利用脑电图测量和高质量视频记录分析媒体内容的视觉感知
2018年5月26日
我们在观看媒体内容的同时, 对上只是一眨眼率进行检测、获取和分析。
该实验程序的总体目标是在脑电图和肌电图记录的帮助下，通过量化自发性眨眼率来分析媒体内容的视觉感知。在这里，我们将关注参与者在屏幕上观看电影时的眨眼率。眨眼的主要功能是保护角膜免受机械和化学损伤，并保持其湿润并保护其免受外来碎屑的侵害。
这种类型的眨眼可以由不同类型的眼睑运动产生。例如，我们有由机械或化学或疼痛受体激活产生的角膜反射，它们可以在角膜和皮肤中找到。这些受体的刺激与三叉神经的刺激方式相同：首先是三叉神经，然后是三叉神经，它们激活它们位于面部核中的运动神经元。
但是眨眼还有一个不太为人所知的功能，它与视觉输入的认知过程有关。事实上，这通常是由于那些自发的眨眼，在一天中的每次视觉周期中发生的事情，视觉感知在眨眼期间会焕然一新。所以一侧的眨眼略微改变了我们对现实的视觉感知。
我们没有意识到这一点。事实上，我们没有意识到，在那些持续大约 100-200 毫秒的自发眨眼期间，我们确信我们仍然能看到，但这是不可能的，因为在这段时间内，瞳孔被眼睑、上眼睑覆盖。使用 EG/MG 测量分析媒体内容的视觉感知的优势在于，与其他 30 种情况（如 FMRI）相比，数据的高度临时解决方案。
通过使用 EG/MG，我们可以获得不同频率的大脑和眼睑活动。该程序的优点是脑电活动对所选视觉刺激的呈现具有高度同步响应。控制媒体内容和视觉感知的所有变量和参数非常重要。
因此，最好创建自己的视频电影。在这方面，为此，实验室或媒体中心可以使用摄像机创建自己的内容。参与者的选择也非常重要。
多项调查证明，在执行视觉任务期间或寻求视觉任务时，受试者之间存在不同的感知模式。因此，需要注意参与者的选择。例如，在这个实验中，比较了媒体与非媒体专业人士进行的自发眨眼率。
在这种情况下，选择媒体专业人士时有一些具体的标准。他们必须拥有至少 6 年的在日常工作中做出与媒体编辑或音频剪辑相关的决策的经验。选择主题的具体标准应写在出版物的方法部分。
为视频电影的演示创建适当的方案。任何分散注意力的元素都会惹恼您的实验参与者。在我们的例子中，创建了两个黑色结构来定义一个灵活的空间。
一个黑色结构作为现场比赛刺激的背景。第二个黑色结构具有相同的尺寸，中间有一个孔，用于为视频刺激的呈现提供屏幕。为执行实验程序创造一个舒适的空间非常重要。
在这里，我们向参与者展示了三部具有相同内容和持续时间的电影的片段。一个是一镜到底的电影，有一个开放镜头，没有摄像机移动。另一部是好莱坞风格的电影，有 33 个镜头，平均镜头长度为 5.9 秒，整个镜头保持连续性，具有内容、节奏、空间和时间的关系。
最后，第三个视频是一部 MTV 风格的电影，有 79 个镜头，平均镜头长度为 2.4 秒。在这里，镜头之间的内容、节奏、空间和时间存在不连续性。要开始脑电图/肌电图会议，您必须准备以下材料：帽子、控制箱装置、电极、导电凝胶、注射器、用于测量参与者头部的仪表和其他基本产品。
现在首先将 EEG 帽设置到受试者的头部。清洁皮肤表面以去除任何污垢、护发产品的迹象。测量参与者的头部。
测量 nasion 和 inion 之间的距离，并将中间点标记为顶点。使用 10-20 系统在 EEG 帽中准备电极。将 CAP 放在标记后面的主体上，使顶点与 CAP 的中心零点匹配。
在注射器的帮助下将导电凝胶涂抹在电极上，并确保盖子调整正确。接下来，将参比电极和电图放在受试者的头部中。询问实验对象他或她是否感到舒适并为会议做好准备。
检查控制箱是否正确连接到注册数据的计算机。检查每个电极的信号是否正确，否则检查电极。在记录 EEG/EMG 活动时，最好检查这些电信号是否使用制造商提供的软件或为实验开发的任何其他软件正确记录。
确认 EEG/EMG 信号的适当电导，并在必要时更改会话的任何参数。检查完所有内容后，您可以开始录制会话。将 EEG/EMG 数据存储在您的文件中，并导入它们进行软件分析。
眨眼通常被认为是脑电图记录中的伪影。因此，任何软件协议都应该有一个很好的眨眼检测器。如此处使用，使用特定的 EEG 和 EMG 电极，并以最合适的频率过滤相应的波段是一个很好的程序。
选择并筛选数据，并应用适当的眨眼筛选器来确定这些眨眼的次数和时间。将结果三角形化的一个好方法是使用高清摄像机记录参与者的眼睛。这将允许您在对软件检测到的眼睑反应有任何疑问时检查眼球运动。
在这个参与者示例中，我们在观看其中一个呈现的刺激时发现了几次眨眼。在 FP1 、 FP2 和 EOG 电极中检测到这些。该图显示了非媒体和媒体专业人士在观看不同编辑风格时自发眨眼率的比较。
根据我们的结果，媒体专业化和媒体版会影响观众的眨眼率。使用 EEG 或 EMG 记录来分析受试者的视觉感知，研究人员可以访问多个频段中的不同大脑活动。在这个实验中，我们注意眨眼率，但现在可以对治疗期间获得的脑电图数据进行多重分析。
这是第一项报告与媒体视觉风格和媒体专业化相关的不同大脑和肌肉活动的研究。与其他媒体接收技术相比，EG/MG 记录可以帮助确定感知媒体内容过程中的大脑和肌肉活动。
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概述
本研究重点关注参与者观看媒体内容时的眨眼率的检测、获取和分析。通过量化自发眨眼率，研究旨在增进对视觉感知的理解。
研究的主要组成部分
科学领域
- 神经科学
- 行为分析
- 视觉感知
背景
- 眨眼保护角膜并保持湿润。
- 不同的眼睑运动可以触发各种类型的眨眼。
- 角膜反射由机械、化学或疼痛刺激激活。
- 三叉神经元在眨眼反射通路中起关键作用。
研究目的
- 通过自发眨眼率分析视觉感知。
- 了解媒体内容与眨眼频率之间的关系。
- 利用脑电图和肌电图记录进行数据收集。
使用的方法
- 参与者观看电影，同时记录其眨眼率。
- 脑电图记录用于监测大脑活动。
- 肌电图记录捕捉与眨眼相关的肌肉活动。
- 数据分析聚焦于媒体内容与眨眼率之间的相关性。
主要结果
- 在不同的媒体片段中观察到眨眼率的变化。
- 电生理数据提供了关于视觉感知机制的见解。
- 研究结果表明情感参与度与眨眼频率之间存在联系。
- 结果有助于理解眨眼在视觉处理中的作用。
结论
- 眨眼率可以作为媒体消费过程中视觉感知的一个衡量标准。
- 研究增进了对视觉刺激生理反应的认识。
- 未来的研究可以探索这些发现在各种情境中的影响。
常见问题
Executive Industry Relevance
This method enables objective quantification of spontaneous eye blink rates as a proxy for visual perception during media consumption, offering a non-invasive biomarker for cognitive engagement. By linking electroencephalographic and electromyographic signals to media editing styles and professionalization, it supports mechanistic de-risking in target validation for neuroscience-related therapeutic areas. The approach provides translational value for assay development in phenotypic screening of CNS-active compounds where visual processing endpoints are relevant.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Scientific Value: Enables interrogation of therapeutic hypotheses related to visual perception pathways through quantification of spontaneous eye blink rates as a cognitive biomarker.
- Operational Value: Supports biological de-risking by providing quantitative, reproducible measures of neural and muscular responses to visual stimuli.
- Predictive Value: Facilitates mechanistic de-risking by isolating the effect of media editing style on eyeblink rate, aiding in target confidence assessment for CNS targets.
Screening & Assay Development
- Assay Readiness: Prepares validated biological systems (human participants) for downstream screening by standardizing stimulus presentation and synchronized EEG/EMG acquisition.
- Quantitative Output: Generates reproducible, millisecond-synchronized data on eyeblink frequency, enabling reliable compound evaluation in visual perception assays.
- Scalability: Uses purpose-made video content with controlled parameters to ensure reproducibility across screening campaigns and platform reuse.
Translational & Preclinical Research
- Translational Continuity: Connects discovery-phase eyeblink rate measurements to preclinical validation by aligning with disease-relevant systems where visual processing is impaired.
- Mechanistic De-risking: Focuses on predictive confidence by isolating cognitive contributions to eyeblink rate independent of reflexive blinking, reducing ambiguity in target mechanism.
- Risk-Adjusted Advancement: Supports go/no-go decisions by providing objective, quantifiable endpoints for visual perception changes induced by therapeutic candidates.
Pipeline & Workflow Integration
The method fits within the discovery continuum from hypothesis testing through lead identification to preclinical validation, particularly for therapeutics targeting visual or cognitive pathways.
- Discovery Biology: Supports hypothesis testing and pathway clarification by quantifying spontaneous eye blink rate changes in response to controlled visual stimuli.
- Screening: Enables assay readiness through high-temporal-resolution EEG/EMG recordings that are synchronized with video stimulus presentation.
- Analytics: Delivers quantitative dependent variable measurements (eyeblink rate, frequency, timing) that allow comparison across experimental conditions and compound treatments.
- Translational Research: Connects to preclinical continuity by providing a translatable biomarker of visual perception applicable in both human and model systems.
- Enterprise Reuse: Establishes a reusable capability for assessing visual perception across multiple projects, reducing redundant setup and enhancing cross-study comparability.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Predictive confidence in target validation through reduction of mechanistic ambiguity in visual perception pathways.
- Operational Value: Standardization and reproducibility via synchronized EEG/EMG acquisition and controlled stimulus delivery.
- Strategic Value: Better go/no-go decisions by providing objective, quantifiable biomarkers for cognitive engagement, reducing late-stage biological risk.
- Portfolio Impact: Risk-adjusted prioritization based on measurable effects on visual perception endpoints, improving capital efficiency in CNS drug development.
Implementation Considerations
- Requires expertise in neurophysiology, EEG/EMG signal acquisition, and experimental design for visual perception studies.
- Needs instrumentation including 20-channel EEG wireless system, conductive gel, electrodes, and high-definition video recording equipment.
- Demands cross-team standardization of stimulus timing, electrode placement (10-20 system), and blink detection protocols.
- Involves adaptation considerations across model systems, particularly in translating human eyeblink biomarkers to preclinical models.
- Limited by the need to control for confounding variables such as fatigue, medication, and individual blink baseline variability.
