July 1st, 2015
この論文は、タスク中の学習者の関与の複数の次元(行動的、感情的、認知的)の収集と同期に関与する技術を説明することを目的としています。
この手順の全体的な目標は、学習タスク中の行動的、感情的、認知的関与に関するデータを収集し、同期させることです。これは、最初に、収集されたデータ内にタイムマーカーを送信する同期デバイスを介してすべてのデータ収集システムを接続することによって実現されます。2つ目のステップは、行動エンゲージメントのためのアイトラッキングとソフトウェアインタラクションのデータを収集することです。
次に、認知エンゲージメントの特性評価のために EEG データが収集されます。最後のステップは、覚醒測定と自動顔面感情認識のためのELECTRODERMAL活動またはEDからの感情エンゲージメントデータを収集するか、またはFERを使用して価数データを生成することです。最終的に、エンゲージメントの3つの次元を特徴付けるこれらのインデックスは、同期デバイスによって最初に送信されたタイムマーカーに従って、同期ソフトウェアで再同期されます。
この手法の主な利点は、学習課題中の学習者の関与の3次元を定量化できることであり、課題後の自己評価の関与手段のみに焦点を当てた古典的な研究方法とは対照的に、学習課題中の有効性は明らかです。この方法は、さまざまな複雑な学習環境で認知に影響を与えるダイナミクスは何か、さまざまな教育設定が効果と認知にどのような影響を与えるかなど、適応症の分野における重要な質問に答えるのに役立ちます。この手法には、他の分野でも意味があります。
たとえば、情報技術では、この手法を使用して、Webサイトを閲覧しているときやソフトウェアアプリケーションを使用しているときのユーザーのエンゲージメントを測定しています。この手法は、EEGデバイスを使用して長距離ドライバーの警戒データを収集したニューロオミクスの最近の研究に触発されています。この手順を実演するのは、HECモントリオールのテックスリーラボの研究助手を持つガブリエル・ズーだけでなく、アイトラッカー、録音コンピューターとスピーカー用のEEGアンプをオンにすることで、Beginのニューロラボの研究助手であるIgoとYigです。
製造元が推奨する手順に従って、必要な材料でEEG溶液を準備します。次に、次の参加者のためにEEGおよびアイトラッキングソフトウェアを準備します。次に、ビデオ録画ソフトウェアを起動すると、カメラはプロジェクト用に作成された特定のサブルーチンを使用して同期ソフトウェアを起動し、同期マーカーを60秒ごとに送信できるようにします。
次に、生理学的測定ソフトウェアを起動し、プロジェクト用に作成された特定のレイアウトを開きます。次に、参加者をデータ収集室に連れて行き、10 20参照システムに従って参加者の頭のcz電極の位置を見つけます。EEGネットを参加者の頭に置き、各電極が頭の表面に対して垂直に配置されていることを確認します。
ネットコネクタを差し込み、40キロオームのしきい値でインピーダンスチェックを実行します。最後に、参加者の左手の上部に2つの生理学的センサーを配置します。データ収集を開始します。
すべての録音ソフトウェアを Synchrony で起動する準備ができたら、9 ポイントのキャリブレーション手順を実行し、参加者が画面上の赤い点をたどっている間、参加者を観察します。製造元の基準に従って十分な精度が得られるまでこの手順を繰り返し、参加者にコンピューター上の10のニュートン物理学の問題を解決するように指示します。すべてのコンピュータでデータ取得を停止します。
タスクが完了したら、参加者からすべてのセンサーを取り外します。まず、脳波データを脳波データ解析ソフトウェアにインポートします。次に、[ファイル]、[新しいプロジェクト] の順にクリックし、[参照] をクリックして生データの場所を選択します。
新しく作成した生データフォルダを選択します。historyという名前のさらに2つのフォルダの場所を選択し、同じ方法でエクスポートします。次に、[OK]をクリックします。
次に、トランスフォーメーションとIIRフィルターをクリックして、ソフトウェアウィンドウにフィルターとノッチを適用して脳信号を前処理します。カットオフ制限を 1.5 ヘルツと 50 ヘルツに設定し、それぞれに 12 デシベルの傾きを設定し、60 ヘルツの周波数でノッチを有効にします。次に、DC D は、変換と DC dre をクリックして信号をトレンド化します。
マーカーの 100 ミリ秒前と DC 接続の 100 ミリ秒前の時間に基づいてオプションを選択します。ロー・データ検査を実行するには、「変換」と「ロー・データ検査」をクリックします。半自動検査を選択し、ここに表示される電圧、最大最小、および振幅のパラメータを選択します。
自動独立成分分析または古典的な球体を使用してICAを実行します 変換をクリックしてまばたき除去 完了したらICA完了。逆 ICA を処理するには、[変換] [ICA] をクリックします。次に、逆 ICA です。
最後に、エクスポートと汎用データのエクスポートをクリックして、信号とマーカーをエクスポートします。「right header file」および「right marker file」というラベルの付いたボックスを選択します。さらに、エンゲージメント インデックスの最終的な MATLAB 構築のためのテキスト形式を選択します。
次に、EEG信号をmatlabにインポートします。これを行うには、E-E-G-L-A-B スクリプトを開始します。そのため、EEGラボのGUIがmatlabに表示されます。
ファイルを選択して一度に1人の参加者のデータをインポートし、EEGラボ機能とプラグインを使用してデータをインポートし、脳内視鏡VDRファイルからエンゲージメントインデックスを生成するスクリプトをコマンドウィンドウに貼り付けます。このスクリプトはテキストファイルを出力します。エンゲージメントインデックスのテキストファイルを Microsoft Excel で開きます。
脳波データにZスコアの正規化を適用して、被験者間の比較を可能にします。EEGの前処理が完了したら。ELECTRODERMALアクティビティまたはEDAデータを生理学的データ分析ソフトウェアにインポートすることにより、生理学データを前処理します。
次に、変換と波形演算をクリックしてEDAデータのzスコア正規化を計算し、サブジェクト間の比較を可能にします。これは 2 つの手順で行われます。まず、ソース 1 に EDA チャネル、数学演算ウィンドウでマイナス記号、ソース 2 に K を選択します。
次に、宛先メニューで [新規] を選択します。EDA チャネルの平均値を入力し、波形全体の変換を選択します。2番目のステップで「OK」をクリックし、トランスフォーム波形演算を再度開き、ソース1にEDAKチャンネル、数学演算ウィンドウの除算記号、ソース2にKを選択します。
次に、宛先メニューで[新規]を選択します。EDA チャネルの標準偏差値を入力し、[波形全体を変換] を選択します。最後に、最後の前処理ステップの[OK]をクリックします。
メディアレコーダーから自動顔感情認識ソフトウェアにビデオデータをインポートするには、ファイルをクリックしてから[新規]をクリックしてから[参加者]をクリックします。プロジェクトメニューで新しい参加者を選択します。次に、ファイル、新しい分析、およびビデオをクリックします。
分析の横にある虫眼鏡をクリックして、目的のビデオファイルを選択します。SPSSの価数データのzcoを計算することにより、記述統計の分析と記述をクリックして終了します。[標準化された値を変数に保存]を選択すると、Zスコアの列が表示されます。
まず、新しい観測で[ファイル]、[インポート]、および[ビデオ]をクリックして、Iトラッキングビデオをインポートします。新しい観測データに名前を付け、インポートするビデオ ファイルを選択します。[ファイル]、[インポート]、および[外部データ]をクリックして、すべての外部データをインポートします。
EEG信号のZスコア、EDA信号のzco、および価数データのZスコアを含めます。必要に応じて、さらに分析するためにイベントマーカーを追加します。コンピューター間でタイミングを同期するには、Control Shift キーを押し、等号で数値オフセットを選択してオフセット メニューを開き、データ ソースの各ペア間の時間を秒単位で入力します。
[OK]をクリックします。次に、分析、選択データ、および新しいデータプロファイルをクリックして、レポートに生成する興味深い変数を選択します。分析するイベントを選択し、[OK] をクリックします。
次に、開始テーブルとネスト テーブルの間、およびネスト テーブルと結果テーブルの間に接続線を追加します。クリックしてレポートを生成し、数値分析と新しいクリック統計を分析し、外部データメニューの下の平均の横にあるチェックボックスをオンにします。次に、[OK]をクリックします。
[レイアウト] をクリックし、外部データが列にあり、結果コンテナが行に表示されていることを確認します。クリックして終了します。大丈夫です。最後に、計算ボタンをクリックして、生成中のレポートに関連する計算をソフトウェアが更新します。
この実験では、複数のコンピューターを使用して行動、認知、感情など、エンゲージメントデータの多くの側面が同期されます。被験者のベースラインを確立するには、タスク内の一時停止の終了時に一時停止があるポイントからのデータを使用すると便利です。脳波の認知的関与は、次の課題を見越してわずかに上昇しており、覚醒はまだ低下しています。
問題解決タスク中に参加者の目が閉じているため、価数データが欠落しています。被験者が3行目を読むと、彼らの覚醒がピークに達したことがわかります。感情価は中立であり、EEGの認知的関与は、一度習得すると最大になります。
この手法には、実験が始まる前に約30分間の被験者の準備が含まれます その開発後。この手法は、研究者や情報技術の実践者だけでなく、ビデオゲーム業界でも、ユーザーの行動、感情、認知の側面をリアルタイムで監視する道を開くでしょう。レギュレーションアプローチの重要なステップは同期であり、この手順の精度は、すべてのデバイス間の正確なタイミングを確保するために、すべての実験の前後にテストする必要があります。
このビデオを見た後、学習タスク中のエンゲージメントの行動的、感情的、認知的側面の相互作用のダイナミクスをよりよく理解するために、同期された心理生理学的データを収集する方法を十分に理解しているはずです。
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この論文は、学習タスク中の行動的、感情的、認知的エンゲージメントに関するデータの収集と同期化の技術について説明しています。この研究は、学習プロセスの理解を深めるために、学習者のエンゲージメントの複数の側面を統合することに焦点を当てています。
This methodology enables synchronized, multi-dimensional measurement of behavioral, emotional, and cognitive engagement during learning tasks, offering a neurophysiological framework for assessing user interaction with digital systems. In biopharma R&D, such approaches can inform the design of adaptive training platforms for clinical trial staff, enhance engagement metrics in patient-reported outcome tools, and support mechanistic de-risking in neurocognitive therapeutic development by providing quantifiable, real-time indices of attentional and affective states. The integration of EEG, electrodermal activity, eye tracking, and facial recognition delivers a systems-level view of engagement dynamics, aligning with target validation efforts that require objective, multi-parametric biomarkers of cognitive and emotional response.
This method fits within the discovery continuum from target validation through lead identification to preclinical efficacy, particularly for compounds targeting cognitive and emotional processing pathways where multi-dimensional engagement serves as a functional readout.