組み合わせてコンピュータゲームベースの高密度脳波や赤外線視線追跡と行動実験
Summary
コンピュータゲームベースの認知課題中に高密度脳波および視線データを記録するための手順が説明されています。認知課題を提示するビデオゲームを使用すると、実験的なコントロールを犠牲にすることなく、生態学的妥当性を高めます。
Abstract
それらの刺激のタイミングやその他のパラメータをよく指定して制御されている限り、実験的なパラダイムは貴重であり、彼らは生態学的に有効な条件下で発生した認知処理に関連するデータが得られる限り。よく制御された刺激は、しばしば、被験者のモチベーションを維持するためにあまりにも繰り返されるので、これら2つの目標は、しばしば、対立している。脳波を脳波（EEG）を用いた研究は、しばしば生態学的妥当性および実験制御の間にこのジレンマに非常に敏感です：生理平均で達成するに十分な信号対雑音は、能力と個人にテーマプールを制限し、長時間録音の中で繰り返された試行の多数の要求と何度も何度設定タスクを実行するための忍耐。この制約は、深刻な若年層の人口と同様に高まり、不安や注意の異常と関連臨床集団を調査する研究者の能力を制限する。であっても成人、非臨床試験の被験者は、パフォーマンスや認知関与の彼らの典型的なレベルを達成できない可能性があります：実験的なタスクは同じ、、行動、認知、または神経調節雑用より少しされていないですやる気が主題誰のために、として本質的にやる気とタスクに従事している対象。文学の成長体は、ビデオゲーム内で実験を埋め込むことが実験的制御と生態学的妥当性の間にこのジレンマの角の間に方法を提供することができることを示しています。ゲームの物語は、彼らの生態学的妥当性（チェイター＆シュミッター-エッジコム、2003）の強化、タスクが発生するより現実的なコンテキストを提供します。また、このコンテキストはタスクを完了するためにモチベーションを提供します。私たちのゲームでは、被験者は、海賊を撃退、資源を収集するための通信を傍受するに様々なミッションを実行するか、外交関係を促進する。そうすることで、彼らはまた、ポズナー注意シフトパラダイム（ポズナー、1980）、運動抑制、心理物理学的運動のコヒーレンスのしきい値タスクを、組込み図テスト（ウィトキンのGO / NO -に行くテストを含む、認知タスクの配列を、実行、1950、1954）と理論の心（ウィマー＆Perner、1983）タスク。ゲームソフトは、ログファイルに自動的にゲームの刺激と被験者の行動や反応を登録し、生理学的データレコーダーと同期するイベントコードを送信します。このようにゲームは、EEGやfMRIを、そして視線の瞬間から瞬間の追跡と同様に生理的な措置と組み合わせることができます。瞳孔拡張（ブラッドリーら 、2008）に反映されている視線の追跡は、行動的なタスク（例えば、固定）と実験的刺激に対する明白な注意を払って、被験者の遵守を確認し、また生理的覚醒ができます。新しいオブジェクトを小さな穴のあるするには小さすぎるが、発症のような急速な眼球運動をし、同じように角距離とピーク速度との間の同じ関係を持って – 偉大な十分なサンプリング周波数では、視線の追跡もmicrosaccadesに反映されている秘密の注目を評価に役立つことがあります長い距離を通過するサッケード。 microsaccadesの方向の分布は、注目の（特に）秘密の方向（Hafed＆クラーク、2002）と相関している。
Protocol
1。娯楽と科学的に有益なビデオゲームを設計する 科学的価値とプレイアビリティの懸念がお互いに通知するゲームデザインのプロセスを反復適用する。実験者として、あなたがコンピュータのゲームに組み込まれて表示することを刺激し、行動パラダイムへとアイデアを持っている。あなたがゲームデザイナーではないので、ゲーム中にこれらのパラダイムを構築する?…
Discussion
おそらく、統合的研究への単一の最も重要な障害は、単一の実験対象が（特に1つの臨床人口から）合理的に疲労になる前に実行するように期待できること。時間の量の実用的な制限です残念ながら、多くの場合、制御刺激が視野の科学者の視点からのものである、より多くの反復的で退屈な実験では、ビューの被験者の視点から見えることができます。近年の神経精神疾患に関する行動の研…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
このプロジェクトは、自閉症によって運営されているパイロット研究助成＃2597と米国国立科学財団学部初期のキャリア開発賞＃BCS – 0846892によってスピークス。
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).
Tags
Computer Game-based Behavioural ExperimentsHigh-density EEGInfrared Gaze TrackingExperimental ParadigmsStimuli TimingCognitive ProcessingEcologically Valid ConditionsElectroencephalography (EEG)Physiological AveragesRepeated TrialsRecording SessionsSubject PoolYounger PopulationsClinical PopulationsHeightened AnxietyAttentional AbnormalitiesAdult Non-clinical SubjectsPerformance LevelsCognitive EngagementVideo Games
Cite This Article
Yoder, K. J., Belmonte, M. K. Combining Computer Game-Based Behavioural Experiments With High-Density EEG and Infrared Gaze Tracking. J. Vis. Exp. (46), e2320, doi:10.3791/2320 (2010).