本稿では、空間的に集束されたエンジニアリングの問題を解決しながら、人間の神経活動を測定するためのアプローチについて説明します。脳波の方法論は、最終的には、問題のタイプ間と参加者間の両方のタスクのパフォーマンスの比較を可能にする目的で、神経効率の点でベータ脳波測定値を解釈するのに役立ちます。
このコンテンツを表示するには、JoVEへの購読が必要です。 または、無料トライアルをお申し込みください。
この記事について
サマリー
要約
空間的知性は、多くの場合、工学教育とエンジニアリングの職業での成功にリンクされています。彼らは解決策を導き出すための空間能力を必要とする連続したタスクを実行するよう、脳波の使用は個人の神経効率の比較計算を可能にします。神経の効率は、ここでは、他のグループや他のタスクと比較してタスクを実行するために、より少ないβ活性を有し、従ってより少ない神経リソースを消費として定義されます。同様の期間を持つタスクのタスク間の比較のために、これらの測定値は、タスクタイプの難易の比較を可能にすることができます。イントラ参加者と相互参加者の比較のために、これらの測定は、空間能力と異なるエンジニアリングの問題解決タスクの参加者のレベルに潜在的な洞察を提供しています。選択されたタスクのパフォーマンスを分析し、ベータ活動と相関させることができます。この作品は、学生のENGの神経効率を研究し、詳細な研究計画書を提示します典型的な空間能力と静力学の問題の解決で熟成。 、および静力学：学生が精神的に固有の問題テスト（MCT）ローテーションの、パーデュー空間の可視化試験（R PSVT）を切削を完了しました。これらの問題を解決するに従事しながら、参加者の脳波は、脳波をアルファおよびベータ脳波活性化および使用に関するデータを収集することができるようにして測定しました。作業は、エンジニアリングで成功した性能に経路および続くかもしれ工学教育における結果の改善を識別するために、空間的に集中的なエンジニアリング・タスクとの純粋な空間的なタスクの機能性能を相関させることになります。
概要
空間能力は科学、技術、工学、および数学（STEM）分野と教育に不可欠であり、これらの領域1,2,3での成功と相関します。したがって、4の解決方法空間能力に影響を与える問題の開発を理解することが重要です。空間能力は、対象5、性能6、エンジニアリング学者7と工学の専門家8の成功の成功にリンクされています。しかし、多くの空間能力の楽器、また非常に空間的である特定のエンジニアリングコンテンツへの典型的な問題の解決に特定の神経のプロセスを示す多くの仕事がありません。
本稿では、神経の測定と組み合わせた空間能力の楽器のスコアのデータ収集と分析のために使用される方法を紹介します。 Joveので出版の意図は、より幅広い視聴者にこれらのメソッドにアクセスしやすくすることです。一般市民のハードウェアとソフトウェアWEReがこの研究に利用さ。方法用紙として、完全な結果/データセットが報告も提供される複数のサンプルであるれていません。すべての画像は、この出版物のために特別に捕獲されました。以下に詳述した方法では女性であった3人の8大学の二年生中年の参加者からのデータに基づいて、予備会議レポート9を調製するのに利用されました。
多くの既存の器具は固有のまたは個人で学習した空....
アクセスが制限されています。このコンテンツを表示するにはログインするか、トライアルを開始してください。
プロトコル
人間の参加者の使用に関する倫理声明
この作品に関わっ手順は、ヒト対象の研究のためにユタ州立大学の治験審査委員会（IRB）によって承認されています。任意の同様の作業は、関連するIRBによって承認されることをお勧めします。参加者は、実験中の任意の時点で停止または研究からの撤退を許可されています。
参加者の1選択
- 現在、静コースに在籍学生から自主的に参加者を選択します。参加者は、以前の研究でいる間、彼らが表示されます静コンテンツにさらされていることを確認してください。
注：差動パフォーマンスレベルの概念の統合と開発のための時間があるように、理想的には、参加者が研究に参加し、少なくとも4週間前に講義を介して、材料への暴露を持っている必要があります。 - すべてIRBプロトコル次募集を実施します。説明しますすべての手順および詳細における潜在的な参加者に制限。将来の接点とどのように研究の結果が公表され、および/または参加者に利用可能にすることができるの範囲を説明してください。研究への参加のための任意の補償を定義します。ボランティアが試験に登録することを選択した場合は、二重コード化された識別コードのみに知られており、治験責任医師によって制御されると、彼または彼女を提供します。
注：特定の集団の募集は、脳波データの個人差を分析するために必要な参加者のサンプルと数の統計的検出力を確認するために、統計分析が必要になります。研究者が集....
アクセスが制限されています。このコンテンツを表示するにはログインするか、トライアルを開始してください。
結果
以下に説明するように、このセクションでは、前述の手順は、サンプルの数字で示されています。本稿の目的は方法に焦点を当てることであるとして、統計的検定との完全なデータの要約は、提供されていません。潜在PSVTの例：R、MCT、および空間の問題はそれぞれ、 図1、 図2、及び図3に示されています。
EEGキャップは、図7に示すように並列に表示することができ、与えられた各チャネルのための電位を経由して脳の活性化を収集します。前述のように他の人がICAを介して除去することができるが、データ内の特定のアーティファクトは、手動で削除する必要があります。時間に障害チャネルを識別することができます。このようなアーティファクトは、図7に表示されます。解析ソフトウェアでは、大規模な、非反復アーティファクトを手動で順番にマークすることができ、その後、（ステップ6.3.3.2.1のように）「REJECT」ボタンをクリックして削除します。 EEGデータ分析の画像ですべての数字材料の表に記載.......
アクセスが制限されています。このコンテンツを表示するにはログインするか、トライアルを開始してください。
ディスカッション
プロトコルは、2つの典型的な空間能力の楽器から問題を取り組んで参加者との高い空間エンジニアリング静問題の脳活動を測定する脳波のアプリケーションについて説明します。ここでは詳述した方法では、最終的にこれらの問題を作業に従事してハイとローパフォーマーの神経効率を理解するのに役立つことができるかもしれません。これらのテストは、多くの場合、空間能力を評価するために使用されているように、R：MCTとPSVTに取り組んで工学部の学生の神経効率の違いを理解することが不可欠です。それらを相互に比較すると、私たちはより良い工学の成功への適用と基礎工学のカリキュラム内での位置を評価することができます。
プロトコルは、空間認知タスクに関連する神経効率の研究のための手順を確立します。信頼性が高く、有効な機器エンジニアリングコンテンツに接続された空間的な能力を評価するために使用されることが重要です。これは私エンジニアリングの問題は、特定のコースのための代表的なエンジニアリング・コンテンツをターゲットにすることも重要です。脳波測定は、エンジニアリング問題解決の空間的な側面に従事する学生から認知部品データを三角.......
アクセスが制限されています。このコンテンツを表示するにはログインするか、トライアルを開始してください。
開示事項
著者らは、対立する、または競合する金銭的利益がないことを宣言します。
謝辞
著者は、データ収集を手伝っために、クリストファー・グリーン、ブラッドリー・ロビンソン、そしてマリア・マヌエラ・バヤダレスを承認したいと思います。 EEG機器のための資金はケリー・ジョーダンの多感覚認知研究室に研究大学院機器グラントのユタ州立大学のオフィスによって提供されていました。ベンジャミン・コール博士ウェイド・グッドリッジとの仕事のための大学院のユタ州立大学の学校から達成大統領博士研究員によってサポートされています。
....アクセスが制限されています。このコンテンツを表示するにはログインするか、トライアルを開始してください。
材料
| 名前 | 会社 | カタログ番号 | コメント |
|---|---|---|---|
| Emotiv EPOC Model 1.0 | Emotiv | Model: Emotiv Premium | "高解像度、マルチチャンネル、ポータブル脳波システム。" |
| Emotiv コントロールパネル (ソフトウェア) | Emotiv | データ収集に使用します。 | |
| Emotiv Testbench (ソフトウェア) | Emotiv | データ収集に使用されます。 | |
| Virtual Serial Port Emulator - VSPE (ソフトウェア) | ETERLOGIC.COM | データ収集にCOM10を使用。オペレーティングシステムによっては、無料でダウンロードできます。 | |
| E-Prime 2.0 (ソフトウェア) | 心理学ソフトウェアツール | データ収集(参加者への問題の提示と異なるフェーズのマーカーの収集)に使用されます。 | |
| EEGLab 13.4.4b (ソフトウェア) | Swartz Center for Computational Neuroscience (SCCN) | のデータ分析に使用。SCCNは、カリフォルニア大学サンディエゴ校の神経計算研究所のセンターです。 | |
| MATLAB R2014b | 株式会社 The Mathworks, Inc. | EEGLab | |
| Microsoft Excel 2013 | Microsoft | EEGLab &MATLAB、テーブルを作成するために | |
| キヤノン | 内蔵の | ビデオカメラ | CNVHFR50 セッションの記録に使用 |
| シリンジキット (5 cc シリンジ & 16 G 鈍針 x 2) | Electro-Cap Intnl. Inc. | E7 | EEGキャップのフェルトを湿らせておくため。 |
| Nuprep EEG Skin Prep Gel | Weaver and Company | 10-30 | 乳様突起の洗浄用。 |
| 手 | 指消毒 | ピュレル | S-12808 |
参考文献
- Sorby, S. A. Educational Research in Developing 3-D Spatial Skills for Engineering Students. Int. J. Sci. Educ. 31 (3), 459-480 (2009).
- Wai, J., Lubinski, D., Benbow, C. P. Spatial Ability for STEM Domains: A....
アクセスが制限されています。このコンテンツを表示するにはログインするか、トライアルを開始してください。
再版と許可
