Name: how to calculate and validate inter-brain synchronization in a fnirs hyperscanning study
Uploaded: 2021-09-08T14:15:00
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इस शोध का समर्थन किया गया: नेशनल नेचुरल साइंस फाउंडेशन ऑफ चाइना (31872783, 31800951) ।

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
<ol><li>प्रतिभागियों<ol>
<li>परिसर विज्ञापन द्व?...

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...

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 ।

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>Computer</td>
			<td>Hewlett-Packard Development Company, L.P.</td>
			<td>HP S01-pF157mcn</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Earphone</td>
			<td>Royal Philips Electronics, Eindhoven, The Netherlands</td>
			<td>SHE2405BK/00</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>EEG cap</td>
			<td>Compumedics Neuroscan, Charlotte, USA</td>
			<td>64-channel Quik-Cap</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>E-Prime software</td>
			<td>Psychology Software Tools, Inc., Pittsburgh, USA</td>
			<td>E-Prime 3</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>fNIRS system</td>
			<td>Hitachi Medical Corporation, Tokyo, Japan</td>
			<td>ETG-7100 Optical Topography System</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>MATLAB 2014b</td>
			<td>The MathWorks, Inc., Natick, MA</td>
			<td>MATLAB 2014b</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>MuseScore</td>
			<td>Musescore Company, Belgium</td>
			<td>MuseScore 3.6.2.548021803</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Swimming cap</td>
			<td>Decathlon Group, Villeneuve-d&#39;Ascq, France</td>
			<td>1681552</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

how to calculate and validate inter-brain synchronization in a fnirs hyperscanning study

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।

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)।...

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How to Calculate and Validate Inter-brain Synchronization in a fNIRS Hyperscanning Study

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

The dynamics between coupled brains of individuals have been increasingly represented by inter-brain synchronization (IBS) when they coordinate with each ...

यह प्रोटोकॉल FNIRS हाइपर-स्कैनिंग अध्ययन में इंटर-ब्रेन सिंक्रोनाइजेशन का विश्लेषण करने की एक संभावित मानक पाइपलाइन प्रदान करता है। इस तकनीक का मुख्य लाभ यह है कि यह अंतर-मस्तिष्क सिंक्रोनाइजेशन कानून की गणना करने की अनुमति देता है जो सुसंगत विधि को बदल देगा और छाती की स्थितियों को सशक्त बनाने और भाग लेने की ओर आधारित अंतर-मस्तिष्क सिंक्रोनाइजेशन तरीकों को मान्य करेगा। उपयुक्त टूलबॉक्स के साथ मैटलैब सॉफ्टवेयर का उपयोग करके सभी डेटा विश्लेषण करें।डेटा प्री-प्रोसेसिंग के दौरान, विशेष रूप से सिद्धांत घटक विश्लेषण और सहसंबंध आधारित सिग्नल सुधार विधि का उपयोग करके, एनपीसीए फिल्टर का उपयोग करके एफ एन आई आर एस वैश्विक शारीरिक शोर को हटा दें। और एचएमआरसीर मोशन सही का उपयोग कर हेड मोशन कलाकृतियों होमर दो के CBSI को रेखांकित करता है । इसके बाद, इंटर-ब्रेन सिंक्रोनाइजेशन या आईबीएस की गणना के लिए, डिफ़ॉल्ट मापदंडों के साथ क्रॉस वेवलेट और वेवलेट सुसंगत टूलबॉक्स के वेवलेट ट्रांसफॉर्म सुसंगत कार्य को अपनाएं, और सुसंगत मूल्यों के दो अक्ष मैट्रिक्स प्राप्त करने के लिए आवृत्ति बिंदु में हर समय सुसंगत मूल्यों की गणना करें।डिफ़ॉल्ट मापदंडों के लिए, लगातार तरंग परिवर्तन द्वारा समय और आवृत्ति डोमेन में हर बार श्रृंखला को बदलने के लिए मॉर्लेट मदर वेवलेट का उपयोग करें। इसके बाद, ब्याज की आवृत्ति बैंड चुनने के लिए, 0.5 से एक हर्ट्ज के बीच आवृत्ति बैंड के औसत सुसंगत मूल्यों का चयन करें। एफ एन आई आर एस हाइपर स्कैनिंग अध्ययन के फिंगर मोशन टास्क में इस्तेमाल किए गए फ्रीक्वेंसी बैंड के अनुसार।प्रत्येक जोड़ी के लिए सुसंगत मूल्यों का एक कॉलम प्राप्त करें। फिर, आराम चरण के दौरान समय खिड़की के एक औसत सुसंगत मूल्यों का चयन करें। और प्रत्येक प्रायोगिक स्थिति के लिए, मार्क की जानकारी का उपयोग करके, कार्य सत्र के लिए प्रत्येक डायड के लिए पांच सुसंगत मूल्य प्राप्त करें, केवल उस अवधि का चयन करें जिसके दौरान प्रतिभागियों ने श्रवण उत्तेजना को पुन: पेश करने के लिए टैप किया, जो प्रत्येक परीक्षण के लिए लगभग 12 सेकंड है जिसके परिणामस्वरूप प्रत्येक प्रायोगिक स्थिति के लिए कुल 180 सेकंड होते हैं।फिर, कार्य से संबंधित सुसंगत मूल्य से आराम सुसंगत मूल्य घटाना। चूंकि आराम राज्य के दौरान जुटना मूल्य इस प्रयोग में एक आधार रेखा के रूप में प्रयोग किया जाता है। इसके बाद, माल्ट के साथ युग्मित नमूनों क्रमपरिवर्तन टी परीक्षण का उपयोग करके 1 बूंदों के काम के कॉम्प अंडरस्कोर 3 फ़ंक्शन को रेखांकित करते हैं।प्रत्येक प्रयोगात्मक स्थिति के लिए प्रत्येक चैनल पर शून्य के साथ घटाया सुसंगत मूल्यों की तुलना करें। फिर, मैटलैब टूलबॉक्स के एफडीआर फ़ंक्शन का उपयोग करके, झूठी खोज दर विधि द्वारा पी मूल्यों को सही करें। इसके बाद, माल्ट के साथ युग्मित नमूनों के क्रमपरिवर्तन टी परीक्षण का उपयोग करके comp अंडरस्कोरन बूंदें काम के टी 1 फ़ंक्शन को रेखांकित करते हैं, चैनल पर विभिन्न कार्य स्थितियों के बीच जुटना मूल्यों की तुलना करें जहां आईबीएस मौजूद था।आईबीएस को मान्य करने के लिए, प्रत्येक चैनल पर एक डायड के लिए मीटर समन्वय स्थिति में परीक्षणों के लेबल को यादृच्छिक बनाने के लिए शेख़ी ग्राम फ़ंक्शन ए मैटलैब का उपयोग करें। ब्याज की आवृत्ति बैंड के लिए संवेदनशीलता विश्लेषण को छोड़कर, यादृच्छिक परीक्षण लेबल के लिए आईबीएस और आंकड़ों की गणना के लिए प्रदर्शन पाइपलाइन का पालन करें। क्रमपरिवर्तन 1000 बार आचरण करें, फिर डायड क्रमपरिवर्तन के भीतर उत्पन्न सांख्यिकीय जेड मूल्यों के वितरण की साजिश करें।इसके बाद, मीटर समन्वय स्थिति में, एक ही परीक्षण के प्रतिभागियों की पेयरिंग को यादृच्छिक बनाने के बाद आईबीएस और आंकड़ों की गणना करने के लिए पाइपलाइन का पालन करें। अंत में, एक ही परीक्षण में एक डायड के एक ही सदस्यों के लिए शर्त लेबल यादृच्छिक के बाद फिर से पाइपलाइन का पालन करें । परिणामों में मीटर समन्वय की स्थिति में चैनल पांच में आईबीएस की उपस्थिति दिखाई दी ।जबकि अन्य परिस्थितियों में कोई आईबीएस नहीं पाया गया। चैनल पांच में, आईबीएस और मीटर समन्वय की स्थिति गैर मीटर समन्वय और मीटर स्वतंत्रता की स्थिति में सुसंगत मूल्यों की तुलना में काफी अधिक थी । क्रमपरिवर्तन विश्लेषण से पता चला है कि मनाया IBS शायद एक dyad के दो व्यक्तियों में प्रस्तुत किया है जो मिलान समय में एक दूसरे के साथ सिंक्रोनाइज़ करने की कोशिश की, लेकिन समय साथी या यादृच्छिक बांधना की स्थिति में नहीं ।सुनिश्चित करें कि, आईबीएस दुर्लभ बातचीत के लिए विशिष्ट है। तो, कार्य में आईबीएस की गणना, सहसंबद्ध आवृत्ति बैंड और विश्वास शर्तों और साक्षात्कार रूपांतरित प्रति । सरल पहुंच के भीतर, या विभिन्न चैनलों और क्षेत्रों में सभी चैनलों के IBS कंप्यूटिंग, IBS गणना साथी को समृद्ध करेगा ।प्राकृतिक बातचीत में भाग लेने के बड़े समूहों के लिए अंतर मस्तिष्क नेटवर्क का विश्लेषण लाभ होगा सामाजिक संपर्क की योग्यता है ।

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