примечание какой кадр в каждой последовательности броска является "информационная рамка" для этого броска, или первый кадр в броска последовательностей, который предоставляет информацию для игроков о конкретной цели броска (т.е., что другой игрок получит мяч).
5. Убедитесь, что есть броска последовательности, создающие бросок от каждого игрока друг с другом проигрывателе на экране (в том числе выбрасывает из человеческого участника к другим игрокам), что каждая последовательность бросок имеет одинаковое число кадров броска и информационный кадр в пределах каждого бросок последовательность отмечено не было.

2. Cyberball Социальное взаимодействие Программирование

1. Создайте файл последовательности, используя стимулус презентация программного обеспечения к деталям точная последовательность событий в социальном взаимодействии Cyberball.
   1. Для файла последовательности, указать конкретные броска кадров (по порядку), сроков проведения кадров на экране, секвенирование кадров, характер события (бросок из которых кому), ответ требует человеческого участника (при необходимости), и общая последовательность событий, чтобы создать желаемый взаимодействие. Явно ввести все эти характеристики в надлежащий строк, столбцов и пространств внутри программного кода во время создания файла последовательности.
   2. Укажите все вышеупомянутые особенности в рамках программного кода для каждого события в файле последовательности и повторите действия для каждого файла последовательности созданного (например, включение, исключение).
      1. Заказать каждого из бросков кадров в правильной последовательности в файле последовательности, так что первый мяч бросают завершена без ошибок от одного игрока к другому. Создать секimilar упорядоченные последовательности в файле для каждого типа броска среди игроков, так что каждый тип броска представлена ​​в файле последовательности (например, игра в три игрока состоит из шести различных возможных бросков).
      2. Пространство времени каждого броска кадра 450 мс друг от друга. В этом методе, убедитесь, что каждый кадр отображается на 450 мс, прежде чем заменить следующем кадре, который обеспечивает изображение движения на экране для участника и создает событие бросок, который длится в общей сложности 2700 мс.
      3. Вставьте маркера событий, связанных каждый раз информационный кадр представлено в файле последовательности так, что презентация информационного кадра могут быть отмечены в времени в файле экономии нейронной активности участников. Код этот маркер, чтобы представить характер события, используя цифры, чтобы представить игрокам (слева игрок игрок "1", в нижней игрок игрок "2," право игрок игрок "3"), которая будет всеой код "13" для представления бросок от игрока слева от игрока справа.
      4. Скопируйте весь набор из шести различных последовательностей бросков в файле, так что каждая последовательность бросок представлена ​​по крайней мере, два раза в файле последовательности. Это обеспечит программирования гибкость, чтобы изменить порядок событий внутри каждого блока, так что они не выглядят предварительно определены.
      5. Создать ", если, то" заявления в файле последовательности, чтобы человек участник свободно выбирать, какой игрок получит очередной бросок следующий человеческого участника. Дайте человеческому участнику площадку отклика или мышь для выбора следующего действия после получения мяча бросить; потенциально с помощью правой кнопки мыши, чтобы бросить к игроку справа и с помощью левой кнопки мыши, чтобы бросить к игроку слева в игре три игрока.
      6. Убедитесь, что "если, то" заявления приводят к соответствующему следующему последовательности броска, так что игра рпланировка появляется бесшовные (т.е. человек бросок к игроку слева должно сопровождаться броском от игрока слева другому игроку).
      7. Создать петли и "если, то" заявления в файле последовательности представлять желаемого действие игры и позволить программе соответствующим перейти к следующему событию, независимо от выборов человеческого участника.
      8. Инициировать счетчики в рамках программы, чтобы изменить характер игры, так что программа не становится очевидным для игрока-человека (то есть, тот же компьютеризированная игрок не всегда делают то же самое бросок). Используйте эти счетчики, чтобы переключить действие игры и удалить образцы игру на протяжении всей игры после повторного возникновения определенного события или последовательности событий, чтобы лучше дать появление спонтанного живой игре среди игроков по бокам экрана, а не только фактических человек участник представлен в нижней части экрана.
2. Разработка различных файлов последовательности для изучения различных типов социальных взаимодействий. Сделать эти взаимодействия в значительной степени, включающие или исключающие или даже частично, включающие или исключающие, для человеческого участника в зависимости от характера вопроса исследования, варьируя пропорции и порядок inclusionary событий и изъятия событий внутри каждого файла последовательности.
3. Убедитесь, что маркеры событий появляются в файлах ЭЭГ при сборе нейронные данные для создания событий, связанных потенциалов мозга (ССП) для каждого типа событий в каждой из различных социальных взаимодействий. Эти маркеры должны появиться в файле ЭЭГ как информационный кадр представлен участника.

3. Neuroelectric Запись

1. Подготовка участников к электроэнцефалографии (ЭЭГ) оценки в соответствии с руководящими принципами общества для психофизиологического исследования ^19.
2. Используйте лайкра электродной шапочки с встроенной 64 спеченный ХлорсеребряныеЭлектроды (10 мм), расположенных в системном 10-10 монтажа ²⁰ для сбора данных ЭЭГ. Установите крышку на голове участника и подготовить каждый электрод с помощью токопроводящий гель.
   1. Ссылка электроды онлайн с электродом, лежащим на полпути между Ч. и CPZ и использовать AFZ как заземляющего электрода.
      Примечание: Альтернативный онлайн ссылки могут быть необходимы в зависимости от природы колпачок электрода, используемого для сбора данных.
   2. Сбор вертикальной и горизонтальной биполярного electrooculographic активность (EOG) для контроля движения глаз с использованием спеченных Ag-AgCl электроды, размещенные над и под правой орбите и вблизи наружного угла глазной щели каждого глаза.
3. Используйте цифровой Усилитель биопотенциалов непрерывно преобразовывать в цифровую форму (500 Гц частота дискретизации), амплификации (усиления зависит от конкретного усилителя), и фильтр (70 Гц фильтра нижних частот, в том числе 60 Гц режекторного фильтра) исходного сигнала ЭЭГ в режиме постоянного тока. Выберите эти параметры из доступных функций в анализе ЭЭГ такftware для усилителя предварительного сбора данных и меняться в зависимости от технических характеристик аппаратного и программного обеспечения ЭЭГ.
4. Запись ЭЭГ с помощью программного обеспечения ЭЭГ анализ для того, чтобы дополнительно обрабатывать нейронной данных.

4. Offline Neuroelectric обработки данных

1. Используя пространственный фильтр Правильные глаз мигает, процедура многоступенчатая, который генерирует среднюю мигать глаз, использует пространственный сингулярное разложение на основе анализа главных (PCA) компонента для извлечения первого значения компонентов и ковариационные, а затем использует эти значения ковариации для разработать фильтр, который специально чувствительны к глаз мигает ^21.
2. Создать стимулирования автоподстройки эпохи по отношению к маркеру событий, которая была вставлена ​​в непрерывном файле ЭЭГ в программном обеспечении ЭЭГ анализа, выбрав эту функцию из вариантов опций преобразования данных. Запуск этих эпох от -900 мс до 1800 мс относительно вставленного маркера, что эквивалентно тон весь продолжительность каждого из шести кадров броска и имеет временной точки в 0 мс, где маркер Мероприятие вставленных как показано на рисунке 1.
3. Правильное для базового разницы между эпохами, удалив среднюю предварительно стимул базовой активности от каждой эпохи (т.е., мс временное окно 900, который работает от -900 мс до 0 мс до маркера событий). Эта функция может быть выбрана или инициируется из вариантов преобразования данных, доступных в программном обеспечении ЭЭГ анализа.
4. Фильтр низких частот (30 Гц, 24 дБ / октава) в эпохи и отвергать любые эпохи с электрическими артефактов, которые превышают + 75V. Выберите эти параметры из доступных функций в программном обеспечении ЭЭГ анализа, позволяющих трансформацию данных ЭЭГ следующий сбор данных и изменяются в зависимости от технических характеристик программного обеспечения ЭЭГ.
5. Нормальное нервные ответы вместе для каждого типа событий в блоках задач Cyberball.
   Примечание: Этот процесс усреднения могут быть адаптированы, чтобы толькоverage первой 20, средняя 20, или даже 20 последних событий подобного типа в каждом взаимодействии изучить динамические паттерны нейронной активации в течение социального взаимодействия ^13.
   1. Объедините различные типы событий, чтобы создать три основные категории событий: бросает в участника из любой другой игрок, бросает от участника либо другой игрок, и бросает не включая участника между двумя другими игроками. Например, объединить бросает от человека к левому игрока и в нужное игрока в одной средней волны.
   2. Комбинат события из компьютеризированных игроков в типов событий наиболее интересующих: броски с человеческим участника (inclusionary) и выбрасывает из организма человека участника (исключении).
6. Если это применимо, количественно компонент N2 как средней амплитуды в дискретном окне задержкой работает от 200 - 320 мс после маркера событий в СТЗ.
7. Если это применимо, количественно P3 компонента в средней амплитуды в дискретном окне задержкой работает от 320 - 450 мс после маркера событий в Pz.
8. Если это применимо, количественно ERP компоненты бросить кадры после информационного кадра, чтобы изучить текущие различия между моделями нейронной активности в различных типов событий с социальным взаимодействием.

Результаты

Этот протокол используется в ранее опубликованных исследований изучает влияние социальной изоляции на постоянной нервной и поведенческой активности ^13. Двадцать два участника студенческого возраста (15 женщин, 7 мужчин) завершила трех сессий задачи Cyberball в условиях, описанных выш...

Обсуждение

In this article, a protocol allowing for the measurement of ongoing event-related neural and behavioral data during social interactions was presented. This procedure creates opportunities to look at multiple different event types (inclusionary, exclusionary) within and across varied social interactions. Specifically, the procedure can quantify moment-to-moment event-related neural activity in response to any event that occurs during a computerized social interaction. This neural activity is independent of any particular ...

Материалы

Name	Company	Catalog Number	Comments
Cyberball (Williams et al., 2000) computerized social interaction program	https://cyberball.wikispaces.com		An Alternate set of computerized images can be used or created by the researcher
Neuroscan SynAmps2 64-Channel Amplifier with SCAN 4.3.1 Acquisition and Analysis Software	Compumedics Neuroscan Neuromedical Supplies	9032-0010-01	Alternate amplifiers and EEG acquisition equipment and sofware can be used
STIM2 Complete Version 2.1 Stimulus Presentation Software	Compumedics Neuroscan Neuromedical Supplies	666M	Alternate stimulus presenation software can be used
SynAmps2 Quik-Cap Sintered Ag/AgCl 64 Ch./Medium	Compumedics Neuroscan Neuromedical Supplies	96050255	Alternate EEG caps can be used
Quik-Gel Conductive Gel	Compumedics Neuroscan Neuromedical Supplies	92000016	Alternate EEG conductive electrode gel can be used
NuPrep	Compumedics Neuroscan Neuromedical Supplies	92100025	Alternate skin preparation exfoliants can be used
Blunt needle and syringe kit	Compumedics Neuroscan Neuromedical Supplies	104207	Needle and syringe kit is used to apply conductive gel to electrode embedded in the EEG cap