Name: ניצול מדידות Electroencephalography להשוואה של יעילות עצבית משימה ספציפית: משימות אינטליגנציה מרחבית (וידאו) | JoVE Journal
Uploaded: 2016-08-09T14:00:00.000+00:00
Duration: 6 min 57 s
Description: למד כיצד למדוד יעילות עצבית באמצעות Electroencephalography במהלך פתרון בעיות הנדסיות מרחביות. שיטה זו מאפשרת השוואת ביצועים בין משתתפים וסוגי משימות שונים.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

המחברים מבקשים להודות כריסטופר גרין, ברדלי רובינסון, ומריה מנואלת Valladares, שעזר באיסוף נתונים. מימון לציוד EEG סופק על ידי משרד אונ&#39; יוטת מדינת מחקר בוגר לימודי ציוד מענק מעבדת קוגניציה הרבה החושית של קרי ירדן. בנימין שיחה נתמך על ידי עמיתי מחקר דוקטורט לנשיאות השיגו מבית הספר של אוניברסיטת יוטה ללימודים מתקדמים עבור עבודתו עם ד&quot;ר וייד Goodridge.

<ol><li>Sorby, S. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Educational+Research+in+Developing+3-D+Spatial+Skills+for+Engineering+Students%5BTitle%5D)+AND+%22Int.+J.+Sci.+Educ%22%5BJournal%5D)">Educational Research in Developing 3-D Spatial Skills for Engineering Students.</a> Int. J. Sci. Educ. 31 (3), 459-480 (2009).</li>
<li>Wai, J., Lubinski, D., Benbow, C. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Spatial+Ability+for+STEM+Domains%3A+Aligning+Over+50+Years+of+Cumulative+Psychological+Knowledge+Solidifies+Its+Importance%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Educ.+Psychol%22%5BJournal%5D)">Spatial Ability for STEM Domains: Aligning Over 50 Years of Cumulative Psychological Knowledge Solidifies Its Importance.</a> J. Educ. Psychol. 101 (4), 817-835 (2009).</li>
<li>Uttal, D. H., Cohen, C. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Spatial+Thinking+and+STEM+Education%3A+When%2C+Why%2C+and+How%3F%5BTitle%5D)+AND+%22Psychol.+Learn.+Motiv%22%5BJournal%5D)">Spatial Thinking and STEM Education: When, Why, and How?</a> Psychol. Learn. Motiv. 57, 147-181 (2012).</li>
<li>Halpern, D. F., Collaer, M. L. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aHalpern%2C+DF+%22The+Cambridge+handbook+of+visuospatial+thinking%22">The Cambridge handbook of visuospatial thinking</a>. , Cambridge University Press. Cambridge. (2005).</li>
<li>Lubinski, D., Benbow, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Study+of+mathematically+precocious+youth+after+35+years%5BTitle%5D)+AND+%22Perspect.+Psychol.+Sci%22%5BJournal%5D)">Study of mathematically precocious youth after 35 years.</a> Perspect. Psychol. Sci. 1 (4), 316-345 (2006).</li>
<li>Sorby, S., Casey, B., Veurink, N., Dulaney, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+role+of+spatial+training+in+improving+spatial+and+calculus+performance+in+engineering+students%5BTitle%5D)+AND+%22Learn.+Individ.+Differ%22%5BJournal%5D)">The role of spatial training in improving spatial and calculus performance in engineering students.</a> Learn. Individ. Differ. 26, 20-29 (2013).</li>
<li>Peters, M., Chisholm, P., Laeng, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Spatial+ability%2C+student+gender%2C+and+academic+performance%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Eng.+Educ%22%5BJournal%5D)">Spatial ability, student gender, and academic performance.</a> J. Eng. Educ. 84 (1), 1-5 (1994).</li>
<li>Pellegrino, J. W., Alderton, D. L., Shute, V. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Understanding+Spatial+Ability%5BTitle%5D)+AND+%22Educ.+Psychol%22%5BJournal%5D)">Understanding Spatial Ability.</a> Educ. Psychol. 19 (3), 239-253 (1984).</li>
<li>Goodridge, W., Villanueva, I., Wan, N. J., Call, B. J., Valladares, M. M., Robinson, B. S., Jordan, K. Neural efficiency similarities between engineering students solving statics and spatial ability problems. Poster presented at the meeting of the Society for Neuroscience. Washington, DC, , (2014).</li>
<li>Sorby, S. A., Baartmans, B. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+Development+and+Assessment+of+a+Course+for+Enhancing+the+3-D+Spatial+Visualization+Skills+of+First+Year+Engineering+Students%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Eng.+Educ%22%5BJournal%5D)">The Development and Assessment of a Course for Enhancing the 3-D Spatial Visualization Skills of First Year Engineering Students.</a> J. Eng. Educ. 89 (3), 301-307 (2000).</li>
<li>Gorska, R., Sorby, S. A. Testing instruments for the assessment of 3-D spatial skills. Proceedings of the American Society for Engineering Education Annual Conference. , (2008).</li>
<li><a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=%22CEEB+Special+aptitude+test+in+spatial+relations%22">CEEB Special aptitude test in spatial relations</a>. , CEEB. USA. (1939).</li>
<li>Guay, R. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aGuay%2C+R+%22Purdue+spatial+visualization+test%22">Purdue spatial visualization test</a>. , Purdue University. (1976).</li>
<li>Hegarty, M. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aHegarty%2C+M+%22Components+of+Spatial+Intelligence%22">Components of Spatial Intelligence</a>. , Elsevier Inc. San Diego, CA. (2010).</li>
<li>Bishop, J. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Developing+Students%27+Spatial+Ability%5BTitle%5D)+AND+%22Sci.+Teacher%22%5BJournal%5D)">Developing Students' Spatial Ability.</a> Sci. Teacher. 45 (8), 20-23 (1978).</li>
<li>Goodridge, W. H., Villanueva, I., Call, B. J., Valladares, M. M., Wan, N., Green, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cognitive+strategies+and+misconceptions+in+introductory+Statics+problems%5BTitle%5D)+AND+%222014+IEEE+Frontiers+in+Education+Conference+%28FIE%29+Proceedings%22%5BJournal%5D)">Cognitive strategies and misconceptions in introductory Statics problems.</a> 2014 IEEE Frontiers in Education Conference (FIE) Proceedings. , 2152-2159 (2014).</li>
<li>Steif, P. S., Dantzler, J. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+Statics+Concept+Inventory%3A+Development+and+Psychometric+Analysis%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Eng.+Educ%22%5BJournal%5D)">A Statics Concept Inventory: Development and Psychometric Analysis.</a> J. Eng. Educ. 94 (4), 363-371 (2005).</li>
<li>Suresh, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+relationship+between+barrier+courses+and+persistence+in+engineering%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Coll.+Student+Retention%22%5BJournal%5D)">The relationship between barrier courses and persistence in engineering.</a> J. Coll. Student Retention. 8 (2), 215-239 (2006).</li>
<li>Pfurtscheller, G., Lopes da Silva, F. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Event-related+EEG%2FMEG+synchronization+and+desynchronization%3A+basic+principles%5BTitle%5D)+AND+%22Clin.+Neurophysiol%22%5BJournal%5D)">Event-related EEG/MEG synchronization and desynchronization: basic principles.</a> Clin. Neurophysiol. 110 (11), 1842-1857 (1999).</li>
<li>Klimesch, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((EEG+alpha+and+theta+oscillations+reflect+cognitive+and+memory+performance%3A+a+review+and+analysis%5BTitle%5D)+AND+%22Brain+Res.+Brain+Res.+Rev%22%5BJournal%5D)">EEG alpha and theta oscillations reflect cognitive and memory performance: a review and analysis.</a> Brain Res. Brain Res. Rev. 29 (2-3), 169-195 (1999).</li>
<li>Babiloni, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Resting+state+cortical+rhythms+in+athletes%3A+a+high-resolution+EEG+study%5BTitle%5D)+AND+%22Brain+Res.+Bull%22%5BJournal%5D)">Resting state cortical rhythms in athletes: a high-resolution EEG study.</a> Brain Res. Bull. 81 (1), 149-156 (2010).</li>
<li>Babiloni, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((34%3BNeural+efficiency%26%2334%3B+of+experts%27+brain+during+judgment+of+actions%3A+a+high-resolution+EEG+study+in+elite+and+amateur+karate+athletes%5BTitle%5D)+AND+%22Behav.+Brain+Res%22%5BJournal%5D)">34;Neural efficiency&#34; of experts' brain during judgment of actions: a high-resolution EEG study in elite and amateur karate athletes.</a> Behav. Brain Res. 207 (2), 466-475 (2010).</li>
<li>Del Percio, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((%22Neural+efficiency%22+of+athletes%27+brain+for+upright+standing%3A+a+high-resolution+EEG+study%5BTitle%5D)+AND+%22Brain+Res.+Bull%22%5BJournal%5D)">"Neural efficiency" of athletes' brain for upright standing: a high-resolution EEG study.</a> Brain Res. Bull. 79 (3-4), 193-200 (2009).</li>
<li>Grabner, R. H., Fink, A., Stipacek, A., Neuper, C., Neubauer, A. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Intelligence+and+working+memory+systems%3A+evidence+of+neural+efficiency+in+alpha+band+ERD%5BTitle%5D)+AND+%22Brain+Res.+Cognitive+Brain+Res%22%5BJournal%5D)">Intelligence and working memory systems: evidence of neural efficiency in alpha band ERD.</a> Brain Res. Cognitive Brain Res. 20 (2), 212-225 (2004).</li>
<li>Grabner, R. H., Neubauer, A. C., Stern, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Superior+performance+and+neural+efficiency%3A+the+impact+of+intelligence+and+expertise%5BTitle%5D)+AND+%22Brain+Res.+Bull%22%5BJournal%5D)">Superior performance and neural efficiency: the impact of intelligence and expertise.</a> Brain Res. Bull. 69 (4), 422-439 (2006).</li>
<li>Grabner, R. H., Stern, E., Neubauer, A. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((When+intelligence+loses+its+impact+neural+efficiency+during+reasoning+in+a+familiar+area%5BTitle%5D)+AND+%22Int.+J.+Psychophysiol%22%5BJournal%5D)">When intelligence loses its impact neural efficiency during reasoning in a familiar area.</a> Int. J. Psychophysiol. 49, 89-98 (2003).</li>
<li>Neubauer, A. C., Grabner, R. H., Fink, A., Neuper, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Intelligence+and+neural+efficiency%3A+Further+evidence+of+the+influence+of+task+content+and+sex+on+the+brain-IQ+relationship%5BTitle%5D)+AND+%22Cognitive+Brain+Res%22%5BJournal%5D)">Intelligence and neural efficiency: Further evidence of the influence of task content and sex on the brain-IQ relationship.</a> Cognitive Brain Res. 25 (1), 217-225 (2005).</li>
<li>Riecanský, I., Katina, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Induced+EEG+alpha+oscillations+are+related+to+mental+rotation+ability%3A+The+evidence+for+neural+efficiency+and+serial+processing%5BTitle%5D)+AND+%22Neurosci.+Lett%22%5BJournal%5D)">Induced EEG alpha oscillations are related to mental rotation ability: The evidence for neural efficiency and serial processing.</a> Neurosci. Lett. 482 (2), 133-136 (2010).</li>
<li>Roberts, J. E., Ann Bell, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Two-+and+three-dimensional+mental+rotation+tasks+lead+to+different+parietal+laterality+for+men+and+women%5BTitle%5D)+AND+%22Int.+J.+Psychophysiol%22%5BJournal%5D)">Two- and three-dimensional mental rotation tasks lead to different parietal laterality for men and women.</a> Int. J. Psychophysiol. 50 (3), 235-246 (2003).</li>
<li>Roberts, J. E., Bell, M. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+effects+of+age+and+sex+on+mental+rotation+performance%2C+verbal+performance%2C+and+brain+electrical+activity%5BTitle%5D)+AND+%22Dev.+Psychobiol%22%5BJournal%5D)">The effects of age and sex on mental rotation performance, verbal performance, and brain electrical activity.</a> Dev. Psychobiol. 40 (4), 391-407 (2002).</li>
<li>Gill, H. S., O'Boyle, M. W., Hathaway, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cortical+distribution+of+EEG+activity+for+component+processes+during+mental+rotation%5BTitle%5D)+AND+%22Cortex%22%5BJournal%5D)">Cortical distribution of EEG activity for component processes during mental rotation.</a> Cortex. 34 (5), 707-718 (1998).</li>
<li>Caplan, J. B., Madsen, J. R., Schulze-Bonhage, A., Aschenbrenner-Scheibe, R., Newman, E. L., Kahana, M. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Human+Theta+Oscillations+Related+to+Sensorimotor+Integration+and+Spatial+Learning%5BTitle%5D)+AND+%22The+J.+Neurosci%22%5BJournal%5D)">Human Theta Oscillations Related to Sensorimotor Integration and Spatial Learning.</a> The J. Neurosci. 23 (11), 4726-4736 (2003).</li>
<li>Kahana, M., Sekuler, R., Caplan, J., Kirschen, M., Madsen, J. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Human+theta+oscillations+exhibit+task+dependence+during+virtual+maze+navigation%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">Human theta oscillations exhibit task dependence during virtual maze navigation.</a> Nature. 399 (6738), 781-784 (1999).</li>
<li>Delorme, A., Makeig, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((EEGLAB%3A+An+open+source+toolbox+for+analysis+of+single-trial+EEG+dynamics+including+independent+component+analysis%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Neurosci.+Meth%22%5BJournal%5D)">EEGLAB: An open source toolbox for analysis of single-trial EEG dynamics including independent component analysis.</a> J. Neurosci. Meth. 134, 9-21 (2004).</li>
<li>Delorme, A., Sejnowski, T., Makeig, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Enhanced+detection+of+artifacts+in+EEG+data+using+higher-order+statistics+and+independent+component+analysis%5BTitle%5D)+AND+%22NeuroImage%22%5BJournal%5D)">Enhanced detection of artifacts in EEG data using higher-order statistics and independent component analysis.</a> NeuroImage. 34, 1443-1449 (2007).</li>
<li>Meyer-Lindenberg, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((From+maps+to+mechanisms+through+neuroimaging+of+schizophrenia%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">From maps to mechanisms through neuroimaging of schizophrenia.</a> Nature. 468, 194-202 (2010).</li>
<li>Campbell, S. R. Educational Neuroscience: Motivations, methodology, and implications. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aCampbell%2C+SR+%22Educ.+Neurosci.%3A+Initiatives+and+Emerging+Issues%22">Educ. Neurosci.: Initiatives and Emerging Issues</a>. Patten, K. E., Campbell, S. R. 43 (1), Wiley-Blackwell. West Sussex, United Kingdom. 7-16 (2011).</li>
<li>Kelly, A. E. Can Cognitive Neuroscience Ground a Science of Learning?. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aKelly%2C+AE+%22Educ.+Neurosci.%3A+Initiatives+and+Emerging+Issues%22">Educ. Neurosci.: Initiatives and Emerging Issues</a>. Patten, K. E., Campbell, S. R. 43 (1), Wiley-Blackwell. West Sussex, United Kingdom. 17-23 (2011).</li>
<li>Cunningham, M. D., Murphy, P. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+effects+of+bilateral+EEG+biofeedback+on+verbal%2C+visual-spatial%2C+and+creative+skills+in+learning+disabled+male+adolescents%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Learn.+Disabil%22%5BJournal%5D)">The effects of bilateral EEG biofeedback on verbal, visual-spatial, and creative skills in learning disabled male adolescents.</a> J. Learn. Disabil. 14 (4), 204-208 (1981).</li>
</ol>

המחברים מצהירים כי אין להם אינטרסים פיננסיים סותרים או מתחרים.

פרוטוקול דן ביישום של electroencephalography כדי למדוד את פעילות המוח למשתתפים לעבוד בעיות משני מכשירים ביכולת המרחבית טיפוסי ובעיות סטטיקה הנדסה מרחבית מאוד. השיטות המפורטות כאן עשויות בסופו של דבר יוכל לעזור להבין את היעילות העצבית של בעלות ביצועים גבוהות ונמוכים עוסקים בעבודת הבעיות הללו. זה חיוני כדי להבין את כל הבדלים יעילות עצבית של סטודנטים להנדסה לעבוד על MCT ו PSVT: R, כמו בדיקות אלה משמשות לעתים קרובות כדי להעריך את היכולת המרחבית. השוואה אותם זה לזה מאפשר לנו להעריך תחו...

יכולת מרחבים חיונית למדע, טכנולוגיה, הנדסה, מתמטיקה (STEM) שדות וחינוך וקושר עם הצלחה בתחומים אלה 1,2,3. לכן, חשוב להבין את ההתפתחות של איך הבעיה משפיעה ביכולת המרחבית לפתרון 4. ביכולת המרחבית כבר צמודה לריבית 5, ביצועי 6, הצלחה אקדמאית הנדסת 7 והצלחת מקצוע הנדסה 8. עם זאת, אין הרבה עבודה המציין תהליכים עצביים ספציפיים בפתרון בעיות אופייניות למכשירים ביכולת המרחבית רבים, ולא תוכן הנדסה מסוים הזה הוא מאוד מרחבית. מאמר זה מספק מבוא לשיטות המשמשות לאיסוף נתונים וניתוח של עשרות כלים ביכולת המרחבית בשילוב עם מדידות עצביות. הכוונה של פרסום עם יופיטר היא להפוך שיטות אלה לנגישים יותר לקהל רחב יותר. חומרת wer תוכנה ציבורית כלליותדואר מנוצל במחקר זה. כתוצאת נייר שיטות, תוצאות מלאות / ערכות נתונים אינן מדווחות, ולא הוא דוגמאות רבות מסופקות. כל התמונות נתפסו במיוחד עבור פרסום זה. השיטות, כמפורט להלן נוצלו בהכנת דו&quot;ח כנס ראשוני 9 מבוסס על נתונים משמונה מכללת משתתפים שני עמידה, שלושה מהם היו נשים. רבים מהמכשירים הקיימים משמשים כדי לציין רמות של יכולת מרחבית אינהרנטי או למדו על ידי יחידים. שני תקף ומהימן 10,11 מכשירים המשמשים בדרך כלל הם הנפש חיתוך מבחן (MCT) 12 ואת הבדיקה ובראייה מרחבית Purdue של סיבובים (PSVT: R) 13. בעוד במקור occupationally תוכנן 14 מכשירים אלה לבדוק בשלבים שונים של פיתוח ובראייה מרחבית שתיאר פיאז&#39;ה התיאוריה 10,15. השימוש במכשירים אלה יוצר צורך להבין את התופעות הקוגניטיביות הפיזיולוגיות הבסיסיות existinכאשר g אנשים לעבוד דרך בעיות אלה. מסיבה זו, מחקר זה נועד להציג שיטות ניצול נתונים פיסיולוגיים אמפיריים שעשוי בסופו של דבר לשפר את הניתוח והבנה של מחשבת מרחבית, ודא יכולות בדיקה מערכים קיימות, ולהגדיל את תחולת ערכות מרחבית ליותר מורכב בעיות אופייניות לחינוך הנדסה. רבות מן הבעיות האלה ניתן נתקל סטטיקה הנדסה. סטטיקה הוא מכניקת יסוד כמובן נמסרה הסטודנטים להנדסה ביותר (למשל., ביולוגי, מכאני, אזרחי, הסביבה, הנדסת אווירונוטיקה וחלל) 16,17. זוהי אחת החוויות לפתרון בעיה הנרחבות הראשונות שסטודנטים מקבלים בתוכן הנדסת ליבת 18. סטטיקה כרוך בחקר האינטראקציה של כוחות על גוף נוקשה כי נמצא במנוחה או נע במהירות קבועה. למרבה הצער יש סטטיקה גבוהה נשירה, נסיגה, שיעורי כישלון (14% כפי שניתן לראות investigated אונ&#39;) וזה עשוי להיות קשור מודלי משלוח הרצאת לימודים מסורתיים להשמיט שדרות מוקד תמיכה כגון גישות משופרות מרחבית לחינוך. לדוגמא, גישות משופרות מרחבית ב סטטיקה יכולות למקד ההדמיה של איך כוחות האינטראקציה מחוץ ניתוח אנליטי טיפוסי ולחזק ידע הפרוצדורלי של התלמידים עם משגה מקורקע. היעילות של התערבויות כאלה צריכה להיחקר מנקודת מבט neuroscientific קוגניטיבית. Electroencephalography (EEG) מציג שיטה ייחודית ניידת למדידת פעילות גלי המוח של התלמידים. אנשי ביצוע משימות אשר לעורר הפעלה בטאה עוסקים מאוד בדרך כלל עם פרטי המשימה והם קשובים למה שהם עושים 19,20. כמשימה דורשת עלייה, משרעת של עליות הגל בטא, כפי שעושה גודל שטח קליפת מוח תדרי רוחב הפס לכבוש. ככל נוירונים שיורים בתוךטווח התדרים בטאו (אלפא: 8 - 12 הרץ, בטא: 12 - 24Hz) יכול להיות מוגדר כ כוח מבטא יותר. Relatedly, כאחד הופך מנוסה יותר במשימה, את המשרעת של גלי ביתא פוחתת, להפקת חשמל בטא פחות. זהו חלק ההשערה היעילה העצבית 21-28, שבו משימה יותר הניסיון בעת ביצוע משימה קשורה לירידת כוח התדר. למרות EEG נעשה בה שימוש בעבר בחקר יכול מרחביות (לעתים קרובות עבור סיבוב נפשי משימות ניווט מרחבית) - ונתוני חלים זוהו אלפא, בטא, תטא להקות 27-33 - אלפא ולהקות בטא נצפו לכך מחקר, ובטא נבחרו לניתוח נציג נוסף במאמר זה ובדוח הכנס הראשוני 9. הנהלים המוגדרים להלן ובכך להתמקד ניתוח להקה בטא, אבל בחקירה כל שלוש הלהקות, בהתאם לנתונים המחוברים, מומלץ בעתיד. ההשערה יעילה עצבית נבדקה על משימות שונות, כוללים שחמט, זיכרון visuospatial, איזון, ולנוח. כל הראה משימת ניסיון כגורם כוח תדר ירד בעת ביצוע מטלות מוכרות. במחקר אחד מסוים 25 הציג ראיות לכך, למרות האינטליגנציה של אדם (כפי שנמדד על ידי IQ) יכולה לעזור לאדם לרכוש את הכישורים לבצע משימה, ניסיון עם המשימה עולה מודיעין בתרומתו יעילות עצבית. במילים אחרות, ככל חווה היא אינדיווידואלית, יותר עצבית יעיל הוא או היא הופכת. קיימים מחקרים יעילים עצביים המעורבים ביכולת המרחבית התמקדו בעיקר סיבוב מרחבית, וערכות בעיה אחרות שמשו כדי להשוות אוכלוסיות שונות (למשל., זכר / נקבה) 27-28. מחקרי EEG של משימות ביכולת המרחבית גם ספקו תובנה על ידי השוואת ביצועים לסוגי משימה אחרות (למשל., משימות מילוליות)27,29,30. השיטות שנדונו בפוקוס במאמר זה על ולהשוות בעיות מן MCT, PSVT: R, כמו גם משימות של שיווי משקל סטטי, אשר קשור ביכולת המרחבית אך אינם מוגבלות סיבוב מרחבית וניווט. משימות מרחביות אחרות עשויות לשמש במקום של אלה נתון כדוגמאות בכתב היד הזה. בדרך זו, תובנה נוספת ניתן לקבל בעתיד לגבי אוכלוסיות שונות (למשל., זכר / נקבה או מומחה / טירון) בסופו של דבר לעזור לשפר את שיטות חינוך הנדסה. במאמץ לחקור יכולת מרחבית כשרון הנדסי, פתחנו פרוטוקול ניצול מדידות EEG לזהות הפעלות גל בטא של תפקוד נמוך למשתתפים בעל ביצועים ברמה גבוהים במהלך סוללה מוגבלת של משימות מרחביות והנדסה ספציפיות. במקרה זה, בעל הביצועים הגבוהים טווח קשור לביצועי המשתתף, והוא לא משקף את כמות הזמן המושקע בתחום ידילומד, כמו כל המשתתפים היו בערך באותה הנקודה בחינוך שלהם. בנוסף, סט הבעיה המעורב הוא די ספציפי ובסיסי; ובכך המונחים &quot;מומחה&quot; או &quot;בעל ביצועים ברמה גבוהים&quot; בזאת אין לראות במובן של מומחה, מהנדס מועסק באופן מקצועי, אבל מייצגי ביצועים גבוהים רק הפרוסה הצרה הזה של לימודי מכניקה הנדסיים ומכשירים ביכולת המרחבית. המדידות העצביות יכולות לשמש גם כדי לזהות כל מגמות ברוטו עבור אילו סוגי המשימה עשויים לגייס יותר משאבים קוגניטיביים יותר מאחרים, עם פרשנות אפשרית לגבי רמות קושי. מידע זה עשוי פוטנציאל לספק תובנה הערכה בעתיד והתערבות בכל הנוגע ליכולת מרחבית. תובנה בעתיד אחרת עשויה להיות שמפיקה בהתחשב לאזורים ספציפיים יותר של המוח, דבר שלא היה אפשרי במחקר זה עקב המספר המצומצם של ערוצים זמינים חומרת EEG בשימוש.

<table><tbody><tr><td>Emotiv EPOC דגם 1.0</td><td>דגם Emotiv: Emotiv Premium</td><td>"מערכת EEG ניידת, רב-ערוצית ברזולוציה גבוהה."</td><td></td></tr><tr><td>לוח הבקרה של Emotiv (תוכנה)</td><td>Emotiv</td><td></td><td>משמש לאיסוף נתונים.</td></tr><tr><td>Emotiv Testbench (תוכנה)</td><td>Emotiv</td><td></td><td>משמש לאיסוף נתונים.</td></tr><tr><td>אמולטור יציאה טורית וירטואלית - VSPE (תוכנה)ETERLOGIC.COM</td><td></td><td></td> <td>נעשה שימוש ב-COM10 באיסוף נתונים. זמין להורדה בחינם, תלוי במערכת ההפעלה.</td></tr><tr><td>E-Prime 2.0 (תוכנה)</td>כלי <td></td><td>תוכנה לפסיכולוגיה</td><td>המשמשים לאיסוף נתונים (הצגת בעיות למשתתפים ואיסוף סמנים לשלבים שונים).</td></tr><tr><td>EEGLab 13.4.4b (תוכנה)</td><td>מרכז שוורץ למדעי המוח החישוביים (SCCN)</td><td></td><td>משמש לניתוח נתונים. "סביבת קוד פתוח לעיבוד אותות אלקטרופיזיולוגיים". SCCN הוא מרכז של המכון לחישוב עצבי, אוניברסיטת קליפורניה בסן דייגו.</td></tr><tr><td>MATLAB R2014b</td><td>The Mathworks, Inc.</td><td></td><td>משמש להפעלת EEGLab</td></tr><tr><td>Microsoft Excel 2013</td><td>Microsoft</td><td></td><td>משמש להרכבה והשוואה של תוצאות בטבלה מ- EEGLab & MATLAB, ליצירת טבלאות</td></tr><tr><td>מצלמת וידיאו עם מיקרופון מובנה</td><td>Canon</td><td>CNVHFR50</td><td>משמש להקלטת הפעלות</td></tr><tr><td>ערכת מזרק (מזרק 5 סמ"ק ומחטים קהות 16 G x 2)</td> <td>Electro-Cap Intnl. Inc.</td><td>E7</td><td>לשמירה על לחות הלבד של מכסה ה-EEG.</td></tr><tr><td>Nuprep EEG Skin Prep Gel</td><td>Weaver וחברה</td><td>10-30</td><td>לניקוי תהליך המסטואיד.</td></tr><tr><td>חומר חיטוי</td><td>Purell</td><td>S-12808</td><td>לחיטוי ידיים</td></tr></tbody></table>

ניצול מדידות electroencephalography להשוואה של יעילות עצבית משימה ספציפית: משימות אינטליגנציה מרחבית

Utilizing Electroencephalography Measurements for Comparison of Task-Specific Neural Efficiencies: Spatial Intelligence Tasks

אינטליגנציה מרחבית לעתים קרובות קשורה להצלחה במקצועות הנדסת חינוך והנדסה. שימוש electroencephalography מאפשר חישוב השוואתי של היעילות העצבית &quot;אנשים כפי שהם מבצעים משימות רצופות הדורשות יכולת מרחבית לגזור פתרונות. יעילות עצבית כאן מוגדרת כבעלת הפעלה בטא פחות, ולכן משקיעים פחות משאבים עצביים, כדי לבצע משימה בהשוואה לקבוצות אחרות או משימות אחרות. להשוואות-משימה היתר משימות עם במח&quot;מ דומה, מדידות אלה עשויות לאפשר השוואה של קושי סוג המשימה. להשוואות תוך משתתף והבנתי-משתתף, מדידות אלה מספקים תובנה פוטנציאל לתוך של רמת המשתתף של יכולת מרחבית בעיה הנדסית שונות משימות לפתרון. ביצועים על המשימות שנבחרו ניתן לנתח בקורלציה עם פעילות בטא. עבודה זו מציגה פרוטוקול מחקר מפורט לומד את היעילות העצבית של הסטודנטים engיישון את הפותר ביכולת המרחבית טיפוסית ובעיות סטטיקה. התלמידי מילא בעיות ספציפיות אל הנפש חיתוך מבחן (MCT), מבחן ויזואליזציה פרדו מרחבית של סיבובים (PSVT: R), ואת סטטיקה. בעוד עוסקת בפתרון בעיות אלה, גלי המוח של המשתתפים נמדדו עם EEG המאפשר נתונים שייגבו בדבר הפעלת ושימוש גלי אלפא ובטא המוח. העבודה נראית לתאם ביצוע תפקודי על משימות מרחביות טהורות עם משימות הנדסה אינטנסיביות מרחבית לזהות את המסלולים לביצועים מוצלחים בהנדסת שיפורים שנוצרו משום כך בחינוך הנדסה שעלולה להופיע.

בסעיף זה, השלבים הקודמים מומחשים עם דמויות מדגם כמתואר להלן. סיכומי נתונים מלאים עם מבחנים סטטיסטיים לא מסופקים, כמו מטרת מאמר זה היא להתמקד שיטות. דוגמאות PSVT פוטנציאל: R, MCT, ובעיות מרחבי ניתנים איור 1, איור 2, ואיור 3, בהתאמה. כובע EEG יאסוף הפעלת מוח באמצעות פוטנציאלים חשמליים עבור כל ערוץ נתון, אשר ניתן לצפות במקביל כפי שמוצג באיור 7. כאמור, חפצים מסוימים בתוך הנתונים צריכים להיות...

כתב יד זה מתאר גישה למדידת פעילות עצבית של בני אדם תוך פתרון בעיות הנדסיות ממוקדות מרחבית. המתודולוגיה אלקטרואנצפלוגרם עוזרת לפרש מדידות גלי המוח בטאו במונחים של יעילות עצבית, במטרה בסופו של דבר המאפשר השוואות ביצוע משימות הן בין סוגי בעיה ובין משתתפים.

ניצול מדידות Electroencephalography להשוואה של יעילות עצבית משימה ספציפית: משימות אינטליגנציה מרחבית

Spatial intelligence is often linked to success in engineering education and engineering professions. The use of electroencephalography enables ...

המטרה הכללית של הליך זה היא להשוות את היעילות העצבית של משתתפים המשלים מערכי בעיות הדורשים יכולת מרחבית. שיטה זו יכולה להשיב על שאלות מפתח בתחום החינוך ההנדסי, כגון, האם סטודנטים יכולים לרכוש מומחיות בתוכן ליבתי בסמסטר אחד? או, כיצד מדידות נוירולוגיות נבדלות כאשר סטודנטים פותרים בעיה באמצעות יכולת מרחבית, לעומת פתרון בעיה הנדסית.היתרון המרכזי של טכניקה זו הוא שהיא מספקת תובנה לגבי יעילות המוח. אנו יכולים להצליב מידע זה עם ביצועי התלמידים. למרות ששיטה זו מציעה תובנות לגבי יכולת מרחבית ובעיות סטטיקה, ניתן ליישמה גם למדידות מיומנויות ולסוגי בעיות אחרים, כגון אלו המצויות בדינמיקה מתקדמת.ברדלי רובינסון, חוקר לתואר ראשון במעבדה, ידגים את הפרוצדורה. סטיבן ווד, חוקר לתואר ראשון בצוות שלנו, יקבל את הפרוטוקול שאנו מדגימים היום. התחילו בהגדרת ערכות הראש של האלקטרואנצפלוגרפיה או ה-EEG בהתאם להוראות היצרן.יש להטעין לפחות שתי ערכות אוזניות באופן רציף למשך שעה אחת לפחות לפני כל סשן. הכינו את הנוזל להרטבת אלקטרודות ה-EEG וחומר ניקוי שוחק להבטחת מגע טוב עם אלקטרודות הייחוס של ה-EEG. לאחר מכן, הכניסו את הלבדים לתוך כל מארז והשתמשו במזרק כדי להספיגם בנוזל ההרטבה.יש להמתין עד שהאלקטרודות הלחות ינוחו. הגדירו שתי מצלמות וידאו למדידת התנהגות המשתתפים. אנו מכוונים את המצלמות לאחר שהמשתתף התמקם, ומוודאים שהווידאו כולל חותמת זמן.לבסוף, הדלק את המחשב וודא שהתוכנה פועלת להקלטת נתוני גלי מוח. ודא שכל התוכנות ומכשירי איסוף הנתונים מתממשקים כראוי לצורך איסוף הנתונים. עם הגעת המשתתף, לווה אותו אל חדר ה-EEG.בקש מהמשתתף להסיר כל מכשיר אלקטרוני שעל גופו. הדגם את השימוש במזרק להרטבת האלקטרודות והסבר כי הם ישמשו אך ורק לשמירה על הלחות של ספוגי ה-EEG. בדוק אם הספוגים לחים, והכנס את שילובי הספוגים והמעטפות אל קסדת ה-EEG.לאחר מכן, נקו את נקודות הייחוס על גוף המשתתף באמצעות החומר המקרצף, ונגבו את כל השאריות. הניחו את קסדת ה-EEG על ראש המשתתף. יישרו את צמתי הייחוס שבקסדה עם נקודות הייחוס שעל ראשו של המשתתף.אין לכופף את זרועות המכשיר באופן מאולץ, ויש להשאיר מרווח בין צומת הייחוס לחלק האחורי של האוזן כדי למנוע אי-נוחות. לבסוף, כווננו מחדש את המצלמות לאחר שהמשתתף התמקם, וודאו שהווידאו כולל חותמת זמן. מוקדו מצלמה אחת על פניו של המשתתף כדי להקליט הבעות פנים ואודיו באיכות גבוהה.כוון את המצלמה השנייה לאזור שמעל המשתתף כדי לתעד תנועות ידיים, כולל פעולות כתיבה, וכן כדי לראות איזו משימה מופיעה על מסך המחשב. התחל ברישום נתונים בתוכנת רישום ה-EEG. ודא שקיימת קישוריות טובה בין מכשיר הרישום לבין קסדת ה-EEG על ידי בדיקה שכל הערוצים מוצגים במכשיר הרישום.יש לוודא שכל הערוצים מציגים בתחילה התנהגות דומה של תנודות באמפליטודה נמוכה. לאחר מכן, מיד לפני תקופות המנוחה ולפני תחילתו של כל סוג בעיה חדש, יש לבדוק את ה-EEG כדי להבטיח קישוריות טובה עם המשתתף על ידי חיווט מחדש וכיוונון של האלקטרודות המולטחות (felts), וזאת כדי להשיג תבניות עקביות במכשיר הרישום. יש להנחות את המשתתף להישאר ללא תנועה ובשקט ככל האפשר במהלך תרגילי המשימה.יידעו אותם כי במהלך איסוף הנתונים, כל התקשורת החזותית המתוכננת מראש תתבצע באמצעות מסך המחשב. הפעילו את תוכנת הצגת המטלה. הגדירו תקופות מנוחה בתחילת ובסוף איסוף הנתונים, אשר ישמשו להשגת נתוני בסיס (baseline).הצג את סוג בעיית המרחב הראשונה, שהיא מבחן רב-ברירה או בעיית סיבוב של נכון/שגוי. לאחר מכן, הצג את סוג בעיית המרחב השנייה, שהיא מבחן רב-ברירה או בעיית חיתוך מנטלי של נכון/שגוי. לאחר מכן, הצג את סוג בעיית ההנדסה, המתמקדת בעקרונות ספציפיים של סטטיקה הנדסית.עם השלמת המטלות, הסר את קסדת ה-EEG. בנוסף, כבה את התוכנה להצגת המטלות, את התוכנה לרישום ה-EEG ואת ציוד הקלטת הווידאו. לסיום, הודה למשתתף, וספק לו סקירה על כל קשר עתידי, וכיצד תוצאות המחקר עשויות להיות זמינות עבורו בעתיד.כיפת ה-EEG אוספת פעילות מוחית באמצעות פוטנציאלים חשמליים, כאשר יש להסיר ידנית ארטיפקטים מסוימים בנתונים, כמו גם אירועים מרובים, כפי שמוצג כאן. בעקבות ניתוח רכיבים בלתי תלויים (independent component analysis), התוכנה יכולה למפות את הנתונים לייצוג גרפי של הפעילות על קרקפת הראש, וכן כתרשים רציף דו-ממדי של הפעילות, המסודר לפי ניסויים (Trials) וזמן.הבנה שדבר זה תלוי במהירות פתרון הבעיות של המשתתף. בעת ביצוע הליך זה, חשוב לזכור לוודא של-EEG יש קישוריות טובה עם ראש המשתתף, בדרך כלל על ידי שמירה על חותמת הלבד. לאחר צפייה בסרטון זה, תהיה לכם הבנה טובה לגבי אופן איסוף נתוני EEG למחקרי יעילות עצבית, באמצעות הגדרת מכשיר ה-EEG ואיסוף נתונים ממשתתפים.

utilizing-electroencephalography-measurements-for-comparison-task

Research

JoVE Journal

Behavior

התנהגות

אנו משתמשים במגנטים וelectroencephalography (מג / EEG), בשילוב עם מידע האנטומי שנתפס על ידי הדמיית תהודה מגנטית (MRI), כדי למפות את הדינמיקה של רשת קליפת המוח הקשורה לתשומת לב שמיעתי.

Dynamics מיפוי קליפתיים באמצעות MEG סימולטאני / אומדני EEG ומוגבלים מבחינה אנטומית, מינימום-נורמה: דוגמא קשב שמיעתי

חולים מושתלים עם אלקטרודות תוך גולגולתי מספקים הזדמנות ייחודית להקלטת נתונים נוירולוגית ממספר האזורים במוח בזמן שהמטופל מבצע משימות התנהגותיות. כאן, אנו מציגים שיטה של ​​הקלטה מחולים מושתלים שיכול להיות לשחזור במוסדות אחרים עם גישה לאוכלוסיית חולים זו.

ביצוע משימות התנהגות בנושאים עם אלקטרודות תוך גולגולתי

ניטור פעילות מוחית במהלך משימות מוטוריות זקופות הוא בעל ערך רב כאשר חוקרים את המקור העצבי להפרעות תנועה. כאן, אנו מדגימים פרוטוקול המשלב ספקטרוסקופיה פונקציונלית קרוב לאינפרא אדום עם ניטור רציף של פעילות שרירים וקינמטית במהלך 4 סוגים של משימות מוטוריות.

קרוב פונקציונלי אינפרא אדום ספקטרוסקופיה של אזורים חושיים ומוטורי במוח עם סימולטני Kinematic וניטור EMG במהלך משימות מוטוריות

אנו מציגים שני פרוטוקולים אנליטי שיכול לשמש לניתוח נתונים אלקטרואנצפלוגרם תוך-גולגולתי שימוש בתוכנה פרמטרית סטטיסטי-מיפוי (SPM): מיפוי פרמטרית סטטיסטי זמן-תדר ניתוח פעילות עצבית, הסיבתי דינמי מידול המושרה תגובות עבור קישוריות "אינטרה" בין regional.

ניתוח פעילות עצבית וקישוריות באמצעות נתוני EEG תוך-גולגולתי בתוכנה SPM

הפרוטוקול הנוכחי מתאר כיצד לבצע הקלטות EEG ו-fNIRS במקביל וכיצד לבחון את הקשר בין נתוני EEG ו-fNIRS.

ביצוע בו אלקטרונצגרפיה והקלטות ספקטרוסקופיית כמעט אינפרא-אדום עם משימה פלנקר

הפרוטוקול המוצג כאן מספק מידע על אלקטרואנצפלוגרפיה בו זמנית (EEG) והערכה התנהגותית בזמן אמת. דנו בכל השלבים הכרוכים בפרוטוקול זה כפתרון אטרקטיבי לחוקרים בתחומים רבים של מדעי המוח, במיוחד בתחומי למידה וזיכרון.

ניטור סימולטני של אלקטרופיזיולוגיה אלחוטית ומבחן התנהגותי של זיכרון ככלי לחקר נוירוגנזה בהיפוקמפוס

פיתחנו את מסך המשימה הכפולה (DTS) המקורי כאמצעי נייד בעלות נמוכה שיכול להעריך ספורטאים עם פגיעה מוחית טראומטית קלה הנגרמת על ידי ספורט. תיקנו את ה-DTS המקורי לשימוש קליני עתידי ופיתחנו גרסה תואמת דימות מוחי של ה-DTS למדידת בסיסים עצביים של ביצועי משימה יחיד וכדואלי.

גרסאות מתוקנות ותואמי דימות מוחי של מסך המשימה הכפולה

מגנטואנצפלוגרפיה (MEG) ואלקטרואנצפלוגרפיה בצפיפות גבוהה (HD-EEG) נרשמות לעתים רחוקות בו זמנית, אם כי הן מניבות מידע מאשר ומשלים. במאמר זה אנו ממחישים את המערך הניסיוני לרישום בו-זמני של MEG ו-HD-EEG ואת המתודולוגיה לניתוח נתונים אלה במטרה למקם אזורי מוח אפילפטוגנים ורהוטים אצל ילדים עם אפילפסיה עמידה לתרופות.

דימות מקור אלקטרומגנטי בהערכה טרום ניתוחית של ילדים עם אפילפסיה עמידה לתרופות

פרוטוקול חדשני לגירוי מגנטי טרנס-גולגולתי מותאם אישית בשילוב עם מיפוי אלקטרואנצפלוגרפיה (TMS-EEG) של רשתות קליפת המוח, המבוסס על אופני נתונים של הדמיית תהודה מגנטית מרובה (MRI).

TMS-EEG מונחה הדמיה מוחית למיפוי רשת קליפת המוח בזמן אמת

פיתוח של ממשק המוח מכונה מערכת (BMI) יעילה לשיקום ושיקום של תנועת גפיים דורש פענוח מדויק של כוונתו של המשתמש. כאן אנו מציגים פרוטוקול ניסוי רומן וטכניקת איסוף הנתונים לרכישה בו זמנית לא פולשנית של פעילות עצבית, פעילות שרירים, וגוף כולו קינמטיקה במהלך משימות תנועה שונות ותנאים.

Electroencephalography סימולטני קרקפת (EEG), (EMG), והקלטת אינרציה מגזרי כל גוף לMulti-מודאלית עצבית פענוח

למד כיצד למדוד יעילות עצבית באמצעות Electroencephalography במהלך פתרון בעיות הנדסיות מרחביות. שיטה זו מאפשרת השוואת ביצועים בין משתתפים וסוגי משימות שונים.

ניצול מדידות Electroencephalography להשוואה של יעילות עצבית משימה ספציפית: משימות אינטליגנציה מרחבית

גלה סרטונים נוספים