用于婴儿与照顾者社交互动的家庭脑电图超扫描

通过同时记录来自两个或多个相互作用对象的大脑活动，也称为超扫描，已经有可能阐明社会互动在其复杂、双向和快节奏动态中的神经基础¹。这项技术已将重点从在孤立、严格控制的环境中研究个体转移到研究更自然的互动，例如自由游戏 ^2,3、解谜⁴ 和合作电脑游戏 ^5,6 期间的亲子互动。这些研究表明，大脑活动在社交互动期间同步，即表现出时间相似性，这种现象称为人际神经同步 （INS）。然而，绝大多数超扫描研究仅限于实验室环境。虽然这允许更好的实验控制，但它可能会以失去一些生态有效性为代价。由于不熟悉和人为的环境以及所施加任务的性质，在实验室中观察到的行为可能无法代表参与者典型的日常互动行为⁷.

移动神经成像设备的最新进展，例如脑电图 （EEG） 或功能性近红外光谱 （fNIRS），通过消除参与者保持与记录计算机的物理连接的要求，缓解了这些问题。因此，它们使我们能够测量参与者在课堂或家中自由互动时的大脑活动 ^8,9。与其他神经成像技术（如 fNIRS）相比，EEG 的优势在于它具有出色的时间分辨率，这使其特别适合研究快节奏的社会动态¹⁰。然而，需要注意的是，脑电图信号极易受到运动和其他生理和非生理伪影的影响¹¹。

尽管如此，第一批研究已经成功地在现实环境和条件下实施了 EEG 超扫描设置。例如，Dikker 等人¹² 测量了一组学生在参与各种课堂活动（包括参加讲座、观看视频和参与小组讨论）时的脑电图信号。这项研究以及其他研究 ^8,9 主要使用干式脑电图电极来简化在非实验室环境中进行测量的过程。与需要使用导电凝胶或糊状物的湿电极相比，干电极在可用性方面具有显着优势。它们已被证明在成年人群和静止条件下表现出与湿电极相当的性能;但是，由于阻抗水平增加，在与运动相关的情况下，它们的性能可能会下降¹³。

在这里，我们提出了一种工作协议，用于从低密度七通道液体凝胶脑电图系统中捕获同步记录，该系统将单导联心电图 （ECG） 连接到家庭环境中婴儿照顾者二人组的同一无线放大器（采样率：500 Hz）。有源电极用于成人，而无源电极用于婴儿，因为后者通常以环形电极的形式出现，从而简化了凝胶应用过程。此外，EEG-ECG 记录与三个摄像头和麦克风同步，以从不同角度捕捉参与者的行为。在这项研究中，8-12 个月大的婴儿及其看护人在记录他们的脑电图、心电图和行为的同时参与阅读和游戏任务。为了尽量减少过度运动对脑电信号质量的影响，这些任务在桌面环境中进行（例如，利用厨房桌子和婴儿高脚椅），要求参与者在整个交互任务中保持坐姿。为护理人员提供了三本适合其年龄的书籍和桌面玩具（配有吸盘以防止他们跌落）。他们被指示给孩子读大约 5 分钟，然后玩 10 分钟的玩具。

该协议详细说明了在阅读和播放任务期间收集同步 EEG-ECG、视频和音频数据的方法。然而，整个过程并不特定于本研究设计，而是适用于不同的人群（例如，亲子二人组、朋友二人组）和实验任务。将介绍不同数据流的同步方法。此外，将概述基于 Dikker 等人 ¹² 的基本 EEG 预处理管道，并报告 EEG 数据保留率和质量控制指标。由于具体的分析选择取决于多种因素（例如任务设计、研究问题、脑电图蒙太奇），因此不会进一步详细说明超扫描脑电图分析，而是将参考现有的指南和工具箱（例如，¹⁴ 指南;^15,16 用于超扫描分析工具箱）。最后，该协议讨论了在家庭和其他现实世界环境中进行 EEG-ECG 超扫描的挑战和潜在解决方案。