Jogo computador baseado combinando experimentos comportamentais com alta densidade de rastreamento Gaze EEG e Infravermelho

Procedimentos para gravação de alta densidade de dados EEG e olhar durante o jogo de computador baseado em tarefas cognitivas são descritos. Usando um videogame para apresentar tarefas cognitivas aumenta a validade ecológica sem sacrificar o controle experimental.

Este vídeo demonstra um procedimento para obter rastreamento simultâneo do olhar e gravações de EEG de alta densidade de indivíduos durante a execução de tarefas cognitivas envolventes e ecologicamente válidas incorporadas em um jogo de computador. Primeiro, os eletrodos são afixados ao sujeito. A câmera de rastreamento do olhar é então calibrada.

O sujeito joga o jogo enquanto os dados de EEG e Gaze são registrados. Potenciais relacionados a eventos e perturbações espectrais relacionadas a eventos são obtidos e são revogados por eventos do jogo. A principal vantagem dessa técnica sobre os métodos existentes, por exemplo, pacotes de apresentação de estímulos como ePrime ou apresentação, é que a incorporação de experimentos em um jogo de computador alivia a ansiedade de desempenho, afastando-se de um contexto de teste explícito e ajuda os sujeitos a permanecerem motivados e engajados com as tarefas durante uma longa sessão experimental.

Abrangendo uma ampla gama de tarefas cognitivas. Essas qualidades são particularmente importantes para populações pediátricas e clínicas nas quais a atenção e a motivação podem ser obstáculos para sessões experimentais complexas ou longas. Meu nome é Keith Yoder e sou assistente de pesquisa no Laboratório Beaumont.

Ajudando-me hoje estará David Post, um técnico de laboratório e estudante de pós-graduação da UAUA no Departamento de Desenvolvimento Humano. Usaremos um bios de 128 canais, um sistema de medição semi-ativo de dois e um rastreador de olhar infravermelho iLink 1000 da SR Research Antes que o jogo de computador combinado e o experimento de EEG possam começar, os eletrodos devem ser balanceados para garantir que tenham pequenos deslocamentos na faixa de mais ou menos 20 microvolts uma hora antes da chegada do sujeito. Para o experimento de EEG, equilibre os eletrodos deixando-os de molho por cinco a 10 minutos em um banho de sal que consiste em uma colher de chá de sal por litro de água destilada.

Não deixe os eletrodos em nenhum líquido por mais de 10 minutos de cada vez. Depois de remover os eletrodos do banho de sal, use um borrifador cheio de água destilada para enxaguá-los antes da chegada do sujeito. Ligue as caixas conversoras da câmera de rastreamento do olhar e os computadores para rastreamento simultâneo do olhar e EEG, certifique-se de usar a lente de 16 milímetros de comprimento na câmera de rastreamento do olhar.

A configuração usa quatro computadores, um computador dedicado de rastreamento de olhar, um computador dedicado de aquisição de EEG, um computador dedicado de apresentação de estímulos e um computador para aquisição de vídeo e análise de dados. Duas caixas conversoras. Manipule as saídas VGA do computador de rastreamento de olhar e do computador de apresentação de estímulo e envie um sinal de vídeo emendado para o computador de aquisição de vídeo.

Desta forma, o computador de aquisição de vídeo pode gravar a tela do jogo vista pelo sujeito sobreposta com um cursor representando a fixação do olhar atual e um carimbo de data/hora. Este vídeo de sobreposição é salvo em um arquivo de disco no computador de aquisição de vídeo. Agora vamos ver a configuração do EEG.

Comece a se preparar para o experimento de EEG medindo a circunferência do sujeito. Dirija-se à sobrancelha e ao ínion e selecione uma tampa de eletrodo de tamanho apropriado. Coloque a tampa na cabeça do sujeito, certificando-se de que a etiqueta esteja fora da tampa apoiada no pescoço do sujeito.

Reposicione a tampa até que o eletrodo A esteja centralizado em relação ao ânion násio e ao pavilhão auricular esquerdo, pinos direitos e a linha média da tampa fiquem ao longo da linha média da cabeça do sujeito. O násio é a depressão entre o nariz e a testa. O ínion é a protuberância óssea na linha média na parte de trás da cabeça, e o pavilhão auricular é o retalho de cartilagem que se estende no lado anterior da abertura do canal auditivo.

Quando a tampa estiver na posição, aplique um anel adesivo no invólucro plástico dos eletrodos. Ex cinco e ex seis. Alinhe a abertura do anel com o pellet do eletrodo.

Remova o suporte de papel do anel adesivo e cubra o contato do eletrodo com gel condutor. Coloque EX seis na mastoide direita do sujeito e EX cinco na mastoide esquerda do sujeito. Use uma seringa romba para colocar gel condutor em cada porta-eletrodo na tampa.

Mexa a ponta da seringa para separar o cabelo do sujeito. Em seguida, pressione simultaneamente o êmbolo para baixo e puxe a seringa para longe da cabeça como se estivesse decorando um bolo. Encha até que o gel esteja nivelado com a parte superior da caixa de plástico.

Certifique-se de não encher demais. É melhor ter muito pouco gel do que muito excesso de gel pode sangrar entre os locais dos eletrodos, causando a ponte do eletrodo. Se os eletrodos forem colocados em ponte, não há nada para isso.

Mas, para remover a tampa, peça ao sujeito que lave e seque o cabelo e comece novamente com os plug-ins dos eletrodos pendurados no ombro e as extremidades do sensor em uma mão, coloque suavemente cada eletrodo em seu suporte correspondente dentro da tampa do eletrodo. Segure apenas o invólucro de plástico dos eletrodos e tenha muito cuidado para não dobrar os fios. É fundamental não tocar nas pontas dos eletrodos.

O contato com a pele, roupas ou qualquer material que não seja gel condutor degradará a qualidade dos eletrodos. Coloque o gel condutor em X um a X quatro e use anéis adesivos para prendê-los ao rosto do sujeito. Coloque X um e X dois cerca de um centímetro horizontalmente do canthi externo esquerdo e direito do sujeito, respectivamente.

Coloque X três e DX quatro cerca de um centímetro abaixo do meio dos olhos esquerdo e direito do sujeito nos ossos zigomáticos. Recolha suavemente os fios do eléctrodo atrás do objecto e enrole frouxamente o cabo C-M-S-D-R-L à volta dos outros. Para criar um rabo de cavalo, coloque laços de Velcro na parte superior e inferior do rabo de cavalo para segurar as guias no lugar e use fita adesiva para prender o rabo de cavalo na parte de trás da camisa em questão.

Certifique-se de permitir folga suficiente nessas guias para que o pescoço do sujeito flexione confortavelmente para a frente. Agora prepare os eletrodos GSR aplicando uma solução de cloreto de potássio em cada eletrodo. Use fita adesiva para fixar eletrodos GSR no segundo e terceiro dedos da mão não dominante do sujeito ou em qualquer mão que não esteja sendo usada durante o experimento.

Para sinalizar respostas comportamentais com todos os eletrodos configurados, faça com que o sujeito se sente em uma cadeira estacionária não reclinável. Na frente do monitor de apresentação de estímulo, conecte todos os eletrodos na caixa conversora e verifique o computador de aquisição de EEG para certificar-se de que os deslocamentos do eletrodo estejam dentro de mais ou menos 40 microvolts. Se um eletrodo tiver um deslocamento muito grande ou for barulhento, remova cuidadosamente o eletrodo da tampa.

Insira mais gel no invólucro e substitua o eletrodo. Se um problema persistir em um único eletrodo, ou se um único eletrodo for contaminado com artefato de pulso, esse canal deve ser interpolado a partir dos eletrodos circundantes. Após o término da gravação, configure o rastreamento do olhar afixando primeiro um adesivo de alvo acima da sobrancelha séptica medial ao olho.

Inicie o aplicativo de calibração pop-up no computador de apresentação de estímulos. Inicie uma nova sessão e altere o menu suspenso de tipo para CMD. Depois de inserir o comando apropriado, pressione o botão enviar para ativar o registro de eventos no aplicativo de calibração pop-up, inicie a configuração da câmera.

Posicione a câmera de forma que o adesivo de destino e o I do assunto fiquem centralizados no limite automático. Pressione a tecla A no teclado para o computador de apresentação de estímulo. Ajuste o foco girando a lente da câmera até que o I a ser rastreado esteja claro.

Comece a calibrar o sistema de rastreamento do olhar para o assunto pressionando C no teclado do computador de apresentação de estímulos. Um ponto aparecerá em nove locais diferentes na tela em ordem aleatória. O sujeito deve olhar para o ponto quando ele aparecer, em vez de antecipar a localização do próximo ponto.

Para validar a calibração, pressione a tecla V. Os pontos aparecerão novamente em ordem aleatória. Se a calibração foi boa, o olhar do sujeito será mapeado em cada ponto de validação.

Se a calibração falhar, certifique-se de que os limiares de reflexão da pupila e da córnea sejam apropriados. Os limiares da pupila e da córnea podem ser ajustados na tela de configuração da câmera no computador host da ilha no canto superior esquerdo da tela, clicar nas setas para cima e para baixo da pupila e da córnea aumenta e diminui os limites, respectivamente. Certifique-se de que a taxa de amostragem esteja definida para 500 hertz clicando no botão 500 Hertz.

Minimize o aplicativo de calibração pop-up no computador de apresentação de estímulo e comece a gravar os dados do olhar clicando com o botão direito do mouse no ícone do iLink na barra de tarefas e selecionando Iniciar gravação. Inicie a gravação de vídeo no computador de aquisição de vídeo usando o software Black Magic Media Express. Em seguida, inicie a gravação do EEG no computador de aquisição do EEG clicando no botão de pausa.

Agora, na apresentação do estímulo, o computador lançou o jogo, pois o polus é um jogo personalizado projetado para garantir a validade ecológica Sem sacrificar o controle experimental em um jogo, os sujeitos devem resgatar um navio de carga que está sob ataque. Uma tarefa de ir sem ir é implementada introduzindo um buraco de minhoca, do qual aparece um amigo que ajuda o jogador ou um inimigo que prejudica o jogador. Jogadores. Execute também uma tarefa de coerência de movimento de pontos dirigindo uma nave espacial através de campos estelares à deriva durante outro jogo.

Os indivíduos devem usar um escopo de radar para coletar asteróides em uma tarefa de Posner modificada, os quatro setores em que os asteróides podem aparecer piscam em diferentes frequências fundamentais. Mudanças no conteúdo espectral do EEG podem então avaliar a atenção com base nas amplitudes das frequências que marcam cada setor. Outro jogo pede aos sujeitos que ajudem a fazer um tratado galáctico, identificando as emoções retratadas nos rostos.

Cada uma das cinco faces deve ser colocada em espaços vazios em um tabuleiro de jogo para criar uma linha ou coluna de três faces expressando a mesma emoção. Um quarto jogo implementa o teste Sally Anne de jogadores de Teoria da mente. Observe a Capitã Sally enquanto ela coloca sua carga em um dos quatro planetas.

O papel de Anne é desempenhado por um pirata espacial que move a carga para outro planeta. Finalmente, um almirante observa o capitão e o pirata e transmite informações sobre as ações do pirata ao capitão. Os jogadores devem então traçar cursos de interceptação para o capitão e para o pirata, inferindo onde cada um procurará a carga e, assim, implementando a teoria da mente de primeira e segunda ordem em contrastes entre várias condições.

Resultados recentes na interação humano-computador apontam para o poder do contexto do jogo para estabelecer e manter a motivação em tarefas que, de outra forma, poderiam não parecer envolventes dessa maneira. Múltiplas tarefas cognitivas em muitos ensaios repetidos podem ser realizadas durante uma única sessão experimental sem cansar o sujeito. Isso é especialmente importante porque, para obter tentativas suficientes para a média do EEG, os sujeitos devem acumular cerca de cem tentativas de cada condição de estímulo Para estímulos auditivos, troque os alto-falantes passivos no computador de apresentação de estímulo por alto-falantes amplificados.

Em seguida, conecte e ligue o amplificador. Defina o volume para o nível 60. Isso é necessário para atingir um nível máximo de som SPL de 80 decibéis quando o sujeito terminar de jogar.

Saia do jogo e pare de gravar dados pressionando o botão Parar na interface gráfica. Em cada um dos computadores de aquisição de vídeo, rastreamento de olhar e aquisição de EEG. Desligue a caixa do conversor de EEG e desconecte todos os cabos da caixa.

Remova os anéis adesivos e coloque-os em água destilada morna. Use um borrifador cheio de água destilada para remover qualquer gel deixado nos eletrodos e use água morna da torneira e sabão para remover o gel da tampa do eletrodo. Agora vamos mostrar alguns resultados representativos do EEG mostrados.

Aqui está um gráfico de perturbação espectral relacionado a eventos obtido de um eletrodo de linha média frontal fz. Neste jogo, o inimigo presente corresponde à aparência de um navio inimigo ou uma condição de ir e o amigo presente corresponde à aparência de um navio amigo ou uma condição de proibição durante a condição de proibição de ir. Normalmente, as crianças em desenvolvimento demonstraram uma potência de EEG de banda gama significativamente maior do que as crianças com uma condição do espectro do autismo.

Ao tentar este procedimento, é importante evitar tocar nos contatos do eletrodo, cravar os fios ou usar muito gel.