脳波測定と高品質のビデオ録画を使用して、メディア コンテンツの視覚認識を分析するため
2018年5月26日
メディア コンテンツを見ながら検出、取得と瞬目率の分析を紹介します。
この実験手順の全体的な目標は、脳波および筋電図記録の助けを借りて自発的なまばたき速度を定量化することにより、メディアコンテンツの視覚を分析することです。ここでは、スクリーンで映画を見ている参加者のまばたき率に注意を払います。まばたきの主な機能は、角膜を機械的および化学的損傷から保護すること、および角膜を濡らした状態に保ち、異物から保護することです。
このタイプのまばたきは、まぶたの動きの種類によって生成されることがあります。例えば、機械的または化学的または痛みを伴う受容体の活性化によって生成される角膜反射があり、それらは角膜や皮膚にも見られます。これらの受容体の刺激は、三叉神経ニューロンと同じように刺激的です:最初に三叉神経、次に三叉神経ニューロン、そしてこれらはそれらが顔の核に配置されている運動ニューロンを活性化しています。
しかし、まばたきには、視覚入力の認知プロセスに関連する、あまり知られていない別の機能があります。そして、これは通常、実際には、それらの自発的な目のまばたきのために、その日の視覚期間に沿って毎回起こっていることであり、まばたきの間に視覚知覚がリフレッシュされます。つまり、片側のまばたきは、現実に対する私たちの視覚をわずかに変更しているのです。
私たちはそれを意識していません。実際、約100〜200ミリ秒続く自発的なまばたきの間に、まだ見ているという確実性があるという認識があることは意識していませんが、瞳孔はこの期間中、蓋、つまり上蓋で覆われているため、これは不可能です。メディアコンテンツの視覚分析にEG/MG測定を使用する利点は、FMRIなどの他の30のケースよりもデータの一時的な解が高いことです。
EG/MGを使用すると、さまざまな周波数で脳とまぶたの活動にアクセスできます。この手順の利点は、選択された視覚刺激の提示に対する脳の電気的活動の高い同期応答を有することである。メディアコンテンツと視覚のすべての変数とパラメータを制御することが重要です。
そのため、自分でビデオムービーを作成することが望ましいです。この点で、独自のコンテンツは、この目的のためにラボまたはメディアセンターによってビデオカメラを使用して作成できます。参加者の選択も非常に重要です。
複数の調査により、視覚タスク中または視覚タスクを探している被験者間で異なる知覚パターンが証明されています。そのため、参加者の選考には注意が必要です。例えば、この実験では、メディアと非メディアの専門家が行う自発的なまばたき率を比較しています。
この場合、メディアの専門家はいくつかの具体的な基準で選ばれました。彼らは、日常業務でメディア編集やオーディオカットに関連する決定を下す経験が最低6年ある必要がありました。主題の選択のための具体的な基準は、出版物の方法の部分に書かれるべきです。
ビデオムービーのプレゼンテーションに適したシナリオを作成します。気を散らす要素は、実験参加者を困らせる可能性があります。私たちの場合、柔軟な空間を定義するために2つの黒い構造が作成されました。
ライブプレイの刺激を背景にした1つの黒い構造物。そして、同じ寸法の2番目の黒い構造と、ビデオ刺激のプレゼンテーションのためのスクリーンを供給するための中央の穴。実験を行うための快適な空間を作ることが重要です。
ここでは、参加者に提示された同じ内容と期間の3つの映画の一部を紹介しています。1つは、オープンショットでカメラの動きがないワンショットムービーでした。もう一つは、33ショット、平均ショット長5.9秒、ショット全体の連続性、内容、リズム、空間、時間の関係性を持つハリウッドスタイルの映画でした。
最後に、3本目の動画はMTV風の動画で、79ショット、平均撮影時間は2.4秒でした。ここでは、ショットの間にコンテンツ、リズム、スペース、時間に不連続性がありました。EEG / EMGセッションを開始するには、次の材料を準備する必要があります:キャップ、コントロールボックスデバイス、電極、導電性ゲル、注射器、参加者の頭を測定するためのメーター、およびその他の基本的な製品。
次に、EEGキャップを被験者の頭に設定することから始めます。皮膚の表面をきれいにして、汚れやヘアケア製品の兆候を取り除きます。参加者の頭を測定します。
鼻と中間子の間の距離を測定し、中間点を頂点としてマークします。10-20システムを使用してEEGキャップに電極を準備します。キャップをマークの後の被写体に置き、頂点がキャップの中心のゼロ点と一致するようにします。
シリンジを使用して導電性ゲルを電極に塗布し、キャップが適切に調整されていることを確認します。次に、参照電極とエレクトリックキュログラフィーを被験者の頭の中に置きます。実験被験者に、セッションに快適で準備ができているかどうかを尋ねます。
コントロールボックスがデータを登録するコンピューターに正しく接続されていることを確認してください。すべての電極の信号が正しいことを確認し、そうでない場合は電極を確認してください。EEG/EMG活動を記録する際には、これらの電気信号がメーカーが提供するソフトウェアまたは実験用に開発された他のソフトウェアで適切に記録されていることを確認することが望ましいです。
EEG/EMG信号の適切な伝導性を確認し、必要に応じてセッションの任意のパラメータを変更します。すべてを確認したら、録音セッションを開始できます。EEG/EMGデータをファイルに保存し、ソフトウェア分析のためにインポートします。
まばたきは通常、EEG記録のアーティファクトと見なされます。したがって、どのソフトウェアプロトコルも、まばたきの優れた検出器を備えている必要があります。ここで使用するように、特定のEEG電極とEMG電極を使用し、それぞれのバンドを最適な周波数でフィルタリングするのが良い手順です。
データを選択してフィルタリングし、適切なまばたきフィルターを適用して、まばたきの回数とタイミングを判断します。結果を三角形化する良い方法は、HDビデオカメラで参加者の目を記録することです。これにより、ソフトウェアによって検出されたまぶたの反応に疑問がある場合に、いつでも目の動きを確認できます。
この参加者の例では、提示された刺激の1つを見ている間に、いくつかのまばたきを特定しました。これらはFP1、FP2、およびEOG電極で検出されました。この図は、非メディアとメディアの専門家がさまざまな編集スタイルを見ているときの自発的なまばたき速度の比較を示しています。
私たちの結果によると、メディアの専門化とメディア編集は視聴者のまばたき速度に影響を与えます。脳波や筋電図の記録を使用して被験者の視覚を分析することで、研究者は複数の周波数帯域でさまざまな脳活動にアクセスすることができます。この実験では、まばたき率に注目していますが、セッション中に取得した脳波データに対して複数の解析を行うことができるようになりました。
これは、メディアの視覚スタイルとメディアの専門化に関連するさまざまな脳と筋肉の活動を報告した最初の研究です。他のメディア受信技術と比較して、EG/MG録音は、メディアコンテンツの知覚中の脳と筋肉の活動を決定するのに役立ちます。
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概要
この研究は、参加者がメディアコンテンツを視聴する際の瞬目率の検出、取得、分析に焦点を当てています。自発的な瞬目率を定量化することで、視覚知覚の理解を深めることが研究の目的です。
主要な研究構成要素
科学の分野
- 神経科学
- 行動分析
- 視覚知覚
背景
- 瞬目は角膜を保護し、湿度を維持する役割があります。
- 異なる瞬目の動きは様々な種類の瞬目を引き起こす可能性があります。
- 角膜反射は機械的、化学的、または痛みを伴う刺激によって活性化されます。
- 三叉神経ニューロンは瞬目反射経路において重要な役割を果たします。
研究の目的
- 自発的な瞬目率を通じて視覚知覚を分析すること。
- メディアコンテンツと瞬目頻度の関係を理解すること。
- データ収集のために脳波記録と筋電図記録を利用すること。
使用された方法
- 参加者は映画を観ながら、瞬目率が記録されます。
- 脳波記録は脳活動を監視するために使用されます。
- 筋電図記録は瞬目に関わる筋肉活動を捉えます。
- データ分析はメディアコンテンツと瞬目率の相関関係に焦点を当てています。
主要な結果
- 異なるメディアセグメント間で瞬目率の変化が観察されました。
- 電気生理学的データは視覚知覚メカニズムに関する洞察を提供しました。
- 結果は感情的な関与と瞬目頻度の関連性を示唆しています。
- 結果は視覚処理における瞬目の役割の理解に貢献しています。
結論
- 瞬目率はメディア消費中の視覚知覚の尺度として機能する可能性があります。
- この研究は視覚刺激に対する生理学的反応の知識を深めます。
- 将来の研究は、様々な文脈におけるこれらの発見の意味を探求する可能性があります。
よくある質問
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.
