Artículo de método

La combinación de PC del juego basado en experimentos del comportamiento de alta densidad de seguimiento de mirada EEG e infrarrojo

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DOI:

10.3791/2320

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16 de diciembre de 2010

 , 
1Department of Human Development, Cornell University, 2Social Sciences Division, University of Chicago, 3National Brain Research Centre, Manesar, India

En este artículo

Resumen

Procedimientos para la grabación de alta densidad de datos de EEG y la mirada en equipo basado en juego de las tareas cognitivas se describen. El uso de un juego de vídeo para presentar las tareas cognitivas mejora validez ecológica sin sacrificar el control experimental.

Resumen

Paradigmas experimentales son valiosos en la medida en el tiempo y otros parámetros de los estímulos están bien especificados y controlados, y la medida en que el rendimiento de datos relevantes para el proceso cognitivo que se produce bajo condiciones ecológicamente válida. Estos dos objetivos a menudo están en desacuerdo, ya que los estímulos bien controlados a menudo son demasiado repetitivos para mantener la motivación de los sujetos. Los estudios que emplean la electroencefalografía (EEG) a menudo son especialmente sensibles a este dilema entre la validez ecológica y el control experimental: lograr suficiente relación señal-ruido en los promedios de las demandas fisiológicas un gran número de ensayos repetidos en largas sesiones de grabación, lo que limita la piscina con sujeción a las personas con la capacidad y la paciencia para llevar a cabo una tarea determinada una y otra vez. Esta restricción limita severamente la capacidad de los investigadores para investigar las poblaciones más jóvenes, así como las poblaciones clínicas asociadas con una mayor ansiedad o alteraciones atencionales. Incluso los adultos, los sujetos no clínicos pueden no ser capaces de alcanzar sus niveles típicos de rendimiento o compromiso cognitivo: un tema sin motivación para que una tarea experimental es poco más que una tarea no es lo mismo, conductual, cognitiva o de origen neurológico, como sujeto que es intrínsecamente motivados y comprometidos con la tarea. Un creciente cuerpo de literatura que demuestra que la integración de los experimentos dentro de los juegos de vídeo puede proporcionar una manera entre los cuernos de este dilema entre el control experimental y la validez ecológica. El relato de un juego proporciona un contexto más realista en el que las tareas se producen, mejorando su validez ecológica (Chaytor y Schmitter Edgecombe, 2003). Además, este contexto proporciona la motivación para completar sus tareas. En nuestro juego, los sujetos realizar varias misiones de colecta de recursos, defenderse de los piratas, interceptar comunicaciones o facilitar las relaciones diplomáticas. De esta manera, también realizan una gran variedad de tareas cognitivas, incluyendo la atención de Posner-cambio de paradigma (Posner, 1980), vaya a / no-go la prueba de inhibición de motor, una coherencia psicofísica movimiento tarea umbral, la prueba incorporada figuras (Witkin , 1950, 1954) y una teoría de la mente (Wimmer y Perner, 1983) la tarea. El software del juego registra automáticamente los estímulos del juego y las acciones de los sujetos y las respuestas en un archivo de registro, y envía los códigos de eventos para sincronizar con registradores de datos fisiológicos. Así, el juego se puede combinar con las medidas fisiológicas, tales como EEG o fMRI, y con el seguimiento de momento a momento de la mirada. Seguimiento de la mirada puede verificar el cumplimiento de los sujetos con las tareas de comportamiento (por ejemplo, la fijación) y la atención a estímulos experimentales, y también la activación fisiológica como se refleja en dilatación de la pupila (Bradley et al., 2008). A grandes frecuencias de muestreo suficiente, el seguimiento de la mirada también puede ayudar a evaluar la atención encubierta como se refleja en microsacadas - movimientos oculares que son demasiado pequeños para foveate un nuevo objeto, sino que son tan rápidos en el inicio y tener la misma relación entre la distancia angular y la velocidad máxima al igual que sacudidas que recorren grandes distancias. La distribución de las direcciones de microsacadas se correlaciona con la dirección (en caso contrario) encubiertas de la atención (Hafed y Clark, 2002).

Protocolo

1. Diseño de un juego de video de entretenimiento informativo y científico

  1. Aplicar un proceso iterativo de diseño de juegos en los que se refiere a un valor científico y la jugabilidad se informarán mutuamente. Como investigador, usted tiene ideas en cuanto a los estímulos y los paradigmas de comportamiento que usted desea ver integrado en un juego de ordenador. Porque usted no es un diseñador de juegos, la tarea de construir estos paradigmas en los juegos puede parecer un detalle que se pueden abordar después de la mayoría del trabajo se ha completado. Nada podría estar más lejos de la verdad. Sea o no un juego atraerá a los jugadores motivados - y por lo tanto si los datos se recogerán en las condiciones de validez ecológica máxima - depende fundamentalmente de un buen diseño. El diseño del juego es distinta de la programación de juegos y la aplicación, y por lo general se lleva a cabo por diferentes personas con diferentes conocimientos. Su presupuesto puede permitir a los diseñadores profesionales, o puede permitir que sólo para estudiantes de diseño - según sea el caso, sin embargo, el diseño debe ser entendido como una tarea distinta de la aplicación, y al corriente con la tarea, pero no es sinónimo de, la especificación del paradigma experimental . No todas sus ideas y las restricciones será realizable como un juego jugable. Un buen diseñador volverá a usted con preguntas y sugerencias sobre la forma en que su paradigma experimental podría ser más flexible con el fin de producir un juego jugable y divertida. En nuestra experiencia, el diseño del juego de la ciencia experimental es un proceso iterativo en el que los experimentadores la mano del juego de los diseñadores un conjunto de restricciones, los diseñadores del juego mano de nuevo las ideas de diseño y sugerencias para la modificación de estas limitaciones, los experimentadores replantear las limitaciones en la respuesta a estos comentarios , y así sucesivamente.
  2. Diseño para los jugadores de ambos sexos. A nivel poblacional, cultural y basada en la biología rasgos cognitivos distinguir machos y hembras (Valla et al., 2010). Muchos formatos estándar de vídeo juego - en particular la "acción en primera persona" - atraer a un perfil cognitivo típicamente masculina. Los diseños estándar de juego, entonces, introducir un sesgo de reclutamiento macho y una confunden entre el rendimiento y de comportamiento sexual. La triste realidad es que las personas que se especializan en el diseño del juego sin género (Graner Ray, 2004) son escasos. Tenga en cuenta que la mayoría de los profesionales de los juegos (y alumnos) son hombres, y que cuando se deja sin supervisión con un paradigma experimental que será, casi inevitablemente, acaban de diseñar un juego de disparos en primera persona a su alrededor.
  3. Utilice el tiempo de juego para recoger pruebas repetidas de manera eficiente. Juego basado en eventos relacionados con experimentos potenciales requiere la recopilación de muchos ensayos repetidos (por lo general al menos un centenar por condición) de muchas tareas cognitivas independientes para llevar a cabo durante una sesión experimental única sin fatigar a los sujetos experimentales . Considerar la proporción de tiempo de juego en el que las pruebas experimentales en realidad se está realizando. ¿Qué cantidad de tiempo de contacto del jugador con el juego será directamente científicamente útiles para proporcionar los datos experimentales, y la cantidad de tiempo de contacto se "carga" que une a estos ensayos experimentales, así como en una narración del juego? Diseño con el fin de maximizar el porcentaje de tiempo de juego que serán de utilidad para la adquisición de datos. Para evitar la repetición franca, considere intercalando experiencias de diferentes tipos, por ejemplo, una tarea activa de comportamiento marcado por un estímulo sensorial pasiva. Después de rechazar cualquier ensayo malo, se puede acumular pruebas suficientes para promediar fisiológicas, sin que el jugador impaciente o aburrido con el juego? Si la respuesta a esta pregunta es no, debe modificar el diseño.
  4. Evitar la hinchazón experimentos con otros factores o condiciones que pueden parecer la tentación de agregar condiciones y las variaciones dentro de los paradigmas experimentales, con el fin de abordar las cuestiones relacionadas -. Por ejemplo, en una tarea de atención cómo podría electrofisiología y el rendimiento de comportamiento verse afectado en un contexto en el que los distractores pueden aparecer, frente a un contexto en el que todos los estímulos es una tarea relevante? O en un contexto de señales sensoriales multimodal versus unimodal? En el mejor de los casos, el factoring como sería añadir información útil, y los números fisiológicamente adecuada de las pruebas será adquirida dentro de cada factor. En el peor de los casos, sin embargo, factoring conduce a una "hinchazón experimento" en el que ninguna condición de individuo es portador de un número suficiente de observaciones, el análisis por lo tanto, debe derrumbar las observaciones a través de condiciones, y el único resultado es un aumento de problemas en la varianza dentro de la muestra. Este problema de "hinchazón experimento" se vuelve más significativo cuando los experimentos se realicen en un formato de juego, porque la variedad es una propiedad deseable en un juego. Añadir factores sólo si usted puede estar seguro de que cada factor individual contendrá un número de ensayos suficiente para un promedio de, sin tener que manejar al jugador para el aburrimiento.
  5. Evite eventos en el tiempo, dar al jugador el control de cuando las cosas suceden, siempre que sea posible, pida que el jugador Muchas poblaciones neuropsiquiátricos tienen dificultades con la función ejecutiva, es decir, en la rápida planificación y ejecución de acciones en respuesta a los estímulos sensoriales.. Ellos pueden tener una gran habilidad y en algunas tareas incluso superar el rendimiento normal - pero esto puede ser un intenso estudio y consideración, el estilo deliberado de la habilidad, a menudo no se expresan bajo la presión del tiempo. Así que es importante asegurarse de que el calendario de eventos no es controlado por el ordenador (excepto en los casos en que el experimento lo requiere), pero por el jugador. Pequeñas adiciones como el botón "Siguiente" o un botón de "listo" puede marcar la diferencia. Por ejemplo, parte de nuestro juego (Figura 1) implementa un "go / no-go" test de inhibición ejecutiva, en la que el jugador está obligado a responder o retener a una respuesta basada en la identidad de un objetivo que se desprende de un espacio "agujero de gusano". En lugar de causar el objetivo de salir en un momento completamente arbitraria, nuestro software de espera para el jugador para lanzar un rayo que se abre el agujero de gusano. El objetivo entonces surge después de un tiempo aleatorio. Este enfoque permite la medición de los eventos cerebrales de anticipación y respuesta relacionadas con la electricidad, mientras que se permite que el jugador de prepararse para el contexto del comportamiento. Por lo tanto, siempre que las restricciones del permiso de paradigma experimental, los juegos deben ser jugador centrada en lugar de centrado en el equipo, y el juego debe ser orientada a eventos en lugar de por tiempo.
  6. No dependen de la memoria de un jugador para recibir instrucciones;. Pedirá al jugador cada vez que un corolario de la cuestión de la función ejecutiva es que el jugador puede tener problemas para recordar una secuencia de pasos. Incluso si (s) que ha aprendido en una clase particular que desencadena la acción clave A y B X clave desencadena la acción Y, estas asociaciones no arbitrario podría ser recordado, a menos que el jugador ha tenido la oportunidad de practicar estas acciones de forma activa, muchas veces.
  7. Otro corolario: no hacer de entrada y salida asignaciones dependen del estado del juego los diseñadores y ejecutores de todo podría estar tentado a ocultar funciones dentro de los sub-menús, cuyo acceso depende del jugador haciendo clic en el menú principal correcta, o para hacer una. arrastre del ratón hacer algo diferente después de un clic que después no haga clic en (o, peor aún, algo diferente después de un clic izquierdo que después de un clic derecho). Evitar esa lógica secuencial en la interfaz de usuario. Siempre que sea posible, utilizar la lógica puramente combinacional. Algo de lógica secuencial, por supuesto, inevitable - por ejemplo, en la transición de un contexto de juego o un mini-juego a otro - pero debe utilizarse con moderación y sólo cuando sea absolutamente necesario.
  8. En lugar de una secuencia de acciones, pedir una acción a la vez. Acciones rápidas pueden ser bastante difícil por sí mismos, pero cuando los pacientes neuropsiquiátricos frente a la demanda adicional de llevar a cabo varias de estas acciones con rapidez y en la secuencia apropiada que puede sentirse muy abrumado . En lugar de requerir secuencias de insumos en respuesta a una solicitud única, tratar de pronto por separado para cada entrada.
  9. Utilizar las imágenes, no exclusivamente palabras jugadores con deficiencias en el lenguaje, la lectura, la atención o la memoria no se puede comprender instrucciones textuales -. No porque el jugador es incapaz de comprender, sino porque (s) que se está concentrando tanto en la decodificación de las palabras individuales que (s ) no puede prescindir de un gran esfuerzo para poner las palabras juntas en el significado de frases y relatos. A veces, el texto es inevitable, si el texto se utiliza, evitar la verbosidad, no saturar la pantalla con las palabras, se incluyen una serie de "siguiente" pide que los pasajes por separado en trozos manejables, y que permiten al jugador para ir hacia atrás a través de estas instrucciones para revisar texto (s) que ya ha visto.
  10. Los jugadores deben aprender haciendo, no sólo por observar o leer o escuchar En este sentido, las poblaciones de pacientes no son diferentes de las personas en general:. Todos aprendemos mejor cuando podemos ser activos en lugar de alumnos pasivos. Los desafíos que enfrentan los pacientes neuropsiquiátricos que sea aún más crucial que las actividades de juego implican el aprendizaje mediante la práctica, en lugar de depender de aprendizaje mediante la lectura o aprendizaje a través de la escucha. Esto es particularmente cierto en los tutoriales del juego o instrucciones.
  11. Evitar en función de eventos simultáneos o casi simultánea en diferentes canales de percepción (por ejemplo, diferentes lugares en la pantalla, o de los sentidos diferentes, tales como video con audio). Algunos pacientes neuropsiquiátricos pueden tener dificultades con la integración de la percepción, y puede centrarse en un solo canal de percepción en a la vez. Al centrarse en un punto o área de la pantalla, los eventos de distancia de este enfoque espacial de la atención no puede registrar. Anatema para este tipo de jugador sería una pantalla de la cabina con medidores de muchos indicando las cantidades diferentes que todos tenemos que be observa al mismo tiempo - o una presentación visual que debe ser observado en el mismo tiempo que una señal auditiva se habla o de otra índole. En su lugar, ya sea información se debe mostrar en una región de la pantalla o de un canal sensorial, o el tiempo suficiente se debe permitir que desviar la atención entre los puntos en el espacio visual, o entre los canales sensoriales. En jugadores con autismo, por ejemplo, cambios de la atención puede tomar de 2 a 3 segundos (Belmonte, 2000) - diez veces más largo que para otros jugadores! Piense en lo que sería como estar mirando a la pantalla a través de un telescopio de largo que magnifica un área pequeña, pero deja fuera de la periferia.
  12. Evitar evocar ansiedad innecesaria poblaciones neuropsiquiátricas pueden ser mucho más propensos a la ansiedad que otros jugadores -. Sobre todo cuando se enfrentan a una tarea nueva y sin práctica, o con una tarea programada, o con un escenario interactivo que está fuera de su control. Hacer todo lo posible para asegurarse de que el jugador no el equipo, es el que controla lo que sucede después, y que el jugador tiene la posibilidad de practicar y sentirse cómodos con las exigencias del juego. Considerar la inclusión de un tutorial que permite al jugador a pasar por todas las acciones del juego - por ejemplo, clics y pulsaciones de tecla - como (s) que recibe la instrucción.
  13. Para eventos que se repiten, variando el tiempo un poco para que el tiempo entre dos sucesivas instancias del evento no es constante. Expertos de procesamiento de señales se conoce el fenómeno de aliasing, en el que un muestreo discreto de una señal de alta frecuencia a la muy baja tasa de muestreo produce un artefacto de baja frecuencia de oscilación. Los aspectos que rodean las medidas de EEG de eventos repetidos tiene mucho en común con el aliasing. Tomemos como ejemplo la situación que existe cuando una tecla de movimiento se mantiene pulsado: el avatar del jugador se mueve a una velocidad determinada, por ejemplo, una vez cada 500 ms. Supongamos que uno está interesado en la respuesta cerebral al efecto de movimiento. Supongamos también, sin embargo, que hay un proceso continuo, endógeno (es decir, impulsado internamente) 10 hz oscilación en la corteza visual que no tiene nada que ver directamente con este fenómeno exógeno. Desde 500 ms es un múltiplo entero del periodo de 100 ms de esta oscilación, el muestreo de la respuesta cerebral exógena a cada movimiento también se muestra la oscilación endógeno en el mismo punto en su fase cada vez, y el análisis, pues, atribuir deshonestamente la señal endógena una respuesta a los estímulos exógenos movimiento. Para evitar esta ambigüedad en el análisis de EEG, se puede añadir una pequeña cantidad de fluctuación temporal de los intervalos entre estímulos (Luck, 2005, p. 135) - no tanto como para hacerlos parecer poco natural variable para el jugador, pero lo suficiente para obtener deshacerse de este artefacto fase. La cantidad exacta depende de lo que parece natural dada la separación de eventos, en este ejemplo de un evento de 500 ms se pueda considerar que cualquier variación de más del 10% del intervalo en cualquier dirección que parece natural, por lo que se podría optar por variar los intervalos más de una distribución uniforme de 450 ms y 550 ms. Agregar como la fluctuación temporal tanto como parece natural, sin sacrificar la facilidad de uso.
  14. . Diseño de la extensibilidad en mente traer un juego de computadora completa del concepto a la realización es una empresa mucho tiempo y mucha mano de obra - puede que te encuentres, efectivamente, trabajando un día de trabajo como investigador y un trabajo nocturno como un diseñador de juegos y de proyectos manager! Tiene sentido, por lo tanto, para hacer el juego flexible y extensible, de modo que los experimentos que no puede haber sido concebido cuando el juego fue diseñado por primera vez se puede añadir sin definición e implementación de un sistema de juego completamente nuevo. Este objetivo de la extensibilidad puede ser realizado en parte en el diseño del juego y en parte en el diseño del software.

    En el diseño del juego, considere un sistema que permite la adición de módulos de juego. En nuestro sistema, un juego principal se apoya en un conjunto ampliable de mini-juegos: los jugadores deben entrar en cada uno de los mini-juegos con el fin de adquirir o mantener a los recursos que son de valor en el juego principal. Cada mini-juego incorpora dos-tres experimentos. Por ejemplo, después de haber diseñado una colonia espacial, los jugadores entran en una función ejecutiva y la percepción visual mini-juego en el que dirigir una nave espacial a través de un campo de estrellas a la deriva y decidir cómo responder a las naves amigas o adversario (Figura 1), la atención visual mini-juego en el que detectar asteroides que pueden ser extraídos de las materias primas para construir esa colonia (Figura 2), una emoción, la percepción de mini-juego en el que ayuda en una negociación diplomática, haciendo coincidir los rostros de diferentes personas que están mostrando las mismas emociones (Figura 3), y una social, cognitivo mini-juego en el que socavan los esfuerzos de los piratas que quieren robar sus suministros de colonia (Figura 4). En la práctica, es bastante fácil de encontrar un orgullo dentro de la cual puede ser una tarea experimental nuevo integrado en la narrativa del juego - pero la facilidad general para permitir que dicha integración debe ser designed en un a priori.

    Aunque los jugadores son conscientes del hecho general de que están realizando experimentos, la recolección de datos experimentales es discreto: Durante la tarea de dirigir un estimador de máxima verosimilitud (Pentland, 1980; Lieberman y Pentland, 1982) calcula el umbral psicofísico del jugador para la percepción de movimiento coherente del campo de estrellas a la deriva. Durante la tarea de asteroides, la mirada se mantiene en el centro inferior de la pantalla para poder ver las impurezas en el procesador de mineral (y dirección de la mirada es verificada por el seguimiento de la mirada), mientras que cada uno de los cuatro sectores en los que los asteroides pueden aparecer destellos a una frecuencia fundamental diferente (el mínimo común múltiplo de lo que es grande) y la atención encubierta se dirige a uno de estos sectores en respuesta a una señal espacial. Los cambios en el contenido espectral de EEG puede evaluar la evolución en el tiempo de atención encubierta basada en el EEG amplitudes de las frecuencias de parpadeo que etiquetar cada sector (Morgan et al, 1996;. Belmonte, 1998).

    En el software, el "motor de juego" debe proporcionar no sólo los elementos básicos de costumbre para la visualización gráfica (por ejemplo, un motor de partículas), sino también todas las instalaciones comunes para el control experimental y registro de datos que se necesitan todos los experimentos. En particular, el motor del juego deben proporcionar métodos para mostrar externamente suministrado fijas y en movimiento de imagen activos gráficos y sonidos, y un registrador de eventos que se escribe en un archivo de disco locales y también a través de un puerto de salida (se utiliza el puerto paralelo estándar) para sincronizar con un registrador de datos de comportamiento o fisiológicas, como un rastreador de ojos, un sistema de EEG, o un escáner fMRI.
  15. Proporcionar un método para el registro de eventos del juego en nuestro sistema, el archivo de registro en el disco contiene un superconjunto de los datos enviados a través del puerto paralelo:. Mientras que el puerto paralelo recibe sólo 8 bits sin signo códigos de eventos de 1 a 255, el archivo de disco incluye ( 1) una marca de tiempo en el reloj avanza, (2) una marca de tiempo en microsegundos, (3) el código de evento numéricos enviados a través del puerto paralelo, (4) una regla mnemotécnica cadena única de este código de evento, y (5) una lista de (nombre del parámetro, el valor del parámetro) pares. Por ejemplo, la aparición de un estímulo (por ejemplo, un asteroide), en particular, las coordenadas de visualización angular absoluta o podría ser marcados con un código de evento apropiado y mnemónica con las dos coordenadas como parámetros. Porque puede haber más de 255 eventos únicos, considerar la emisión de códigos de eventos que marcan el principio y el final de la auto-contenida contextos (por ejemplo, cada mini-juegos o escenarios de juego) en el juego principal, y el uso de re-códigos de eventos de un contexto a otros. Las series temporales de los códigos numéricos de eventos registrados por el registrador de datos externo y la serie de tiempo de los códigos de eventos detallados y parametrizar registra en el archivo de registro local, entonces se puede utilizar para colocar el archivo de registro y el archivo de datos externo (s) en el registro temporal.
  16. Registro de los códigos de eventos de todo, absolutamente todo. ¿Sabía el avatar del jugador sólo se mueven (ya sea porque la clave del movimiento ha estado deprimido, o porque se ha pulsado constantemente y se repite es)? Eso es un hecho. Hizo una especie de movimiento de iniciar o detener o cambiar la velocidad? Eso es un hecho. Absolutamente todo lo que sucede en el juego debe ser informado con un código de evento. Experimentadores siempre puede pasar por alto los códigos de eventos, si deciden que no son de interés en el análisis. Lo que uno no puede hacer, por supuesto, es ir hacia atrás y insertar códigos de eventos después de que los datos han sido registrados. Así que poner todo en - nunca se sabe lo que podría ser útil, tal vez no inmediatamente, pero en algunos post hoc de minería de datos.

2. Prepare el equipo

  1. Una hora antes de que el sujeto llega, el balance de los electrodos sumergiéndolos en un baño de sal (1 cucharadita de sal por 1 litro de agua destilada) durante 5 a 10 minutos. No deje los electrodos en el líquido por más de 10 minutos a la vez. Electrodos equilibrada tienen pequeñas (+ / - 20μV) compensaciones.
  2. Justo antes de que llegue tema, interruptor de la cámara de seguimiento de la mirada, las cajas convertidoras y las computadoras.

    Nuestro programa de instalación utiliza cuatro equipos (ver Figura 5): uno dedicado mirada de seguimiento de ordenador (CG), un equipo dedicado de adquisición de EEG (CE), un equipo dedicado presentación del estímulo (SC), y un equipo de adquisición de vídeo y análisis de datos (VC ).

    Dos cajas convertidoras (Figura 6) manipular salidas VGA de GC y SC y enviar una señal de vídeo empalmado a VC. De esta manera, la pantalla de vista por el tema sobrepuesto con un cursor que representa la fijación de fecha y hora actuales y una se puede grabar en un archivo de vídeo en VC.

3. Configuración de EEG

  1. Medir la circunferencia de la cabeza del sujeto en todo el frente y inion. Seleccione una tapa del electrodo de tal manera que la circunferencia del sujeto está cerca de la mitad del rango de medición de la tapa.
  2. Registro de la medición de la nasion del sujeto para inion y lepies oreja a oreja derecha.
  3. Coloque la tapa en la cabeza del sujeto. Asegúrese de que la etiqueta se encuentra fuera de la tapa, que descansa sobre el cuello del sujeto. Vuelva a colocar la tapa hasta A1 (el electrodo en el vértice) se centra en lo que respecta a la nasion-inion y ejes pabellón de la oreja-oreja, y la línea media de la PAC (A25-C17) es paralela a la línea media de la cabeza del sujeto.
  4. Aplicar un anillo adhesivo para la carcasa de plástico de los electrodos EX5 y EX6. Alinear a la apertura del anillo con el electrodo de pellets. Retire el papel del anillo de adhesivo y cubrir el contacto de los electrodos con gel conductor. Lugar EX6 en mastoides derecha del sujeto y EX5 en mastoidea izquierda del sujeto.
  5. Utilice una jeringa para colocar gel conductor en cada vivienda de los electrodos. Mueva la punta de la jeringa a la parte del cabello del sujeto, a continuación, al mismo tiempo el émbolo de la jeringa y tire lejos de la cabeza. Llenar hasta gel quede al ras con la parte superior de la carcasa de plástico.

    Es mejor tener gel muy poco que demasiado. En el caso de demasiado poco de gel, más siempre se puede añadir. Con demasiado gel, el exceso puede sangrar entre los electrodos, provocando electrodo puente. Si los electrodos se puente, retire la tapa, que el lavado en seco y sujeta su pelo, y comenzar de nuevo.
  6. Con el extremo del enchufe sobre el hombro y los sensores en una mano, coloque suavemente cada electrodo en su alojamiento correspondiente. Tome sólo la carcasa de plástico de los electrodos y tener cuidado de no doblar la alambres.

    Es muy importante no tocar la punta del electrodo. Contacto con la piel o la ropa se degrada la calidad de los electrodos.
  7. Coloque el gel conductor sobre EX1-EX4 y el uso de anillos adhesivos para la fijación a la cara del sujeto. Lugar EX1 y EX2 aproximadamente 1 cm en sentido horizontal de canto izquierdo y derecho del sujeto exterior, respectivamente. Lugar EX3 y EX4 aproximadamente 1 cm por debajo de la media de los ojos izquierdo y derecho del sujeto en los huesos cigomático.
  8. Suavemente lleva electrodos recogen detrás del sujeto y Envuelva el CMS / DRL conducir alrededor de los otros para crear una cola de caballo. Coloque los lazos de velcro en la parte superior e inferior de la cola de caballo para mantener los cables en su lugar. Utilice cinta adhesiva para fijar el médico cola de caballo a la ropa en la espalda del sujeto.
  9. Aplique solución al 0,5% KCl (Lykken y Venables, 1971) a cada electrodo GSR. Use cinta adhesiva médica para colocar los electrodos GSR a los dedos índice y anular de la mano no dominante del sujeto.
  10. Han sentado en un tema no reclinable, silla inmóvil frente al monitor de la presentación del estímulo. Conecte todos los electrodos en la caja convertidora de EEG.

    Pequeña (+ / - 40 mV) las compensaciones son aceptables. Si cualquier electrodo muestra un mayor desplazamiento de + / - 40 mV, retire suavemente el electrodo de la tapa, se aplican más de gel, y el retorno del electrodo.

4. Configuración del seguimiento de la mirada

  1. Coloque una etiqueta de destino por encima de las cejas del sujeto medial a la vista.
  2. Inicie el EyeLink pop-calibración de aplicación en VC. Comenzar una nueva sesión y utilizar la interfaz de CMD para cambiar el registro de eventos para el seguimiento de la mirada. Set iguales "file_event_filter" el valor de "izquierda, derecha, fijación, BLINK, MENSAJE, BOTÓN, sacada, INPUT 'una lista completa de comandos se pueden encontrar en el archivo Data.ini que se proporciona con el software EyeLink.
  3. Desde el EyeLink pop-calibración de aplicación, inicie la instalación de la cámara. La posición de la cámara de manera que la etiqueta de destino y de los ojos del sujeto están centrados. Ajustar el enfoque hasta que el ojo para ser rastreados es clara.
  4. Calibrar y validar el sistema de seguimiento de la mirada del sujeto con la matriz de puntos de nueve puntos. Después de la validación, el software de etiquetas EyeLink cada punto de calibración con el error en grados de ángulo visual entre las medidas calibrados y validados. En una calibración aceptable bien, el error promedio en todos los puntos de calibración no exceda de 1 ° y el error en algún punto no supere los 1,5 º. En una calibración muy buena, con una media de error no exceda de 0,5 ° y el más grande de un solo punto de error no supera el 1 °.

    Si la calibración falla, asegúrese de que los umbrales de la pupila y la córnea de reflexión son las adecuadas. Si el ajuste de estos valores no soluciona los problemas de calibración, los ojos de cambiar y volver a calibrar. Asegúrese de que la tasa de muestreo se fija a 500 Hz, haga clic en el botón de 500 Hz a la izquierda de la pantalla de configuración de la cámara.

    Los procesos ópticos y computacionales mediante el cual se calcula la posición de la mirada son internas a la vista de seguimiento y no necesitan ser conocidos por los usuarios de este procedimiento. En pocas palabras, la técnica funciona mediante la iluminación de los ojos con la luz infrarroja. Luz que incide sobre la retina se refleja fuera de la vista en el mismo camino por el que entró en - esta es la propiedad óptica que hace que los "ojos rojos" en fotografías con flash tomadas con cámaras compactas. A una cámara situada lejos de la fuente de luz, sin embargo, el alumno saldrá oscura. Al mismo tiempo, algunos de la iluminación se refleja en la cooperación rnea como un destello pequeño, intenso, la posición de que sólo depende de la posición de la cabeza y no en la dirección de la mirada del ojo. La diferencia de posición entre la oscura pupila y el reflejo corneal puede ser asignada matemáticamente a la dirección de la mirada (Ebisawa, 1998). El equipo mirada-registros de seguimiento de una serie de tiempo de la resultante en el punto de coordenadas respecto, integrado con los códigos de eventos del equipo de estímulo-presentación.

5. Comience juego de ordenador

  1. De la aplicación de pop-calibración, comience el registro de datos mirada. Iniciar la grabación de vídeo sobre la grabación de VC y EEG en la CE.
  2. En Carolina del Sur, el lanzamiento del juego de vídeo.
  3. De los estímulos auditivos, intercambiar los altavoces pasivos en SC de altavoces. A continuación, conectar y encender el amplificador. El uso de un medidor de nivel de sonido, ajuste el volumen a un nivel suficiente para alcanzar la máxima amplitud (por ejemplo 80 dB) requeridos por el paradigma experimental.

6. Limpiar el equipo

  1. Después de que el tema ha terminado el juego, salir del juego y dejar los datos de la grabación pulsando el botón 'Stop' dentro de la interfaz gráfica en la CE, GC y VC. Apague y desenchufe el amplificador y los altavoces sustituir pasivos.
  2. Llenar un balde pequeño de plástico 4-5 cm de profundidad con agua destilada y microondas a máxima potencia durante 90 segundos.
  3. Apague el convertidor de EEG y desconecte todos los cables de la caja convertidora. Retire la cinta médica y los lazos de velcro de la cola de caballo lleva de EEG.
  4. Agarrar los electrodos de la carcasa de plástico, quite todos los electrodos y colocar los sensores en el agua destilada caliente. Después de los electrodos de la PAC se han retirado, retire la tapa de la cabeza del sujeto. Recuerde que debe retirar los anillos de adhesivo de los electrodos antes de sumergirlos en el agua.
  5. Utilice una botella de spray llena de agua destilada para eliminar cualquier gel a la izquierda en los electrodos.
  6. Use agua tibia y jabón para remover el gel de la tapa del electrodo.

7. Análisis de Datos

  1. En Carolina del Sur, convertir la mirada de seguimiento de EDF archivo de datos a texto ASCII con la aplicación EyeLink edf2asc.
  2. Consolidación de archivos de datos en VC, a continuación, iniciar el proceso Astropolis Toolkit (APT).

    La APT es una fuente abierta MATLAB (R2008a, The MathWorks, Natick, MA) conjunto de herramientas integrado en el entorno de código abierto EEGLAB (Delorme y Makeig, 2004). Se integra los archivos de datos diferentes producidos por este paradigma experimental y automatiza el análisis del comportamiento y EEG. Esta automatización incluye el rechazo de preprocesamiento y el artefacto, amplió el análisis de componentes independientes Infomax (ICA), aplicado con la algortihm runica (Makeig et al., 1997) en EEGLAB, y la localización del dipolo equivalente.

8. Resultados representante

Los resultados aquí presentados se obtuvieron a partir de datos experimental para examinar los niños de 10-15 años en tres grupos: personas con una enfermedad de espectro autista (ASC), los hermanos sin ningún tipo de diagnóstico clínico (SIB), y por lo general el desarrollo de los niños (TYP). Los datos de seguimiento de la mirada se han utilizado para rechazar los juicios en los que la mirada del sujeto se ha desviado de los estímulos de interés. (Las aplicaciones más complejas de los datos de la mirada también es posible, por ejemplo con la mirada como un parámetro para calcular los promedios fisiológicos y de comportamiento.)

La figura 7 muestra un evento relacionado con la perturbación del espectro obtenido de un electrodo de la línea media frontal (Fz). PresentEnemy se corresponde con la aparición de un barco enemigo (Ir) y PresentFriendly corresponde a la aparición de un barco local (No-Go). Durante la condición de No-Go, el grupo demostró el poder TYP significativamente más alta gamma (30-75 Hz) 500 a 1.500 ms post-estímulo.

La APT permite realizar comparaciones sencillas entre las medidas fisiológicas y psicométricos. Por ejemplo, en nuestro análisis, el poder alfa (8-12 Hz) durante un período de tiempo similar (300-1500ms post-estímulo) de No-Go ensayos en esta tarea de atención social, no se correlacionó negativamente con el rendimiento en una medida de sociales la percepción, la prueba de reconocimiento facial de Benton (Benton et al., 1994).

Figura 1: vídeo del Defensor Marítima (go / no-go y el punto en movimiento las tareas de la coherencia)
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Figura 2: vídeo de Stellar Prospector (modificado Posner tarea de atención visual espacial)
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Figura 3: vídeo de Cara a cara (reconocimiento de emociones faciales)
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contenido "> Figura 4: video de StarJack (" Sally-Anne prueba "de la teoría de la mente)
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Figura 5
Figura 5: Cableado de diagrama de la configuración del laboratorio.

Figura 6
Figura 6: diagrama de cableado caja convertidora de la configuración del laboratorio.

Figura 7
Figura 7: eventos relacionados con las perturbaciones del espectro de Go / No-Go trabajo grabado en Fz PresentEnemy = Ir estímulo; PresentFriendly = No-Go estímulo, ASC = autismo grupo; SIB = grupo de hermanos; TYP = grupo de control..

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Discusión

Tal vez el obstáculo más importante a los estudios de integración es el límite práctico en la cantidad de tiempo que un solo sujeto experimental (en especial uno de una población clínica) se puede esperar razonablemente para llevar a cabo antes de fatigarse. Por desgracia, a menudo el más controlado es un estímulo desde el punto de vista científico, el más repetitivo y tedioso el experimento puede parecer desde el punto de vista del sujeto. La investigación del comportamiento de los trastornos neuropsiquiátricos en los ...

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Divulgaciones

No hay conflictos de interés declarado.

Agradecimientos

Este proyecto está financiado por el Autism Speaks Piloto de Becas de Investigación # 2597 y en EE.UU. National Science Premio de la Fundación Facultad de Desarrollo Profesional # 0846892 BCS.

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Materiales

Lista de materiales utilizados en este artículo
NombreEmpresaNúmero de catálogoComentarios
Sistema de medición BioSemi ActiveTwo de 128 canalesBioSemihttp://www.biosemi.com
Juego A de 32 canales + CMS/DRLBioSemiP32-ABC-ACMS
Juego B de 32 canalesBioSemiP32-ABC-B
Juego C de 32 canalesBioSemiP32-ABC-C
Juego D de 32 canalesBioSemiP32-ABC-D
Electrodos EX1-EX8BioSemi8 x TP PIN
Capucha de 128 canalesBioSemiCAP M 128
Rastreador de mirada infrarrojo EyeLink 1000SR Research Ltd.
Actualización de cámara remota EyeLink 1000SR Research Ltd.n/aPermite el seguimiento de adhesivos objetivo
Gel para electrodos SignaGelParker Laboratories Inc.n/a
Gel electrolítico de KCl al 0,05 % (NaCl)N/An/aAdquirido en farmacia de preparación
Intensity ProBlackmagic Design

Referencias

  1. Bell, A. J., Sejnowski, T. J. An information maximisation approach to blind separation and blind deconvolution. Neural Computation. 7, 1129-1159 (1995).
  2. Belmonte, M. K. Shifts of visual spatial attention modulate a steady-state visual evoked potential. Cognitive Brain Research. 6, 295-307 (1998).
  3. Belmonte, M. K. Abnormal attention in autism shown by steady-state visual evoked potentials. Autism. 4, 269-285 (2000).
  4. Benton, A. L., Sivan, A. B., Hamsher, K., Varney, N. R., Spreen, O. Contributions to Neuropsychological Assessment. , Oxford University Press. New York. (1994).
  5. 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).
  6. 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).
  7. 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).
  8. 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).
  9. 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).
  10. 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).
  11. Delorme, A., Makeig, S. EEGLAB: an open source toolbox for analysis of single-trial EEG dynamics. Journal of Neuroscience Methods. 134, 9-21 (2004).
  12. Ebisawa, Y. Improved video-based eye-gaze detection method. IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement. 47, 948-955 (1998).
  13. Feng, J., Spence, I., Pratt, J. Playing an action video game reduces gender differences in spatial cognition. Psychological Science. 18, 850-855 (2007).
  14. 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).
  15. 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).
  16. Graner Ray, S., S, Gender inclusive game design: Expanding the market. , Charles River Media. Hingham, Massachusetts. (2004).
  17. Green, C. S., Bavelier, D. Action video game modifies visual selective attention. Nature. 423, 534-537 (2003).
  18. Green, C. S., Bavelier, D. Enumeration versus multiple object tracking: the case of action video game players. Cognition. 101, 217-245 Forthcoming.
  19. 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).
  20. Green, C. S., Bavelier, D. Action-video-game experience alters the spatial resolution of vision. Psychological Science. 18, 88-94 (2007).
  21. Hafed, Z. M., Clark, J. J. Microsaccades as an overt measure of covert attention shifts. Vision Research. 42, 2533-2545 (2002).
  22. Lieberman, H. R., Pentland, A. P. Microcomputer-based estimation of psychophysical thresholds: the best PEST. Behavior Research Methods and Instrumentation. 14, 21-25 (1982).
  23. Luck, S. J. An Introduction to the Event-Related Potential Technique. , MIT Press. Cambridge, Massachusetts. (2005).
  24. Lykken, D. T., Venables, P. H. Direct measurement of skin conductance: a proposal for standardization. Psychophysiology. 8, 656-672 (1971).
  25. 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).
  26. 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).
  27. 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).
  28. 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).
  29. Pentland, A. P. Maximum likelihood estimation: the best PEST. Perception and Psychophysics. 28, 377-379 (1980).
  30. 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).
  31. Posner, M. I. Orienting of attention. Quarterly Journal of Experimental Psychology. 32, 3-25 (1980).
  32. Smith, M. E., McEvoy, L. K., Gevins, A. Neurophysiological indices of strategy development and skill acquisition. Cognitive Brain Research. 7, 389-404 (1999).
  33. St John, M., Kobus, D. A., Morrison, J. G. A multi-tasking environment for manipulating and measuring neural correlates of cognitive workload. Proceedings of the 2002 IEEE 7th Confer-ence on Human Factors and Power Plants, 15-19 Sept. 2002, Scottsdale, Arizona, , IEEE. New York. (2002).
  34. 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).
  35. 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).
  36. 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. , Forthcoming (2010).
  37. Witkin, H. A. Individual differences in ease of perception of embedded figures. Journal of Personality. 19, 1-15 (1950).
  38. Witkin, H. A., Lewis, H. B., Hertzman, M. Personality through Perception. Machover, K., Meissner, P. B., Wapner, S. , Greenwood Press. Westport, Connecticut. (1954).
  39. 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).
  40. von Ahn, L. Games with a purpose. Computer. 39, 92-94 (2006).

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