메타인지 민감도 향상을 위한 우측 배외측 전두엽 피질에 대한 고화질 경두개 직류 자극

요약

본 연구는 인간-AI 위임 작업에서 인간의 메타인지를 향상시키기 위해 HD-tDCS(High-Definition Transcranial Direct Current Stimulation)를 적용하는 실험적 패러다임을 제안했습니다. 결과는 메타인지 민감도를 향상시키는 데 있어 HD-tDCS의 효과를 입증했습니다.

초록

인간-AI 협업에서 작업 위임은 중요한 구성 요소입니다. 이상적으로는 자신이 작업을 완료할 수 있다고 믿는다면 스스로 완료해야 합니다. 그렇지 않으면 작업을 상대방에게 위임해야 합니다. 이러한 위임 결정은 자신의 능력에 대한 개인의 평가에 의해 영향을 받으며, 이는 메타인지(자신의 능력을 평가할 수 있는 능력)에 의해 형성됩니다. HD-tDCS(High-Definition Transcranial Direct Current Stimulation)는 대뇌 피질의 흥분성을 조절하여 인간의 성능을 향상시킬 수 있는 비침습적 뇌 자극 기술입니다. 이 프로토콜은 HD-tDCS를 사용하여 인간-AI 위임 작업 중 인간 메타인지에 미치는 영향을 조사하는 방법을 제시하며, 배외측 전두엽 피질(DLPFC)에 양극, 음극 또는 가짜 자극을 적용하는 절차를 자세히 설명합니다. 자극은 1개의 표적 전극과 4개의 리턴 전극을 포함하여 5개의 전극의 원주 배열을 사용하여 휴대용 HD-tDCS 장치를 사용하여 수행되었습니다. 자극은 총 21분 동안 지속되었으며 전류 강도는 2mA였습니다. 이 방법은 인간-AI 협업 작업 위임 과정에서 인간의 신경 메커니즘과 행동 조절을 더욱 심층적으로 탐구할 수 있는 새로운 연구 경로를 제공하고 인간-AI 협업 작업을 더욱 최적화하기 위한 탄탄한 이론적 기반을 제공할 것으로 기대됩니다.

서론

인공지능(AI)은 우리의 일상생활과 직장 모두와 점점 더 얽혀 있습니다. 그러나 많은 실제 상황에서 AI는 아직 의사 결정 프로세스를 완전히 자동화할 수 없습니다¹. 특정 작업은 현재의 기술적 한계와 윤리적, 법적 고려 사항으로 인해 AI에게 특히 어려운 과제로 남아 있습니다. 결과적으로 특정 영역에서 AI에 완전한 자율성을 부여하는 것은 종종 비실용적이거나 바람직하지 않습니다 ^2,3. 따라서 인간은 계속해서 직장에서 없어서는 안 될 역할을 하고 있으며, 인간과 AI의 협업은 향후 생산 및 서비스 제공의 지배적인 모드가 될 것으로 예상됩니다. 의료, 숙박업, 인적 자원과 같은 분야의 연구에 따르면 인간과 AI 간의 공동 노력이 비용을 절감하고 경우에 따라 효율성을 향상시킬 수 있는 것으로 나타났습니다 ^4,5,6.

인간-AI 협업에서는 각 당사자가 각자의 강점에 맞는 작업을....

프로토콜

이 연구는 헬싱키 선언의 원칙에 따라 수행되었으며 장쑤 과학 기술 대학의 기관 검토 위원회의 승인을 받았습니다. 우리는 참가자의 데이터를 사용하고 공개하는 데 대한 정보에 입각한 동의를 얻었습니다.

1. 준비

1. 실험 작업을 준비합니다.
   1. ImageNet 웹 사이트(https://image-net.org/)에서 이미지 데이터를 다운로드합니다.
      참고: 다운로드한 이미지는 분류되어 있으며 각 범주에는 여러 이미지가 포함되어 있습니다.
   2. GoogLeNet Inception v3 모델과 관련된 Python 코드를 실행하여 이미지를 분류합니다( 보충 파일 1 참조). 각 이미지에 대해 상위 5개 예측 범주를 상위 1개 분류 정확도와 함께 저장합니다.
      참고: 이 Python 코드는 Inception V3 모델을 로드하여 이미지 분류를 수행합니다. 각 대상 이미지에 대해 상위 5개의 예측 범주를 출력합니다. 이 5가지 예측 범주에 해당하는 이미지 세트는 실험에서 응답 옵션으로 참가자에게 제공됩니다. 올바른 범주가 상위 5개 예측에 속하지 않으면 예측된 범주 중 하나가 올바른 범주로 대체되어 옵션에 포함되....

결과

이 연구의 주요 결과에는 meta-d'를 사용한 메타인지 민감도 측정이 포함됩니다. 다양한 자극 유형에 걸쳐 참가자의 메타인지 민감도 점수에 대해 정규성 테스트를 실시한 결과, 모든 조건에서 정규성이 충족되는 것으로 나타났습니다. 다양한 자극 유형에 걸쳐 메타인지 민감도를 비교하기 위해 반복 측정 ANOVA를 수행했으며 결과는 표 1에 나와 있습니다. 시간과 자극 유형의 주요 효과는 유의하지 않았지만(p > 0.05), 시간(사전 테스트, 사후 테스트)과 자극 유형(양극, 음극, 가짜) 간의 상호 작용은 유의했습니다(F = 3.226, p = 0.047, 부분 η² = 0.10). 이는 시간과 함께 다양한 유형의 자극이 인간의 메타인지 민감도에 영향을 미친다는 것을 나타냅니다. 모든 자극 유형에 걸쳐 시간의 영향을 조사하기 위해 간단한 효과 분석을 수행했습니다........

토론

실험 결과의 신뢰성을 보장하려면 절차 중에 몇 가지 요소를 고려해야 합니다. 먼저, 케이블을 HD-tDCS 전극 하드웨어에 연결할 때 잘못된 연결로 인해 의도하지 않은 생리적 영향을 일으킬 수 있으므로 각 케이블이 지정된 전극 위치에 정확하게 일치하는지 확인하는 것이 중요합니다. 둘째, 이것은 가짜 자극 조건을 포함하는 단일 맹검 연구이기 때문에 참가자는 HD-tDCS 절차 중에 작동 인터페이스를 볼 수 없어야 합니다. 셋째, 인간-AI 위임 작업을 위한 자료를 준비할 때 시각적 편향을 방지하기 위해 각 선택 그룹 내의 모든 이미지의 크기를 표준화해야 합니다. 마지막으로 카페인은 작업 수행에 영향을 미치고 기분에 영향을 미칠 수 있습니다. 카페인과 tDCS는 모두 유사한 방식으로 피로 및 졸음과 같은 상태를 개선하는 것으로 나타났습니다³⁸. 교란 변수를 더 잘 제어하기 위해 참가자들은 실험 전에 카페인을 삼가도록 요청받았습니다.......

재료

이 논문에 사용된 재료 목록

이름	회사	카탈로그 번호	댓글
전극 케이블	신경전기학	10 전극 케이블	전극 케이블에는 10개의 전극 의료 소켓이 있습니다.
전극 겔	파커 연구소	시그니겔 250g NE016b	임피던스를 낮추고 신호 품질을 향상시키는 데 사용됩니다.
전극	신경전기학	NG PISTIM NE029	NG 피스팀은 두 개의 부품으로 구성되어 있습니다: 고정장치(상단 부분)와 나사 와셔(하단 부분).
실험용 소프트웨어	심리학 소프트웨어 도구	E-prime3.0 빌드 3.0.3.31	이것이 실험 프로그램을 만드는 데 사용된 소프트웨어입니다.
HD-tDCS 장치	신경전기학	스타스팀 8	이 장치는 HD-tDCS 자극을 전달하는 데 사용됩니다.
HD-tDCS 소프트웨어	신경전기학	NIC2 V2.1.3.6	이 애플리케이션은 컴퓨터가 HD-tDCS 장치와 상호작용할 수 있도록 합니다.
랩톱	작은 골짜기	G5 5500	이 컴퓨터는 실험에 사용된 소프트웨어를 실행합니다.
네오프렌 헤드캡	신경전기학	M	전극을 두피에 정확히 부착하는 헤드캡입니다. 사이즈: S (49 cm), M (54 cm), L (57 cm), XL (60 cm)
통계 도구	IBM	SPSS V26	데이터 분석에 사용됩니다.
주사기	-	NE014	전극 젤을 주입하는 데 사용됩니다.