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超扫描技术中常用的任务范式

超扫描技术中常用的任务范式

作者: 茗创科技 | 来源:发表于2021-11-16 10:31 被阅读0次

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近年来,超扫描技术在社会神经科学领域的进展有目共睹。本文介绍了通过超扫描技术分析脑间同步的研究范式,并且整理出研究者们设计一系列使用神经活动研究社会互动的相关文献。这些研究范围从社会互动的某些方面,比如在某些fMRI研究中的注视,到fNIRS超扫描研究中的经济交换游戏,以及使用EEG进行的生态有效性实验。这些研究范式大致可分为六类。

1、模仿任务:这些任务要求其中一个参与者模仿另一个人的动作或行为。这些任务旨在评估参与者试图模仿给定动作或任务时的行为。使用这一范式的研究结果表明,在执行任务的人和模仿任务的人之间,似乎存在着明显的神经活动或脑间同步关系,特别是在镜像模仿的情况下。下图显示了Delaherche等人(2015)使用超扫描方法研究脑间同步的模仿任务。

2、协调任务:协调任务要求参与者以同步的方式完成任务。这些任务试图模拟日常生活中常见的行为同步。例如,两个人一起走路的步伐可能会无意识地同步起来。但值得注意的是,模仿和协调任务之间的差别很小。如Yun等人(2012)通过实验证明,协调和模仿都是其实验设计的内在组成部分,如下图。据说是模仿任务(训练过程/社会互动)促进诱导了两个大脑之间的同步。

3、眼神交流/注视任务:采用这种实验范式的研究要求参与者相互注视,或者其中一个参与者跟随另一个参与者的目光。人与人之间的相互注视或眼神交流为社会交往和交流提供了重要的线索。人们通过眼神交流进行信息交换,也为通过超扫描研究这种行为背后的神经机制提供了一个理想的基础。有一些研究已经表明,人的脑间同步程度是可以通过眼睛注视交流来衡量的。下图显示了Saito等人(2010)的基于眼睛注视的任务,使用关联fMRI扫描仪研究联合注意的神经关联。

4、经济交换任务:利用超扫描技术和经济交换任务研究社会互动。这些任务通常围绕着一个参与者从已知的金额中提供一定数量的钱给另一个参与者。其他参与者可以自由地接受或拒绝。Tang等人(2016)的研究表明,被认为是公平或公平的出价通常显示出两个参与者之间存在神经活动关联,这一点在参与者能够看到对方的脸的情况下更是如此。此外,Ciaramidaro等人(2018)的研究发现,三个人一组的经济交换游戏中惩罚者和玩家之间存在共情。

Tang等人(2016)任务流程图

Ciaramidaro等人(2018)任务流程图

5、合作与竞争任务:合作与竞争是人类生活中不可分割的部分。通常情况下,人们需要一起工作来实现一个共同的目标,包括生活中的各个领域。同样,有时也会为了达到一个目标而与另一个人或几个人进行竞争。有很多研究者使用超扫描技术对这两种行为进行了研究,以揭示社会互动的方式。Sinha等人(2016)使用这种范式的研究表明,当参与者为实现共同目标而合作,而不是相互竞争时,更有可能诱发大脑间的同步。有趣的是,与现实世界相比,虚拟环境中的合作能唤起更大程度的脑间同步。

6、生态有效性/自然场景:在所有超扫描实验范式中,这是最有趣的一个,因为参与者是置身于真实场景中,通过神经成像技术来研究社会互动。这些场景中的研究最常用的神经成像技术似乎是EEG。这可能是由于EEG脑电帽存在质量、便携性和相对较低的成本等方面的优势。成本的降低使研究者可以进行相对大规模的研究,同时能够获得高质量的数据,如Dikker等人(2017)的研究,在真实教室教学场景下同时从12个EEG系统中采集的数据那样(如下图所示)。其他研究人员,如Babiloni等人(2006)的纸牌游戏研究,Acquadro等人(2016)的音乐表演研究,以及Toppi等人(2016)研究飞行员驾驶飞机的场景中使用了这类实验范式。

Dikker等人(2017)在教室场景中的研究

Toppi等人(2016)在飞机驾驶场景中的研究

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