Межмозговая синхронность в открытом совместном обучении: исследование fNIRS-гиперсканирования

Этот протокол выявляет межмозговую синхронность в совместных диадах в натуралистической среде с помощью метода гиперсканирования fNIRS. Существенным преимуществом данной методики является то, что она позволяет в режиме реального времени проводить исследования динамики двух и более взаимодействующих мозгов. Прежде чем начать эксперимент, запустите систему ближней инфракрасной спектроскопии для достижения стабильной рабочей температуры, затем примите эластичный плавательный колпачок, чтобы разместить сетку оптоода-держателя и подготовить колпачки NIRS, как описано в текстовой рукописи.

Для канала с недостаточным количеством сигналов используйте освещенные волоконно-оптические зонды, чтобы переместить волосы под кончиком зонда в одну сторону. Как только рабочая температура стабилизируется, убедитесь, что триггерный приемник активен, и установите режим измерения на измерение, связанное с событиями. Подготовьте освещенный волоконно-оптический зонд, чтобы отодвинуть волосы в сторону.

Проинструктируйте участников относительно деталей методов измерения NIRS и не смотрите непосредственно в лазерные лучи, так как лазерный луч может быть вредным для глаз участника. Заставьте участников сесть лицом к лицу, чтобы убедиться, что они могут видеть друг друга напрямую, и отрегулируйте расстояние от стула до стола, чтобы участники сидели удобно. Включите лазерную кнопку, поместите четыре пучка оптического волокна свободно на руки держателя без контакта с участниками или стульями и поместите колпачок с наборами зондов на головы участников, гарантируя, что наборы зондов три на пять покрывают лоб участника, а наборы зондов четыре на четыре покрывают левую височно-темеменную кору, затем осторожно протолкните каждый подпружинетный зонд дальше в гнездо зонда, чтобы кончик зонда касался кожи головы участника.

Затем позвольте двум участникам совместно изучить учебные материалы с пятиминутным состоянием отдыха, которое служит базовым. Во-первых, чтобы проверить качество сигнала, нажмите на автоматическое усиление в окне монитора набора зондов функциональной машины NIRS, а затем отметьте плохой сигнал канала желтым цветом, а достаточный сигнал зеленым и повторяйте эту процедуру, пока все каналы не будут отмечены зеленым цветом. После эксперимента щелкните Text File Out, чтобы экспортировать необработанные данные об интенсивности света и сохранить данные в виде текстового файла.

Используйте трехмерный дигитайзер для определения местоположения излучателей, приемников и других ссылок для каждого участника, а затем получите координаты MNI каналов записи с использованием коммерчески доступной числовой вычислительной платформы. Были проанализированы данные от каждого участника в каждом канале. Была визуализирована оптоденность в канале 33 для определенной диады.

Данные были извлечены с использованием метода удаления артефактов движения на основе вейвлетов, отдельно и вместе с анализом основных компонентов. Разница между кривыми говорит о том, что PCA эффективен в удалении ненейропралических сигналов. Визуализирована матрица когерентности вейвлет-преобразования.

Цветовая карта варьировалась от синего до желтого, представляя значения синхронизации между мозгами в диапазоне от нуля до единицы, где единица обозначает наибольшую когерентность между двумя сигналами, а ноль обозначает отсутствие когерентности. Кроме того, были также получены значимые коэффициенты, сильная когерентность вокруг одного герца, представляющая когерентность сердечного ритма диады. Сравнение наблюдаемого значения T и распределения случайного значения T показывает значительные результаты в идентифицированном FOI.

Важно убедиться, что набор зондов охватывает область интересов и попытаться уменьшить отклонение.