Method Article
Das Protokoll zielt darauf ab, eine detaillierte Beschreibung der Methodik zur Durchführung einer fNIRS-Hyperscanning-Studie in der psychologischen Beratung zu liefern. Dazu gehören die Vorbereitungen für das Experiment, das Vorgehen bei der Datenerhebung und der anschließende Prozess der Datenanalyse.
Das Hyperscanning der funktionellen Nahinfrarotspektroskopie (fNIRS) ist eine innovative Technik, die die Echtzeitüberwachung der Gehirnaktivität zwischen mehreren Personen ermöglicht, die an sozialen Interaktionen beteiligt sind. Forscher auf diesem Gebiet quantifizieren gleichzeitige Gehirnaktivitäten durch den Index der Inter-Brain-Synchrony (IBS). In der psychologischen Beratungsforschung hat die Verwendung von fNIRS zur Messung des Reizdarmsyndroms Aufmerksamkeit erregt, da sie das Potenzial hat, die Dynamik der Interaktionen zwischen Berater und Klient zu beleuchten. Dennoch fehlt derzeit ein standardisiertes Protokoll zur präzisen Messung des Reizdarmsyndroms zwischen Beratern und Klienten, das die Aufdeckung von Echtzeit-Interaktionsmustern während der Beratungssitzungen erleichtern würde. Um diesem Bedarf gerecht zu werden, wird in diesem Beitrag ein detailliertes standardisiertes Protokoll vorgeschlagen, das die Verfahrensschritte für die Durchführung von fNIRS-Hyperscanning in psychologischen Beratungssettings umreißt, wobei der Schwerpunkt auf der Erfassung von Gehirnsignalen, der Berechnung des IBS zwischen Beratern und Klienten und der Analyse von Lead-Lag-Mustern des IBS während der Beratungssitzungen liegt. Die Implementierung dieser standardisierten fNIRS-Hyperscanning-Pipeline verbessert nicht nur die Reproduzierbarkeit und Zuverlässigkeit von IBS-Messungen in der psychologischen Beratungsforschung, sondern ermöglicht auch tiefere Einblicke in die neuronalen Mechanismen, die der Arbeitsallianz zugrunde liegen. Durch die Integration von fNIRS-Hyperscanning in naturalistische Beratungsumgebungen können Forscher das Verständnis dafür verbessern, wie IBS mit den Beratungsergebnissen korreliert, und möglicherweise personalisierte Ansätze für die Behandlung psychischer Gesundheit ermöglichen.
In den letzten Jahren ist die Verwendung von Hyperscanning-Techniken zur Erforschung gemeinsamer Gehirnaktivitäten während dyadischer oder Gruppeninteraktionen zu einer beliebten Forschungsrichtung geworden. Forscher setzen häufig das Elektroenzephalogramm (EEG)1, die funktionelle Magnetresonanztomographie (fMRT)2 oder die funktionelle Nahinfrarotspektroskopie (fNIRS)3 ein, um die neuronalen und Gehirnaktivitäten mehrerer Probanden gleichzeitig zu überwachen. Die neurowissenschaftliche Metrik der Inter-Hirn-Synchronie (IBS)4 wird daher eingeführt, um den Grad der Hirnaktivitätskopplung zwischen Menschen mit einer sorgfältigen Analyse der Phasen- und Amplitudenausrichtung neuronaler oder hämodynamischer Signale über die Zeit zu quantifizieren5. IBS bezieht sich auf das Phänomen, bei dem die Gehirnaktivitäten von zwei oder mehr Personen während sozialer Interaktionen ausgerichtet oder synchronisiert werden. Diese Synchronisation kann in verschiedenen Formen auftreten, z. B. in der Phase, Frequenz oder Amplitude von Gehirnschwingungen 6,7,8.
Im Bereich der naturalistischen sozialen Interaktionen mit mehreren Teilnehmern hat eine Vielzahl von Forschungsarbeiten das Phänomen des Reizdarmsyndroms beleuchtet, insbesondere in so unterschiedlichen Kontexten wie der Eltern-Kind-Dynamik9, dem Austausch von Erziehern und Schülern10, romantischen Partnerschaften11 und der Interaktion zwischen Publikum und Darstellern12. Bemerkenswert ist, dass IBS im Vergleich zu Interaktionen mit Fremden ein erhöhtes Niveau in intimen Beziehungen wie Eltern-Kind- und romantischen Partnerschaften aufweist 13,14, was seine Sensibilität für die Tiefe emotionaler Verbindungen unterstreicht. Gleichzeitig geht dieses erhöhte Reizdarmsyndrom häufig mit einer verbesserten Effizienz der Zusammenarbeit und Verhaltensverbesserungen einher, was auf eine funktionelle Rolle bei der Förderung positiver sozialer Ergebnisse hindeutet15.
Im Kontext der Beratung verkörpert die Arbeitsallianz -- ein zentrales Konstrukt, das eng mit der Wirksamkeit der Beratungverbunden ist 16 -- eine ausgeprägte zwischenmenschliche Dynamik, die sich während des therapeutischen Prozesses allmählich zwischen dem Berater und dem Klienten entwickelt. Im Kern beruht dieses Bündnis auf der Pflege tiefer emotionaler Bindungen und der Schaffung effizienter Kooperationsrahmen17. Daher bietet die Erforschung des Reizdarmsyndroms im Rahmen von Beratungsinteraktionen eine neue Perspektive, die das Verständnis für die Komplexität und Qualität dieser therapeutischen Beziehungen verbessert.
Die Empathie des Beraters, wie sie vom Klienten wahrgenommen wird, trägt zur Entwicklung eines Arbeitsbündnisses bei18. Dies deutet darauf hin, dass die Etablierung der Arbeitsallianz aus dem gegenseitigen Verständnis und den entsprechenden neuronalen Aktivitäten zwischen dem Berater und dem Klienten entstehen kann. Empathie kann in zwei Komponenten unterteilt werden: affektive Empathie und kognitive Empathie. Der Gyrus frontalis inferior (IFG) ist an der affektiven Empathie beteiligt und auch mit den neuronalen Prozessen verbunden, die der Kommunikation von Angesicht zu Angesicht zugrunde liegen19. Der rechte temporal-parietale Übergang (rTPJ), ein wichtiger Teil des Theory of Mind-Netzwerks, ist eng mit kognitiver Empathie verbunden, insbesondere beim Verständnis der mentalen Zustände anderer20. Folglich priorisierten frühe Hirnsynchronisationsstudien in der Beratung diese beiden Regionen als Regions of Interest (ROIs) und identifizierten IBS hauptsächlich im rTPJ21. Die anschließende Forschung hat sich daher überwiegend auf das rTPJ22 konzentriert. Studien haben gezeigt, dass die neuronale Synchronisation im rTPJ zwischen Klienten und Therapeuten während der Beratung signifikant höher ist als in Gesprächskontexten. Es besteht eine positive Korrelation zwischen einer erhöhten synchronen neuronalen Aktivität im rTPJ und der Stärke der therapeutischen Allianz21. Die einzigartigen Aktivitätsmuster in der Beratung können sich aus der vertieften Erforschung emotionaler Ausdrücke und persönlicher Erfahrungen ergeben. Dies deutet darauf hin, dass IBS weitere Untersuchungen im Rahmen der Beratung rechtfertigt. Darüber hinaus deutet die Korrelation zwischen einer verstärkten rTPJ-Aktivität und der Stärke des Arbeitsbündnisses darauf hin, dass IBS als neurobiologische Grundlage für die Bewertung von Beratungsbeziehungen dienen könnte, was eine neue Bewertungsmetrik bietet.
Während diese Ergebnisse die vielversprechende Rolle des Reizdarmsyndroms in der Berater-Klienten-Dynamik unterstreichen, betonen sie auch die Notwendigkeit einer weiteren Klärung des direkten kausalen Zusammenhangs zwischen Gehirnsynchronisation, Beratungseffektivität und der Arbeitsallianz. Um dieses aufstrebende Feld voranzubringen, ist die Entwicklung standardisierter Hyperscanning-Protokolle und strenger Datenanalysemethoden von größter Bedeutung. Durch die Verfeinerung des methodischen Werkzeugkastens ist es möglich, die neuronalen Grundlagen einer effektiven Beratung genauer abzubilden und letztlich die Qualität therapeutischer Interventionen und ihrer Ergebnisse zu verbessern.
Dieser Artikel enthält ein Protokoll zur Durchführung einer fNIRS-basierten Hyperscanning-Studie und zur Beobachtung und Analyse des Reizdarmsyndroms zwischen den Berater-Klienten-Dyaden. fNIRS ist ein nicht-invasives bildgebendes Verfahren, das zur Messung der Gehirnaktivität verwendet wird. Es funktioniert, indem es Veränderungen der Blutsauerstoffversorgung und des Blutvolumens im Gehirn erkennt, die indirekte Marker für die neuronale Aktivität sind. Dies wird erreicht, indem Nahinfrarotlicht in das Gehirn emittiert und die Menge an Licht gemessen wird, die von den Blutzellen absorbiert oder gestreut wird23. So wird die hämodynamische/oxygenierende Aktivität gemessen. Im Vergleich dazu bietet fNIRS eine höhere zeitliche Auflösung als fMRT und ist weniger anfällig für Bewegungsartefakte als EEG, wodurch es sich gut für die Untersuchung sozialer Interaktionen in natürlichen Umgebungen eignet, wie z. B. in der psychologischen Beratung8.
In diesem Artikel werden auch die spezifischen Schritte zur Berechnung des Reizdarmsyndroms mit der Methode der Wavelet-Transformationskohärenz (WTC)24 vorgestellt. WTC ist eine Analysetechnik, die die Beziehung zwischen zwei Signalen über verschiedene Frequenzen hinweg über die Zeit misst. Es ist vorteilhaft, um Bereiche der Synchronität zwischen Gehirnregionen oder zwischen Teilnehmern einer Studie zu identifizieren. Es berechnet die Kohärenz zwischen zwei Zeitreihen, indem es ihr Kreuzspektrum mit Hilfe von Wavelet-Transformationen analysiert. Um die Bedeutung von WTC zu kontextualisieren, ist es wichtig, zunächst die grundlegenden Konzepte von Wavelet Transform (WT)25, Coherence26 zu verstehen und zu verstehen, wie sie im Rahmen von WTC27 zusammenlaufen.
Die Wavelet-Transformation, ein mathematisches Werkzeug, zeichnet sich durch die Zerlegung komplexer Signale in ihre Bestandteile aus Zeit-Frequenz-Komponenten aus und ermöglicht die Analyse sowohl lokalisierter Frequenzänderungen über die Zeit als auch des Gesamtfrequenzgehalts eines Signals27. Diese Eigenschaft ist besonders vorteilhaft bei der Untersuchung der neuronalen Aktivität, die von Natur aus nichtstationär ist und dynamische Änderungen über verschiedene Frequenzen hinweg aufweist. Kohärenz hingegen quantifiziert den Grad, in dem zwei Signale ähnliche Frequenzkomponenten und Phasenbeziehungen aufweisen, und dient als Metrik für die Synchronisation zwischen ihnen26. Durch die Kombination dieser beiden Konzepte bietet das WTC ein leistungsfähiges Mittel zur Beurteilung des Reizdarmsyndroms, das sowohl die zeitliche Evolution als auch die Frequenzspezifität der neuronalen Kopplung zwischen Individuen erfasst und Einblicke in die dynamische Interaktion verschiedener Teile des Gehirns oder des Gehirns während einer Aufgabe oder eines Reizes liefert24.
Während das traditionelle WTC-Framework lediglich die Korrelation zwischen den Gehirnsignalen verschiedener Individuen testet, wird hier eine Methode vorgestellt, die die Richtungsabhängigkeit der Interaktion zwischen dem Berater und dem Klienten berücksichtigt. Es gibt verschiedene Lead-Lag-Muster, bei denen ein Signal konsistent den Variationen des anderen um ein bestimmtes Zeitintervall vorausgeht, was auf einen zeitlichen Zusammenhang beim Reizdarmsyndrom nach früheren Studien hinweist28,29. Das Reizdarmsyndrom darf während der Beratung nicht gleichzeitig zwischen dem Berater und dem Klienten auftreten. Daher ist eine umfassende Methode erforderlich, um die Richtungsabhängigkeit des Reizdarmsyndroms zu untersuchen. Die Methode verdeutlicht die Rolle, die Berater in den verschiedenen Phasen der Beratung spielen (Leitung des Reizdarmsyndroms, phasenbegleitendes Reizdarmsyndrom mit dem Klienten oder Leitung durch den Klienten).
Diese Studie schlägt ein detailliertes und implementierbares Protokoll vor, das auf der Forschungsfrage basiert, ob IBS-Scores zwischen Beratern und Klienten als potenzielle Biomarker für die Beurteilung der Allianzqualität oder der Ergebnisse zwischen Klienten mit unterschiedlichen Bindungsstilen bei Erwachsenen dienen können. Das Protokoll beschreibt den Einsatz der fNIRS-Hyperscanning-Technologie zur Untersuchung des Reizdarmsyndroms zwischen psychologischen Beratern und Klienten im Beratungskontext. Es enthält umfassende Beschreibungen der experimentellen Verfahren, Vorsichtsmaßnahmen für jeden Schritt und der nachfolgenden Datenverarbeitungsmethoden. Es wird erwartet, dass dieses Protokoll zukünftigen Wissenschaftlern, die an der Erforschung von IBS im Bereich der psychologischen Beratung interessiert sind, wertvolle Einblicke und Anleitungen bieten wird. Das spezifische Protokoll für die Datenerhebung und -verarbeitung wird wie folgt dargestellt.
Alle Teilnehmer unterschrieben vor der Teilnahme eine schriftliche Einverständniserklärung und wurden nach dem Experiment mit etwa 60 Yuan (chinesische Währung) entlohnt. Das oben skizzierte Studienverfahren wurde vom Universitätsausschuss für den Schutz der Humanforschung der East China Normal University genehmigt (HR 425-2020).
1. Vorbereitung auf das Experiment
2. Bevor die Teilnehmer ankommen
3. Prozess der Datenerhebung
4. Datenanalyse
Die Ergebnisse zeigten, dass es einen marginal signifikanten Effekt gab, dass die sichere Gruppe höhere aufgabenbezogene WTC-Inkremente aufwies als die entlassende Gruppe (t = 2,50, adjustiert p = 0,07) an Kanal 19 im Gyrus angularis (ANG; siehe Abbildung 2). Die WTC-Werte bei CH19 wurden für die weitere Analyse des Reizdarmsyndroms ausgewählt. Was den Zeitverzögerungseffekt bei IBS betrifft, so wurde in der entlassenden Gruppe (M = 0,04, SD = 0,07) im Vergleich zur sicheren Gruppe (M = -0,02, SD = 0,07), t (31) = 6,18, p = 0,018, Cohens d = 0,86 signifikant höhere IBS im Spätstadium beobachtet (M = 0,04, SD = 0,07). In ähnlicher Weise wurde in der abweisenden Gruppe (M = 0,04, SD = 0,07) im Vergleich zur sicheren Gruppe (M = -0,02, SD = 0,07), t (31) = 5,97, p = 0,020, Cohens d = 0,86 signifikant höhere klientengeführte IBS in der späten Phase gefunden. (siehe Tabelle 1). Keine anderen IBS-Indikatoren zeigten signifikante Unterschiede.
Innerhalb der sicheren Gruppe wurden signifikante Korrelationen zwischen der Zunahme der CORE-Score-Änderungen und der Zunahme des NO-Lag-IBS beobachtet, sowohl im Frühstadium (r = 0,552, p = 0,018) als auch über das gesamte Stadium (r = 0,489, p = 0,039). Im Gegensatz dazu waren diese Korrelationen in der abweisenden Gruppe nicht signifikant. Umgekehrt wurde innerhalb der entlassenden Gruppe eine signifikante negative Korrelation zwischen dem Anstieg des verzögerungsfreien Reizdarmsyndroms im Spätstadium und über das gesamte Stadium und einer Abnahme der Aufgabendimension des Bündnisses gefunden (r = -0,612, p = 0,015 für das späte Stadium; r = -0,522, p = 0,046 für die ganze Stufe). Diese Korrelationen waren innerhalb der sicheren Gruppe nicht signifikant (siehe Abbildung 3).
Unter Verwendung einer multiplen Regressionsanalyse wurde festgestellt, dass die Bindung bei Erwachsenen die Korrelation sowohl zwischen dem NO-Lag-IBS im Frühstadium (p = 0,031) als auch im gesamten Stadium (p = 0,022) mit Veränderungen der CORE-10-Werte moderiert (siehe Tabelle 2). Abgesehen von den zuvor genannten wurden keine signifikanten Korrelationen oder Moderatoren zwischen IBS-Indikatoren und Verhaltensdaten gefunden.
Die Studie ergab eine Zunahme des Reizdarmsyndroms in der ANG, einer Region, die für Aufmerksamkeit, Gedächtnis, Sprache und soziale Verarbeitung von entscheidender Bedeutung ist58,59. Dieser Befund verstärkt die Vorstellung, dass während psychologischer Beratungssitzungen die Kopplung von Gehirnregionen mit dem mentalisierenden System zwischen Beratern und ihren sicheren Klienten zusammenhängen kann.
Diese Studie ergab eine signifikant höhere Spätphasen-IBS unter der Leitung von Beratern und Klienten bei ANG bei entlassenden Dyaden im Vergleich zu sicheren Dyaden. Dies deutet darauf hin, dass die Bindungsstile der Klienten die Dynamik des Reizdarmsyndroms während der Beratungssitzungen beeinflussen.
Nur bei sicheren Dyaden korrelierten das IBS im Frühstadium und im Gesamtstadium signifikant positiv mit Veränderungen der CORE-Scores. Dies deutet darauf hin, dass eine Zunahme des Reizdarmsyndroms bei sicheren Klienten auf eine reibungslosere Entwicklung des psychologischen Beratungsprozesses hinweisen kann. Der Bindungsstil bei Erwachsenen moderierte die Korrelation zwischen dem verzögerungsfreien Reizdarmsyndrom im Frühstadium und dem gesamten Stadium signifikant mit Veränderungen der CORE-10-Werte (Abbildung 4). Dies deutet darauf hin, dass die komplexe und nichtlineare Beziehung zwischen IBS und Beratungsergebnissen durch die Heterogenität in der Zusammensetzung der Klienten beeinflusst wurde, insbesondere durch ihre Bindungsstile bei Erwachsenen.
Die Forschungsergebnisse zeigen, dass innerhalb der entlassenden Gruppe ein Anstieg des No-Lag-IBS in der Spätphase und in der gesamten Phase signifikant mit einer Abnahme der Aufgabendimension der Allianz verbunden war. Dies kann damit zusammenhängen, dass Patienten, die dazu neigen, ihre negativen Gefühle zu ignorieren oder zu vermeiden, eher emotionale Reaktionsfähigkeit als Anleitung von ihren Beratern benötigen60. Um zu klären, ob Synchronität für die dyadische Regulation vorteilhaft oder schädlich ist, sollten zukünftige Studien den Zeitpunkt und die Richtung der Synchronität während des Prozesses untersuchen. Diese Studie deutet darauf hin, dass IBS dazu beitragen kann, einzigartige Interaktionsmuster zwischen entlassenen Klienten und ihren Beratern zu identifizieren, was auf sein Potenzial als Biomarker für die Beurteilung der Allianzqualität bei diesen Klienten hinweist.
Abbildung 1: Der Aufbau des Experiments in der Umgebung. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.
Abbildung 2: Optodes-Sondensatz. Ein Sondenset deckt die rechten temporoparietalen Regionen ab. Diese Abbildung wurde mit Genehmigung von Dai et al.22 geändert. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.
Abbildung 3: T-Map des Unterschieds im aufgabenbezogenen WTC-Inkrement zwischen der sicheren Gruppe und der verwerfenden Gruppe. In der sicheren Gruppe wurden stärkere WTC-Wertinkremente bei Kanälen mit positiven Werten gefunden; während in der verwerfenden Gruppe stärkere WTC-Wertinkremente bei Kanälen mit negativen Werten gefunden wurden. Höhere absolute Werte werden in dunkleren Farben dargestellt. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.
Abbildung 4: Korrelation zwischen IBS und CORE-10-Score. (A) Korrelation zwischen IBS im Frühstadium und Veränderungen des CORE-10-Scores der beiden Bindungsgruppen. (B) Korrelation zwischen dem Reizdarmsyndrom im Spätstadium und der Aufgabendimension des Arbeitsbündnisses der beiden Bindungsgruppen. (C) Korrelation zwischen Veränderungen des IBS im gesamten Stadium und CORE-10-Scores der beiden Bindungsgruppen. Diese Abbildung wurde mit Genehmigung von Dai et al.22 geändert. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.
Sichere Dyaden | Ablehnung von Dyaden | t | p | Cohens d | |
Frühstadium ohne Zeitverzögerung IBS, Mittelwert (SD) | 0.06(0.09) | 0.07(0.09) | 0.32 | 0.58 | |
Späteres Stadium ohne Zeitverzögerung IBS, Mittelwert (SD) | 0.06(0.06) | 0.03(0.11) | 0.75 | 0.39 | |
Gesamtstadium ohne Zeitverzögerung IBS, Mittelwert (SD) | 0.06(0.07) | 0.06(0.10) | 0 | 0.98 | |
Von Beratern geleitetes Reizdarmsyndrom im Frühstadium, Mittelwert (SD) | 0.01(0.09) | 0.04(0.08) | 1.03 | 0.32 | |
Reizdarmsyndrom im Spätstadium, mittelwert (SD) | -0.02(0.07) | 0.04(0.07) | 6.18 | 0.018* | 0.86 |
Client-geführtes IBS im Frühstadium, Mittelwert (SD) | 0.004(0.09) | 0.04(0.08) | 1.18 | 0.29 | |
Client-geführtes IBS in der Spätphase, Mittelwert (SD) | -0.02(0.07) | 0.04(0.07) | 5.97 | 0.020* | 0.86 |
Tabelle 1: Vergleich des Reizdarmsyndroms in zwei Gruppen. *p < 0,05.
Prädiktoren | β | t | p | |
Modell 1 | Client-geführte BS in der Spätphase | 0.42 | 1.860 | 0.073 |
Sicher | 0.410 | 2.730 | 0.011 | |
Client-geführte BS × Secure in der Spätphase | -0,647* | -2.886 | 0.007 | |
Modell 2 | Ganzstufige, kundengeführte BS | 0.267 | 1.294 | 0.206 |
Sicher | 0.414 | 2.733 | 0.011 | |
Ganzstufige, clientgeführte BS × Secure | -0,532* | -2.584 | 0.015 |
Tabelle 2: Multiple lineare Regression mit der Bindungsdimension der Allianz als Ergebnisvariable *p < 0,05.
Ergänzende Datei 1: wtc_computaion.m Bitte klicken Sie hier, um diese Datei herunterzuladen.
Im vorliegenden Protokoll werden die spezifischen Schritte beschrieben, wie ein fNIRS-Hyperscanning-Experiment im natürlichen Umfeld der psychologischen Beratung durchzuführen ist und wie das Reizdarmsyndrom zwischen Berater und Klient berechnet wird, sowie wie die Lead-Lag-Muster des Reizdarmsyndroms in der Beratung bestimmt werden können. Die detaillierte Operation kann Forschern helfen, ein fNIRS-Hyperscanning-Experiment zu wiederholen und die Forschung im Bereich Open Science voranzutreiben. Im Folgenden werden einige kritische Fragen zum Versuchsdesign, zur Versuchsdurchführung und zur Datenanalyse erörtert.
Die fNIRS-Experimente können mit einem Blockdesign, einem ereignisbezogenen Design oder einem gemischten Design aus beiden entworfen werden. Die vorliegende Studie verwendet ein ereignisbezogenes Design, um die neuronale Dynamik zwischen Beratern und Klienten während Beratungssitzungen, die in einer natürlichen Umgebung durchgeführt werden, in Echtzeit zu untersuchen. In diesem Design werden Reize oder Aufgaben (z. B. die Reaktion des Beraters oder Klienten) diskret und zufällig präsentiert, was es den Forschern ermöglicht, Reaktionen auf einzelne Ereignisse zu erfassen. Dieser Ansatz bietet Flexibilität bei der Versuchsplanung und ermöglicht detaillierte Analysen, wie sich verschiedene Reize und kognitive Prozesse in der Gehirnaktivität manifestieren61. In einem Blockdesign werden Stimuli oder Aufgaben in kontinuierlichen Blöcken dargestellt, wobei jeder Block mehrere Versuche mit derselben Bedingung enthält. Diese Methode verbessert das Signal-Rausch-Verhältnis und erzeugt robuste hämodynamische Reaktionen, was die Analyse erleichtert61. Durch den Wechsel dieser Blöcke mit kontrollierten Zustandsblöcken können Forscher die anhaltenden Auswirkungen von Beratungsinteraktionen auf die Gehirnaktivität systematisch untersuchen. Im Gegensatz zu ereignisbezogenen Designs, die sich auf unmittelbare Reaktionen auf bestimmte Momente konzentrieren, können Blockdesigns anhaltende neuronale Prozesse während des gesamten Beratungsprozesses aufzeigen. Zukünftige Forschung könnte den Einsatz von Blockdesigns oder gemischten Designs in Betracht ziehen, um tiefer in die Veränderungen des Reizdarmsyndroms während langfristiger Beratungsprozesse einzutauchen. Durch die Integration dieser Designs können Forscher die Auswirkungen der Beratung auf die Gehirnfunktion und die neuronalen Mechanismen umfassend verstehen.
Gleichzeitig ist es erwähnenswert, dass das hier besprochene Experiment von der standardmäßigen 50-minütigen Beratungssitzung abweicht, die nur 40 Minuten dauert. Diese verkürzte Dauer ist in erster Linie auf das Unbehagen zurückzuführen, das die Teilnehmer empfinden, wenn sie die fNIRS-Kappe über einen längeren Zeitraum mit Optoden tragen, und auf die Schwierigkeit, während des gesamten Beratungsprozesses Ruhe zu bewahren. Mit dieser Anpassung wird eine Verbesserung der Qualität der gesammelten Datensignale erwartet, die sowohl eine hohe Zuverlässigkeit als auch Validität gewährleistet.
Darüber hinaus wurden in dieser Studie angesichts des etablierten geschlechtsspezifischen Effekts bei IBS, wie in früheren Studien belegt39,40, speziell nur weibliche Teilnehmer rekrutiert, um diesen Einfluss abzuschwächen. Die ausschließliche Fokussierung auf Frauen ermöglicht eine genauere Isolierung und Analyse der Auswirkungen anderer Variablen, wodurch der verwirrende Einfluss des Geschlechts auf die synchrone Gehirnaktivität während kooperativer Interaktionen minimiert wird. Weitere Forschungen können untersuchen, ob verschiedene Geschlechterkombinationen während der Beratung unterschiedliche Synchronitätsmuster im Gehirn hervorrufen.
Bei fNIRS-Hyperscanning-Experimenten ist die Sicherstellung der Signalqualität von größter Bedeutung. Die Experimentatoren müssen eine umfassende Schulung absolvieren, um sich auf Situationen vorzubereiten, in denen Signale blockiert oder verschlechtert werden können. Da mehrere Teilnehmer beteiligt sind, ist eine ausreichende Anzahl von Experimentatoren erforderlich, um die fNIRS-Kappen korrekt anzupassen und anzupassen, um qualitativ hochwertige Signale zu erzielen. Unmittelbar nach der Platzierung sollten die Kanalsignale überprüft und bestätigt werden, bevor das Experiment beginnt, um sicherzustellen, dass alles in Ordnung ist.
Angesichts der Vertraulichkeit des Beratungsprozesses ist die Anwesenheit der Experimentatoren nicht ideal. Folglich stellt die Sicherstellung der Signalqualität während der experimentellen Aufzeichnung eine Herausforderung dar. Fernüberwachungstechniken können erforscht werden, um es den Experimentatoren zu ermöglichen, den Prozess zu überwachen, ohne die Privatsphäre zu beeinträchtigen. Darüber hinaus kann die Entwicklung automatisierter Signalqualitätsprüfungen und -warnungen dazu beitragen, potenzielle Probleme in Echtzeit zu identifizieren, schnelle Korrekturmaßnahmen zu ermöglichen und die Datenintegrität und -zuverlässigkeit zu verbessern.
Die hier vorgestellte Datenanalyse besteht aus drei Teilen: Datenvorverarbeitung, IBS-Berechnung und weitere Statistiken. Der Prozess der Datenvorverarbeitung zielt darauf ab, mögliches Rauschen (d.h. Bewegungsartefakte, optische Artefakte) zu entfernen. Geeignete Filter und Algorithmen sollten verwendet werden, um die Auswirkungen dieser Interferenzen zu reduzieren. In der aktuellen Studie wird eine Wavelet-basierte Methode verwendet, um das globale physiologische Rauschen zu entfernen, da sie empfindlicher auf die zeitliche Eigenschaft der Daten reagiert. Andere Methoden, wie z. B. die Hauptkomponentenanalyse (PCA)3, könnten auch verwendet werden, um globale Komponenten wie die Gehirnaktivität zu entfernen, die nicht spezifisch für die Aufgabe sind, wenn es mehr um ein allgemeines Interaktionsmuster zwischen den Teilnehmern geht als um detaillierte Veränderungen zu jedem Zeitpunkt.
Die Methode des WTC wird zur Berechnung des Reizdarmsyndroms verwendet. Diese Methode wird vor allem wegen der folgenden Vorteile gewählt: Zum einen liefert sie detaillierte Einblicke in den zeitlich veränderlichen Frequenzgehalt von Signalen, so dass die Forscher beobachten können, wie sich die Kohärenz zwischen zwei Signalen im Laufe der Zeit und über verschiedene Frequenzen hinweg verändert. Darüber hinaus hilft es, den Grad der Synchronisation zwischen verschiedenen Gehirnregionen oder Probanden in einem Hyperscanning-Setup zu erkennen und zu quantifizieren. Darüber hinaus eignet es sich besonders für die Analyse nichtstationärer Daten, was bei fNIRS-Daten aufgrund physiologischer und experimenteller Variationen üblich ist. Alles in allem kann es Perioden und Häufigkeiten identifizieren, in denen signifikante Beziehungen auftreten, was es einfacher macht, neuronale Dynamiken mit kognitiven oder Verhaltensereignissen zu verknüpfen.
Darüber hinaus untersuchte die hier vorgestellte Studie die Richtungsabhängigkeit des Reizdarmsyndroms zwischen den Teilnehmern, indem die Zeitverzögerungsfunktion auf die fNIRS-Daten angewendet wurde, was das Verständnis der Interaktionsmerkmale zwischen Beratern und Klienten vertiefte. Andere Methoden, wie z. B. die Granger-Kausalitätsanalyse (GCA)62, können ebenfalls verwendet werden, um die Richtungsabhängigkeit von IBS zu ermitteln, indem die Richtung des Informationsflusses und kausale Beziehungen zwischen zwei Signalsequenzen mithilfe von Vektor-Autoregressionsmodellen charakterisiert werden. Bei der Anwendung dieser Methode ist zu beachten, dass die Granger-Kausalitätsanalyse (GCA) bei der Datenanalyse von einer linearen Beziehung zwischen den Variablen ausgeht. Diese Annahme kann die Fähigkeit zur Erfassung komplexerer nichtlinearer Beziehungen einschränken, wodurch die Genauigkeit und Vollständigkeit der Analyseergebnisse beeinträchtigt wird. In der vorhandenen Literatur zu fNIRS-Hyperscanning-Studien wurde GCA zur Abschätzung des Reizdarmsyndroms in verschiedenen Aufgaben eingesetzt, einschließlich Kooperation63 und Imitation64. Auch zukünftige Anwendungen dieser Methode im Bereich der psychologischen Beratung können in Betracht gezogen werden.
Es müssen einige Einschränkungen dieser Studie beachtet werden. Erstens ist die ökologische Aussagekraft dieser Studie begrenzt. In Anbetracht der Tatsache, dass die Teilnehmer sich beim Tragen der fNIRS-Sondenkappe über einen längeren Zeitraum unwohl fühlen und Schwierigkeiten haben, während der Beratung bewegungslos zu bleiben, wurde die Sitzungsdauer auf 40 Minuten angepasst. Typische Beratungsgespräche im wirklichen Leben dauern jedoch oft zwischen 50 und 60 Minuten. Zukünftige Forschung sollte sich auf die Entwicklung komfortablerer und komfortablerer Datenerfassungstechnologien und die Erforschung flexiblerer und vielfältigerer Studiendesigns konzentrieren, um die wahre Komplexität von Beratungsprozessen besser widerzuspiegeln. Zweitens gibt es nach früheren Studien einen geschlechtsspezifischen Effekt39,40 bei IBS; Die vorliegende Studie rekrutiert daher nur weibliche Teilnehmer, um diesen Effekt zu vermeiden. Weitere Untersuchungen untersuchen, ob verschiedene Geschlechterkombinationen während der Beratung zu unterschiedlichen Synchroniemustern im Gehirn führen. Schließlich hat das in dieser Studie verwendete fNIRS eine Einschränkung: Es erkennt nur Veränderungen der Blutflusskonzentration auf kortikaler Ebene. Diese Einschränkung schränkt die Erforschung neuronaler Ereignisse ein, die mit der Entwicklung von Beziehungen zwischen Klienten und Beratern während des Beratungsprozesses zusammenhängen. Folglich konzentrierte sich diese Studie ausschließlich auf den rTPJ, der in Zukunft auf andere Hirnregionen ausgeweitet werden könnte. Darüber hinaus wurden in der Studie unerwartete Ergebnisse im Gyrus angularis beobachtet. Obwohl es einige Überlappungen zwischen dem rTPJ und dem Gyrus angularis gibt, verdienen die einzigartigen Funktionen beider Gyrus weitere Aufmerksamkeit, und zukünftige Studien sollten dies eingehender untersuchen.
Das Protokoll bietet eine Pipeline für die Durchführung von Experimenten und die Datenverarbeitung in einem psychologischen Echtzeit-Beratungsszenario, um Lead-Lag-Muster bei der Berater-Klienten-IBS zu untersuchen. Eine solche Pipeline bietet einen Standardleitfaden auf diesem Gebiet, der es den Forschern ermöglicht, Experimente zu wiederholen und weitere mögliche Perspektiven zu eröffnen. In Zukunft sollten geeignetere und umfassendere Algorithmen vorgeschlagen werden, um die Qualität des Signals zu verfeinern, das IBS zu berechnen und die Richtungsabhängigkeit des IBS zu untersuchen. Darüber hinaus soll ein breiterer Anwendungsbereich erschlossen werden, wie z.B. der Bereich der Psychiatrie, das Ehepaar, ein Familiensystem oder auch ein Organisationssystem. Darüber hinaus könnten Forscher fNIRS mit anderen bildgebenden Verfahren wie EEG oder MRT kombinieren, um umfassendere Einblicke in die Gehirnaktivität und -interaktionen zu erhalten. Die Echtzeitanalyse von fNIRS-Daten sollte auch implementiert werden, um sofortiges Feedback in klinischen, pädagogischen oder verwaltenden Umgebungen zu geben, das therapeutische Lernen zu verbessern und die Ergebnisse zu verwalten.
Die Autoren haben nichts offenzulegen.
Diese Forschung wurde von der National Natural Science Foundation of China (31900767), dem Forschungsprojekt der Shanghai Science and Technology Commission (20dz2260300) und den Fundamental Research Funds for the Central Universities unterstützt.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Chinese online survey platform | Ranster Technology Company,Changsha,China | The Free version of Wenjuanxing | |
EEG cap | Compumedics Neuroscan, Charlotte,USA | 64-channel Quik-Cap | |
fNIRS system | Hitachi Medical Corporation, Tokyo,Japan | ETG-7100 Optical Topography System | The NIRSport emitted and collected near-infrared light at two wavelengths (760 and 850 nm) at a sampling rate of 10.1725Hz. |
MATLAB 2018a | The MathWorks, Inc., Natick, MA | MATLAB 2018a | |
Swimming cap | Decathlon Group, Villeneuve-d'Ascq,France | 1681552 | medium size |
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