Brain Imaging Onderzoek van de neurale correlaten van Observing virtuele sociale interacties

Het hoofddoel van het volgende experiment is het onderzoeken van de neurale correlaten van het observeren van sociale interacties door gebruik te maken van virtuele personages die interageren in een sociale context in combinatie met fMRI-registratie. Dit wordt bereikt door het creëren van volledig geanimeerde personages die met elkaar interageren als gastheren en gasten in een zakelijke setting, en levenloze personages die dienen als controlecondities. Vervolgens worden hersenbeeldingsgegevens geregistreerd terwijl deelnemers virtuele sociale interacties observeren, waarna de gegevens worden geanalyseerd om hersengebieden te identificeren die deel uitmaken van het zogenaamde netwerk voor sociale cognitie. Typische hersengebieden die gevoelig zijn voor het observeren en beoordelen van sociale interacties zijn onder andere de superieure temporale sulcus, de laterale en mediale frontale cortex en de amygdala, omdat deze het onderzoek naar de neurocorrelaten van sociale cognitie mogelijk maken.

Dit onderwerp kan bijdragen aan het begrijpen van mogelijke oorzaken van tekortkomingen in sociaal gedrag, die worden waargenomen bij klinische aandoeningen zoals sociale fobie en autisme. Het belangrijkste voordeel van deze techniek ten opzichte van bestaande methoden, zoals die met gezichtsstimuli, is dat het door het gebruik van geanimeerde volledige lichaamsfiguren mogelijk is om manipulaties op te nemen die nauwer aansluiten bij sociale interacties in het echte leven, zoals formele fysieke aanraking en het schudden van handen. Dit is iets wat niet mogelijk is met enkel gezichtsstimuli.

De taak bestaat uit een reeks geanimeerde video's van tien seconden waarin nonverbale interacties tussen een gast en een gastheer worden getoond. In een zakelijke setting ziet de proefpersoon hoe de gast wordt begroet door een gastheer, wat de conditie van sociale interactie is, of door een kartonnen uitgesneden figuur van een gastheer, wat de conditie zonder sociale interactie of controleconditie is. De gastheer kan gedragingen vertonen die uitnodigen tot verdere sociale interactie, de benaderingsconditie genoemd, of gedragingen die kunnen duiden op een gebrek aan interesse in verdere interactie, de vermijdingsconditie.

Naast de basisvormen van gedrag die door de gastheer worden vertoond, kan ook het onderzoek naar de effecten van formele fysieke aanraking op het gedrag worden opgenomen. Zo kunnen de personages in de helft van de proeven bijvoorbeeld handen schudden als onderdeel van het begroetingsprotocol, terwijl ze in andere proeven niets doen. Deze manipulatie kan een verschillende betekenis hebben, afhankelijk van de culturele achtergrond van de kijker.

Andere manipulaties kunnen het veranderen van het perspectief van de kijker van persoonlijk naar onpersoonlijk inhouden. Door de woorden me of ander weer te geven, maakt deze manipulatie de identificatie mogelijk van responsen die worden gemoduleerd door persoonlijke betrokkenheid. De afwisseling tussen deze twee perspectieven kan aan het begin van elke trial worden ingepland.

Op video's kunnen verschillende beoordelingsschermen volgen. Men kan de proefpersoon bijvoorbeeld vragen de host te beoordelen op competentie, betrouwbaarheid en interesse om zaken te doen op een schaal van vijf punten, waarbij nul staat voor helemaal niet en vijf voor zeer veel. Deze beoordelingen moeten over de trials worden gecounterbalanceerd om volgorde-effecten te voorkomen.

Daarnaast moeten de personages in de video's worden gebalanceerd wat betreft het getoonde gedrag, etnische achtergrond, shirt, kleur en kapsel. Basisaspecten die sociale interacties kunnen beïnvloeden, zoals aantrekkelijkheid, moeten ook worden gecontroleerd om te garanderen dat er geen systematische verschillen zijn tussen de trialcategorieën. Elke run moet beginnen met zes seconden fixatie om stabilisatie van het MR-signaal mogelijk te maken, of de trialvolgorde moet worden gerandomiseerd binnen elk blok en gebalanceerd worden tussen deelnemers om stimulus-, voorspelbaarheids- en volgorde-effecten te voorkomen.

Na elke movie-trial en aan het einde van elke run volgt een inter-trial interval van acht seconden. Om bovendien dataverlies door bias te voorkomen, moeten de condities idealiter in elk blok gelijkmatig worden vertegenwoordigd op basis van elke manipulatie. Wanneer de proefpersoon arriveert, dient u ervoor te zorgen dat er schriftelijke geïnformeerde toestemming is verkregen en dat er een screening voor MRI-veiligheid heeft plaatsgevonden.

Laat de proefpersoon daarnaast vragenlijsten invullen die persoonlijkheidskenmerken en de huidige gemoedstoestand beoordelen, aangezien deze de reacties van deelnemers tijdens het onderzoek voorafgaand aan de scan kunnen beïnvloeden. Informeer de deelnemer gedetailleerd over de scanprocedures en geef specifieke instructies voor de gedragstaak om ongemak te voorkomen en de vertrouwdheid met de taak te vergroten. Laat de deelnemer daarnaast een verkorte oefensessie doen.

Breng nu de proefpersoon naar de scanruimte en instrueer hem of haar om in rugligging op de scantafel te gaan liggen. Voorzie de proefpersoon van gehoorbescherming en een isolatiekoptelefoon voor communicatie. Bied tijdens de scan extra ondersteuning voor het hoofd om het comfort te waarborgen en beweging te minimaliseren.

Daarnaast kan de niet-klevende zijde van een stuk tape lichtjes rond het voorhoofd van de deelnemer worden gewikkeld om hoofdbewegingen verder te minimaliseren bij het beoordelen van automatische impliciete psychofysiologische reacties op emotionele en neutrale afbeeldingen. Naast de expliciete scores kunnen tijdens de fMRI-scan ook huidgeleidingsreacties worden geregistreerd. Plaats ten slotte de rechterhand van de proefpersoon comfortabel op het responskastje en controleer of de knoppen correct werken. Plaats een noodstopknop in de buurt, zodat de proefpersoon eventuele dringende behoeften om de scanner te stoppen kan aangeven voordat de gegevensverzameling begint.

Zorg ervoor dat het subject de schermprojectie voor de presentatie van stimuli duidelijk kan zien. Maak vervolgens eerst een structureel T1-gewogen beeld met een hoge resolutie, zoals een SPGR of MP-rage. Stel daarna uw functionele runs zo in dat het volledige brein wordt gedekt.

In onze studies verkrijgen we een serie van 28 functionele coupes met een voxelgrootte van vier bij vier bij vier millimeter, axiaal verworven. Maak gebruik van een echo planaire pulsequentie met een TR van 2000 milliseconden, een TE van 40 milliseconden en een beeldveld (field of view) van 256 bij 256 millimeter; informeer de proefpersoon dat de functionele beeldvorming op het punt staat te beginnen en herinner hem of haar aan de taken die worden uitgevoerd. Zorg er vervolgens voor dat de scanner synchroon start met de presentatie van de stimulus.

Wanneer het scannen is voltooid, help de deelnemer uit de scanner en bedank hem of haar voor de deelname aan het experiment. Eenmaal verzameld, kunnen de gegevens worden geanalyseerd met behulp van elk willekeurig fMRI-verwerkingssoftwarepakket, zoals statistical parametric mapping, algemeen bekend als SPM. Ons laboratorium gebruikt dit in combinatie met eigen mats.

De voorbewerking van in het laboratorium ontwikkelde tools binnen onze groep omvat typische stappen, zoals kwaliteitscontrole, beelduitlijning, bewegingscorrectie, co-registratie, normalisatie en ruimtelijke smoothing met een kernel van acht millimeter. Bij het gebruik van SPM wordt het algemeen lineair model geïmplementeerd om de passing van de geregistreerde gegevens voor elke conditie van belang te beoordelen ten opzichte van een vooraf bepaalde hemodynamische responsfunctie. Alternatief kunnen de gegevens van elke conditie selectief worden gemiddeld om het ruwe FMR-signaal geassocieerd met elke conditie te bekijken, zonder vooraf bepaalde aannames over de vorm van de hemodynamische responsfunctie.

In dit geval kunnen verschillen in respons worden beoordeeld op basis van tijdstip per tijdstip, waarbij contrasten van belang veranderingen onthullen ten opzichte van de pre-stimulus baseline en verschillen tussen de ene conditie vergeleken met een andere conditie. Deze analyses kunnen afzonderlijk of complementair worden gebruikt. De data-analyse kan voxel-gebaseerde benaderingen en region-of-interest-benaderingen combineren om hersenactiviteit te vergelijken die geassocieerd is met de condities van belang, zoals sociale interactie versus geen sociale interactie.

Een voxel-gewijze analyse van de gehele hersenen zal statistische kaarten opleveren die grotere netwerken van hersengebieden identificeren die geassocieerd zijn met de taak, en een ROI-analyse maakt gericht onderzoek mogelijk naar de respons in specifieke hersengebieden die a priori als onderdeel van het sociale cognitie-netwerk zijn geïdentificeerd. Region-of-interest-analyse kan ook worden gebruikt om het fMRI-signaal te extraheren voor illustratiedoeleinden. Vergelijking van sociale interactie versus controlepogingen zonder interactie onthulde activiteit in typische hersengebieden voor sociale cognitie.

Hier zien we een functionele kaart die activaties in de superieure temporale sulcus alsmede de laterale prefrontale cortex weergeeft. De kleurenbalk geeft het gradiënt van de TValue van de activatiekaart aan. De lijngrafieken illustreren de tijdsvolgordes van het FMRI-signaal geëxtraheerd uit de ROI's van elk hersengebied voor elk type trial en tijdstip.

Hier zien we activatie in de amygdala, wederom met het tijdverloop van de ROI, en tot slot de respons in de mediale prefrontale cortex. Alle gegevens zijn gebaseerd op data van 15 participanten en weerspiegelen hersenactiviteit die tijdgelockt is aan het begin van benaderings- en vermijdingsgedrag. Tijdens deze procedure is het belangrijk om ecologisch valide stimuli te gebruiken, die correct zijn gecounterbalanceerd en getimed. Na het bekijken van deze video zou u een goed begrip moeten hebben van het gebruik van volledig geanimeerde virtuele personages.

In samenhang met FMRI-opnames om de neurale correlaten van het observeren van sociale interacties te onderzoeken bij zowel gezonde als klinische deelnemers.