Fonksiyonel Yakın Kızılötesi Spektroskopisi (fNIRS) Hipertarama Çalışmalarında Beyinler Arası Tutarlılığı Anlamak için Yeni Çerçeve

Özet

Dalgacık dönüşümü tutarlılığı (WTC), fonksiyonel yakın kızılötesi spektroskopisi (fNIRS) hipertarama çalışmalarında kullanılan sinyaller arasındaki eşleşmeyi değerlendirmek için yaygın bir metodolojidir. Bu çalışmada sinyal etkileşiminin yönlülüğünü değerlendirmek için bir araç kutusu sunulmaktadır.

Özet

Fonksiyonel yakın kızılötesi spektroskopisi (fNIRS) hiper tarama çalışmalarının artan gövdesine rağmen, dalgacık dönüşümü tutarlılığı (WTC) kullanılarak iki nöral sinyal arasındaki eşleşmenin değerlendirilmesi, etkileşimin yönlülüğünü göz ardı ediyor gibi görünmektedir. Alan şu anda araştırmacıların bir WTC fonksiyonu kullanılarak elde edilen yüksek bir tutarlılık değerinin faz içi senkronizasyonu yansıtıp yansıtmadığını belirlemelerine olanak tanıyan bir çerçeveden yoksundur (yani, sinirsel aktivasyon aynı anda dyad'ın her iki üyesinde de görülür), gecikmeli senkronizasyon (yani, dyad'ın bir üyesinde diğer üyeden önce nöral aktivasyon görülür), veya anti-faz senkronizasyonu (yani, dyad'ın bir üyesinde nöral aktivasyon artar ve diğerinde azalır). Bu ihtiyacı karşılamak için, bu çalışmada iki nöral sinyalin faz tutarlılığını analiz etmek için tamamlayıcı ve daha hassas bir yaklaşım önerilmiştir. Araç kutusu, araştırmacıların geleneksel WTC kullanılarak elde edilen faz açısı değerlerini faz içi senkronizasyon, gecikmeli senkronizasyon ve anti-faz senkronizasyonu olarak sınıflandırarak kuplaj yönlülüğünü tahmin etmelerini sağlar. Araç kutusu ayrıca araştırmacıların etkileşimlerin dinamiklerinin görev boyunca nasıl geliştiğini ve değiştiğini değerlendirmelerine olanak tanır. Bu yeni WTC yaklaşımını ve araç kutusunu kullanmak, fNIRS hiper tarama çalışmalarındaki kullanımları yoluyla karmaşık sosyal etkileşimler hakkındaki anlayışımızı ilerletecektir.

Giriş

Son yıllarda, sosyal davranışın sinirsel temellerini anlamak için yapılan çalışmaların türlerinde bir değişim olmuştur ^1,2. Geleneksel olarak, sosyal sinirbilimdeki çalışmalar, sosyal olarak ilgili bir görev sırasında izole edilmiş bir beyindeki sinirsel aktivasyona odaklanmıştır. Bununla birlikte, nörogörüntüleme teknolojisindeki ilerlemeler artık "gerçek hayat" ortamlarında meydana geldiği için sosyal etkileşim sırasında bir veya daha fazla bireyin beyinlerindeki nöral aktivasyonun incelenmesine izin vermektedir³. "Gerçek hayat" ortamlarında, bireyler serbestçe hareket edebilirler ve ....

Protokol

Çalışma Florida Atlantic Üniversitesi'nde (FAU) yürütüldü ve FAU Kurumsal İnceleme Kurulu (IRB) tarafından onaylandı.

1. fNIRS hiper tarama verilerinin ön işlemesini gerçekleştirmek için Homer3 yazılımını (Malzeme Tablosu) kullanma

NOT: Homer3, beyin aktivasyonunun tahminlerini ve haritalarını elde etmek için fNIRS verilerini analiz eden bir MATLAB uygulamasıdır²⁹. Homer3 aşağıdaki bağlantıdan indirilebilir ve kurulabilir (https://openfnirs.org/software/homer/).

1. MATLAB'ı açın ve ham .nirs dosyalarının kaydedildiği klasöre gidin. Klasörü seçin ve açın.
2. H....

Tartışmalar

fNIRS çalışmalarında kullanılan en yaygın yöntemlerden biri, frekans ve zaman^10'un bir fonksiyonu olarak iki zaman serisinin çapraz korelasyonunun bir ölçüsü olan dalgacık dönüşümü tutarlılığıdır (WTC). WTC, korelasyonel analizler kullanarak iki zaman serisi arasındaki tutarlılığı ve faz gecikmesini hesaplar (Ek Dosya 1). FNIRS hiper tarama çalışmaları, eylem izleme 12, işbirlikçi ve rekabetçi davranış 5,13,14,15, taklit.......

Malzemeler

Name	Company	Catalog Number	Comments
NIRScout	NIRx Medical Technologies, LLC	n.a.	8 sources, 8 detectors
MATLAB	The Mathworks, Inc.	Matlab 2022a	In this protocol, several toolboxes and buit in MATLAB functions were used: HOMER3 toolbox was used to convert Intensity to OD, to remove motion artifacts through its function hmrMotionCorrectWavelet with default parameters and to convert OD to Conc. Wavelet Toolbox was used to compute WTC.