Name: Wysokorozdzielcza przezczaszkowa stymulacja prądem stałym w prawym grzbietowo-bocznym korze czołowej w celu zwiększenia wrażliwości metapoznawczej (Wideo) | JoVE Journal
Uploaded: 2025-09-26T13:40:00.000+00:00
Duration: 6 min 11 s
Description: Poznaj metodę HD-tDCS w celu zwiększenia wrażliwości metapoznawczej podczas zadań delegowania człowiek-sztuczna inteligencja. Technika ta poprawia efektywność współpracy człowieka z systemami AI.

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

Badanie to zostało wsparte przez Program Innowacji Badań i Praktyk Podyplomowych prowincji Jiangsu (KYCX25_4311), Narodową Fundację Nauk Przyrodniczych Chin (72374088, 72471105, 72472094, 72001096), 2024 Kluczowy Projekt Planowania Badań Naukowych w szkolnictwie wyższym Chińskiego Stowarzyszenia Szkolnictwa Wyższego (24XX0205, Mechanizmy strategii współpracy człowiek-AI w poprawie wyników uczenia się), 2024 Kluczowy Projekt Planowania Nauk Edukacyjnych w prowincji Jiangsu (B-b/2024/01/162, Budowa modeli i badania empiryczne nad uczeniem się multimodalnym z perspektywy neurobiologii edukacyjnej), Stypendium Rządu Jiangsu na studia zagraniczne (JS-2024-69) oraz Fundusz Nauk Humanistycznych i Społecznych Ministerstwa Edukacji Chin (24YJCZH445).

Badanie to zostało przeprowadzone zgodnie z zasadami Deklaracji Helsińskiej i zatwierdzone przez Instytucjonalną Radę Przeglądową Uniwersytetu Nauki i Technologii w Jiangsu. Uzyskaliśmy świadomą zgodę uczestników na wykorzystanie i udostępnienie ich danych.
1. Przygotowanie
<ol>
	<li>Przygotuj się do zadania eksperymentalnego.<ol>
		<li>Pobierz dane obrazowe ze strony ImageNet (https://image-net.org/). UWAGA: Pobrane obrazy są kategoryzowane, a każda kategoria zawiera wiele obrazów.</li>
		<li>Uruchom kod Pythona związany z modelem GoogLeNet Inception v3, aby sklasyfikować obrazy (patrz Plik Uzupełniający 1). Zapisz pięć najważniejszych przewidywanych kategorii dla każdego zdjęcia wraz z dokładnością klasyfikacji Top-1. UWAGA: Ten kod w Pythonie wykonuje klasyfikację obrazów poprzez ładowanie modelu Inception V3. Dla każdego docelowego obrazu generuje pięć najważniejszych przewidywanych kategorii. Zestawy obrazów odpowiadające tym pięciu przewidywanym kategoriom są prezentowane uczestnikom jako opcje odpowiedzi w eksperymencie. Jeśli poprawna kategoria nie znajduje się wśród pięciu najlepszych prognoz, jedna z przewidywanych kategorii jest zastępowana poprawną, aby zapewnić jej uwzględnienie w opcjach.</li>
		<li>Użyj Pythona lub dowolnego programu do losowego próbkowania, aby wybrać obraz docelowy spośród sklasyfikowanych przez model obrazów.</li>
		<li>Dla każdego docelowego obrazu wyodrębnij 10 obrazów z każdej z pięciu kategorii, które będą służyć jako opcje odpowiedzi. Zmień rozmiar wszystkich obrazów, aby zapewnić jednolite wymiary.</li>
		<li>Przeprowadź wstępne badanie i zaproś uczestników do udziału w eksperymencie. UWAGA: Wstępne badanie było podobne do formalnego eksperymentu, z tą różnicą, że uczestnicy musieli samodzielnie ukończyć wszystkie badania, bez możliwości delegowania i bez procesu oceny zaufania.</li>
		<li>Rejestruj dokładność każdego uczestnika w reagowaniu na każde zdjęcie i obliczaj wskaźnik dokładności dla każdego obrazu. Używaj wyników dokładności jako wskaźnika trudności obrazu, aby odpowiednio je sklasyfikować. UWAGA: Wszystkie obrazy są posortowane według dokładności, przy czym wyższa dokładność oznacza niższy poziom trudności. Na przykład, gdy 10% uczestników poprawnie reaguje na obraz, trudność tego obrazu jest ustalana na 90%.</li>
		<li>Podziel obrazy na dwa zestawy o porównywalnym poziomie trudności w zależności od ich ocen. Wykorzystaj oba zestawy obrazów jako materiały eksperymentalne do stworzenia formalnego programu eksperymentalnego za pomocą E-prime 3 (patrz Plik Uzupełniający 1). UWAGA: Ten eksperymentalny program został zaprojektowany do przedstawienia zadania klasyfikacji obrazów.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Upewnij się, że uczestnik nie ma przeciwdynaków do HD-tDCS i nie spełnia żadnych kryteriów wykluczających. Wprowadź uczestnikom procedurę eksperymentalną i uzyskaj pisemną świadomą zgodę po potwierdzeniu ich zrozumienia badania. UWAGA: Zapytaj uczestnika o jego dominującą rękę i potwierdź to, obserwując, której ręki używa do pisania.</li>
	<li>Zmierz obwód głowy uczestnika za pomocą taśmy miarkowej i wybierz odpowiedni rozmiar głowicy z neoprenu HD-tDCS (patrz Tabela materiałów).</li>
	<li>Sprawdź, czy urządzenie HD-tDCS jest w pełni naładowane. Upewnij się, że wszystkie akcesoria – w tym elektrody, żel elektrod, strzykawka dołączona do instrumentu, kable elektrod oraz komputer używany do obsługi systemu HD-tDCS – są gotowe do użycia.</li>
	<li>Losowo wybierz jedno z dwóch zadań eksperymentalnych jako warunek pretestowy. Polec uczestnikowi wykonać zadanie klasyfikacji obrazu. UWAGA: Generator liczb losowych może być używany do losowego przypisywania warunków eksperymentalnych.<ol>
		<li>Otwórz program.</li>
		<li>Kliknij RUN, wpisz numer obiektu i numer sesji, potwierdź informacje, a następnie kliknij YES , aby rozpocząć zadanie eksperymentalne.</li>
	</ol>
	</li>
</ol>
2. Stymulacja HD-tDCS
<ol>
	<li>Włóż dolne części pięciu elektrod w odpowiednie miejsca na neoprenowej głowie. Te pięć pozycji służy jako miejsca stymulacji. UWAGA: Aby celować w prawy DLPFC, użyj następujących pięciu pozycji elektrod: F4, Fp2, Fz, C4 i F8.</li>
	<li>Poinstruuj uczestnika, aby wygodnie usiadł na krześle. Przednią krawędź neoprenowej głowy umieść około 1-2 cm nad brwiami. Upewnij się, że Cz jest wyrównany z punktem środkowym między dwoma punktami przedusznymi. Załóż czapkę pewnie na głowę uczestnika, zapewniając prawidłowe ustawienie. UWAGA: Podczas zakładania głowicy upewnij się, że zlokalizujesz Cz, inion, nasion oraz lewy i prawy punkt przeduszny zgodnie z międzynarodowym systemem EEG 10-20.</li>
	<li>Na każde miejsce stymulacji należy nałożyć żel elektrod (patrzT materiały) za pomocą strzykawki dołączonej do instrumentu, aby zmniejszyć impedancję między elektrodami a skórą głowy. UWAGA: Żel elektrody jest wysoce przewodzącym i rozpuszczalnym w wodzie żelem.<ol>
		<li>Napełnij strzykawkę żelem elektrodowym.</li>
		<li>Dla każdej elektrody rozdziel włosy strzykawką, aby odsłonić skórę głowy.</li>
		<li>Wstrzyknij odpowiednią ilość żelu elektrod na odsłoniętą skórę głowy wewnątrz dolnych części wszystkich elektrod.</li>
		<li>Przykręć górną i dolną część wszystkich elektrod.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Podłącz urządzenie HD-tDCS.<ol>
		<li>Włącz urządzenie HD-tDCS i uruchom odpowiednie oprogramowanie sterujące (patrz Tabela materiałów). UWAGA: Komputer uruchamiający oprogramowanie sterujące musi spełniać co najmniej następujące wymagania: Procesor: 1,6 GHz; RAM: 2 GB; Interfejs: USB lub WiFi; Rozdzielczość ekranu: 1 280 x 768.</li>
		<li>Włącz Bluetooth na komputerze. W oprogramowaniu sterującym wybierz UŻYJ urządzeń Wi-Fi , aby rozpocząć proces połączenia.</li>
		<li>Poczekaj, aż adres MAC urządzenia pojawi się na liście. Gdy się pojawi, wybierz urządzenie.</li>
		<li>W ustawieniu filtra szumów liniowych wybierz 50 Hz, aby wyeliminować zakłócenia elektryczne. UWAGA: Wybrana częstotliwość powinna odpowiadać częstotliwości mocy AC używanej w kraju, w którym prowadzony jest eksperyment.</li>
		<li>Na dole panelu ustawień kliknij przycisk Użyj tego urządzenia . Oprogramowanie następnie nawiąże połączenie z urządzeniem.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Konfiguruj protokół stymulacji HD-tDCS.<ol>
		<li>Kliknij ikonę w kształcie głowy na lewym panelu oprogramowania sterowania. Następnie kliknij DODAJ NOWY PROTOKÓŁ , aby utworzyć nowy protokół stymulacji.</li>
		<li>Ustaw czas trwania protokołu na 21 minut, z 30-sekundowym okresem zwiększania i 30-sekundowym okresem ograniczania dla bieżącej dostawy. UWAGA: Jeśli protokół jest stymulacją pozorną, włącz opcję .</li>
		<li>Przeciągnij elektrodę F4 do kolumny stymulacyjnej po prawej. Ustaw kanał w tryb stymulacji, wprowadź intensywność prądu 2 000 μA35, wybierz stymulację anodalną. UWAGA: Oznaczenie anody i katody zależy od zamierzonego typu stymulacji.</li>
		<li>Elektrody dragowe Fp2, Fz, C4 i F8 do kolumny stymulacji. Ustaw każdy kanał na tryb powrotny, przypisując każdemu 25% całkowitego prądu. Zachowaj protokół.</li>
		<li>Wybierz skonfigurowany protokół stymulacji. Przymocuj urządzenie HD-tDCS do paska na rzepy z tyłu głowki. Użyj kabli elektrod, aby połączyć urządzenie z elektrodą. UWAGA: Upewnij się, że każdy kabel jest podłączony do właściwej pozycji elektrody, zgodnie z konfiguracją zawartą w oprogramowaniu.</li>
		<li>Sprawdź, czy wszystkie kable są prawidłowo podłączone. Kliknij przycisk LOAD PROTOCOL w prawym dolnym rogu.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Kliknij przycisk CHECK IMPEDANCE , aby wykonać test impedancji. UWAGA: Upewnij się, że wskaźniki stanu połączenia dla wszystkich wybranych elektrod są zielone (0-10 kΩ) lub pomarańczowe (10-15 kΩ). Jeśli jakiś wskaźnik pojawi się na czerwono (>15 kΩ), ponownie nałóż żel elektrody lub dostosuj włosy, aby odsłonić więcej skóry głowy i zmniejszyć impedancję.</li>
	<li>Kliknij przycisk start (ikona trójkąta skierowanego w prawo), aby rozpocząć stymulację.</li>
	<li>Poinstruuj uczestników, aby zgłaszali swoje odczucia w kilku momentach podczas sesji stymulacyjnej. UWAGA: Jeśli uczestnik zgłasza dyskomfort przekraczający normalne doznania, natychmiast kliknij przycisk STOP w programie, usuń urządzenie z uczestnika i sprawdź stan skóry głowy.</li>
</ol>
3. Po stymulacji
<ol>
	<li>Wyłącz oprogramowanie sterujące. Odłącz kable od elektrod i ostrożnie wyjmij urządzenie HD-tDCS.</li>
	<li>Zdejmij głowicę z głowy uczestnika i odłącz wszystkie elektrody.</li>
	<li>Wybierz inny program eksperymentalny, który jeszcze nie został ukończony. Polec uczestnikowi wykonać zadanie klasyfikacji obrazów jako post-test.</li>
	<li>Zapewnij uczestnikowi środki do czyszczenia włosów.</li>
	<li>Polec uczestnikom wypełnić kwestionariusz sensacyjny po sesji HD-tDCS36. Użyj kwestionariusza, aby ocenić tolerancję uczestników oraz subiektywne doświadczenie stymulacji HD-tDCS.</li>
	<li>Wyczyść głowicę i elektrody.<ol>
		<li>Dokładnie opłucz głowicę wodą. Powieś głowicę do wyschnięcia na powietrzu.</li>
		<li>Użyj wody z kranu, aby delikatnie spłukać żel z elektrod. UWAGA: Użyj ciepłej wody, aby szybciej rozpuścić żel.</li>
		<li>Elektrody zostawiaj do wyschnięcia na powietrzu na ręczniku papierowym lub szmatce, z dala od bezpośredniego światła słonecznego. Po wyschnięciu umieść je w opakowaniu do długoterminowego przechowywania.</li>
	</ol>
	</li>
</ol>

Autorzy nie mają nic do ujawnienia.

Aby zapewnić wiarygodność wyników eksperymentalnych, podczas procedury należy uwzględnić kilka czynników. Po pierwsze, podczas podłączania kabli do sprzętu elektrod HD-tDCS kluczowe jest zweryfikowanie, czy każdy kabel dokładnie odpowiada wyznaczonej pozycji elektrody, ponieważ nieprawidłowe połączenia mogą powodować niezamierzone efekty fizjologiczne. Po drugie, ponieważ jest to badanie jednoślepe z udawaną stymulacją, uczestnicy nie mogą mieć możliwości oglądania interfejsu operacyjnego podczas zabiegu HD-tDCS. Po trze...

Sztuczna inteligencja (AI) coraz bardziej splata się zarówno z naszym codziennym życiem, jak i miejscem pracy. Jednak w wielu rzeczywistych kontekstach AI nie jest jeszcze zdolna do pełnej automatyzacji procesów decyzyjnych1. Niektóre zadania pozostają szczególnie trudne dla AI ze względu na obecne ograniczenia technologiczne oraz kwestie etyczne i prawne. W rezultacie przyznanie pełnej autonomii AI w określonych dziedzinach jest często niepraktyczne lub niezalecane 2,3. Ludzie zatem nadal odgrywają niezbędną rolę w miejscu pracy, a współpraca człowiek-AI ma w przyszłości stać się dominującym sposobem produkcji i świadczenia usług. Badania w takich obszarach jak opieka zdrowotna, hotelarstwo i zasoby ludzkie wykazały, że wspólne działania ludzi i AI mogą obniżyć koszty, a w niektórych przypadkach zwiększyć efektywność 4,5,6.
We współpracy człowiek-AI każda ze stron ma podejmować zadania zgodne z jej mocnymi stronami, jednocześnie delegując mniej odpowiednie zadania drugiej stronie. Dlatego skuteczne delegowanie zadań jest niezbędne dla skutecznej współpracy i optymalnych wyników efektywności. Adam i in. odkryli, że gdy proces delegowania jest w pełni zautomatyzowany i obsługiwany wyłącznie przez AI bez udziału człowieka, ludzie mają tendencję do doświadczania podwyższonego postrzegania zagrożenia własnego siebie7. Fuegener i in. dodali również, że podczas delegowania zadań AI ludzie często mają trudności z dokładną oceną własnych zdolności lub trudnością zadania, co odzwierciedla niski poziom metapoznania8. Wyniki te podkreślają znaczenie wzmacniania metapoznania w scenariuszach delegacji człowiek-AI w celu poprawy efektywności i jakości współpracy.
Metakognicja odnosi się do zdolności jednostki do oceny własnych zdolności9. W kontekście wzajemnej delegacji między ludźmi a SI kluczowe jest nie tylko uzyskanie dokładnego zrozumienia możliwości drugiej strony, ale także ocena własnych zdolności do określenia, kiedy delegowanie jest odpowiednie. Jussupow i in. odkryli, że współpraca człowiek-SI jest najskuteczniejsza, gdy ludzie wykazują wysoki poziom metapoznania – czyli gdy potrafią dokładnie ocenić zarówno własne, jak i zdolności AI10. Podobnie Atchley i in. odkryli, że wspieranie metapoznania w środowiskach edukacyjnych może sprzyjać głębszej i skuteczniejszej współpracy między ludźmi a systemami AI11. Wcześniejsze badania dotyczące współpracy człowieka z AI często oceniały metapoznanie za pomocą kwestionariuszy samooceny lub wykorzystując oceny pewności człowieka jako pośrednie miary. Jednak w badaniach psychologicznych bardziej ugruntowanym i rygorystycznym miernikiem metapoznania jest wrażliwość metapoznawcza (meta-d')12. W niniejszym badaniu stosujemy meta-d', stosując podejście opisane przez Maniscalco i in. do oceny wrażliwości metapoznawczej13.
Przezczaszkowa stymulacja prądem stałym (tDCS) była szeroko stosowana w badaniach mających na celu poprawę metapoznania14. Podstawowe aspekty metakognicji są ściśle związane z korą przedczołową. tDCS dostarcza słaby prąd stały do określonych obszarów mózgu, modulując pobudliwość neuronów i plastyczność synaptyczną w sposób nieinwazyjny i nieinwazyjny, co pozwala badaczom poprawiać różne funkcje poznawcze15. Harty i in. stwierdzili, że anodalna stymulacja prawej grzbietowo-bocznej kory przedczołowej (DLPFC) poprawiała wykrywanie błędów uczestników w zadaniu świadomości błędów, tym samym poprawiając ich metapoznawczy monitoring wydajności poznawczej16. Bona i Silvanto poinformowali, że anodalne tDCS wpływało na metapoznawczą stronniczość w zadaniu pamięci roboczej17. Mattes i in. wykazali, że choć tDCS wpływało na oceny pewności siebie uczestników zarówno w zadaniach metapoznawczych, jak i mentalnych, nie zmieniło ich wrażliwości metapoznawczej18. Wykazano, że tymczasowe zakłócenia lub uszkodzenia kory przedczołowej – konkretnie obszary Brodmanna 46 i 10 – zarówno u ludzi, jak i małp wywołują zmiany w procesach metapoznawczych14. Ponadto wcześniejsze badania dostarczyły dowodów przyczynowych łączących stymulację DLPFC z umiejętnościami metapoznawczymi19,20. Prawa DLPFC odgrywa kluczową rolę w sieci neuronowej leżącej u podstaw kontroli poznawczej21,22, która jest ściśle powiązana z wymaganiami naszego zadania eksperymentalnego. Dlatego wybraliśmy odpowiednie DLPFC jako docelowe miejsce stymulacji. Zgodnie z ustalonymi protokołami w badaniach tDCS dotyczących metapoznania, zastosowaliśmy prąd 2 mA przez 21 minut, w tym 1-minutową fazę zwiększania i zmniejszania tempa 17,23. Obecnie najwyższa intensywność prądu stosowana w tDCS wynosi 4 mA, co wykazano, że jest tolerowalne dla uczestników badania przeprowadzonego przez Workman i in.24.
Wysokorozdzielcza przezczaszkowa stymulacja prądem stałym (HD-tDCS) to precyzyjna modyfikacja konwencjonalnego tDCS, oferująca bardziej ukierunkowaną neuromodulację poprzez specjalistyczne montaże elektrod. W porównaniu do konwencjonalnego tDCS, który wykorzystuje dwie duże elektrody padowe, HD-tDCS pozwala na bardziej ukierunkowaną i ogniskową stymulację określonych obszarów mózgu, co skutkuje bardziej trwałymi efektami25,26. W przeciwieństwie do technik neurofeedbacku, które również mają na celu poprawę wydajności poznawczej27, HD-tDCS oferuje kilka praktycznych zalet, w tym krótszy czas aktywacji, prostsze procedury aplikacyjne oraz niższe koszty implementacji28. Z perspektywy delegowania zadań człowiek-AI, HD-tDCS oferuje wyższą precyzję przestrzenną, łatwość obsługi oraz opłacalność. Ponadto pozwala uczestnikom na długotrwałe zadania związane z delegowaniem i refleksją w kontekstach zbliżonych do rzeczywistych lub zawodowych scenariuszy, co czyni go szczególnie odpowiednim do badania metapoznania w delegowaniu człowiek-AI. W tym badaniu zastosowano HD-tDCS do dostarczania bardziej ukierunkowanej stymulacji do DLPFC.
Projektowanie eksperymentalne
Materiały eksperymentalne pochodziły z ImageNet Large Scale Visual Recognition Challenge (ILSVRC)29. Model AI to GoogLeNet Inception v3, jeden z najlepiej działających modeli w zadaniach klasyfikacji obrazów30.
Zadanie eksperymentalne było zadaniem delegacji człowieka i SI, a konkretnie zadaniem klasyfikacji obrazów. Klasyfikacja obrazów polega na przypisaniu docelowego obrazu do kategorii i jest to ogólne zadanie, które nie wymaga specjalistycznego szkolenia ani wcześniejszej wiedzy. Zadania oparte na konkretnych sytuacjach mogą ograniczać uogólnialność. Na przykład w sytuacjach o wysokiej stawce związanych z potencjalną stratą, ludzie mają tendencję do delegowania decyzji AI31, co w praktyce czyni ją kozłem ofiarnym zespołu32. Zadanie użyte w tym badaniu zostało zaadaptowane z paradygmatu klasyfikacji współpracy człowiek-AI opracowanego przez Fuegenera i in. oraz Gassa i in.8,33.
Przeprowadzono wstępny eksperyment oceniający poziom trudności obrazu. Trudność obrazu to średnia dokładność odpowiadającego obrazu w warunkach człowieka. Jak pokazano na Rysunku 1, każde badanie składało się z docelowego obrazu oraz pięciu zestawów opcji obrazowych. Uczestnicy zostali poproszeni o wybór zestawu opcji najlepiej odpowiadającego docelowemu obrazowi. Łącznie 217 uczestników ukończyło badanie wstępne. Wszyscy uczestnicy badania wstępnego zostali wykluczeni z rekrutacji do głównego eksperymentu.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/68824/68824fig1.jpg" /> 
Rysunek 1: Interfejs eksperymentu wstępnego. Interfejs pokazany uczestnikom wstępnego eksperymentu, gdzie wybrali jedną odpowiedź spośród pięciu opcji. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/68824/68824fig1large.jpg" target="_blank">Proszę kliknąć tutaj, aby zobaczyć większą wersję tej figurki.</a>
W formalnym interfejsie eksperymentu (patrz Rysunek 2) na górze ekranu wyświetlany jest obraz docelowy. Dodatkowo dostępnych jest pięć opcji grupowania obrazów oraz jedna opcja delegacji (znajdująca się w prawym górnym rogu ekranu). Uczestnicy muszą zdecydować, czy delegować zadanie AI, czy wykonać je samodzielnie. W tym drugim przypadku wybiera się jedną z pięciu kategorii obrazów, która najlepiej odpowiada docelowemu obrazowi. Po każdej decyzji interfejs przechodzi na kolejną stronę, gdzie uczestnicy są proszeni o ocenę zaufania do decyzji delegacji w skali od 1 do 4. Przed rozpoczęciem formalnego eksperymentu uczestnicy zostali poinformowani, że system AI ma średnią dokładność 76%.
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/68824/68824fig2.jpg" /> 
Rysunek 2: Formalny interfejs eksperymentu. Główny interfejs pokazywany uczestnikom podczas zadania. (a) Interfejs zadań; (B) interfejs oceny zaufania. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/68824/68824fig2large.jpg" target="_blank">Proszę kliknąć tutaj, aby zobaczyć większą wersję tej figurki.</a>
Łącznie do głównego eksperymentu zrekrutowano 62 praworęcznych uczestników. Wszyscy uczestnicy byli studentami studiów magisterskich, którzy nie mieli wcześniejszego doświadczenia z podobnymi zadaniami eksperymentalnymi. Kryteria wykluczenia były następujące: uczestnicy nie mogą przyjmować żadnych leków uspokajających ani substancji psychoaktywnych w ciągu 24 godzin przed eksperymentem, nie mogą mieć wad czaszki (np. lub złamań) oraz nie mogą mieć metalowych implantów w czaszce (np. metalowych płytek). Dwóch uczestników zostało wykluczonych: jeden z powodu zapalenia dermologicznego, które uniemożliwiało stymulację HD-tDCS, a drugi za spożycie napoju z kofeiną przed eksperymentem. Pozostałych 60 uczestników (średni wiek = 22,68 ± 0,91 roku) ukończyło eksperyment. Zostali losowo przydzieleni do jednego z trzech warunków stymulacji – anodalnego, katodalnego lub sham-każdego z 20 uczestnikami. Symulacje pola elektrycznego pokazano na Rysunku 3. Każdy uczestnik wykonał zadanie klasyfikacji obrazów raz przed i raz po stymulacji, co dało 120 zestawów danych do analizy. Procedura HD-tDCS została zilustrowana na Rysunku 4, a proces eksperymentalny podsumowany na Rysunku 5. Przeprowadziliśmy apriori analizę mocy z użyciem G*Power 3.134, zakładając potęgę 90% (1 - β = 0,90), rozmiar efektu f = 0,25 oraz poziom alfa 0,05. Analiza wskazała, że wymagane będzie minimum 18 uczestników na grupę. Ostateczna wielkość próbki spełniała ten wymóg.
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/68824/68824fig3.jpg" /> 
Rysunek 3: Symulacja pola elektrycznego. Widok boczny rozkładu pola elektrycznego (prawa strona). (A) Stan stymulacji anodalnej. (B) Stan stymulacji katodowej. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/68824/68824fig3large.jpg" target="_blank">Proszę kliknąć tutaj, aby zobaczyć większą wersję tej figurki.</a>
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/68824/68824fig4.jpg" /> 
Rysunek 4: Eksperymentalne rozwiązanie HD-tDCS. Zdjęcie eksperymentalnego zestawu HD-tDCS, ilustrujące rozmieszczenie elektrod i pozycję urządzenia podczas stymulacji. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/68824/68824fig4large.jpg" target="_blank">Proszę kliknąć tutaj, aby zobaczyć większą wersję tej figurki.</a>
<img alt="Figure 5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/68824/68824fig5.jpg" /> 
Rysunek 5: Eksperymentalny schemat blokowy. Eksperyment składał się z trzech faz, w tym zadań klasyfikacji obrazów przeprowadzonych przed i po stymulacji. Skróty: HD-tDCS = przezczaszkowa przezczaszkowa stymulacja prądem stałym w wysokiej rozdzielczości; rDLPFC = prawy grzbietowo-boczny kora przedczołowa. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/68824/68824fig5large.jpg" target="_blank">Proszę kliknąć tutaj, aby zobaczyć większą wersję tej figurki.</a>

<table><tbody><tr><td>Kable elektrod</td><td>Neuroelektryka</td><td>Kabel 10 elektrod</td><td>Kabel elektrody posiada 10 gniazd medycznych na elektrody.</td></tr><tr><td>Żel elektrody</td><td>Laboratoria Parkera</td><td>Signagel 250g NE016b</td><td>Służy do zmniejszenia impedancji i poprawy jakości sygnału.</td></tr><tr><td>Elektrody</td><td>Neuroelektryka</td><td>NG PISTIM NE029</td><td>NG Pistim składa się z dwóch części: mocowania (górna część) i gwintowanej podkładki (dolna część).</td></tr><tr><td>Oprogramowanie eksperymentalne</td><td>NARZĘDZIA DO PSYCHOLOGII</td><td>E-prime3.0 Build 3.0.3.31</td><td>To oprogramowanie użyte do stworzenia programu eksperymentalnego.</td></tr><tr><td>Urządzenie HD-tDCS</td><td>Neuroelektryka</td><td>Starstim 8</td><td>To urządzenie służy do dostarczania stymulacji HD-tDCS.</td></tr><tr><td>Oprogramowanie HD-tDCS</td><td>Neuroelektryka</td><td>NIC2 V2.1.3.6</td><td>To aplikacja, która pozwala komputerowi na interakcję z urządzeniem HD-tDCS.</td></tr><tr><td>Laptop</td><td>Dolina</td><td>G5 5500</td><td>Ten komputer uruchamia oprogramowanie użyte w eksperymencie.</td></tr><tr><td>Neoprenowa głowica</td><td>Neuroelektryka</td><td>M</td><td>Jest to głowa do precyzyjnego umieszczenia elektrod na skórze głowy. Rozmiary: S (49 cm), M (54 cm), L (57 cm), XL (60 cm)</td></tr><tr><td>Narzędzie statystyczne</td><td>IBM</td><td>SPSS V26</td><td>Jest wykorzystywany do analizy danych.</td></tr><tr><td>Strzykawka</td><td>-</td><td>NE014</td><td>Stosuje się go do wtrysku żelu elektrodowego.</td></tr></tbody></table>

wysokorozdzielcza przezczaszkowa stymulacja prądem stałym w prawym grzbietowo-bocznym korze czołowej w celu zwiększenia wrażliwości metapoznawczej

High-definition Transcranial Direct Current Stimulation over Right Dorsolateral Prefrontal Cortex to Enhance Metacognitive Sensitivity

We współpracy człowiek-AI delegowanie zadań jest kluczowym elementem. Idealnie, jeśli ktoś uważa, że jest zdolny wykonać zadanie, powinien zrobić to samodzielnie; w przeciwnym razie zadanie powinno zostać przekazane drugiej stronie. Takie decyzje dotyczące delegowania są kształtowane przez oceny własnych zdolności przez jednostki, które kształtuje metapoznanie – zdolność do oceny własnych możliwości. Stymulacja prądem stałym przezczaszkowy wysokiej rozdzielczości (HD-tDCS) to nieinwazyjna technologia stymulacji mózgu, która może regulować pobudliwość kory mózgowej, aby poprawić wydajność człowieka. Protokół ten przedstawia metodę wykorzystującą HD-tDCS do badania jego wpływu na metapoznanie człowieka podczas zadań delegacji człowieka-AI, szczegółowo opisując procedurę stosowania anodalnej, katodalnej lub pozorowanej stymulacji kory przedczołowej grzbietowo-bocznej (DLPFC). Stymulacja przeprowadzono za pomocą przenośnego urządzenia HD-tDCS, wykorzystującego obwodowe ułożenie pięciu elektrud, w tym jedną elektrodę docelową i cztery elektrody powrotne. Stymulacja trwała łącznie 21 minut, a obecna intensywność wynosiła 2 mA. Metoda ta ma zapewnić nową ścieżkę badawczą do głębszego zgłębiania mechanizmów neuronalnych i regulacji zachowań ludzi w procesie współdzielenia zadań człowiek-AI oraz stanowić solidne podstawy teoretyczne do dalszej optymalizacji zadań ludzko-AI.

Kluczowym rezultatem tego badania jest pomiar wrażliwości metapoznawczej za pomocą meta-d'. Przeprowadzono test normalności na wynikach wrażliwości metapoznawczej uczestników w różnych typach stymulacji, a wyniki wykazały, że normalność utrzymywała się we wszystkich warunkach. Powtórzone pomiary ANOVA zostały przeprowadzone w celu porównania wrażliwości metapoznawczej w różnych typach stymulacji, z wynikami przedstawionymi w Tabeli 1. Chociaż główne efekty czasu i typu st...

Badanie zaproponowało eksperymentalny paradygmat stosujący wysokorozdzielczą przezczaszkową stymulację prądem stałym (HD-tDCS) w celu poprawy metapoznania człowieka w zadaniach delegacji człowieka do AI. Wyniki wykazały skuteczność HD-tDCS w poprawie wrażliwości metapoznawczej.

Wysokorozdzielcza przezczaszkowa stymulacja prądem stałym w prawym grzbietowo-bocznym korze czołowej w celu zwiększenia wrażliwości metapoznawczej

In human-AI collaboration, task delegation is a critical component. Ideally, if a person believes they are capable of completing a task, they should do so ...

Nasze badanie koncentruje się na współpracy człowieka z AI. Analizujemy wpływ HD-tDCS na metapoznanie człowieka w zadaniu delegacji człowieka-AI. Nasz protokół proponuje nowe podejście do wykorzystania HD-tDCS w celu poprawy efektywności współpracy między człowiekiem a AI.Nasze laboratorium będzie badać wpływ wspólnej nauki na wyniki współpracy człowiek-AI. Na początek upewnij się, że uczestnik nie ma przeciwwskazań do wysokiej rozdzielczości przezczaszkowej stymulacji prądem stałym, czyli HD-tDCS, i nie spełnia żadnych kryteriów wykluczających. Wprowadź uczestnikom procedurę eksperymentalną i uzyskaj pisemną, świadomą zgodę po potwierdzeniu ich zrozumienia.Sprawdź, czy urządzenie stymulujące HD-tDCS jest w pełni naładowane. Upewnij się, że wszystkie akcesoria, w tym elektrody, żel elektrod, strzykawka dołączona do instrumentu oraz kable elektrod, są gotowe do użycia. Teraz losowo wybierz jedno z dwóch zadań eksperymentalnych jako warunek wstępny i polec uczestnikowi wykonanie zadania klasyfikacji obrazów.Włóż dolne części pięciu elektrod bezpośrednio na wyznaczone miejsca na neoprenowej głowie. Poinstruuj uczestnika, aby wygodnie usiadł na krześle. Przednią krawędź neoprenowej czapki na głowie umieść około 1 do 2 centymetrów nad brwiami, dbając o to, aby Cz była wyrównana z punktem środkowym między dwoma punktami przedusznymi.Dobrze załóż głowę na głowie uczestnika, zapewniając prawidłowe ustawienie. Następnie, używając strzykawki dołączonej do instrumentu, napełnij ją żelem elektrodowym. Rozdziel włosy uczestnika strzykawką dla każdego miejsca elektrody, aby odsłonić skórę głowy.Wstrzyknij odpowiednią ilość żelu elektrod na odsłoniętą skórę głowy wewnątrz dolnych części wszystkich elektrod. Następnie przykręcam górną i dolną część wszystkich elektrod. Włącz urządzenie do stymulacji prądem stałym przezczaszkowym wysokiej rozdzielczości i uruchom odpowiednie oprogramowanie sterujące.Włącz Wi-Fi na komputerze, a w oprogramowaniu sterującym wybierz Użyj urządzeń Wi-Fi, aby rozpocząć proces połączenia. Gdy adres MAC urządzenia pojawi się na liście, wybierz urządzenie. W ustawieniach filtra szumów liniowych w oprogramowaniu sterującym wybierz 50 herców, aby wyeliminować zakłócenia elektryczne.Następnie kliknij przycisk Użyj tego urządzenia na dole panelu ustawień, aby nawiązać połączenie z urządzeniem. Aby skonfigurować protokół stymulacji, kliknij ikonę w kształcie głowy na lewym panelu oprogramowania sterującego. Następnie naciśnij Dodaj nowy protokół i nadaj nazwę nowemu protokołowi oraz krokowi.Ustaw całkowity czas trwania protokołu na 20 minut, w tym 30-sekundowy okres zwiększania i 30-sekundowy okres stopniowego zmniejszania. Teraz przeciągnij elektrodę F4 do kolumny stymulacji po prawej. Ustaw kanał na tryb stymulacji.Wprowadź natężenie prądu 2 000 mikroamperów. Następnie wybierz stymulację anodalną. Elektrody dragowe Fp2, Fz, C4 i F8 do kolumny stymulacji.Ustaw każdy kanał w trybie powrotu, przypisując każdemu 25% całkowitego prądu i zapisz protokół. Wybierz skonfigurowany protokół stymulacji. Podłącz urządzenie i kable elektrody.Następnie przymocuj urządzenie do paska rzepowego z tyłu głowki. Podłącz i sprawdź, czy wszystkie kable są prawidłowo podłączone. Kliknij przycisk Load Protocol.Naciśnij przycisk Check Impedance, aby wykonać test impedancji. Teraz kliknij przycisk Start Stymulacji, aby rozpocząć stymulację. Poinstruuj uczestnika, aby raportował swoje odczucia w kilku momentach podczas sesji stymulacyjnej.Po zakończeniu eksperymentu wyłącz urządzenie. Odłącz kable od elektrod i ostrożnie wyjmij urządzenie. Zdejmij głowę z głowy uczestnika.Następnie odłącz wszystkie elektrody. Poproś uczestnika o ukończenie drugiego programu eksperymentalnego jako test po teście. Następnie zapewnij uczestnikowi materiały do czyszczenia włosów.Poproś uczestników o wypełnienie kwestionariusza odczuć po sesji stymulacji, aby ocenić ich tolerancję i subiektywne doświadczenie. Teraz dokładnie spłucz głowicę wodą. Delikatnie spłuknij żel z elektrod w wodzie z kranu.Elektrody zostawij do wyschnięcia na ręczniku papierowym. Gdy wyschną, umieść je w opakowaniu do długoterminowego przechowywania. Wrażliwość metapoznawcza znacząco wzrosła po stymulacji anodalnej między warunkami przed a po teście, podczas gdy nie zaobserwowano istotnych zmian pod stymulacją katodalną ani pozorowaną.Stwierdzono interakcję między czasem a typem stymulacji w powtarzanych pomiarach ANOVA, mimo że nie było istotnych głównych efektów związanych z samym czasem lub typem stymulacji.

high-definition-transcranial-direct-current-stimulation-over-right

Research

JoVE Journal

Behavior

Zachowanie

Źródło: Chen, W., et al. Określanie lokalizacji stymulacji za pomocą digitizera 3D z przezczaszkową stymulacją prądem stałym o wysokiej rozdzielczości. J. Vis. Exp. (2019 rok)Ten film przedstawia procedurę dostarczania przezczaszkowej stymulacji prądem stałym w wysokiej rozdzielczości (HD-tDCS) poprzez dokładne pozycjonowanie elektrod za pomocą systemu 10-10, mapowanie ich lokalizacji za pomocą digitizera 3D i zastosowanie stymulacji w celu modulacji aktywności neuronalnej w docelowym regionie...

Przezczaszkowa stymulacja prądem stałym o wysokiej rozdzielczości w celu aktywacji docelowego obszaru mózgu

Źródło: Lioumis, P. et al. Połączona przezczaszkowa stymulacja magnetyczna i elektroencefalografia grzbietowo-bocznej kory przedczołowej.  J. Vis. Exp. (2018)Ten film przedstawia protokół łączenia przezczaszkowej stymulacji magnetycznej i elektroencefalografii w celu oceny pobudliwości kory mózgowej oraz równowagi między pobudzeniem a hamowaniem w grzbietowo-bocznej korze przedczołowej.

Połączona przezczaszkowa stymulacja magnetyczna i elektroencefalografia grzbietowo-bocznej kory przedczołowej

Źródło: Dunlop, K., et al. DmPFC-rTMS pod kontrolą MRI jako metoda leczenia opornego na leczenie dużego zaburzenia depresyjnego. J. Vis. Exp. (2015)Ten film przedstawia procedurę powtarzalnej przezczaszkowej stymulacji magnetycznej pod kontrolą MRI (rTMS) ukierunkowanej na grzbietowo-przyśrodkową korę przedczołową (dmPFC) w leczeniu depresji.

Powtarzalna przezczaszkowa stymulacja magnetyczna pod kontrolą MRI do grzbietowo-przyśrodkowej kory przedczołowej

Przezczaszkowa stymulacja prądem stałym (tDCS) jest techniką nieinwazyjnej stymulacji mózgu. Z powodzeniem stosuje się go w badaniach podstawowych i warunkach klinicznych do modulowania funkcji mózgu u ludzi. W artykule opisano implementację tDCS i jednoczesnego funkcjonalnego obrazowania metodą rezonansu magnetycznego (fMRI) w celu zbadania neuronalnych podstaw efektów tDCS.

Przezczaszkowa stymulacja prądem stałym i jednoczesne funkcjonalne obrazowanie metodą rezonansu magnetycznego

Przezczaszkowa stymulacja prądem stałym (tDCS) nad móżdżkiem wywiera odległy wpływ na korę przedczołową, która może modulować funkcje poznawcze i wydajność. Zostało to zademonstrowane za pomocą dwóch zadań przetwarzania informacji o różnym stopniu złożoności, przy czym tylko katodowy tDCS poprawiał wydajność, gdy zadanie było trudne, ale nie łatwe.

Modulacja funkcji poznawczych za pomocą przezczaszkowej stymulacji móżdżku prądem stałym

Przedstawiony tutaj protokół jest przeznaczony do badań TMS-EEG wykorzystujących paradygmaty projektowania test-retest pobudliwości wewnątrzkorowej. Celem protokołu jest uzyskanie wiarygodnych i powtarzalnych miar pobudliwości kory mózgowej do oceny funkcjonowania neurofizjologicznego związanego z interwencjami terapeutycznymi w leczeniu chorób neuropsychiatrycznych, takich jak duża depresja.

Prezentowany tutaj jest protokół pozwalający na osiągnięcie większej dokładności w określaniu lokalizacji stymulacji, łączący digitizer 3D z przezczaszkową stymulacją prądem stałym o wysokiej rozdzielczości.

Określanie lokalizacji stymulacji za pomocą digitizera 3D z przezczaszkową stymulacją prądem stałym o wysokiej rozdzielczości

Ten protokół opisuje metodę umieszczania elektrod sterowanych neuronami do ogniskowej, przezczaszkowej stymulacji prądem stałym (tDCS) podawanej podczas funkcjonalnego rezonansu magnetycznego (fMRI).

Neuronavigated Zogniskowana przezczaszkowa stymulacja prądem stałym podawana podczas funkcjonalnego rezonansu magnetycznego

Protokół ten przedstawia dokładniejszą i skuteczniejszą metodę powtarzającej się przezczaszkowej stymulacji magnetycznej kory grzbietowo-bocznej i grzbietowej przedczołowej podczas eksperymentalnego zadania z wykorzystaniem neuronawigacji i systemów robotycznych. Na podstawie wyników sugeruje się kluczowe implikacje dla przyszłych badań nad stymulacją online.

Online Powtarzalna przezczaszkowa magnetyczna stymulacja kory grzbietowej i grzbietowo-bocznej w podejmowaniu decyzji poznawczych oraz dysonansu poznawczym

To badanie przedstawia nowatorski protokół przezczaszkowej stymulacji prądem stałym (tDCS) w połączeniu ze stymulacją poznawczą w celu rozwiązania problemu pourazowego zaniedbania połowiczno-przestrzennego. Wstępne dane uzyskane od pacjenta pilotażowego zapewniają wykonalność procedury i sugerują potencjalną skuteczność, stanowiąc podstawę dla przyszłego, równoległego, potrójnie ślepego, kontrolowanego badania klinicznego.

Randomizowane, potrójnie ślepe i równolegle kontrolowane badanie przezczaszkowej stymulacji prądem stałym w rehabilitacji poznawczej po udarze mózgu

Protokół ten opisuje wysokorozdzielczą przezczaszkową stymulację prądem stałym podczas snu z jednoczesnym monitorowaniem elektroencefalografii w celu zbadania przyczynowych zależności między docelowymi obszarami mózgu a snem oraz powiązanymi procesami.

Wysokorozdzielcza przezczaszkowa stymulacja prądem stałym podczas snu

Poznaj metodę HD-tDCS w celu zwiększenia wrażliwości metapoznawczej podczas zadań delegowania człowiek-sztuczna inteligencja. Technika ta poprawia efektywność współpracy człowieka z systemami AI.

Wysokorozdzielcza przezczaszkowa stymulacja prądem stałym w prawym grzbietowo-bocznym korze czołowej w celu zwiększenia wrażliwości metapoznawczej (Wideo) | JoVE Journal

Wysokorozdzielcza przezczaszkowa stymulacja prądem stałym w prawym grzbietowo-bocznym korze czołowej w celu zwiększenia wrażliwości metapoznawczej

Przeglądaj więcej filmów