Name: conducting hyperscanning experiments with functional near-infrared spectroscopy
Uploaded: 2019-01-19T14:45:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Conducting Hyperscanning Experiments with Functional Near-Infrared Spectroscopy at JoVE.com

Эта работа финансировалась Excellence инициативе немецкого федерального государства и правительств (ERS семенной фонд, OPSF449). Hitachi NIRS системы была поддержана финансирования немецкого DFG исследовательский фонд (INST 948/18-1 FUGG).

До участия, все родители детей условии информированного согласия / согласие. Это исследование был одобрен Комитетом по этике медицинского факультета университета RWTH Aachen.
1. Подготовка перед участником прибывает
<ol><li>Приготовьте НИРС шапки.<ol>
<li>Выберите размеры крышки ж...

<ol>
	<li>Babiloni, F., Astolfi, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Social+neuroscience+and+hyperscanning+techniques:+past,+present+and+future.">Social neuroscience and hyperscanning techniques: past, present and future.</a> Neuroscience &amp; 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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Centrality+of+social+interaction+in+human+brain+function.">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Synchronous+activity+of+two+people's+prefrontal+cortices+during+a+cooperative+task+measured+by+simultaneous+near-infrared+spectroscopy.">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., M&#252;ller, V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Brains+swinging+in+concert:+cortical+phase+synchronization+while+playing+guitar.">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Neural+synchronization+during+face-to-face+communication.">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Brain-to-brain+synchrony+tracks+real-world+dynamic+group+interactions+in+the+classroom.">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=NIRS-based+hyperscanning+reveals+inter-brain+neural+synchronization+during+cooperative+Jenga+game+with+face-to-face+communication.">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Functional+near-infrared+spectroscopy:+current+status+and+future+prospects.">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Illuminating+the+developing+brain:+the+past,+present+and+future+of+functional+near+infrared+spectroscopy.">Illuminating the developing brain: the past, present and future of functional near infrared spectroscopy.</a> Neuroscience &amp; 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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+temporal+comparison+of+BOLD,+ASL,+and+NIRS+hemodynamic+responses+to+motor+stimuli+in+adult+humans.">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Brain-to-brain+synchrony+in+parent-child+dyads+and+the+relationship+with+emotion+regulation+revealed+by+fNIRS-based+hyperscanning.">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=NIRS-based+hyperscanning+reveals+increased+interpersonal+coherence+in+superior+frontal+cortex+during+cooperation.">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Sex+differences+in+neural+and+behavioral+signatures+of+cooperation+revealed+by+fNIRS+hyperscanning.">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Synchronous+brain+activity+during+cooperative+exchange+depends+on+gender+of+partner:+a+fNIRS-based+hyperscanning+study.">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cooperation+in+lovers:+an+fNIRS-based+hyperscanning+study.">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=What's+new+in+Psychtoolbox-3?.">What's new in Psychtoolbox-3?.</a> Perception. 36, (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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=HomER:+a+review+of+time-series+analysis+methods+for+near-infrared+spectroscopy+of+the+brain.">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+NIRS+Brain+AnalyzIR+Toolbox.">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Sensor+space+group+analysis+for+fNIRS+data.">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=How+to+detect+and+reduce+movement+artifacts+in+near-infrared+imaging+using+moving+standard+deviation+and+spline+interpolation.">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=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.">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+tutorial+review+of+functional+connectivity+analysis+methods+and+their+interpretational+pitfalls.">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Application+of+the+cross+wavelet+transform+and+wavelet+coherence+to+geophysical+time+series.">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+continuous+wavelet+transform:+moving+beyond+uni-and+bivariate+analysis.">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Interpersonal+frontopolar+neural+synchronization+in+group+communication:+an+exploration+toward+fNIRS+hyperscanning+of+natural+interactions.">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=On+the+interpretation+of+synchronization+in+EEG+hyperscanning+studies:+a+cautionary+note.">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Spatial+registration+for+functional+near-infrared+spectroscopy:+from+channel+position+on+the+scalp+to+cortical+location+in+individual+and+group+analyses.">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=False+positives+and+false+negatives+in+functional+near-infrared+spectroscopy:+issues,+challenges,+and+the+way+forward.">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Interpersonal+autonomic+physiology:+a+systematic+review+of+the+literature.">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+present+and+future+use+of+functional+near-infrared+spectroscopy+(fNIRS)+for+cognitive+neuroscience.">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Motion+artifacts+in+functional+near-infrared+spectroscopy:+a+comparison+of+motion+correction+techniques+applied+to+real+cognitive+data.">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+systematic+comparison+of+motion+artifact+correction+techniques+for+functional+near-infrared+spectroscopy.">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Frontal+temporal+and+parietal+systems+synchronize+within+and+across+brains+during+live+eye-to-eye+contact.">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+new+methodical+approach+in+neuroscience:+assessing+inter-personal+brain+coupling+using+functional+near-infrared+imaging+(fNIRI)+hyperscanning.">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></ol>

В этом протоколе мы покажем, как проводить эксперименты hyperscanning fNIRS и один из возможных способов анализа синхронности мозга к мозгу, измерения изменения концентрации кислородно Hb и deoxy-Hb в лобной мозга регионах двух предметов одновременно. FNIRS hyperscanning относительно легко применять: одно у...

В последние годы нейрофизиологи начали изучать социальные взаимодействия путем записи мозга деятельность двух или более лиц одновременно, подход называется hyperscanning1. Эта технология открывает новые возможности для выяснения нейробиологических механизмы, лежащие в основе этих взаимодействий. Для полного понимания социальных взаимодействий, она не может быть достаточно для изучения одного мозги в изоляции, но скорее совместная деятельность мозги взаимодействующих лиц2. Использование различных нейровизуализационных методов, hyperscanning исследования показали, что мозг деятельности взаимодействующих лиц или групп синхронизации, например, в то время как они координируют свои действия3, сделать музыку4,5, общаться участвовать в классе деятельности6 или7сотрудничать.
Статья представляет собой протокол для проведения одновременных записей с функциональным ближней инфракрасной спектроскопии (fNIRS). Аналогично функциональной магнитно-резонансная томография (МРТ), fNIRS меры гемодинамического ответа для активации мозга. Изменения в насыщенной кислородом и венозная гемоглобина (кислородно Hb и deoxy-Hb) рассчитываются на основе количества diffusively ближнего инфракрасного света через ткани8. fNIRS хорошо подходит для проведения hyperscanning экспериментов, особенно с детьми, потому что он может быть применен в настройках менее ограниченных и более естественным, чем МР-томографию. Кроме того он менее подвержен артефакты движения чем, МР-томографию и ЭЭГ9. Кроме того fNIRS данные могут быть приобретены на высоких частотах дискретизации (например, 10 Гц), таким образом высоко oversamples относительно медленно гемодинамического ответа и тем самым потенциально обеспечивает более полную картину височной мозга гемодинамики10 .
Этот протокол был разработан в рамках исследования Reindl и др. 11 и был слегка изменен (в частности в отношении каналов размещения и идентификации плохой канал) совсем недавно. Целью исследования было изучить синхронизированных мозговой активности диад родитель ребенок. С помощью fNIRS hyperscanning, мы оценивали мозга к мозгу синхронности в областях префронтальной мозга детей (от пяти до девяти лет) и их родителей, главным образом матери, во время кооператив и конкурентных компьютер задач. Префронтальной мозга были направлены, как они были определены в качестве важных регионов для социальных интерактивных процессов в предыдущих hyperscanning исследований1. Задача сотрудничества и конкуренции были первоначально разработан Cui et al. 12 и недавно занятых на нескольких предыдущих исследований13,14,15. Для изучения Reindl и др. 11, задачи были изменены, чтобы быть пригодным для детей. Участникам было поручено реагировать либо совместно через нажатие кнопки в ответ на цели (сотрудничество) или реагировать быстрее, чем другой игрок (конкуренция). Каждый ребенок выполнена каждая задача один раз с родителем и один раз с Взрослый незнакомец того же пола как родитель. В рамках каждого ребенка Взрослый Диада вейвлет согласованности рассчитывалась для кислородно Hb сигналы соответствующих каналов как мера синхронности мозга к мозгу.
Этот протокол описывает процедуры сбора данных hyperscanning fNIRS родителя и ребенка во время сотрудничества и конкурентные игры. Общая процедура, однако, не является специфичным для этот дизайн исследования, но подходит для различных групп населения (например, взрослыми незнакомцами, романтических партнеров, братьев и сестер, и т.д.) и может быть адаптирована для целого ряда различных экспериментальных задач. Этот протокол также определяет один из возможных аналитические процедуры, которая охватывает необходимые и необязательные данные анализа шаги, включая fNIRS данных первичной обработки, плохой канал обнаружения, вейвлет-анализ согласованности и проверки путем анализа случайных пара.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" style="width:872px;" width="873">
	<tbody>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;width:222px;">NIRS measurement system with probe sets and probe holder grids</td>
			<td style="width:125px;">Hitachi Medical Corporation, Tokyo, Japan</td>
			<td style="width:355px;">ETG-4000 Optical Topography System&#160;</td>
			<td style="width:171px;">The current study protocol requires an optional second adult probe set for 52 channels of measurement in total as well as two 3x5 probe holder grids.&#160;</td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;">raw EEG caps</td>
			<td>EASYCAP GmbH, Herrsching, Germany</td>
			<td>C-SCMS-56; C-SCMS-58</td>
			<td>Caps must be provided with holes for NIRS probes by the experimenter. Choose cap size the same size or slightly larger than participant&#39;s head circumference.</td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;">Technical computing software</td>
			<td>The MathWorks, Inc., Natick, MA</td>
			<td>MATLAB R2014a (or later versions)</td>
			<td>Serves as base for Psychophysics Toolbox extensions (stimulus presentation), SPM for fNIRS toolbox&#160; (fNIRS data analysis), and ASToolbox (WTC computation).</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

conducting hyperscanning experiments with functional near-infrared spectroscopy

Одновременных мозга записи двух или более лиц, взаимодействующих, подход называется hyperscanning, приобретают все большее значение для нашего понимания нейробиологических основ социальных взаимодействий, и возможно межличностных отношений . Функциональные ближней инфракрасной спектроскопии (fNIRS) хорошо подходит для проведения экспериментов hyperscanning, потому что он измеряет местных Гемодинамические эффекты с высоким дискретизации и, главное, он может быть применен в естественных условиях, не требующие строгого движения ограничения. В этой статье мы представляем протокол для проведения fNIRS hyperscanning экспериментов с родитель ребенок диад и для анализа синхронности мозга к мозгу. Кроме того мы обсуждаем важнейшие вопросы и будущие направления деятельности, касающиеся экспериментальный дизайн, пространственной регистрации fNIRS каналов, физиологических влияний и методов анализа данных. Описывается протокол не является специфичным для диад родитель ребенок, но может применяться к целому ряду различных диадических созвездий, например взрослыми незнакомцами, романтических партнеров или братьев и сестер. В заключение, fNIRS hyperscanning имеет потенциал, чтобы дать новому взглянуть на динамику продолжающегося социального взаимодействия, которые возможно выходить за рамки того, что можно изучить путем изучения деятельности отдельных мозги.

Репрезентативных данных один родитель ребенок Диада во время совместных условия приведены на рисунке 1. Кооперативных задача состоит из трех 30 s отдыха и две задачи блоков, с 20 испытаний каждой, представленные в поочередно. В каждом испытании участники ...

Watch this Scientific Journal Video about Conducting Hyperscanning Experiments with Functional Near-Infrared Spectroscopy at JoVE.com

Conducting Hyperscanning Experiments with Functional Near-Infrared Spectroscopy

Hyperscanning экспериментов с функциональной ближней инфракрасной спектроскопии

Настоящий Протокол описывает, как проводить эксперименты hyperscanning fNIRS и анализировать синхронности мозга к мозгу. Кроме того мы обсуждаем проблемы и возможные решения.

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

Измеряя деятельность мозга двух или более человек одновременно, этот метод может пролить свет на нейробиологические механизмы, лежащие в основе социальных взаимодействий. Функциональная ближне-инфракрасная спектроскопия, или fNIRS, хорошо подходит для проведения таких экспериментов по гиперсканированию, поскольку измеряет гемодинамический ответ мозга с высокой скоростью отбора проб и может применяться в относительно естественных условиях. Хотя этот протокол показывает, как проводить одновременные записи fNIRS диад для взрослых детей, он может быть адаптирован к различным диадическим созвездиям, таким как романтические партнеры, и к различным экспериментальным задачам.Начните с выбора размера крышки, который того же размера или немного больше, чем окружность головы участника. Вырезать 15 отверстий диаметром около 15 миллиметров каждый, расположенных в горизонтальной три на пять сетки в области лба каждого из двух сырых ЭЭГ шапки. Убедитесь, что отверстия расположены в 30 миллиметрах друг от друга в любом направлении, чтобы средний столб отверстий располагался в центре лба.Для того, чтобы сделать колпачки более удобными и свести к минимуму следы давления, приложите мягкий пенный материал на внутренней стороне сетки держателя между розетками зонда и по краям. Далее, смонтировать пустой три на пять держатель зонда сетки для каждого из модифицированных ЭЭГ шапки таким образом, что держатель сетки сам помещается на внутренней стороне крышки и держатель розетки придерживаться в отверстия. Затем аккуратно вставьте зонды в соответствующие розетки держателя на сетке так, что только первый хребет каждого зонда устанавливается в гнездо, что приводит к одному щелчку звука.Откройте окно монитора зонда в ближайшей системе измерения и выберите два набора зондов, расположенных в сетке по три на пять, по одному для ребенка-участника и один для взрослого. Убедитесь, что механизмы зонда двух колпачков соответствуют договоренностям в окне набора зонда. Затем включите лазерные диоды ближайшей измерительной системы за 30 минут до измерения, чтобы система достигла стабильной операционной температуры.Установите все необходимые опции в ближайшей системе измерений. Убедитесь, что устройство настроено на измерения, связанные с событиями, и что серийный ввод RS232, необходимый для получения триггеров из экспериментальной парадигмы, активен. Затем подготовьте экспериментальную парадигму, начав техническое вычислительное программное обеспечение, которое служит основой для расширений Psychophysics Toolbox и установив текущий каталог в папку, в которой сохраняется парадигма.Наконец, поместите два подбородка лежит перед экраном компьютера, чтобы предотвратить движения головы во время эксперимента. Начните с сопровождения двух участников в испытательный зал и объяснения экспериментальной настройки. Затем поместите участников рядом друг с другом перед экраном компьютера.Отрегулируйте высоту подбородка так, что оба участника сидят удобно. Предоставьте инструкции и администрирование практических испытаний как кооперативной, так и конкурентной игры. Затем измерьте и отметьте точку Fpz в соответствии с системой 10-20, что составляет 10% расстояния между насионом и инионом на голове каждого участника.Затем выключите лазер и аккуратно поместите колпачки с зондами на головы участников. Убедитесь, что средний зонд нижнего ряда расположен на Fpz, а средний столбец зонда выровнен по прогибной кривой ссылки. Поместите струны волокна на рукоятку держателя прикрепленную к ближайшей системе измерения ТАК, что они висят свободно без контакта с участником или стулом и что они не вытягивают на крышках.Затем нажмите каждый зонд дальше в гнездо, пока небольшой белый нос в центре верхней части корпуса зонда не будет виден. Затем снова включите лазер и проверьте качество сигнала, нажав на кнопку Auto Gain в окне монитора зонда ближайшей системы измерений. Если канал помечен желтым цветом, что означает недостаточный сигнал, аккуратно отложите волосы под окружающий кончик зонда в сторону.Внесите коррективы зонда и нажмите кнопку Auto Gain снова, чтобы увидеть, улучшилось ли качество сигнала или отмечено зеленым цветом. После того, как качество сигнала является удовлетворительным, поместите полотенце над руками участников, чтобы они не могли видеть движения рук своего партнера по игре. Затем начните эксперимент.Затем, после завершения эксперимента, сохраните данные и экспортируйте необработанные данные интенсивности света в виде текстового файла, нажав на кнопку Text File Out. Наконец, очистить зонды, держатели зондов, и подбородок лежит с этнол, и мыть шапки с мягким моющим средством. В качестве меры синхронизации мозга к мозгу, когерентность волн рассчитывается между сигналами fNIRS взаимодействующих субъектов.Коэффициенты согласованности волн визуализируются с помощью цветной карты, начиная от синего, мало или в отсутствие согласованности, до красного, что означает сильную или максимальную согласованность. Результаты показывают сильную согласованность на протяжении всего эксперимента в высокочастотной полосе до периода длиной около одной секунды, что, вероятно, является результатом сердечных ритмов испытуемых. Кроме того, сильная согласованность появляется в диапазоне низкой частоты между длиной двух-восьми секунд.Согласованность в этом низкочастотном диапазоне, вероятно, отражает синхронизацию мозговой деятельности обоих субъектов во время выполнения задачи. При попытке этой процедуры важно перепроверьте правильное место колпачков на головах участников и обеспечить хорошее качество сигнала. После своего развития, этот метод проложил путь для исследователей в области социальной нейронауки, чтобы исследовать синхронность мозга к мозгу в различных задач, изучение поведения коррелирует и ассоциаций с характеристиками людей и их отношения.

Research

JoVE Journal

Neuroscience

Functional Mapping with Simultaneous MEG and EEG

Функциональные карты с одновременным МЭГ и ЭЭГ

We use magnetoencephalography (MEG) and electroencephalography (EEG) to locate and determine the temporal evolution in brain areas involved in the ...

Combining Computer Game-Based Behavioural Experiments With High-Density EEG and Infrared Gaze Tracking

Сочетание компьютерных игр основе поведенческих экспериментов с высокой плотностью ЭЭГ и инфракрасного слежения Gaze

Experimental paradigms are valuable insofar as the timing and other parameters of their stimuli are well specified and controlled, and insofar as they ...

Using MazeSuite and Functional Near Infrared Spectroscopy to Study Learning in Spatial Navigation

Использование MazeSuite и функциональной ближней инфракрасной спектроскопии для изучения обучения в пространственной навигации

MazeSuite is a complete toolset to prepare, present and analyze navigational and spatial experiments1. MazeSuite can be used to design and edit adapted ...

Micron-scale Resolution Optical Tomography of Entire Mouse Brains with Confocal Light Sheet Microscopy

Микронного масштаба Разрешение оптической томографии целых мозг мышей с конфокальной Light Sheet микроскопии

Understanding the architecture of mammalian  brain at single-cell resolution is one of the key issues of neuroscience.  However, mapping neuronal soma and ...

Functional Interrogation of Adult Hypothalamic Neurogenesis with Focal Radiological Inhibition

Функциональная Допрос взрослых гипоталамуса нейрогенеза с Focal радиологической ингибирования

The functional characterization of adult-born neurons remains a significant challenge. Approaches to inhibit adult neurogenesis via invasive viral ...

Neuroimaging Field Methods Using Functional Near Infrared Spectroscopy (NIRS) Neuroimaging to Study Global Child Development: Rural Sub-Saharan Africa

Neuroimaging Field Methods Using Functional Near Infrared Spectroscopy NIRS Neuroimaging to Study Global Child Development: Rural Sub-Saharan Africa

Нейровизуализационных поле методы, с помощью функциональных вблизи нейровизуализации инфракрасной спектроскопии (НДО) для изучения развития глобальных ребенка: сельских районах Африки к югу от Сахары

Portable neuroimaging approaches provide new advances to the study of brain function and brain development with previously inaccessible populations and in ...

Lipid Bilayer Experiments with Contact Bubble Bilayers for Patch-Clampers

Липидного бислоя эксперименты с контактной пузырь бислоев для патч фиксаторы

Lipid bilayers provide a unique experimental platform for functional studies of ion channels, allowing the examination of channel-membrane interactions ...

Functional Magnetic Resonance Spectroscopy at 7 T in the Rat Barrel Cortex During Whisker Activation

Функциональная магнитно-резонансная спектроскопия в 7 T в коре ствола крыс во время активации ограничитель выбросов

Nuclear magnetic resonance (NMR) spectroscopy offers the opportunity to measure cerebral metabolite contents in vivo and noninvasively. Thanks to ...

Using Near-infrared Fluorescence and High-resolution Scanning to Measure Protein Expression in the Rodent Brain

Использование ближнего инфракрасного флуоресценции и высокого разрешения сканирования для измерения экспрессии белка в мозге грызунов

Neuroscience is the study of how cells in the brain mediate various functions. Measuring protein expression in neurons and glia is critical for the study ...