Сканирование мозга Исследование нейронных коррелятов Наблюдение виртуальных социальных взаимодействий

Общая цель следующего эксперимента заключается в исследовании нейронных коррелятов наблюдения за социальными взаимодействиями с использованием виртуальных персонажей, взаимодействующих в социальном контексте, в сочетании с фМРТ-регистрацией; это достигается путем создания анимированных полноростовых персонажей, которые взаимодействуют друг с другом в роли хозяев и гостей в деловой обстановке, а также неодушевленных персонажей, служащих контрольными условиями. Далее регистрируются данные визуализации мозга, пока участники наблюдают за виртуальными социальными взаимодействиями, после чего данные анализируются для выявления областей мозга, входящих в так называемую сеть социального познания. Типичные области мозга, чувствительные к наблюдению и оценке социальных взаимодействий, включают верхнюю височную борозду, латеральную и медиальную фронтальную кору и миндалевидное тело, поскольку это позволяет исследовать нейронные корреляты социального познания.

Данный вопрос может способствовать пониманию возможных причин дефицита социального поведения, который наблюдается при таких клинических состояниях, как социальная фобия и аутизм. Основным преимуществом данного метода перед существующими подходами, например, с использованием стимулов в виде лиц, является то, что применение анимированных персонажей в полный рост позволяет внедрять манипуляции, более точно имитирующие реальные социальные взаимодействия, такие как формальное физическое прикосновение и рукопожатие. Это невозможно реализовать, используя только стимулы в виде лиц.

Задача состоит из серии десятисекундных анимационных видеороликов, демонстрирующих невербальное взаимодействие между гостем и принимающей стороной. В обстановке бизнес-среды испытуемый наблюдает, как гостя приветствует хозяин (условие социального взаимодействия) или картонный макет хозяина (условие отсутствия социального взаимодействия или контрольное условие). Хозяин может демонстрировать поведение, располагающее к дальнейшему социальному взаимодействию (условие «приближения»), либо поведение, которое может указывать на отсутствие интереса к дальнейшему взаимодействию (условие «избегания»).

Помимо основных типов поведения, демонстрируемых субъектом, можно включить исследование влияния формального физического контакта на поведение. Например, в половине проб персонажи могут пожать друг другу руки в рамках протокола приветствия, тогда как в остальных случаях они этого не делают. Данная манипуляция может иметь разное значение в зависимости от культурного контекста зрителя.

Другие манипуляции могут включать изменение перспективы наблюдателя с личной на безличную. Путем отображения слов «я» (me) или «другой» (other) данная манипуляция позволяет выявить ответы, модулируемые личной вовлеченностью. Чередование этих двух перспектив может быть задано в очереди в начале каждого испытания.

За просмотром видео могут следовать различные экраны оценивания. Например, испытуемого могут попросить оценить ведущего по таким критериям, как компетентность, надежность и заинтересованность в ведении бизнеса, по пятибалльной шкале, где 0 означает «совсем нет», а 5 — «в очень большой степени». Эти оценки должны быть сбалансированы по всем испытаниям во избежание эффектов порядка.

Кроме того, персонажи в видеороликах должны быть сбалансированы по демонстрируемому поведению, этническому происхождению, типу рубашки, ее цвету и прическе. Базовые аспекты, которые могут повлиять на социальное взаимодействие, такие как привлекательность, также должны контролироваться, чтобы исключить систематические различия между категориями испытаний. Каждый запуск должен начинаться с шести секунд фиксации для стабилизации МР-сигнала; также порядок условий или испытаний должен быть рандомизирован внутри каждого блока и сбалансирован между участниками во избежание эффектов предсказуемости стимулов и эффектов порядка.

После каждого пробного показа видео и в конце каждого прогона следует межпробный интервал длительностью восемь секунд. Кроме того, во избежание потери данных из-за систематической ошибки, в идеале каждое условие в каждом блоке должно быть представлено в равном количестве в соответствии с каждой манипуляцией. По прибытии испытуемого обязательно получите письменное информированное согласие и проведите проверку на соответствие требованиям безопасности МРТ.

Кроме того, перед сканированием попросите испытуемого заполнить опросники для оценки черт личности и текущего психического состояния, которые могут повлиять на ответы участников в ходе исследования. Подробно проинформируйте участника о процедурах сканирования и дайте конкретные инструкции по выполнению поведенческого задания, чтобы избежать дискомфорта и обеспечить лучшее знакомство с заданием. Также проведите для участника краткий тренировочный прогон.

Теперь сопроводите испытуемого в процедурную комнату и попросите его или ее лечь на спину на стол сканера. Обеспечьте защиту от воздушных потоков, а также предоставьте изолирующие наушники для связи. Во время сканирования используйте дополнительные подушки для головы, чтобы обеспечить комфорт и свести к минимуму движения.

Кроме того, чтобы дополнительно минимизировать движение головы, на лоб участника можно слегка обернуть отрезок ленты нелипкой стороной для оценки автоматических имплицитных психофизиологических реакций на эмоциональные и нейтральные изображения. В дополнение к эксплицитным оценкам во время ФМРТ-сканирования можно регистрировать реакции кожно-гальванической реакции. Наконец, удобно расположите правую руку испытуемого на блоке ответов и убедитесь в исправности кнопок. Разместите рядом кнопку аварийной остановки, чтобы испытуемый мог сигнализировать о необходимости срочно остановить сканер перед началом сбора данных.

Убедитесь, что испытуемый четко видит проекцию стимулов на экране. Сначала получите структурное изображение с высоким разрешением, взвешенное по T1, например, с помощью последовательности SPGR или MP RAGE. Затем настройте функциональные серии так, чтобы обеспечить полный охват головного мозга.

В наших исследованиях мы получаем серию из 28 функциональных срезов с размером вокселя 4×4×4 мм в аксиальной проекции. Используя эхо-планарную импульсную последовательность с TR 2000 мс, TE 40 мс и полем обзора 256×256 мм, сообщите испытуемому о начале функциональной визуализации и напомните ему или ей о предстоящих заданиях. Убедитесь, что сканер запускается синхронно с предъявлением стимула.

По завершении сканирования помогите участнику выйти из сканера и обязательно поблагодарите его за участие в эксперименте. Собранные данные можно проанализировать с помощью любого программного пакета для обработки ФМРТ, такого как статистическое параметрическое картирование, широко известное как SPM. В нашей лаборатории эта программа используется в сочетании с собственными внутренними скриптами.

Предварительная обработка данных, полученных с помощью лабораторного оборудования в нашей группе, включает типичные этапы: контроль качества, выравнивание изображений, коррекцию движения, совмещение (ко-регистрацию), нормализацию и пространственное сглаживание с использованием ядра размером 8 mm. При использовании SPM применяется общая линейная модель для оценки соответствия данных, записанных для каждого интересующего условия, заранее определенной функции гемодинамического отклика. В качестве альтернативы данные для каждого условия могут быть выборочно усреднены для анализа исходного сигнала ФМР, связанного с каждым условием, без предварительных предположений о форме функции гемодинамического отклика.

В данном случае различия в отклике могут быть оценены по времени, в каждой конкретной временной точке, а интересующие контрасты позволяют выявить изменения по сравнению с исходным уровнем до стимула, а также различия между одним условием и другим. Эти виды анализа могут использоваться как по отдельности, так и в совокупности. Анализ данных может сочетать попиксельный подход (voxel-wise) и подход с использованием областей интереса (region of interest) для сравнения активности мозга, связанной с интересующими условиями, например, при социальном взаимодействии по сравнению с его отсутствием.

Повоксельный анализ всего мозга позволит получить статистические карты, определяющие более широкие сети областей мозга, связанных с выполнением задачи, а анализ ROI позволит провести направленное исследование отклика в специфических областях мозга, которые априори определены как часть сети социального познания. Анализ областей интереса также может быть использован для извлечения сигнала fMRI в целях иллюстрации. Сравнение проб с социальным взаимодействием и контрольных проб без взаимодействия выявило активность в типичных областях мозга, отвечающих за социальное познание.

Здесь представлена функциональная карта, отображающая активацию в верхней височной борозде, а также в латеральной префронтальной коре. Цветовая шкала указывает градиент TValue карты активации. Линейные графики иллюстрируют временные ход fMRI-сигнала, извлеченного из ROI каждого региона мозга для каждого типа проб и временной точки.

Здесь мы видим активацию в миндалевидном теле, снова с временным графиком ROI, и, наконец, ответ в медиальной префронтальной коре. Все данные основаны на результатах 15 участников и отражают активность мозга, синхронизированную по времени с началом поведения приближения и избегания. При выполнении этой процедуры важно использовать экологически валидные стимулы с надлежащим контрбалансом и временными интервалами. После просмотра этого видео у вас должно появиться четкое представление о том, как использовать анимированных виртуальных персонажей в полный рост.

В сочетании с функциональной МРТ для изучения нейронных коррелятов наблюдения за социальными взаимодействиями как у здоровых участников, так и у пациентов из клинических групп.