משחק מחשב המבוסס על שילוב של ניסויים ההתנהגות עם מעקב צפיפות גבוהה מבט EEG ו אינפרא אדום
Summary
נוהלי הקלטה בצפיפות גבוהה נתונים EEG והמבט במהלך המשחק מבוסס משימות מחשב קוגניטיביים מתוארים. באמצעות משחק וידיאו כדי להציג משימות קוגניטיביות משפר תוקף אקולוגי מבלי להקריב בקרה ניסויית.
Abstract
פרדיגמות ניסויית חשובים ככל העיתוי ופרמטרים נוספים של גירויים שלהם מוגדרים היטב ומבוקרים, וככל שהם תשואה הנתונים הרלוונטיים לעיבוד קוגניטיבי המתרחשת תחת אקולוגית התנאים תקפים. אלה שתי מטרות קרובות הם מסוכסכים, מאז גירויים מבוקרים היטב הן חוזרות לעתים קרובות מדי כדי לקיים המוטיבציה של הנבדקים. מחקרים electroencephalography המעסיקים (EEG) הם לעתים קרובות רגיש במיוחד לדילמה זו שבין תוקף אקולוגי ניסויי השליטה: להשיג מספיק אות לרעש ממוצע פיזיולוגיים דורש מספר רב של ניסויים חוזרים ונשנים בתוך ההקלטות ממושך, הגבלת בריכה בכפוף אנשים עם יכולת וסבלנות כדי לבצע משימה להגדיר שוב ושוב. אילוץ זה מגביל את יכולתם של החוקרים לחקור אוכלוסיות צעירות, כמו גם אוכלוסיות קליניים הקשורים חרדה מוגברת או הפרעות קשב. גם מבוגרים, שאינם קליניים בנושאים לא יוכלו להשיג רמות טיפוסי שלהם ביצועים או מעורבות קוגניטיבית: נושא מוטיבציה עבורם משימה ניסיוני הוא קצת יותר מטלה לא זהה, behaviourally, קוגניטיבית, או עצבית, כמו נושא אשר מונעת במהותה עוסקת עם המשימה. גוף גדל והולך של הספרות מראה כי הטבעה בניסויים בתוך משחקי וידאו יכולים לספק דרך בין קרני הדילמה הזאת בין שליטה ניסיוניים תוקף אקולוגי. הסיפור של המשחק מספק בהקשר יותר מציאותי שבו משימות להתרחש, שיפור תוקף אקולוגי שלהם (Chaytor & Schmitter-Edgecombe, 2003). יתר על כן, בהקשר זה מספק מוטיבציה כדי להשלים משימות. במשחק שלנו, הנבדקים לבצע משימות שונות כדי לאסוף משאבים, להדוף פיראטים, תקשורת ליירט או להקל על יחסים דיפלומטיים. בכך, הם גם לבצע מערך של משימות קוגניטיביות, כולל פרדיגמה פוזנר תשומת-shifting (פוזנר, 1980), ללכת / לא ללכת, מבחן של עיכוב מוטורי, תנועה פסיכופיסיות קוהרנטיות משימה הסף, הדמויות Embedded מבחן (ויתקין , 1950, 1954) וכן של תיאוריית המוח (Wimmer & Perner, 1983) המשימה. תוכנת המשחק אוטומטית רושם גירויים המשחק ופעולות הנבדקים ותגובות בקובץ יומן, ושולח קודי האירוע על מנת לסנכרן נתונים עם חליליות פיזיולוגיים. לכן המשחק יכול להיות בשילוב עם אמצעים פיזיולוגיים כמו EEG או fMRI, עם מעקב רגע אל רגע של מבט. מעקב מבט יכול לאמת ציות הנבדקים עם משימות התנהגותיות (קיבעון למשל) ותשומת לב גלויה לגירויים ניסיוני, וגם לעוררות פיזיולוגית כפי שהיא משתקפת התרחבות האישון (ברדלי et al. 2008). באותה דגימה גדולה מספיק תדרים, מעקב המבט עשוי גם לעזור להעריך את תשומת הלב סמויה כפי שהיא משתקפת microsaccades – תנועות עיניים, כי הם קטנים מדי כדי foveate אובייקט חדש, אבל הם מהירים כמו התחלה ויש להם את אותה מערכת יחסים בין מרחק זוויתי מהירות שיא כמו לעשות הקפיצות האלה כי לחצות מרחקים גדולים יותר. התפלגות כיווני microsaccades בקורלציה עם כיוון (אחרת) הנסתרת של תשומת לב (Hafed & Clark, 2002).
Protocol
Discussion
אולי המכשול החשוב ביותר ללימודים אינטגרטיביים הם הגבול מעשית על כמות הזמן כי נושא ניסיוני אחד (במיוחד אחד מתוך אוכלוסייה קלינית) סביר שצפויים להופיע לפני שהפך עייף. למרבה הצער, לעתים קרובות גירוי מבוקר יותר הוא מנקודת המבט של המדען, הניסוי חוזרות יותר משעמם יכול להיר…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
הפרויקט ממומן על ידי אוטיזם מדבר מחקר פיילוט גרנט # 2597 ועל ידי הקרן הלאומית למדע בארה"ב פרס הפקולטה הקריירה המוקדמת פיתוח # BCS-0846892.
Materials
| Material Name | Type | Company | Catalogue Number | Comment |
|---|---|---|---|---|
| 128-channel BioSemi ActiveTwo measurement system | BioSemi | http://www.biosemi.com | ||
| 32 channel A-set + CMS/DRL | BioSemi | P32-ABC-ACMS | ||
| 32 channel B-set | BioSemi | P32-ABC-B | ||
| 32 channel C-set | BioSemi | P32-ABC-C | ||
| 32 channel D-set | BioSemi | P32-ABC-D | ||
| EX1-EX8 electrodes | BioSemi | 8 x TP PIN | ||
| 128-channel cap | BioSemi | CAP M 128 | ||
| EyeLink 1000 infrared gaze tracker | SR Research | |||
| EyeLink 1000 Remote Camera Upgrade | SR Research | n/a | Allows for target sticker tracking | |
| SignaGel electrode gel | Parker Labs | n/a | ||
| 0.05% KCl electrolytic (NaCl) gel | n/a | n/a | Purchased from compounding pharmacy | |
| Intensity Pro | Blackmagic Design |
References
- Bell, A. J., Sejnowski, T. J. An information maximisation approach to blind separation and blind deconvolution. Neural Computation. 7, 1129-1159 (1995).
- Belmonte, M. K. Shifts of visual spatial attention modulate a steady-state visual evoked potential. Cognitive Brain Research. 6, 295-307 (1998).
- Belmonte, M. K. Abnormal attention in autism shown by steady-state visual evoked potentials. Autism. 4, 269-285 (2000).
- Benton, A. L., Sivan, A. B., Hamsher, K., Varney, N. R., Spreen, O. . Contributions to Neuropsychological Assessment. , (1994).
- Berka, C., Levendowski, D. J., Cvetinovic, M. M., Petrovic, M. M., Davis, G., Lumicao, M. N., Zivkovic, V. T. Real-time analyses of EEG indexes of alertness, cognition and memory acquired with a wireless EEG headset. International Journal of Human-Computer Interaction. 17, 151-170 (2004).
- Bradley, M. M., Miccoli, L., Escrig, M. A., Lang, P. J. The pupil as a measure of emotional arousal and autonomic activation. Psychophysiology. 45, 602-607 (2008).
- Brookings, J. B., Wilson, G. F., Swain, C. R. Psychophysiological responses to changes in work-load during simulated air traffic control. Biological Psychology. 42, 361-377 (1996).
- Castel, A. D., Pratt, J., Drummond, E. The effects of action video game experience on the time course of inhibition of return and the efficiency of visual search. Acta Psychologica. 119, 217-230 (2005).
- Chaytor, N., Schmitter-Edgecombe, M. The ecological validity of neuropsychological tests: a review of the literature on everyday cognitive skills. Neuropsychology Review. 13, 181-197 (2003).
- Dalton, K. M., Nacewicz, B. M., Johnstone, T., Schaefer, H. S., Gernsbacher, M. A., Goldsmith, H. H., Alexander, A. L., Davidson, R. J. Gaze fixation and the neural circuitry of face processing in autism. Nature Neuroscience. 8, 519-526 (2005).
- Delorme, A., Makeig, S. EEGLAB: an open source toolbox for analysis of single-trial EEG dynamics. Journal of Neuroscience Methods. 134, 9-21 (2004).
- Ebisawa, Y. Improved video-based eye-gaze detection method. IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement. 47, 948-955 (1998).
- Feng, J., Spence, I., Pratt, J. Playing an action video game reduces gender differences in spatial cognition. Psychological Science. 18, 850-855 (2007).
- Ferree, T. C., Luu, P., Russell, G. S., Tucker, D. M. Scalp electrode impedance, infection risk, and EEG data quality. Clinical Neurophysiology. 112, 536-544 (2001).
- Golan, O., Baron-Cohen, S. Systemizing empathy: teaching adults with Asperger syndrome or high-functioning autism to recognize complex emotions using interactive media. Development and Psychopathology. 18, 591-617 (2006).
- Graner Ray, S., S, Gender inclusive game design: Expanding the market. , (2004).
- Green, C. S., Bavelier, D. Action video game modifies visual selective attention. Nature. 423, 534-537 (2003).
- Green, C. S., Bavelier, D. Enumeration versus multiple object tracking: the case of action video game players. Cognition. 101, 217-245 .
- Green, C. S., Bavelier, D. Effect of action video games on the spatial distribution of visuospatial attention. Journal of Experimental Psychology Human Perception and Performance. 32, 1465-1478 (2006).
- Green, C. S., Bavelier, D. Action-video-game experience alters the spatial resolution of vision. Psychological Science. 18, 88-94 (2007).
- Hafed, Z. M., Clark, J. J. Microsaccades as an overt measure of covert attention shifts. Vision Research. 42, 2533-2545 (2002).
- Lieberman, H. R., Pentland, A. P. Microcomputer-based estimation of psychophysical thresholds: the best PEST. Behavior Research Methods and Instrumentation. 14, 21-25 (1982).
- Luck, S. J. . An Introduction to the Event-Related Potential Technique. , (2005).
- Lykken, D. T., Venables, P. H. Direct measurement of skin conductance: a proposal for standardization. Psychophysiology. 8, 656-672 (1971).
- Makeig, S., Delorme, A., Westerfield, M., Jung, T., Townsend, J., Courchesne, E., Sejnowski, T. J. Electroencephalographic brain dynamics following manually responded visual targets. PLoS Biology. 2, e176-e176 (2004).
- Makeig, S., Jung, T., Bell, A. J., Ghahremani, D., Sejnowski, T. J. Blind separation of auditory event-related brain responses into independent components. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 94, 10979-10984 (1997).
- Makeig, S., Westerfield, M., Jung, T. P., Enghoff, S., Townsend, J., Courchesne, E., Sejnowski, T. J. Dynamic brain sources of visual evoked responses. Science. 295, 690-694 (2002).
- Morgan, S. T., Hansen, J. C., Hillyard, S. A. Selective attention to stimulus location modulates the steady-state visual evoked potential. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 93, 4770-4774 (1996).
- Pentland, A. P. Maximum likelihood estimation: the best PEST. Perception and Psychophysics. 28, 377-379 (1980).
- Plaisted, K., Swettenham, J., Rees, L. Children with autism show local precedence in a divided attention task and global precedence in a selective attention task. Journal of Child Psychology and Psychiatry. 40, 733-742 (1999).
- Posner, M. I. Orienting of attention. Quarterly Journal of Experimental Psychology. 32, 3-25 (1980).
- Smith, M. E., McEvoy, L. K., Gevins, A. Neurophysiological indices of strategy development and skill acquisition. Cognitive Brain Research. 7, 389-404 (1999).
- St John, M., Kobus, D. A., Morrison, J. G. A multi-tasking environment for manipulating and measuring neural correlates of cognitive workload. , (2002).
- St John, M., Kobus, D. A., Morrison, J. G., Schmorrow, D. Overview of the DARPA augmented cognition technical integration experiment. International Journal of Human-Computer Interac-tion. 17, 131-149 (2004).
- Thorell, L. B., Lindqvist, S., Nutley, S. B., Bohlin, G., Klingberg, T. Training and transfer effects of executive functions in preschool children. Developmental Science. 12, 106-113 (2009).
- Valla, J. M., Ganzel, B. L., Yoder, K. J., Chen, G. M., Lyman, L. T., Sidari, A. P., Keller, A. E., Maendel, J. W., Perlman, J. E., Wong, S. K. L., Belmonte, M. K. More than maths and mindread-ing: sex differences in empathising/systemising covariance. Autism Research. , (2010).
- Witkin, H. A. Individual differences in ease of perception of embedded figures. Journal of Personality. 19, 1-15 (1950).
- Witkin, H. A., Lewis, H. B., Hertzman, M., Machover, K., Meissner, P. B., Wapner, S. . Personality through Perception. , (1954).
- Wimmer, H., Perner, J. Beliefs about beliefs: Representation and constraining function of wrong beliefs in young children’s understanding of deception. Cognition. 13, 103-128 (1983).
- von Ahn, L. Games with a purpose. Computer. 39, 92-94 (2006).
