仮想社会的相互作用を観察するの神経相関の脳イメージング研究

本実験の全般的な目的は、fMRI記録と併せて、社会的状況で相互作用するバーチャルキャラクターを用いることで、社会的相互作用の観察における神経相関を調査することである。これは、ビジネスシーンにおけるホストとゲストとして互いに相互作用する全身アニメーションキャラクターと、対照条件として機能する無生物のキャラクターを作成することによって達成される。次に、被験者がバーチャルな社会的相互作用を観察している間の脳画像データを記録し、その後、いわゆる社会認知ネットワークの一部である脳領域を特定するためにデータを解析する。社会的相互作用の観察および評価に敏感な代表的な脳領域には、上側頭溝、外側および内側前頭前皮質、ならびに扁桃体が含まれる。これにより、社会認知の神経相関の調査が可能となる。

本件は、社会不安障害や自閉症などの臨床的状況で観察される社会行動の欠損における、想定される原因の理解に寄与する可能性があります。顔刺激を用いるなどの既存の手法に対する本手法の主な利点は、全身のアニメーションキャラクターを使用することで、形式的な身体的接触や握手など、現実の社会的相互作用により近い操作を組み込むことが可能である点です。これは、顔刺激のみでは不可能なことです。

このタスクは、非言語的なゲストとホストの相互作用を捉えた10秒間のアニメーションビデオのシリーズで構成されています。ビジネスシーンにおいて、被験者はホストがゲストを迎え入れる様子（社会的相互作用条件）、またはホストの等身大パネルが置かれている様子（非社会的相互作用または対照条件）を視聴します。ホストは、さらなる社会的相互作用を促すような行動（接近条件）、またはさらなる相互作用への関心の欠如を示す可能性のある行動（回避条件）を示す場合があります。

ホストが見せる基本的な行動タイプに加えて、形式的な身体的接触が行動に及ぼす影響についての調査を含めることができます。例えば、試行の半分では、挨拶プロトコルの一環として登場人物が握手をし、別の半分では何もしないようにします。このような操作は、視聴者の文化的背景によって異なる意味を持つ可能性があります。

その他の操作として、視聴者の視点を個人的な視点から非個人的な視点へと変更することがあります。「me（私）」または「other（他者）」という言葉を表示させることで、この操作により、個人的な関与によって調節される反応を特定することが可能になります。これら2つの視点の切り替えは、各試行の開始時にキューに登録することができます。

ビデオの後に、さまざまな評価画面を表示させることができます。例えば、被験者に対し、ホストの能力、信頼性、およびビジネスを行うことへの関心について、0を「全くない」、5を「非常に高い」とする5段階尺度で評価させるなどの方法があります。順序効果を避けるため、これらの評価項目は試行間でカウンターバランスを取る必要があります。

さらに、ビデオに登場する人物は、提示される行動、民族的背景、シャツ、色、および髪型についてカウンターバランスをとる必要があります。また、社会的な相互作用に影響を及ぼす可能性のある魅力度などの基本的な側面も制御し、試行カテゴリー間に系統的な差が生じないようにする必要があります。各ランは、MR信号の状態を安定させるために6秒間の注視点提示から開始し、刺激の予測可能性や順序効果を避けるため、各ブロック内での試行順序をランダム化し、参加者間でカウンターバランスをとるべきです。

各ムービー試行および各ランの終了後に、8秒間の試行間間隔を設けます。また、バイアスのないデータ損失を防ぐため、理想的には各ブロックにおいて、各操作に応じた条件を均等に配置する必要があります。被験者が到着した際は、必ず書面によるインフォームドコンセントを得て、MRIの安全性スクリーニングを行ってください。

また、スキャン前に、参加者の回答に影響を及ぼす可能性のある性格特性および現在の精神状態を評価するための質問票に回答させてください。不快感を軽減し、タスクへの習熟度を高めるため、スキャンの手順を詳細に説明し、行動タスクに関する具体的な指示を与えてください。また、参加者に短縮版の練習走行を行わせてください。

次に、被験者をスキャニングルームに案内し、スキャンベッドの上に仰向けに寝るよう指示します。空気保護具および通信用のアイソレーションヘッドホンを提供してください。スキャン中は、快適性を確保し体の動きを最小限に抑えるため、頭部に十分なクッションを配置してください。

また、感情的な画像および中立的な画像に対する自動的な潜在的精神生理学的反応を評価するために、頭部の動きをさらに最小限に抑える目的で、テープの非粘着面を参加者の額に軽く巻き付ける場合があります。顕在的な評定に加えて、fMRIスキャン中に皮膚コンダクタンス反応を記録することも可能です。最後に、被験者の右手をレスポンスボックスの上に心地よく配置し、ボタンが適切に機能しているかを確認します。データ収集を開始する前に、被験者がスキャナーを停止させる緊急の必要性を知らせることができるよう、近くに緊急停止ボタンを配置してください。

被験者が刺激提示用のスクリーン投影を明確に視認できることを確認してください。まず、SPGRやMPRAGEなどの高解像度T1強調構造像を取得します。次に、全脳をカバーできるように機能的ランの設定を行います。

本研究では、4 × 4 × 4 mmのボクセルサイズで、軸位方向に28枚の機能的スライスを取得します。TR 2000 ms、TE 40 ms、視野（FOV）256 × 256 mmのエコープランナー（EPI）パルスシーケンスを用い、被験者にこれから機能的撮像を開始することを伝え、実施するタスクについて改めて説明してください。その後、刺激提示と同時にスキャナーが同期して開始されるようにしてください。

スキャンが完了したら、参加者がスキャナーから出るのを補助し、実験への協力に必ず感謝を伝えてください。収集されたデータは、一般的にSPMとして知られる統計的パラメトリックマッピングなどの、任意のfMRI解析ソフトウェアパッケージを用いて解析できます。当研究室では、これを自社製マットと組み合わせて使用しています。

当グループにおけるラボベースのツールの前処理には、品質保証、画像アライメント、動き補正、共登録、標準化、および8 mmのカーネルを用いた空間平滑化という一般的なステップが含まれます。SPMを使用する場合、関心のある各条件で記録されたデータと、あらかじめ設定された血流動態反応関数との適合性を評価するために、一般線形モデルが実装されます。あるいは、血流動態反応関数の形状に関する事前想定を設けずに、各条件に関連する生のfMRI信号を確認するために、各条件のデータを選択的に平均化することも可能です。

このケースでは、反応の差を時間点ごとに評価することができ、関心のあるコントラストによって、刺激前のベースラインと比較した変化や、ある条件と別の条件との間の差を明らかにできます。これらの解析は、単独で、または相補的に使用することが可能です。データ解析では、ボクセル単位の手法と関心領域（ROI）アプローチを組み合わせることで、「社会的相互作用あり」対「社会的相互作用なし」など、関心のある条件に関連する脳活動を比較できます。

全脳のボクセル単位解析により、タスクに関連する脳領域のより広範なネットワークを特定する統計マップが作成されます。また、ROI解析により、社会認知ネットワークの一部であると事前に定義された脳の特定領域における反応を標的とした調査が可能になります。関心領域（ROI）解析は、例示を目的としたfMRI信号の抽出にも利用できます。社会的相互作用ありの試行と相互作用なしの対照試行を比較した結果、典型的な社会認知に関連する脳領域に活動が認められました。

ここでは、上側頭溝および外側前頭前皮質における活性化を示す機能マップが表示されています。カラーバーは、活性化マップのTValueの勾配を示しています。折れ線グラフは、各試行タイプおよび時点における、各脳領域のROIから抽出されたfMRI信号のタイムコースを示しています。

ここでは、再びROIタイムコースと共に、扁桃体における活性化、そして最後に内側前頭前皮質における反応を確認します。すべてのデータは、接近および回避行動の開始に同期した脳活動を反映した、15名の被験者からのデータに基づいています。この手順を行う際は、適切にカウンターバランスが取られ、タイミングが制御された、生態学的妥当性の高い刺激を使用することが重要です。このビデオを視聴することで、全身アニメーション仮想キャラクターの使用方法について十分に理解できたはずです。

健康な参加者および臨床的な参加者の両方における社会的相互作用の観察に関する神経相関を調査するため、fMRI記録と併せて実施します。