Method Article
이 프로토콜은 심리 상담에서 fNIRS 하이퍼스캐닝 연구를 수행하기 위한 방법론에 대한 자세한 설명을 제공하는 것을 목표로 합니다. 여기에는 실험 준비, 데이터 수집 절차 및 후속 데이터 분석 프로세스가 포함됩니다.
fNIRS(Functional Near-Infrared Spectroscopy) 하이퍼스캔은 사회적 상호 작용에 참여하는 여러 개인의 뇌 활동을 실시간으로 모니터링할 수 있는 혁신적인 기술입니다. 이 분야의 연구자들은 뇌 간 동기화(IBS) 지수를 통해 동시 뇌 활동을 정량화합니다. 심리 상담 연구에서 IBS를 측정하기 위해 fNIRS를 사용하는 것은 상담자와 내담자 간의 상호 작용의 역학을 조명할 수 있는 잠재력으로 주목을 받았습니다. 그럼에도 불구하고, 이 분야는 현재 상담자와 내담자 간의 IBS를 정확하게 측정하기 위한 표준화된 프로토콜이 부족하여 상담 세션 중에 실시간 상호 작용 패턴을 쉽게 밝힐 수 있습니다. 이러한 요구를 해결하기 위해 본 논문은 심리 상담 환경에서 fNIRS 하이퍼스캔을 수행하기 위한 절차적 단계를 개략적으로 설명하고, 뇌 신호 수집, 상담자와 내담자 간의 IBS 계산, 상담 세션 전반에 걸친 IBS의 선행-지연 패턴 분석에 중점을 두고 세부적으로 표준화된 프로토콜을 제안합니다. 이 표준화된 fNIRS 하이퍼스캐닝 파이프라인을 구현하면 심리 상담 연구에서 IBS 측정의 재현성과 신뢰성이 향상될 뿐만 아니라 작업 동맹의 기저에 있는 신경 메커니즘에 대한 더 깊은 통찰력을 얻을 수 있습니다. fNIRS 하이퍼스캔을 자연주의적 상담 환경에 통합함으로써 연구자들은 IBS가 상담 결과와 어떤 상관관계가 있는지에 대한 이해를 높일 수 있으며, 잠재적으로 정신 건강 치료에 대한 개인화된 접근 방식을 알릴 수 있습니다.
최근 몇 년 동안 하이퍼스캔 기술을 사용하여 다이애딕 또는 그룹 상호 작용 중에 공유된 뇌 활동을 탐색하는 것이 인기 있는 연구 방향이 되었습니다. 연구자들은 종종 뇌파(EEG)1, 기능적 자기공명영상(fMRI)2 또는 기능적 근적외선 분광법(fNIRS)3을 사용하여 여러 피험자의 신경 및 뇌 활동을 동시에 모니터링합니다. 따라서 뇌간 동기화(Inter-Brain Synchrony, IBS)4의 신경과학 메트릭은 시간에 따른 신경 또는 혈류역학적 신호의 위상 및 진폭 정렬에 대한 세심한 분석을 통해 사람들 간의 뇌 활동 커플링 정도를 정량화하기 위해 도입되었습니다5. IBS는 둘 이상의 개인의 뇌 활동이 사회적 상호 작용 중에 정렬되거나 동기화되는 현상을 말합니다. 이러한 동기화는 뇌 진동의 위상, 주파수 또는 진폭과 같은 다양한 형태로 발생할 수 있습니다 6,7,8.
여러 참가자가 참여하는 자연스러운 사회적 상호작용의 영역에서, 특히 부모-자녀 역학9, 교육자-학생 교환10, 로맨틱한 파트너십11, 관객-공연자 참여12와 같은 다양한 맥락에서 IBS 현상을 조명했습니다. 특히, IBS는 낯선 사람과의 상호 작용에 비해 부모-자녀 및 낭만적 인 파트너십과 같은 친밀한 관계에서 높은 수준을 보여 주며13, 14 이는 정서적 연결의 깊이에 대한 민감성을 강조합니다. 동시에, 이렇게 높아진 IBS는 협업 효율성 향상 및 행동 개선과 자주 일치하며, 이는 긍정적인 사회적 결과를 촉진하는 데 기능적 역할을 한다는 것을 시사합니다15.
상담의 맥락에서, 상담 효능감16과 밀접하게 연결된 중추적인 구조인 작업 동맹(working alliance)은 치료 과정에서 상담자와 내담자 사이에서 점진적으로 진화하는 뚜렷한 대인관계 역학을 구현한다. 이 동맹의 본질은 깊은 정서적 유대를 육성하고 효율적인 협력 체계를 구축하는 데 달려 있다17. 따라서 상담 상호 작용에서 IBS를 탐구하는 것은 이러한 치료 관계의 복잡성과 질에 대한 이해를 향상시키는 새로운 관점을 제공합니다.
내담자가 인식하는 상담자의 공감은 실무 동맹의 발전에 기여한다18. 이것은 작업 동맹의 확립이 상담자와 내담자 사이의 상호 이해와 그에 상응하는 신경 활동에서 발생할 수 있음을 나타냅니다. 공감은 정서적 공감(affective empathy)과 인지적 공감(cognitive empathy)의 두 가지 요소로 분리될 수 있습니다. 하전두회(inferior frontal gyrus, IFG)는 정서적 공감(affective empathy)과 관련이 있으며, 대면 의사소통의 기저에 있는 신경 과정과도 관련이 있다19. 마음 이론 네트워크의 중요한 부분인 우측 측두정연접(right temporal-parietal junction, rTPJ)은 인지적 공감, 특히 타인의 정신 상태를 이해하는 데 밀접하게 연결되어 있다20. 결과적으로, 상담에서의 초기 뇌 동기화 연구는 이 두 영역을 관심 영역(ROI)으로 우선순위를 정하고 주로 rTPJ21에서 IBS를 식별했습니다. 따라서 후속 연구는 주로 rTPJ22에 초점을 맞췄습니다. 연구에 따르면 상담 중 내담자와 치료사 간의 rTPJ의 신경 동기화는 대화 상황보다 훨씬 높다. rTPJ에서 증가된 동기 신경 활동과 치료 동맹의 강도 사이에는 양의 상관관계가 있다21. 상담의 독특한 활동 패턴은 감정적 표현과 개인적 경험에 대한 심층적인 탐구의 결과일 수 있다. 이는 IBS가 상담 과정에서 추가 조사가 필요하다는 것을 시사합니다. 또한, 향상된 rTPJ 활동과 작업 동맹의 강도 사이의 상관관계는 IBS가 상담 관계를 평가하기 위한 신경생물학적 기초 역할을 할 수 있음을 나타내며, 새로운 평가 척도를 제공할 수 있습니다.
이러한 발견은 상담자-내담자 역학에서 IBS의 유망한 역할을 강조하는 한편, 뇌 동기화, 상담 효과 및 작업 동맹 사이의 직접적인 인과 관계에 대한 추가 설명의 필요성을 강조합니다. 이 급성장하는 분야를 발전시키기 위해서는 표준화된 하이퍼스캐닝 프로토콜과 엄격한 데이터 분석 방법론을 개발하는 것이 가장 중요합니다. 방법론적 툴킷을 개선함으로써 효과적인 상담의 신경 토대를 보다 정확하게 매핑할 수 있으며, 궁극적으로 치료적 개입의 질과 결과를 향상시킬 수 있습니다.
이 논문은 fNIRS 기반 하이퍼스캐닝 연구를 수행하는 방법과 상담자-내담자 간의 IBS를 관찰하고 분석하는 방법에 대한 프로토콜을 제공합니다. fNIRS는 뇌 활동을 측정하는 데 사용되는 비침습적 영상 기법입니다. 그것은 신경 활동의 간접적인 지표인 뇌 내 혈액 산소화와 혈액량의 변화를 감지하여 작동합니다. 이것은 뇌로 근적외선을 방출하고 혈액 세포에 의해 흡수되거나 산란되는 빛의 양을 측정함으로써 달성됩니다23. 따라서 혈역학적/산소화 활성이 측정됩니다. 이에 비해 fNIRS는 fMRI보다 시간적 해상도가 높고, EEG보다 움직임 인공물에 덜 취약하기 때문에 심리 상담과 같은 자연 환경에서의 사회적 상호작용을 연구하는 데 적합하다8.
이 기사에서는 또한 WTC(wavelet transform coherence) 방법을 통해 IBS를 계산하는 구체적인 단계를 제시합니다(24). WTC는 시간이 지남에 따라 서로 다른 주파수에서 두 신호 간의 관계를 측정하는 분석 기술입니다. 뇌 영역 사이 또는 연구 참가자 간의 동기화 영역을 식별하는 데 유용합니다. 웨이블릿 변환을 사용하여 교차 스펙트럼을 분석하여 두 시계열 간의 일관성을 계산합니다. WTC의 중요성을 맥락화하기 위해서는 먼저 웨이블릿 변환(WT)25, 일관성26의 기본 개념과 WTC27의 프레임워크에서 이들이 어떻게 수렴하는지 이해하는 것이 중요합니다.
수학적 도구인 웨이블릿 변환(Wavelet Transform)은 복잡한 신호를 구성하는 시간-주파수 성분으로 분해하는 데 탁월하며, 이에 따라 주파수의 국부적인 변화와 신호의 전체 주파수 성분을 모두 분석할 수 있습니다(27). 이러한 특성은 본질적으로 고정되어 있지 않고 서로 다른 주파수에 걸쳐 동적 변화를 나타내는 신경 활동을 연구할 때 특히 유리합니다. 반면에, 일관성(Coherence)은 두 신호가 유사한 주파수 성분 및 위상 관계를 공유하는 정도를 정량화하며, 이들 사이의 동기화의 척도 역할을 합니다(26). WTC는 이 두 가지 개념을 결합함으로써 IBS를 평가할 수 있는 강력한 수단을 제공하며, 개인 간 신경 결합의 시간적 진화와 빈도 특이성을 모두 포착하고 뇌 또는 뇌의 다른 부분이 작업이나 자극 전반에 걸쳐 어떻게 동적으로 상호 작용하는지에 대한 통찰력을 제공합니다24.
전통적인 WTC 프레임워크는 단순히 서로 다른 개인의 뇌 신호 간의 상관 관계를 테스트하는 반면, 상담자와 내담자 간의 상호 작용의 방향성을 고려하는 방법이 여기에 제시됩니다. 여러 가지 선행-지연 패턴이 있는데, 한 신호가 특정 시간 간격만큼 다른 신호의 변동보다 일관되게 선행하며, 이는 이전 연구에 따르면 IBS의 시간적 관계를 나타냅니다28,29. IBS는 상담 중에 상담자와 내담자 간에 동시에 발생하지 않을 수 있습니다. 따라서 IBS의 방향성을 탐구하기 위해 포괄적인 방법이 필요합니다. 이 방법은 상담의 다양한 단계(IBS를 이끄는 것, 내담자와 함께 하는 IBS를 주도하는 것, 내담자가 이끄는 것)에서 상담자가 수행하는 역할을 명확히 합니다.
본 연구는 상담자와 내담자 간의 IBS 점수가 서로 다른 성인 애착 스타일을 가진 내담자들 간의 동맹의 질이나 결과를 평가하기 위한 잠재적인 바이오마커 역할을 할 수 있는지에 대한 연구 질문을 기반으로 상세하고 실행 가능한 프로토콜을 제안합니다. 이 프로토콜은 상담 맥락에서 심리 상담자와 내담자 간의 IBS를 조사하기 위해 fNIRS 하이퍼스캔 기술을 활용하는 방법을 설명합니다. 실험 절차, 각 단계에 대한 주의 사항 및 후속 데이터 처리 방법에 대한 포괄적인 설명을 제공합니다. 이 프로토콜은 심리 상담 영역에서 IBS를 탐구하는 데 관심이 있는 미래의 학자들에게 귀중한 통찰력과 지침을 제공할 것으로 예상됩니다. 데이터 수집 및 처리를 위한 구체적인 프로토콜은 다음과 같습니다.
모든 참가자는 참여하기 전에 서면 동의서에 서명했으며 실험 후 약 60위안(중국 통화)을 보상으로 받았습니다. 위에 요약된 연구 절차는 화동사범대학의 인간 연구 보호 대학위원회(HR 425-2020)의 승인을 받았습니다.
1. 실험 준비
2. 참가자가 도착하기 전에
3. 데이터 수집 프로세스
4. 데이터 분석
그 결과, 보안 그룹이 각이랑(ANG, 그림 2 참조)의 채널 19에서 기각 그룹(t = 2.50, 조정된 p = 0.07)보다 작업 관련 WTC 증가가 더 높다는 것이 약간 유의한 효과가 있는 것으로 나타났습니다. IBS의 추가 분석을 위해 CH19의 WTC 값을 선택했습니다. IBS의 시간지연효과(Time Lag effect)에 관해서는, 기각군(M=0.04, SD=0.07)에서 안전군(M=-0.02, SD=0.07), t(31)=6.18, p=0.018, Cohen's d=0.86에 비해 말기 상담자가 주도하는 IBS가 유의하게 높게 관찰되었다. 마찬가지로, 기각 그룹(M = 0.04, SD = 0.07)에서 보안 그룹(M = -0.02, SD = 0.07), t(31) = 5.97, p = 0.020, Cohen의 d = 0.86에 비해 후기 단계 클라이언트 주도 IBS가 유의하게 높았습니다. (표 1 참조). 다른 IBS 지표는 유의한 차이를 보이지 않았다.
안전군 내에서 초기 단계(r = 0.552, p = 0.018)와 전체 단계(r = 0.489, p = 0.039) 모두에서 CORE 점수 변화의 증가와 지연이 없는 IBS의 증가 사이에 유의한 상관관계가 관찰되었습니다. 대조적으로, 이러한 상관관계는 기각된 그룹에서는 유의하지 않았습니다. 반대로, 기각 그룹 내에서는 후기 단계와 전체 단계에서 지연이 없는 IBS의 증가와 동맹의 과제 차원의 감소 사이에 유의한 음의 상관관계가 발견되었습니다(r = -0.612, 후기 단계의 경우 p = 0.015; r = -0.522, p = 0.046(전체 스테이지의 경우). 이러한 상관관계는 보안 그룹 내에서는 유의하지 않았습니다( 그림 3 참조).
다중 회귀 분석을 사용하여 성인 애착은 초기 단계(p = 0.031)와 전체 단계 지연 없는 IBS(p = 0.022) 및 CORE-10 점수의 변화 사이의 상관관계를 완화하는 것으로 나타났습니다( 표 2 참조). 앞서 언급한 것 외에 IBS 지표와 행동 데이터 사이에는 유의미한 상관관계나 중재자가 발견되지 않았다.
이 연구는 주의력, 기억력, 언어 및 사회적 처리에 중추적인 영역인 ANG에서 IBS가 증가했음을 밝혔습니다 58,59. 이 발견은 심리 상담 세션 동안 뇌 영역의 연결이 상담자와 안전한 내담자 사이의 정신화 시스템과 관련될 수 있다는 개념을 더욱 강화합니다.
이 연구는 ANG에서 기각 다이아드에서 후기 단계 상담자 주도 및 내담자 주도 IBS가 안전한 다이아드에 비해 유의하게 더 높다는 것을 보여주었습니다. 이는 내담자의 애착 스타일이 상담 세션 동안 IBS의 역학에 영향을 미친다는 것을 시사합니다.
안전한 다이어드의 경우에만 초기 단계 및 전체 단계 IBS가 CORE 점수의 변화와 유의하게 긍정적인 상관관계를 보였습니다. 이는 안전한 내담자에 대한 IBS의 증가가 심리 상담 과정의 원활한 발전을 나타낼 수 있음을 시사합니다. 성인의 애착 스타일은 CORE-10 점수의 변화와 함께 초기 단계와 전체 단계의 지연이 없는 IBS 간의 상관관계를 유의하게 완화시켰습니다(그림 4). 이는 IBS와 상담 결과 사이의 복잡하고 비선형적인 관계가 내담자 구성의 이질성, 특히 성인 애착 스타일의 이질성에 의해 영향을 받았음을 시사한다.
연구 결과에 따르면 탈퇴 그룹 내에서 후기 단계 및 전체 단계 지연 없는 IBS의 증가는 동맹의 작업 차원 감소와 유의한 관련이 있는 것으로 나타났습니다. 이는 부정적인 감정을 무시하거나 회피하는 경향이 있는 환자가 상담자의 지도보다는 정서적 반응을 더 필요로 한다는 사실과 관련이 있을 수 있다60. 싱크로니가 다이애딕 조절에 유익한지 해로운지를 명확히 하기 위해, 향후 연구에서는 이 과정에서 싱크로니의 시기와 방향을 조사해야 합니다. 이 연구는 IBS가 해고하는 내담자와 상담자 사이의 고유한 상호 작용 패턴을 식별하는 데 도움이 될 수 있음을 시사하며, 이러한 내담자의 동맹 품질을 평가하기 위한 바이오마커로서의 잠재력을 나타냅니다.
그림 1: 실험의 환경 설정. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
그림 2: Optodes 프로브 세트. 프로브 세트는 올바른 측두두정 영역을 커버합니다. 이 그림은 Dai et al.22의 허가를 받아 수정되었습니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
그림 3: 보안 그룹과 해고 그룹 간의 작업 관련 WTC 증분 차이에 대한 T-맵. 보안 그룹에서는 양수 값을 가진 채널에서 더 강력한 WTC 값 증가가 발견되었습니다. 해고 그룹에 있는 동안 음수 값이 있는 채널에서 더 강한 WTC 값 증가가 발견되었습니다. 더 높은 절대값은 더 어두운 색상으로 표시됩니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
그림 4: IBS와 CORE-10 점수의 상관관계. (A) 초기 단계의 IBS와 두 애착 그룹의 CORE-10 점수 변화 사이의 상관관계. (B) 후기 단계의 IBS와 두 애착 그룹의 작업 동맹의 작업 차원 간의 상관 관계. (C) 두 애착 그룹의 전체 단계 IBS와 CORE-10 점수 변화 간의 상관 관계. 이 그림은 Dai et al.22의 허가를 받아 수정되었습니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
안전한 다이어드 | dyads 닫기 | t | p | 코헨의 d | |
초기 단계, 시간 지연 없음 IBS, 평균(SD) | 0.06(0.09) | 0.07(0.09) | 0.32 | 0.58 | |
후기 단계 시간 지연 없음 IBS, 평균(SD) | 0.06(0.06) | 0.03(0.11) | 0.75 | 0.39 | |
전체 스테이지 시간 지연 없음 IBS, 평균(SD) | 0.06(0.07) | 0.06(0.10) | 0 | 0.98 | |
초기 단계 상담사 주도 IBS, 평균(SD) | 0.01(0.09) | 0.04(0.08) | 1.03 | 0.32 | |
후기 상담사 주도 IBS, 평균 (SD) | -0.02(0.07) | 0.04(0.07) | 6.18 | 0.018* | 0.86 |
초기 단계 클라이언트 주도 IBS, 평균(SD) | 0.004(0.09) | 0.04(0.08) | 1.18 | 0.29 | |
후기 단계 클라이언트 주도 IBS, 평균(SD) | -0.02(0.07) | 0.04(0.07) | 5.97 | 0.020* | 0.86 |
표 1: 두 그룹의 IBS 비교. *P < 0.05.
예측 변수 | β | t | p | |
모델 1 | 후기 단계 클라이언트 주도 BS | 0.42 | 1.860 | 0.073 |
확실한 | 0.410 | 2.730 | 0.011 | |
후기 단계 클라이언트 주도 BS × Secure | -0.647* | -2.886 | 0.007 | |
모델 2 | 전 단계 클라이언트 주도 BS | 0.267 | 1.294 | 0.206 |
확실한 | 0.414 | 2.733 | 0.011 | |
전체 단계 클라이언트 주도 BS × Secure | -0.532* | -2.584 | 0.015 |
표 2: 동맹의 결합 차원을 결과 변수로 사용하는 다중 선형 회귀 *p < 0.05.
보충 파일 1: wtc_computaion.m 이 파일을 다운로드하려면 여기를 클릭하십시오.
본 프로토콜에서는 심리 상담의 자연스러운 환경에서 fNIRS 하이퍼스캐닝 실험을 수행하는 방법과 상담자와 내담자 간의 IBS를 계산하는 방법, 상담 전반에 걸쳐 IBS의 선행 지연 패턴을 결정하는 방법에 대한 구체적인 단계를 설명합니다. 이 상세한 작업은 연구원들이 fNIRS 하이퍼스캐닝 실험을 반복하고 오픈 사이언스에 대한 추가 연구를 수행하는 데 도움이 될 수 있습니다. 실험 설계, 실험 수행 및 데이터 분석에 대한 몇 가지 중요한 문제가 아래에 설명되어 있습니다.
fNIRS 실험은 블록 설계, 이벤트 관련 설계 또는 이 둘의 혼합 설계를 사용하여 설계할 수 있습니다. 본 연구는 자연 환경에서 진행되는 상담 세션 동안 상담자와 내담자 간의 실시간 신경 역학을 탐구하기 위해 이벤트 관련 설계를 사용합니다. 이 설계에서는 자극이나 과제(예: 상담자 또는 내담자의 반응)가 개별적이고 무작위로 제시되어 연구자가 개별 이벤트에 대한 반응을 포착할 수 있습니다. 이 접근법은 실험 설계에 유연성을 제공하고 다양한 자극과 인지 과정이 뇌 활동에서 어떻게 나타나는지에 대한 상세한 분석을 가능하게 합니다61. 블록 설계에서 자극 또는 작업은 연속 블록으로 표시되며 각 블록에는 동일한 조건의 여러 시행이 포함됩니다. 이 방법은 신호 대 잡음비를 향상시키고 강력한 혈류역학적 응답을 생성하여61을 더 쉽게 분석할 수 있도록 합니다. 이러한 차단을 통제된 상태 차단과 번갈아 가며 연구자들은 상담 상호 작용이 뇌 활동에 미치는 장기적인 영향을 체계적으로 조사할 수 있습니다. 특정 순간에 대한 즉각적인 반응에 초점을 맞추는 사건 관련 설계와 달리, 블록 설계는 전체 상담 과정에 걸쳐 지속적인 신경 과정을 드러낼 수 있습니다. 향후 연구에서는 장기 상담 과정에서 IBS의 변화를 더 깊이 탐구하기 위해 블록 설계 또는 혼합 설계를 사용하는 것을 고려할 수 있습니다. 이러한 설계를 통합함으로써 연구자들은 상담이 뇌 기능과 신경 메커니즘에 미치는 영향을 종합적으로 이해할 수 있습니다.
동시에, 여기에서 논의된 실험은 표준 50분 상담 세션에서 벗어나 40분 동안만 지속된다는 점에 주목할 가치가 있습니다. 이 단축된 기간은 주로 참가자가 옵토데스와 함께 fNIRS 모자를 장기간 착용할 때 경험하는 불편함과 상담 과정 전반에 걸쳐 가만히 있는 것을 유지하는 데 어려움이 있기 때문입니다. 이러한 조정을 통해 수집된 데이터 신호의 품질이 향상되어 높은 신뢰성과 유효성이 모두 보장될 것으로 예상됩니다.
더욱이, 이전 연구에서 입증된 바와 같이 IBS에서 확립된 성별 효과를 감안할 때,39,40, 이 연구는 이러한 영향을 완화하기 위해 특별히 여성 참가자만을 모집했습니다. 여성에게만 집중하면 다른 변수의 영향을 보다 정확하게 분리하고 분석할 수 있으므로 협력 상호 작용 중 동기 뇌 활동에 대한 성별의 혼란스러운 영향을 최소화할 수 있습니다. 추가 연구에서는 다양한 성별 조합이 상담 중에 뚜렷한 뇌 동기화 패턴을 이끌어내는지 여부를 조사할 수 있습니다.
fNIRS 하이퍼스캐닝 실험에서는 신호 품질을 보장하는 것이 가장 중요합니다. 실험자는 신호가 차단되거나 저하될 수 있는 상황에 대비하기 위해 포괄적인 교육을 받아야 합니다. 여러 참가자가 참여한 것을 감안할 때, 고품질 신호를 얻기 위해 fNIRS 캡을 올바르게 맞추고 조정하기 위해 적절한 수의 실험자가 필요합니다. 배치 직후에는 실험이 시작되기 전에 채널 신호를 확인하고 확인하여 모든 것이 제대로 되었는지 확인해야 합니다.
상담 과정의 기밀성을 감안할 때, 실험자의 참석은 이상적이지 않다. 따라서 실험 기록 중에 신호 품질을 보장하는 것은 어려운 일입니다. 실험자가 개인 정보를 손상시키지 않고 프로세스를 감독할 수 있도록 원격 모니터링 기술을 탐색할 수 있습니다. 또한 자동화된 신호 품질 검사 및 경고의 개발은 잠재적인 문제를 실시간으로 식별하는 데 도움이 될 수 있으므로 신속한 시정 조치가 가능하고 데이터 무결성과 신뢰성이 향상됩니다.
여기에 제시된 데이터 분석에는 데이터 전처리, IBS 계산 및 추가 통계의 세 부분이 포함됩니다. 데이터 전처리 프로세스는 가능한 노이즈(즉, 모션 아티팩트, 광학 아티팩트)를 제거하는 것을 목표로 합니다. 이러한 간섭의 영향을 줄이기 위해 적절한 필터와 알고리즘을 사용해야 합니다. 현재 연구에서는 웨이블릿 기반 방법을 사용하여 데이터의 시간적 속성에 더 민감하기 때문에 전체 생리적 노이즈를 제거합니다. 주성분 분석(PCA)3과 같은 다른 방법도 각 시점에서 세부적인 변화보다 참가자 간의 전반적인 상호 작용 패턴이 더 중요할 때 과제에 국한되지 않는 뇌 활동과 같은 전반적인 구성 요소를 제거하는 데 사용할 수 있습니다.
IBS를 계산하기 위해 WTC 방법이 채택됩니다. 이 방법은 다음과 같은 주요 이점 때문에 선택됩니다.첫째, 신호의 시변 주파수 성분에 대한 자세한 통찰력을 제공하여 연구원들이 두 신호 간의 일관성이 시간이 지남에 따라 서로 다른 주파수에서 어떻게 변하는지 관찰할 수 있습니다. 또한 하이퍼스캐닝 설정에서 서로 다른 뇌 영역 또는 피험자 간의 동기화 정도를 감지하고 정량화하는 데 도움이 됩니다. 또한 생리학적 및 실험적 변화로 인해 fNIRS 데이터에서 흔히 발생하는 비정상 데이터를 분석하는 데 특히 적합합니다. 대체로 중요한 관계가 발생하는 기간과 빈도를 식별할 수 있으므로 신경 역학을 인지 또는 행동 사건에 더 쉽게 연결할 수 있습니다.
또한, 본 연구에서는 fNIRS 데이터에 시간지연 함수를 적용하여 참가자 간 IBS의 방향성을 조사하여 상담자와 내담자 간의 상호작용 특성에 대한 이해를 심화시켰습니다. Granger causality analysis (GCA) 62와 같은 다른 방법도 벡터 자기 회귀 모델을 사용하여 정보 흐름의 방향과 두 신호 시퀀스 간의 인과 관계를 특성화하여 IBS의 방향성을 감지하는 데 사용할 수 있습니다. 이 방법을 사용할 때 Granger 인과 관계 분석(GCA)은 데이터 분석 중에 변수 간의 선형 관계를 가정한다는 점에 유의해야 합니다. 이 가정은 더 복잡한 비선형 관계를 캡처하는 능력을 제한하여 분석 결과의 정확성과 포괄성에 영향을 미칠 수 있습니다. fNIRS 하이퍼스캐닝 연구에 대한 기존 문헌에서 GCA는 협력63 및 모방64를 포함한 다양한 작업에서 IBS를 추정하는 데 사용되었습니다. 심리 상담 분야에서이 방법의 향후 적용도 고려 될 수 있습니다.
이 연구의 몇 가지 한계에 주목할 필요가 있다. 첫째, 이 연구의 생태학적 타당성은 제한적이다. 참가자들이 fNIRS 프로브 캡을 장기간 착용하는 데 불편함을 느끼고 상담 중 움직이지 않는 데 어려움을 겪는 것을 고려하여 세션 시간을 40분으로 조정했습니다. 그러나 실제 환경에서의 일반적인 상담 세션은 종종 50분에서 60분 사이입니다. 향후 연구는 보다 편안하고 편리한 데이터 수집 기술을 개발하고, 상담 과정의 실제 복잡성을 더 잘 반영하기 위해 보다 유연하고 다양한 연구 설계를 탐색하는 데 초점을 맞춰야 한다. 둘째, 이전 연구에 따르면 IBS에는 성별 효과39,40이 있습니다. 따라서 본 연구는 이러한 효과를 피하기 위해 여성 참가자만을 모집한다. 추가 연구는 서로 다른 성별 조합이 상담 중에 뚜렷한 뇌 동기화 패턴을 생성하는지 여부를 조사합니다. 마지막으로, 이 연구에 사용된 fNIRS는 피질 수준에서만 혈류 농도의 변화만 감지한다는 한계가 있습니다. 이 제약은 상담 과정에서 내담자와 상담자 사이의 관계 발달과 관련된 신경 사건의 탐색을 제한합니다. 결과적으로, 이 연구는 rTPJ에만 초점을 맞췄으며, 이는 향후 다른 뇌 영역으로 더 확장될 수 있습니다. 또한, 이 연구는 예기치 않게 각이랑(angular gyrus)에서 결과를 관찰했습니다. rTPJ와 각이랑 사이에는 일부 중복되는 부분이 있지만 각각의 고유한 기능에 더 많은 관심이 필요하며 향후 연구에서 이를 더 깊이 탐구해야 합니다.
이 프로토콜은 실시간 심리 상담 시나리오에서 실험 수행 및 데이터 처리의 파이프라인을 제공하여 상담자-내담자 IBS의 선행 지연 패턴을 탐색합니다. 이러한 파이프라인은 해당 분야의 표준 가이드를 제공하여 연구원이 실험을 반복하고 가능한 관점을 더 발전시킬 수 있도록 합니다. 앞으로는 신호의 품질을 개선하고, IBS를 계산하고, IBS의 방향성을 탐색하기 위해 보다 적절하고 포괄적인 알고리즘을 제안해야 합니다. 또한 정신 의학 분야, 결혼한 부부, 가족 제도 또는 조직 제도와 같은 더 넓은 응용 분야를 개발해야 합니다. 또한 연구원들은 fNIRS를 EEG 또는 MRI와 같은 다른 이미징 기술과 결합하여 뇌 활동 및 상호 작용에 대한 보다 풍부하고 포괄적인 통찰력을 제공할 수 있습니다. 또한 임상, 교육 또는 관리 환경에서 즉각적인 피드백을 제공하고 치료 학습을 향상하고 결과를 관리하기 위해 fNIRS 데이터의 실시간 분석을 구현해야 합니다.
저자는 공개할 내용이 없습니다.
이 연구는 중국 국립자연과학재단(31900767), 상하이과학기술위원회 연구 프로젝트(20dz2260300) 및 중앙 대학을 위한 기초 연구 기금의 지원을 받았습니다.
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 |
JoVE'article의 텍스트 или 그림을 다시 사용하시려면 허가 살펴보기
허가 살펴보기This article has been published
Video Coming Soon
Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. 판권 소유