使用功能性近红外光谱技术研究协作绘画过程中的群体同步性

这一创新性方案适用于在生态学环境中研究群体人际互动。该方案旨在探究四人小组在执行不同绘画任务期间，其大脑与行为层面人际反应的差异。本方案提供了易于实施的操作流程，以及一种可靠的实验范式，利用功能性近红外光谱技术（fNIRS）同步测量四名个体在互动过程中的血流动力学反应。

为准备研究，移除场景中所有可能干扰视线的物体。在实验条件下关闭空调等所有电子设备。确保房间内有充足的照明，以便人们进行观察和绘图。

设置完成后，调整所有fNIRS导线的位置，确保其在实验任务期间保持稳定。将四名参与者两人一组地安排在桌旁，使每位参与者均能观察到其余三人。为实施绘画范式（即社会条件），要求参与者在每张纸张的顶部条带上绘制前额和眼部区域。

让每张纸代表一位参与者完成的肖像画。同时，让每位参与者的面部由其同伴以协作的方式共同绘制。对于“连点成线”游戏（即非社交条件），要求参与者按升序连接数字。

选择一款市售的360度全景摄像机，并将其放置在桌面上，以便同时观察所有参与者的头部和眼部运动。检查可能对fNIRS信号接收造成的干扰。在进行fNIRS校准前，启动设备，检查接口连接，并设置记录模式。

进行数据分析时，选择一个同步视图或分析平台，该平台能够同时转录和编码多个视频内容，例如 INTERACT 软件。为了细化观察数据，设置参数以支持查找特定模式或序列，如个体的注视行为指标、头部和眼部运动、手部运动、面部表情以及言语行为。分析完成后，首先以 MP4 格式从所有摄像机下载视频，并将其加载到 INTERACT 中。

对视频数据进行分段，以便编码和进一步分析。在数据提取过程中，手动标记视频片段并为其添加编码。单击“定义编码”以创建第一级编码，将片段划分为社交、非社交条件以及休息时段。

然后，根据参与者的社会条件对其行为数据进行划分，建立第二层级。观察绘图细节，并通过统计实验过程中绘制的细节数量来确定绘图指标。使用 NIRSite 工具将光学探头定位在前额叶皮层（PFC）区域上方。

在帽具上配置 optode 的分布，使通道位于受试者头部感兴趣区域的上方。将 optode 分配给四位受试者，以同时采集信号。在设置 fNIRS 设备之前，测量四位受试者的脑周长，例如鼻根点与枕外隆突之间沿头部的间距，以确定每位受试者的帽具尺寸。

然后根据预设的设置将光源和探测器安装到帽上。将帽子戴在受试者头部，并调整帽子位置，使中央中线位于头顶正上方。为进一步确保帽子位置正确，测量左耳与右耳在头顶上方的距离，并将中央中线置于该距离的中点处。

然后将光学探头的导线连接到放大器，并将 NIRSport 1 和 2 均连接至计算机。设备设置完成后，启动软件以采集 fNIRS 数据。在菜单栏上点击“配置硬件”。

在硬件规格选项卡中选择“串联模式”以执行超扫描。在配置硬件选项卡中，选择一个蒙太奇图并检查通道屏蔽、地形图布局和通道设置中的参数。在显示面板上点击“校准”以执行自动校准。

准备开始实验时，单击“预览”以查看信号接收情况的实时预览，然后单击“记录”开始采集信号。打开模块化编程软件NIRStim，单击“运行”以开始呈现预设的实验模块。

实验结束时，NIRStim 将自动关闭。在 NIRStar 中停止记录，关闭软件，并确认文件已正确保存。

该方法应用于一组由24至27岁女性研究生组成的四人小组。fNIRS初步结果显示，在社交和非社交绘画条件下，参与者一、二、三均表现出典型的大脑激活模式。在位于左右半球的两个通道中均观察到该激活现象，但激活模式存在差异。

另一方面，参与者四表现出非典型的脑部激活模式。在连线任务条件和协作绘画任务条件下，受试者之间的氧合血红蛋白信号仅在任务的最后阶段才表现出显著的同步性。该方法可为神经科学、艺术、艺术治疗以及社会互动等研究领域提供新的见解。