اندازه گیری همزمان فعالیت مغزی دو مغز در تعاملات اجتماعی

مهارت‌های برقراری ارتباط اجتماعی برای انسان‌ها ضروری می‌باشند و یکی از دلایلی که انسان‌ها قادر هستند تا یک جامعه بسیار سازمان‌یافته تشکیل دهند آن است که مهارت‌های مذکور مانند زبان در انسان‌ها توسعه یافته است. به طور معمول پایه‌های عصبی ارتباطات اجتماعی از طریق آسیب‌شناسی بافت مغزی، مطالعه بیماران مبتلا به اختلالات ارتباطی و افزون بر آن ترکیب مطالعات نوروایمیجینگ و آزمایشات روانشناسی در انسان‌های نرمال درگیر در تعاملات اجتماعی مورد مطالعه قرار گرفته‌اند.

یکی از محدودیت‌های مطالعات مرسوم آن است که به طور عمده بر روی جنبه‌های شناخت اجتماعی آفلاین تمرکز یافته‌اند در حالیکه بیش‌تر رفتار اجتماعی انسان توسط تعاملات متقابل آنلاین توصیف می‌شود و یک سیستم two in one را شکل میدهد. سیستم two in one در ارتباطات اجتماعی یک سیستم پیچیده غیرخطی است و نمی‌توان آن را با جمع آثار مغزهای مجزا ساده‌سازی نمود. از این رو منطقی به نظر می‌رسد که فعالیت مغزی دو مغز در تعاملات اجتماعی به طور همزمان ثبت و اندازه‌گیری شود.

عبارت hyper-scanning به ثبت همزمان فعالیت مغزی از چندین آزمودنی اطلاق می‌گردد. برخی از مطالعات hyper-scanning تنها به بررسی چگونگی فعالیت یک مغز به هنگام تعامل اجتماعی پرداخته‌اند. ارتباطات اجتماعی هنگامی که دو نفر در تقابل یا تعامل با یکدیگر، عمل می‌کنند آشکار گردیده و ارتباط مذکور بواسطه همبستگی درون فردی رفتار و فعالیت نورونی، پیچیدگی غیرخطی two in one را شامل می‌شود. از این رو کارآمدترین روش به منظور یافتن مشخصه‌های تعاملات اجتماعی، بکارگیری داده حاصل از hyper-scanning neuroimaging برای محاسبه اثرات بین مغزی مانند روابط correlative (اتصالات عملکردی) و روابط causal (اتصالات مؤثر) بین نواحی در دو مغز می‌باشد.

سیگنال EEG رایج‌ترین تکنیک neuroimaging در مطالعات hyper-scanning محسوب می‌گردد. EEG hyper-scanning روشی برای الکتروانسفالوگرافی همزمان از دو یا چندین آزمودنی و آنالیز داده‌های حاصل است که هدف آن روشن ساختن تغییرات مشترک در فعالیت عصبی افراد تحت تأثیر تعاملات اجتماعی و رفتاری آن‌ها می‌باشد.

یکی از مزیت‌های EEG در مقایسه با fMRI رزولوشن زمانی بالای آن در مقیاس میلی‌ثانیه می‌باشد دارد. این رزولوشن زمانی بالا می‌تواند در تخمین روابط علت و معلولی بین فعالیت‌های مغزی ثبت شده از دو آزمودنی مفید واقع شود. افزون بر آن، این فرصت را پیش می‌آورد که وابستگی فرکانسی در همگام‌سازی عصبی بین مغزی ارزیابی شده و همگام‌سازی آنی بین مغزی مورد بررسی قرار گیرد. مزیت دیگر EEG قابل حمل بودن تجهیزات ثبت آن است و متعاقبا فعالیت‌های اجتماعی که فرد می‌تواند در آن درگیر شود را محدود نمی‌کند. این ویژگی پژوهشگر را قادر می سازد تا همزمانی عصبی بین مغزی را در یک شرایط طبیعی‌تر مورد بحث قرار دهد.

بزرگترین ایراد EEG توانایی محدود آن در مکان‌یابی مرکز فعالیت مغزی است. EEG پتانسیل‌های تولید شده توسط جریان‌های نورونی نزدیک سطح مغز را اندازه‌گیری کرده و رزولوشن مکانی آن بدلیل ناهمگنی مشخصات رسانایی سر در حدود چندین سانتی‌متر است. اگرچه امروزه ثبت‌های با چگالی الکترود بالا و روش‌های ریاضی امکان تخمین منابع فعالیت EEG را ممکن می‌سازد اما همچنان تخمین منبع یک مسئله حل معکوس ill-posed بوده و EEG نمی‌تواند برای ثبت فعالیت ساختارهای عمیق مغزی از جمله برخی نواحی مرتبط با روابط اجتماعی مورد استفاده قرار گیرد. لذا قابل ذکر است که EEG برای تعیین دقیق الگوی مکانی شبکه‌های بین مغزی درگیر در تعاملات اجتماعی چندان مناسب نمی‌باشد.

در خصوص مطالعات hyper-scanning EEG مسئله همزمانی تقویت‌کننده‌های ثبت EEG وجود دارد. برای حل این مسئله در رویکرد مستقیم یک تریگر خارجی به تمامی تقویت‌کننده‌ها ارسال می‌گردد تا از طریق آن بتوان داده‌های ثبت شده را همزمان نمود. نکته‌ای که در خصوص رویکرد مذکور وجود دارد آن است که با توجه به متفاوت بودن کلاک نمونه‌برداری تقویت‌کننده‌ها زمان دریافت تریگر توسط هر یک از آن‌ها کمتر از گام زمانی نمونه‌برداری (معکوس فرکانس نمونه برداری) اختلاف وجود داشته باشد که می‌توان این اختلاف را از طریق افزایش فرکانس نمونه‌برداری کاهش داد. رویکرد دیگر ورود داده‌های ثبت شده به یک سیستم واحد همزمان است. مسئله دیگر تفاوت حساسیت تقویت‌کننده‌های مختلف است که می‌توان از طریق ارسال یک سیگنال با دامنه ثابت امکان کالیبراسیون تمامی این دستگاه‌ها را فراهم نمود. البته در خصوص تقویت‌کننده‌هایی که خروجی آن‌ها به صورت مقدارپتانسیل ثبت شده روی سر بر حسب میکروولت است این مشکل وجود ندارد.

با توجه به موجود بودن چندین تقویت‌کننده‌ ثبت EEG با قابلیت دریافت تریگر در آزمایشگاه ملی نقشه‌برداری مغز، امکان انجام مطالعات hyper-scanning EEG وجود دارد.