仅靠超扫描无法证明因果关系，多脑刺激可以！
前几天，我们推送了一篇关于fNIRS超扫描的文章（【热点聚焦】近红外光谱成像技术（fNIRS）在超扫描中的应用）为大家分享了超扫描的定义与应用。将来自多个大脑的信息同时记录，能够获取关于社交互动中个体之间脑间同步的报告，捕获这种同步状态有助于研究人际协调、合作和沟通等社会行为，在社会互动研究领域具有广阔的发展前景。
然而，有学者认为单一的超扫描研究虽然获得了重要的互动相关性证据，但无法在探索或解决社会互动这一基本问题上产生更加实质性的飞跃。它是否可以被概念化为一种因果关系从而促进社会互动的神经机制，且是否可以增强脑间同步?
因此，研究者不应该仅仅报告脑间同步和社会行为之间的相关性。还应该外源性地操纵脑间同步，并仔细评估其对社交互动的因果影响[1]。
01 多脑刺激
这种脑间同步的外源性操作可以使用多脑刺激（Multibrain Stimulation，MBS）来实现，在MBS中，脑间同步被外源性调节（例如经颅刺激，感觉刺激或光遗传学），以测试其对社会互动的因果效应。
MBS可以使用非侵入性神经刺激（例如，人类的tACS;左），节律性感觉刺激（例如，声刺激导致神经处理持续时间超过刺激偏移;中）或侵入性神经刺激（例如，大鼠的光遗传学;右）[1]
已有的实验研究证据表明，这种方法是可行的，例如在两个个体中同时使用经颅交流电刺激（hyper-tACS，hTACS）。在一项研究中，当配对被试的运动皮质受到β波段（20Hz）交流电刺激时，在手指敲击任务中建立人际协调的准确性会提高[2]。另一项研究则表明，当学生和教师的下额叶皮质同时受到θ带（6Hz）交流电刺激时，可以改善学习成果[3]。
由于便携无创安全等特点，超经颅交流电刺激（hTACS）已成为研究增强联合行动(joint action)中脑间同步的潜在工具。个体之间大脑活动的协调对于成功的联合行动至关重要，hTACS提供了一种非侵入性和潜在有效的方法来调节这种同步。接下来，我们将探讨hTACS的多受试者同步刺激技术，以及它们对增强联合行动的潜在益处。
02 多主体同步刺激技术
多主体同步刺激技术包括两个过多个个体间的同步应用，目的是在联合行动期间增强大脑间的同步。多主体同步刺激技术包括：
独立刺激：该技术指将hTACS独立地应用于每个被试，但频率和相位相同，这种技术已被证明可以增强虚拟合作投掷游戏中的脑间同步。
耦合刺激：该技术指将hTACS应用于每个被试，频率是各自频率的总和或差值。这种技术已被证明可以提高决策任务的联合表现。
镜面刺激：该技术指将hTACS应用于具有相同频率和相位但极性相反的被试。该技术已被证明可以改善视觉检测任务的大脑同步和合作表现。
潜在优势
使用hTACS的多被试同步刺激为联合行动提供了几个潜在的益处。通过增强大脑间的同步，这种技术可以提高联合任务的协调性和合作表现，以及提高联合决策的速度和准确性。同时，它还可以改善社交互动，因为同步的大脑活动已被证明可以增强社会纽带和协作能力。
此外，基于hTACS的多主体同步刺激可能在临床环境中具有潜在的应用，如运动障碍的康复。在社交和互动环境中使用这种技术可能对患者更有吸引力和参与动力，从而带来更好的结果。
研究现状
这是一种仍处于起步阶段的实验方法。到目前为止，hTACS范式已经被用于有限数量的同源大脑区域研究，交互任务研究和信号处理研究。在这些研究中，实验者大多提供恒定的频率和幅度信号，对相位差的探索有限（除了完美的同相或反相）。
然而，众所周知神经网络以更复杂的方式运行，特别是在自然的社会互动背景下。最新的tACS技术允许：（1）控制多种信号特性;（2）容易靶向许多不同的（包括异源）大脑区域;（3）设定不同的任务背景，因此，其具备着强大的发展潜力。尤其是hyper-tACS可以进一步复杂化，以诱导神经信号模拟在自然社交互动中观察到的脑间同步，而这还需要更多研究的验证。
结论
基于hTACS的多主体同步刺激技术提供了一种有前景的新方法来增强联合行动期间的脑间同步，这种技术有可能改善联合任务中的协作和决策，以及自然社会互动与合作。虽然还有很长的路要走，但使用hTACS的多受试者同步刺激为改善联合行动和增强社会互动提供了令人兴奋的新可能性。
03 研究设备
西班牙的Neuroelectrics公司作为EEG脑电和经颅电刺激设备研发的领先企业，提供尖端的hTACS设备，旨在执行多主体同步刺激，使研究人员能够探索联合行动期间大脑间同步的潜在益处。
其中，Starstim 是一款理想的多通道神经刺激系统，能够提供 tDCS、tACS、tRNS 等多种 EEG 仿真刺激波形。Starstim 系统为您提供真正的闭环式研究范式，不但能够提供神经电刺激并且可以同步采集 EEG 信号。革命性的设计为人们提供了高效可靠的与人脑交互的方式，新的 neoprene 电极帽及其附属产品也为系统提供舒适测试和结果精准的基础条件。电极帽可以根据头部尺寸的大小进行调节。
（文章部分内容来源：www.neuroelectrics.com）
参考文献：
[1]Giacomo Novembre, Gian Domenico Iannetti,Hyperscanning Alone Cannot Prove Causality. Multibrain Stimulation Can,Trends in Cognitive Sciences, Volume 25, Issue 2,2021,Pages 96-99,ISSN 1364-6613.
[2]G. Novembre, et al.Interpersonal synchrony enhanced through 20 Hz phase-coupled dual brain stimulationSoc. Cogn. Affect. Neurosci., 12 (2017), pp. 662-670
[3]Y. Pan, et al.Dual brain stimulation enhances interpersonal learning through spontaneous movement synchrony Soc. Cogn. Affect. Neurosci. (2020) Published online June 15, 2020.
[4]Kirschner S, Tomasello M. Joint music making promotes prosocial behavior in 4-year-old children. Evolution and human behavior. 2010 Sep 1;31(5):354-64.
[5]Szymanski C, Müller V, Brick TR, von Oertzen T, Lindenberger U. Hyper-transcranial alternating current stimulation: experimental manipulation of inter-brain synchrony. Frontiers in Human Neuroscience. 2017 Nov 8;11:539.
[6]Czeszumski A, Eustergerling S, Lang A, Menrath D, Gerstenberger M, Schuberth S, Schreiber F, Rendon ZZ, König P. Hyperscanning: a valid method to study neural inter-brain underpinnings of social interaction. Frontiers in Human Neuroscience. 2020 Feb 28;14:39.
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