Методическая статья

Сочетание компьютерных игр основе поведенческих экспериментов с высокой плотностью ЭЭГ и инфракрасного слежения Gaze

16.3K просмотров

⸱

DOI:

10.3791/2320

⸱

16 декабря 2010 г.

 , 
1Department of Human Development, Cornell University, 2Social Sciences Division, University of Chicago, 3National Brain Research Centre, Manesar, India

В этой статье

Краткое содержание

Процедуры для записи с высокой плотностью ЭЭГ и смотреть данные во время компьютерной игры основе когнитивных задач описаны. Использование видеоигр представить познавательных задач повышает экологическую валидность без ущерба для экспериментального контроля.

Аннотация

Экспериментальные парадигмы представляют ценность в той мере, в какой время подачи и другие параметры их стимулов четко специфицированы и контролируемы, а также в той мере, в какой они позволяют получить данные, имеющие отношение к когнитивной обработке, происходящей в экологически валидных условиях. Эти две цели часто противоречат друг другу, поскольку строго контролируемые стимулы зачастую оказываются слишком однообразными, чтобы поддерживать мотивацию испытуемых. Исследования с применением электроэнцефалографии (EEG) часто особенно чувствительны к этой дилемме между экологической валидностью и экспериментальным контролем: достижение достаточного соотношения сигнал/шум в физиологических усреднениях требует большого количества повторных проб в ходе длительных сеансов записи, что ограничивает круг испытуемых лицами, обладающими способностью и терпением выполнять одну и ту же задачу снова и снова. Это ограничение серьезно затрудняет возможность исследователей изучать более молодые группы населения, а также клинические группы, характеризующиеся повышенной тревожностью или нарушениями внимания. Даже взрослые, неклинические испытуемые могут оказаться не в состоянии достичь своих типичных уровней продуктивности или когнитивной вовлеченности: немотивированный испытуемый, для которого экспериментальная задача является не более чем рутиной, отличается по поведению, когнитивным функциям и нейронным реакциям от испытуемого, который внутренне мотивирован и увлечен задачей. Растущий объем литературы показывает, что встраивание экспериментов в видеоигры может стать выходом из этой дилеммы между экспериментальным контролем и экологической валидностью. Сюжет игры создает более реалистичный контекст, в котором выполняются задачи, что повышает их экологическую валидность (Chaytor & Schmitter-Edgecombe, 2003). Более того, такой контекст обеспечивает мотивацию к выполнению заданий. В нашей игре испытуемые выполняют различные миссии по сбору ресурсов, отражению атак пиратов, перехвату сообщений или содействию дипломатическим отношениям. При этом они также выполняют ряд когнитивных задач, включая парадигму переключения внимания Познера (Posner, 1980), тест go/no-go на моторное торможение, психофизическую задачу по определению порога когерентности движения, тест встроенных фигур (Witkin, 1950, 1954) и задачу на теорию разума (Wimmer & Perner, 1983). Программное обеспечение игры автоматически регистрирует игровые стимулы, а также действия и ответы испытуемых в лог-файле и отправляет коды событий для синхронизации с регистраторами физиологических данных. Таким образом, игра может быть совмещена с такими физиологическими методами измерения, как EEG или fMRI, а также с построением траектории взгляда в режиме реального времени. Окулография позволяет проверить соблюдение испытуемыми условий поведенческих задач (например, фиксацию) и явное внимание к экспериментальным стимулам, а также физиологическое возбуждение, отражающееся в расширении зрачков (Bradley et al., 2008). При достаточно высоких частотах дискретизации окулография может также помочь в оценке скрытого внимания, которое проявляется в микросаккадах — движениях глаз, слишком малых для фовеации нового объекта, но столь же быстрых по началу и имеющих такую же зависимость между угловым расстоянием и пиковой скоростью, как и саккады, преодолевающие большие расстояния. Распределение направлений микросаккад коррелирует со (в остальном) скрытым направлением внимания (Hafed & Clark, 2002).

Протокол

1. Дизайн Развлекательные и научно Информационные Игры

  1. Применение итерационных игрового дизайна процесса, в котором проблемы научную ценность и пригодность для игры информировать друг друга. Как экспериментатор, у вас есть идеи относительно того, стимулы и поведенческие парадигмы, которые вы хотите увидеть встроенные в компьютерные игры. Потому что вы не разработчик игры, задачи построения этих парадигм в игры может показаться, деталь, которая может быть рассмотрен после большая часть работы уже завершена. Ничто не может быть дальше от истины. Так или иначе игра будет привлекать мотивированных игроков - а значит, действительно ли ваши данные будут собраны в условиях максимальной экологической действительности - существенно зависит от хорошего дизайна. Игры дизайн отличается от программирования игр и реализацию, и обычно это делается разными людьми с разным опытом. Ваш бюджет может позволить для профессиональных дизайнеров, или оно может разрешить только для студентов дизайнеров - в зависимости от того дела, хотя, проектирование должно рассматриваться как задача отличие от реализации и задачи знакомы с, но не синонимом, уточнение экспериментальной парадигмы . Не все ваши идеи и ограничения будут реализуемы, как играть игру. Хороший дизайнер вернется к вам с вопросами и предложениями относительно того, как ваша экспериментальная парадигма может быть более гибкими, чтобы произвести воспроизводиться, развлекательные игры. По нашему опыту, гейм-дизайн для экспериментальной науки является повторяющимся процессом, в котором экспериментаторы стороны гейм-дизайнеров набор ограничений, гейм-дизайнеры руку назад дизайнерские идеи и предложения для изменения этих ограничений, экспериментаторы переосмыслить ограничения в ответ на эту обратную связь , и так далее.
  2. Дизайн для игроков обоих полов. На уровне населения, культурно и биологически основанные когнитивных черт различить самцов и самок (Валла и соавт., 2010). Многие стандартные форматы видеоигр - в частности, "шутер от первого лица" - обращение к типично мужскими когнитивного профиля. Стандартные конструкции игры, то, ввести мужскую найма и смешивать между поведенческими производительности и секс. Печальной реальностью является то, что люди, которые специализируются на ungendered игрового дизайна (Graner Ray, 2004) находятся в дефиците. Помните, что большинство игр профессионалы (и студентов) составляют мужчины, и что, когда левая играть с экспериментальной парадигмы они, почти неизбежно, в конечном итоге разработка шутера от первого лица вокруг него.
  3. Использование игрового времени для сбора повторных испытаниях эффективно. Игре основе связанных с событиями потенциалов эксперименты требуют сбора много повторяющихся испытаний (как правило, по меньшей мере сто в состоянии) из многих отдельных познавательных задач должны быть выполнены в течение одного экспериментального сеанса без утомительных испытуемого . Рассмотрим часть игрового времени, в течение которого экспериментальных исследованиях на самом деле будет быть исполнено. Сколько времени контакта игрока с игры будет иметь прямое научно полезны в предоставлении экспериментальных данных, и сколько из этого времени контакта будет "наполнитель", который связывает эти экспериментальные испытания вместе в игре повествования? Дизайн так, чтобы максимизировать долю игрового времени, которые будут полезны для сбора данных. Чтобы избежать повторения откровенный, рассмотрим перемежая экспериментов различных типов, например, активные поведенческие задачи перемежается пассивных сенсорных стимулов. После отказа от любых плохих испытания, вы можете накопить достаточно испытаний для физиологических усреднения, без игрока становятся нетерпеливыми или надоели игры? Если ответ на этот вопрос нет, необходимо изменить дизайн.
  4. Избегайте вздутие живота эксперименты с дополнительными факторами или условиями Это может показаться заманчивым, чтобы добавить условия и изменения в экспериментальных парадигм, так как на смежные вопросы -. Например, в задачу внимание как можно электрофизиологии и поведенческие производительности, будут затронуты в контексте, в котором отвлекающих может оказаться, по сравнению с контекстом, в котором каждый стимул задачу к делу? Или в рамках мультимодального по сравнению с одним видом сенсорные сигналы? В лучшем случае, такие, факторинг бы добавить полезную информацию, и физиологически необходимого числа испытаний будет приобретаться в рамках каждого фактора. В худшем случае, хотя, факторинг приводит к "эксперимент наворотов", в котором ни один человек не выполняет условие достаточное количество наблюдений, анализ должен поэтому крах наблюдения по условиям, и единственным результатом является проблематичным увеличение внутри выборки дисперсия. Эта проблема «эксперимента наворотов" становится все более значительным, когда эксперименты проводятся в игровой форме, потому что разнообразие является желательным собственности в игре. Добавить факторы только если вы можете быть уверены, что каждый фактор в отдельности будет содержать число испытаний достаточные для усреднения, без водительского игрока к скуке.
  5. Избегайте времени событий, дай управления плеером, когда вещи случаются, когда это возможно, предложит игроку Многие психоневрологических населения испытывают трудности с исполнительной функцией, то есть в быстро планирования и осуществления действий в ответ на сенсорные входы.. Они могут иметь большого мастерства, а в некоторых задачах даже превышать нормальную работу - но это может быть интенсивно изучаются и рассматриваются, преднамеренное стиль мастерства, часто не выражено в условиях дефицита времени. Поэтому важно, чтобы удостовериться, что время событий управляется не с помощью компьютера (за исключением случаев, когда эксперимент требует этого), а игрок. Небольшие добавки, такие как кнопку "Далее" или "готов" кнопка может сделать все различие. Например, часть нашей игры (рис. 1) реализует "идти / не годен" тест исполнительной торможения, в которой игрок должен ответить или отказать ответ, основанный на личность цель, которая выходит из пространства "червоточины". Вместо того, чтобы вызывать цель выйти на совершенно произвольный момент времени, наша программа ждет, пока игрок для запуска луч, который открывает червоточину. Целевой затем возникает после случайной задержки. Такой подход позволяет измерять упреждающих и ответных мер, связанных мозга электрическими событий в то время еще позволяет игроку подготовиться к поведенческим контекстом. Таким образом, там, где ограничения экспериментальных разрешения парадигмы, игры должны быть игроком в центре, а не компьютерный центр, и игра должна быть управляемой событиями, а не время управляемых.
  6. Не полагайтесь на память игрока на инструкции;. Строке игрока каждый раз, когда следствие исполнительной вопрос функцией является то, что игрок может боитесь забыть последовательность шагов. Даже если он (а) стало известно, в учебнике, что ключевые триггеры действие X и ключевых B вызывает действие Y, эти произвольные объединения не могут запомниться, если игрок имел возможность практиковать эти действия активно, много раз.
  7. Дальнейшее следствие: Не делайте ввода-вывода отображения зависит от состояния игры Конструкторы и, особенно, разработчикам может возникнуть соблазн скрыть функций внутри подменю, доступ к которым зависит от игрока нажав на правильный первичный меню, либо сделать. сопротивления мыши что-то сделать по-другому после нажмите, чем после не клик (или еще хуже, что-то другое после левой кнопкой мыши, чем после щелчка правой кнопкой мыши). Избегайте таких последовательной логики в пользовательский интерфейс. Везде, где это возможно, использовать чисто комбинационной логики. Некоторые последовательной логики, конечно, неизбежны - например, при переходе из одного контекста игры или мини-игры к другой, - но она должна быть использована с осторожностью и только в случае крайней необходимости.
  8. Вместо того, чтобы последовательность действий, попросите одного действия одновременно. Быстрые действия могут быть достаточно сложными сами по себе, но когда психоневрологических пациенты сталкиваются дополнительный спрос выполнения некоторых из этих действий быстро и в правильной последовательности они могут чувствовать себя очень перегружены . Вместо того чтобы требовать последовательности входов в ответ на одну строку, попробуйте запросить отдельно для каждого входа.
  9. Использование изображений, а не только слова Игроки с дефицитом в языке, чтения, внимания, памяти или, возможно, не понимают текстовые инструкции -. Не потому, что игрок не в состоянии осмысления а потому, что он (а) в концентрации столько от декодирования отдельных слов, что (а ) он не может обойтись без особых усилий, чтобы положить эти слова вместе в значениях полные предложения и истории. Иногда текст не избежать, если текст используется, избегать многословия, не загромождали экран с словами, включают в себя серии "Далее" подсказывает, что отдельные проходы на управляемые фрагменты, и не позволит игроку идти в обратном направлении через эти подсказки для рассмотрения текст, который он (она) уже видели.
  10. Игроки должны учиться на практике, а не только, наблюдая или читая или слушая В этой связи популяциях пациентов не отличаются от людей в целом. Мы все учимся лучше всего, когда мы можем быть активным, а не пассивными учащихся. Вызовы, с которыми сталкиваются пациенты психоневрологических сделать его еще более важно, чтобы игра деятельность включает обучение на собственном опыте, а не в зависимости от обучения в процессе чтения или обучения в процессе прослушивания. Это особенно относится к игре учебники или инструкций.
  11. Избегайте в зависимости от одновременного или почти одновременного события в различных перцептивных каналов (например, различные места на экране, или различных чувств, таких как видео со звуком). Психоневрологических Некоторые пациенты могут испытывать трудности с перцептивной интеграции, и может сосредоточиться только на одном канале восприятия на время. При фокусировке на одной точке или области дисплея, события в стороне от этого пространственного центре внимания могут и не зарегистрировать. Анафема для такого рода игрок будет кабине дисплей с многих датчиков, указывая разность величин, которые все должны бэлектронной наблюдаются одновременно - или визуальное отображение, которое должно соблюдаться в то же время, как говорят или другой звуковой сигнал. Вместо этого, либо информация должна отображаться в одном регионе или одной дисплей сенсорный канал, или достаточно времени, должна быть предоставлена ​​возможность переключить внимание между точками в визуальное пространство или между сенсорными каналами. В игроками с аутизмом, например, сдвиги внимания может занять от 2 до 3 секунд (Бельмонте, 2000) - в десять раз до тех пор, как для других игроков! Подумайте, что было бы, чтобы глядя на экран через длинный телескоп, который увеличивает небольшую площадь, но не допускает попадания внутрь периферии.
  12. Избегайте ненужных вызывающие беспокойство психоневрологические населения может быть гораздо более склонны к беспокойству, чем другие игроки -. Особенно когда сталкиваются с новыми и неопытные задачи, или с задачей приурочен, или интерактивные сценарии это вне их контроля. Делайте все возможное, чтобы убедиться, что игрок, а не компьютер, это один управляющий, что произойдет дальше, и что игрок имеет все возможности для практики и привыкнуть к требованиям игры. Рассмотрим в том числе учебник, который позволяет игроку пройти через все действия игры - например, количество кликов и нажатий клавиш - как он (она) получает инструкции.
  13. Для повторяющихся событий, меняются сроки немного, так что время между двумя последовательными экземпляров событие не является постоянной. Эксперты обработки сигнала будет знать явление псевдонимов, в которых дискретная выборка высокочастотного сигнала при слишком низкой частоте дискретизации производит артефактного низкочастотных колебаний. Вопрос окружающих ЭЭГ меры повторяющихся событий, имеет много общего с наложения. Рассмотрим в качестве примера ситуацию, которая возникает при движении ключ нажать и удерживать: аватар игрока будет двигаться с определенной скоростью, скажем, раз в 500 мс. Предположим, что есть заинтересованность в мозг ответ на эффект движения. Допустим также, однако, что в настоящее время ведутся, эндогенные (то есть, внутренне приводом) 10 Гц колебаний в зрительной коре, что не имеет никакого прямого отношения к этой экзогенных явление. Так как 500 мс является целым кратным 100 мс период этого колебания, отбор проб экзогенных ответ мозга на каждое движение будет также образец эндогенных колебаний в той же точке в своей фазе каждый раз, и поэтому анализ будет misattribute эндогенных сигнала экзогенный ответ на движение стимула. Чтобы предупредить эту неопределенность в анализ ЭЭГ, можно добавить небольшое количество временных джиттера для интервалов между стимулами (Луцк, 2005, стр. 135) - не настолько, чтобы заставить их казаться неестественно переменной игрока, но достаточно, чтобы получить избавиться от этой фазы артефакт. Точная сумма зависит от того, что кажется естественным, учитывая события разделение, в этом примере 500 мс событие мы могли бы считать, что любое изменение более чем на 10% от интервала в обоих направлениях будет казаться неестественно, так что мы могли бы тогда выбрать для изменения интервалов более равномерное распределение от 450 мс до 550 мс. Добавить столько временной джиттер, как представляется естественным, без ущерба для игры.
  14. . Конструкция с расширяема Приведение полной компьютерной игры от идеи до реализации является длительным и трудоемким начинание - вы можете найти себя, по сути, рабочий день, работа в качестве исследователя и ночь работа в качестве дизайнера игры, и проект менеджер! Это имеет смысл, таким образом, чтобы сделать игру гибкой и расширяемой, так что эксперименты, которые, возможно, не было задумано, когда игра была впервые разработана могут быть добавлены без определения и реализации совершенно новой игровой системы. Эта цель расширяемости может быть реализован частично в игровом дизайне и частично в разработке программного обеспечения.

    В игровой дизайн, рассмотрим систему, которая позволяет добавлять новые модули игры. В нашей системе, основной игры поддерживают расширяемый набор мини-игр: игроки должны ввести каждый из мини-игр для того, чтобы приобрести или сохранить ресурсы, которые имеют значение в основной игре. Каждая мини-игра встраивает 2:58 экспериментов. Например, имея разработан космической колонии, игроки входят исполнительные функции и зрительного восприятия мини-игру, в которой они управлять космическим кораблем через дрейфующие звездного поля и решить, как реагировать на дружественные или космических кораблей противника (рис. 1), зрительного внимания мини-игра, в которой они обнаруживают астероиды, которые могут быть извлечены на сырье для создания этой колонии (рис. 2), эмоции восприятия мини-игра, в которой они помогают в дипломатических переговоров, сочетая лица разных людей, которые проявляют те же эмоции (рис. 3), и социальные когнитивные мини-игра, в которой они сорвали пираты, которые хотят украсть поставок их колонии (рис. 4). На практике, это довольно просто найти тщеславие, в котором новая экспериментальная задача может быть интегрирован в игру повествования - но общая установка, чтобы такая интеграция должна быть Дезиgned в априори.

    Хотя игроки осознают общий факт, что они выполняют эксперименты, экспериментальный сбор данных ненавязчивым: Во время рулевого задача максимального правдоподобия (Пентленд, 1980; Либерман и Пентленд, 1982) вычисляет психофизического порога игрока для восприятия когерентного движения дрейфующих звездного поля. Во время астероид задача, взгляд сохраняется в центре нижней части экрана для того, чтобы наблюдать за примесей в руде процессор (и этот взгляд направлении подтверждается взглядом трекер), в то время как каждый из четырех секторов, в которых астероидов может показаться мерцает на различные основной частоты (наименьшее общее кратное которых велика) и скрытые внимание направлено к одной из этих секторов в ответ на пространственное кия. Изменения спектрального состава ЭЭГ может затем оценить ход времени тайных внимание на основе ЭЭГ амплитуд частоты мерцания, что теги каждого сектора (Morgan и др., 1996;. Бельмонте, 1998).

    В программное обеспечение, "движок игры" должны обеспечить не только обычные основные элементы для графического отображения (например, частицы двигателя), но и все общие условия для экспериментального контроля и регистрации данных, которые будут необходимы на всех экспериментах. В частности, движок игры должны обеспечить методы для отображения внешнее питание неподвижные и движущиеся картинки графических объектов и звуков, и регистратор событий, который записывает в локальный файл диска, а также через выходной порт (мы используем стандартный параллельный порт) для синхронизации с поведенческих или физиологических регистратор данных, такие как взгляд трекера, ЭЭГ системы или МРТ сканера.
  15. Обеспечить метод для входа игровые события в нашей системе, лог-файл на диск содержит расширенный набор данных, передаваемых через параллельный порт. В то время как параллельный порт получает только без знака 8-битных кодов событий с 1 по 255, диск включает в себя файл ( 1) штамп времени в тактах, (2) отметкой времени в микросекундах, (3) числовой код, событие, посланное через параллельный порт, (4) строка мнемонических уникальным для этого события код, и (5) список (имя параметра, значение параметра) пар. Например, появление стимула (например, астероид) в частности, абсолютных или угловым координатам дисплей может быть обозначено с соответствующим кодом события и мнемонические с двумя координатами в качестве параметров. Потому что может быть более 255 уникальных событий, рассмотреть вопрос о выдаче кодов событий, которые отмечают начало и конец автономной контекстах (например, отдельные мини-игры или игры сценариев) в основной игре, и повторное использование кодов событий из одного контекста в другой. Временные ряды числовых кодов событий регистрируется внешнего записывающего данные и временные ряды подробные и параметризованные кодов событий входа в локальный файл журнала, то может быть использована для размещения файла журнала и внешний файл данных (ы) в височной зарегистрируйтесь.
  16. Вход кодов событий для абсолютно все. А аватара игрока просто двигаться (либо потому, что движение ключевые только что был в депрессии, или потому, что это была нажата и постоянно повторяет)? Это событие. Разве какая-то движение запустить или остановить или изменить скорость? Это событие. Абсолютно все, что происходит в игре должны быть представлены в код события. Экспериментаторы всегда можете игнорировать коды событий, если они решат, что они не представляют интереса для анализа. То, что человек не может сделать, конечно, вернуться и вставить коды событий после того, данные были записаны. Так что ставьте все - никогда не знаешь, что может быть полезно, может быть, не сразу, а в некоторых сообщение добычи специальных данных.

2. Подготовка оборудования

  1. За час до прибытия предмет, баланс электродов путем замачивания их в ванну соль (1 чайная ложка поваренной соли на 1 литр дистиллированной воды) в течение 5 до 10 минут. Не оставляйте электроды в любой жидкости более 10 минут за один раз. Сбалансированный электроды имеют небольшие (+ / - 20μV) смещения.
  2. Незадолго до прибытия тему, включить взглядом камеры слежения, конвертеры и компьютеры.

    Наши установки используются четыре компьютера (см. Рисунок 5): один предназначен для отслеживания взгляда компьютера (GC), один предназначен ЭЭГ компьютеру сбора (ЕС), один выделенный компьютер стимул презентации (SC), и один компьютер для приобретения видео-и анализа данных (VC ).

    Два конвертера (рис. 6) манипулировать VGA выходы из ГК и СК и отправить сращены видеосигнала на VC. Таким образом, на экране видно по теме перекрыты с курсором представление о современном фиксации и метка может быть записано на видео файл на VC.

3. ЭЭГ установки

  1. Измерьте окружность головы субъекта вокруг лба и затылочного бугра. Выберите электрод крышки, что окружность субъекта находится вблизи середины диапазона измерений для крышки.
  2. Запись измерений от Насьон субъекта к затылочного бугра и лефутов ушной раковины к правой ушной раковины.
  3. Место шапка на голове испытуемого. Убедитесь, что тег вне шапка, опираясь на шее субъекта. Перемещение крышки до A1 (электрода на вершину) сосредоточена в отношении Насьон-затылочного бугра и ушной раковины-ушной раковины топоры, и шапка средней линии (A25-C17) параллельна средней линии головы субъекта.
  4. Применение клея кольцо пластиковый корпус электродов EX5 и EX6. Совместите открытие кольцо с электродом гранул. Удалить подложке из бумаги с клейкой кольцом и крышкой контакта электрода с проводящим гелем. Место на правом EX6 сосцевидного субъекта и EX5 на левом сосцевидного субъекта.
  5. Используйте шприц, чтобы место проводящего геля в каждый электрод жилья. Покачиваться наконечника шприца с частью волос субъекта, а затем одновременно нажмите и потяните поршень шприца на расстоянии от головы. Заполните пока гель на одном уровне с верхней части пластиковый корпус.

    Это лучше иметь слишком мало гель, чем слишком много. В случае слишком мало геля, более всегда может быть добавлен. При слишком большом гель, избыток может кровоточить между электродом сайтов, в результате чего электрод моста. Если электроды стать мостом, снимите колпачок, есть предмет вымыть и высушить волосы, и начать снова.
  6. С конца плагин через плечо и датчиков в одной руке, осторожно положите каждый электрод в соответствующем жилье. Возьмите только пластиковый корпус электродов и быть осторожными, чтобы не опрессовки проводов.

    Очень важно не трогать электрода советы. Контакт с кожей или одеждой будет ухудшать качество электродов.
  7. Место проводящего геля на EX1-EX4 и использовать клей кольца присоединить их к лицу субъекта. Место EX1 и EX2 около 1 см горизонтально от левого и правого внешних уголках глаз субъекта, соответственно. Место EX3 и EX4 около 1 см ниже середины левого и правого глаза испытуемого на скуловой кости.
  8. Аккуратно собираем электрода приводит позади объекта и свободно обернуть CMS / ДРЛ привести вокруг другим создавать пони-хвост. Место липучки связи на верхней и нижней части хвоста пони провести ведет на месте. Использование медицинских ленты, чтобы прикрепить пони-хвост, чтобы одежда на спине субъекта.
  9. Применяют 0,5% KCl решение (Lykken & Venables, 1971) на каждый электрод GSR. Использование медицинских ленты, чтобы прикрепить GSR электроды к индексу и безымянного пальцев не связанных с доминирующей рукой субъекта.
  10. Есть тема сидеть в не-лежащего, стационарные стуле перед монитором презентации стимула. Подключите все электроды в ЭЭГ конвертера.

    Малый (+ / - 40 мкВ) смещения являются приемлемыми. Если какой-либо электрода показывает смещение больше чем на + / - 40 мкВ, аккуратно удалить электрод из шапки, применять более гелем, и вернуть электрод.

4. Взгляд установке отслеживания

  1. Прикрепите наклейку целевой выше бровей субъекта медиальной для глаз.
  2. Запуск EyeLink Popup калибровки приложение на VC. Начать новую сессию и использовать CMD интерфейс для включения регистрации событий для взгляда трекера. Установить равны "file_event_filter 'значение' влево, вправо, фиксации, BLINK, MESSAGE, BUTTON, саккады, INPUT" Полный список команд можно найти в файле DATA.INI которая поставляется вместе с программным обеспечением EyeLink.
  3. С EyeLink Popup калибровки приложения, запуск камеры установки. Установите камеру так, чтобы наклейка цели и глаз субъекта по центру. Настройте фокус, пока глаза, которые необходимо отслеживать ясно.
  4. Калибровка и проверка системы слежения взглядом на предмет использования девяти пунктов матричный. После проверки программного обеспечения EyeLink этикетки каждой точке калибровки с погрешностью в градусах угол зрения между калибровки и проверки мер. В приемлемо хорошей калибровке, средняя ошибка во всех точках калибровки не превышает 1 °, а ошибка на какой-либо одной точке не превышает 1,5 °. В очень хорошей калибровке, средняя погрешность не превышает 0,5 ° и наибольший одной точке погрешность не превышает 1 °.

    Если калибровка не удается, убедитесь, что пороги зрачка и роговицы отражения необходимости. В случае корректировки этих значений не решит проблемы калибровки, переключатель глаза и калибровки. Убедитесь, что частота дискретизации установлен в 500 Гц, нажав на 500 Гц кнопку слева от экрана настройки камеры.

    Оптические и вычислительных процессов, посредством которых взгляд положение изображено являются внутренними для взгляда трекер и не должны быть известны пользователям этой процедуры. Короче говоря, метод работает при освещении глаз с инфракрасным излучением. Света, падающего на сетчатку отражается от глаз по тому же пути, по которым она вошла - это оптическое свойство, которое вызывает "эффект красных глаз" на фотографиях вспышка приняты с компактными камерами. Для камеры расположены на достаточном расстоянии от источника света, хотя, ученик появится темный. В то же время, некоторые из освещение отраженным от сотрудничества rnea как маленький, интенсивный блеск, положение которой зависит только от положения головы, а не от направления взгляда в глаза. Позиционное различие между темными ученика и роговицы блеск, то может быть сопоставлен математически, чтобы направление взгляда (Ebisawa, 1998). Взгляд отслеживания компьютера журналы временных рядов в результате пункт-координаты связи, интегрированной с кодов событий от стимула-презентация компьютера.

5. Начните компьютерных игр

  1. С Popup калибровка приложения, начать запись данных взглядом. Начало видео для записи на ВК и записи ЭЭГ на ЕС.
  2. На SC, запуск видео игры.
  3. Для слуховые раздражители, замените пассивный динамиков в СК для питания динамиков. Затем подключите и включите усилитель. Использование измеритель уровня звука, установить громкость на уровне, достаточном для достижения максимальной амплитуды (например, 80 дБ), необходимые для экспериментальной парадигмы.

6. Чистая оборудование

  1. После предметом завершил игры, выйти из игры и остановки записи данных, нажав «Стоп» кнопки в графическом интерфейсе на ЕС, ГК и ВК. Выключите и отсоедините усилитель и заменить пассивные громкоговорители.
  2. Заполните маленькие пластмассовые ведра 4-5 см в глубину с дистиллированной водой и микроволновая печь на высоко в течение 90 секунд.
  3. Выключите ЭЭГ конвертер и отсоедините все провода от конвертера. Удалить медицинской ленты и липучки связи с пони-хвост ЭЭГ ведет.
  4. Схватив электродов пластиковый корпус только, удалить все электроды и датчики место в теплой дистиллированной воде. После крышки электродов были удалены, снимите колпачок с головы субъекта. Не забудьте удалить клей кольца из электродов перед погружением их в воду.
  5. Используйте спрей бутылку с дистиллированной водой для удаления геля остается на электродах.
  6. Использование теплой водой и мылом, чтобы удалить гель из электродной шапочки.

7. Анализ данных

  1. На SC, конвертировать взгляд отслеживания EDF файл данных в ASCII текст с помощью приложения EyeLink edf2asc.
  2. Консолидация данных файлов на VC, затем запустить Astropolis Обработка Toolkit (APT).

    APT является открытым исходным кодом MATLAB (R2008a, MathWorks, Натик, штат Массачусетс) построены на инструментарий с открытым исходным кодом EEGLAB окружающей среды (Delorme & Makeig, 2004). Она интегрирует различные файлы данных, полученных в этой экспериментальной парадигмы и автоматизирует поведенческих и анализ ЭЭГ. Это включает в себя автоматизацию предварительной обработки и артефакт отказ, расширенный Infomax независимый анализ компонент (ICA), реализованное с runica algortihm (Makeig и соавт., 1997) в EEGLAB и эквивалентного диполя локализации.

8. Представитель Результаты

Результаты, представленные здесь, были получены из экспериментальных данных изучения детей в возрасте 10-15 лет в три группы: лица с условием аутистического спектра (ASC), братьев и сестер, без клинического диагноза (SIB), и обычно развивающихся детей (TYP). Взгляд отслеживания данные были использованы для отклонения испытаний, в которых взгляд субъекта отклонилась от стимулов, представляющих интерес. (Более сложные приложения взгляда данные также возможны, например, с использованием взглядом в качестве параметра при расчете физиологические и поведенческие средних.)

Рисунок 7 показывает, связанных с событиями спектральных возмущений получены из фронтального электрода средней линии (ФЗ). PresentEnemy это соответствует появление вражеский корабль (Go) и PresentFriendly соответствует появлению дружественного корабля (No-Go). В No-Go состоянии, группа TYP продемонстрировали значительно более высокие мощности гамма (30-75 Гц) 500-1500 мс после стимула.

APT позволяет легко сравнивать между физиологическими и психометрических мер. Например, в нашем анализе, альфа мощности (8-12 Гц) в течение аналогичного периода времени (300-1500ms после стимула) для No-Go испытания в течение этого без внимания социальной задачей было отрицательную корреляцию с динамикой производительности на меры социальной восприятие, признание лица теста Бентона (Benton и соавт., 1994).

Рисунок 1: видео-морского Defender (идти / не-го и штрих-движения задач когерентности)
Нажмите сюда, чтобы посмотреть видео.

Рисунок 2: видео звездных Prospector (изменение Познер визуальные пространственные задачи внимания)
Нажмите сюда, чтобы посмотреть видео.

Рисунок 3: видео FaceOff (распознавания эмоций)
Нажмите сюда, чтобы посмотреть видео.

Содержание "> Рисунок 4: видео StarJack (" Салли-Энн тест »теории, из-ума)
Нажмите сюда, чтобы посмотреть видео.

Рисунок 5
Рисунок 5: Кабельные схема лабораторной установки.

Рисунок 6
Рисунок 6: конвертер кабель схема лабораторной установки.

Рисунок 7
Рисунок 7: связанные с событиями спектрального возмущения Go / No-Go задачи записан в Fz PresentEnemy = Перейти стимул; PresentFriendly = No-Go стимул; ASC = аутизмом; SIB = брата группы; TYP = контрольной группы..

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Обсуждение

Возможно, самым важным препятствием для комплексных исследований является практическое ограничение на количество времени, которое одно испытуемого (особенно один из клинических населения) можно разумно ожидать, чтобы выполнить, прежде чем стать усталость. К сожалению, часто более контролируемой стимул с точки ученого зрения, более повторяющиеся и утомительные эксперимент может показаться с точки субъекта зрения. Поведенческие исследования нервно-психических расстройств в последние годы, подчеркнул важность мотивации, по...

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Раскрытие информации

Нет конфликта интересов объявлены.

Благодарности

Этот проект финансируется Аутизм Говорит Pilot исследований, грант № 2597 и от Национального научного фонда США факультет Рано премии развития карьеры # BCS-0846892.

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Материалы

Список материалов, использованных в этой статье
ИмяКомпанияКаталожный номерКомментарии
128-канальная система измерения BioSemi ActiveTwoBioSemihttp://www.biosemi.com
32-канальный набор A + CMS/DRLBioSemiP32-ABC-ACMS
32-канальный набор BBioSemiP32-ABC-B
32-канальный набор CBioSemiP32-ABC-C
32-канальный набор DBioSemiP32-ABC-D
Электроды EX1-EX8BioSemi8 x TP PIN
128-канальный шлемBioSemiCAP M 128
Инфракрасный трекер взгляда EyeLink 1000SR Research Ltd.
Модуль удаленной камеры EyeLink 1000 Remote Camera UpgradeSR Research Ltd.n/aПозволяет отслеживать целевые стикеры
Электродный гель SignaGelParker Laboratories Inc.n/a
0.05% электролитический гель KCl (NaCl)N/An/aПриобретен в рецептурной аптеке
Intensity ProBlackmagic Design

Ссылки

  1. Bell, A. J., Sejnowski, T. J. An information maximisation approach to blind separation and blind deconvolution. Neural Computation. 7, 1129-1159 (1995).
  2. Belmonte, M. K. Shifts of visual spatial attention modulate a steady-state visual evoked potential. Cognitive Brain Research. 6, 295-307 (1998).
  3. Belmonte, M. K. Abnormal attention in autism shown by steady-state visual evoked potentials. Autism. 4, 269-285 (2000).
  4. Benton, A. L., Sivan, A. B., Hamsher, K., Varney, N. R., Spreen, O. Contributions to Neuropsychological Assessment. , Oxford University Press. New York. (1994).
  5. Berka, C., Levendowski, D. J., Cvetinovic, M. M., Petrovic, M. M., Davis, G., Lumicao, M. N., Zivkovic, V. T. Real-time analyses of EEG indexes of alertness, cognition and memory acquired with a wireless EEG headset. International Journal of Human-Computer Interaction. 17, 151-170 (2004).
  6. Bradley, M. M., Miccoli, L., Escrig, M. A., Lang, P. J. The pupil as a measure of emotional arousal and autonomic activation. Psychophysiology. 45, 602-607 (2008).
  7. Brookings, J. B., Wilson, G. F., Swain, C. R. Psychophysiological responses to changes in work-load during simulated air traffic control. Biological Psychology. 42, 361-377 (1996).
  8. Castel, A. D., Pratt, J., Drummond, E. The effects of action video game experience on the time course of inhibition of return and the efficiency of visual search. Acta Psychologica. 119, 217-230 (2005).
  9. Chaytor, N., Schmitter-Edgecombe, M. The ecological validity of neuropsychological tests: a review of the literature on everyday cognitive skills. Neuropsychology Review. 13, 181-197 (2003).
  10. Dalton, K. M., Nacewicz, B. M., Johnstone, T., Schaefer, H. S., Gernsbacher, M. A., Goldsmith, H. H., Alexander, A. L., Davidson, R. J. Gaze fixation and the neural circuitry of face processing in autism. Nature Neuroscience. 8, 519-526 (2005).
  11. Delorme, A., Makeig, S. EEGLAB: an open source toolbox for analysis of single-trial EEG dynamics. Journal of Neuroscience Methods. 134, 9-21 (2004).
  12. Ebisawa, Y. Improved video-based eye-gaze detection method. IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement. 47, 948-955 (1998).
  13. Feng, J., Spence, I., Pratt, J. Playing an action video game reduces gender differences in spatial cognition. Psychological Science. 18, 850-855 (2007).
  14. Ferree, T. C., Luu, P., Russell, G. S., Tucker, D. M. Scalp electrode impedance, infection risk, and EEG data quality. Clinical Neurophysiology. 112, 536-544 (2001).
  15. Golan, O., Baron-Cohen, S. Systemizing empathy: teaching adults with Asperger syndrome or high-functioning autism to recognize complex emotions using interactive media. Development and Psychopathology. 18, 591-617 (2006).
  16. Graner Ray, S., S, Gender inclusive game design: Expanding the market. , Charles River Media. Hingham, Massachusetts. (2004).
  17. Green, C. S., Bavelier, D. Action video game modifies visual selective attention. Nature. 423, 534-537 (2003).
  18. Green, C. S., Bavelier, D. Enumeration versus multiple object tracking: the case of action video game players. Cognition. 101, 217-245 Forthcoming.
  19. Green, C. S., Bavelier, D. Effect of action video games on the spatial distribution of visuospatial attention. Journal of Experimental Psychology Human Perception and Performance. 32, 1465-1478 (2006).
  20. Green, C. S., Bavelier, D. Action-video-game experience alters the spatial resolution of vision. Psychological Science. 18, 88-94 (2007).
  21. Hafed, Z. M., Clark, J. J. Microsaccades as an overt measure of covert attention shifts. Vision Research. 42, 2533-2545 (2002).
  22. Lieberman, H. R., Pentland, A. P. Microcomputer-based estimation of psychophysical thresholds: the best PEST. Behavior Research Methods and Instrumentation. 14, 21-25 (1982).
  23. Luck, S. J. An Introduction to the Event-Related Potential Technique. , MIT Press. Cambridge, Massachusetts. (2005).
  24. Lykken, D. T., Venables, P. H. Direct measurement of skin conductance: a proposal for standardization. Psychophysiology. 8, 656-672 (1971).
  25. Makeig, S., Delorme, A., Westerfield, M., Jung, T., Townsend, J., Courchesne, E., Sejnowski, T. J. Electroencephalographic brain dynamics following manually responded visual targets. PLoS Biology. 2, e176-e176 (2004).
  26. Makeig, S., Jung, T., Bell, A. J., Ghahremani, D., Sejnowski, T. J. Blind separation of auditory event-related brain responses into independent components. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 94, 10979-10984 (1997).
  27. Makeig, S., Westerfield, M., Jung, T. P., Enghoff, S., Townsend, J., Courchesne, E., Sejnowski, T. J. Dynamic brain sources of visual evoked responses. Science. 295, 690-694 (2002).
  28. Morgan, S. T., Hansen, J. C., Hillyard, S. A. Selective attention to stimulus location modulates the steady-state visual evoked potential. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 93, 4770-4774 (1996).
  29. Pentland, A. P. Maximum likelihood estimation: the best PEST. Perception and Psychophysics. 28, 377-379 (1980).
  30. Plaisted, K., Swettenham, J., Rees, L. Children with autism show local precedence in a divided attention task and global precedence in a selective attention task. Journal of Child Psychology and Psychiatry. 40, 733-742 (1999).
  31. Posner, M. I. Orienting of attention. Quarterly Journal of Experimental Psychology. 32, 3-25 (1980).
  32. Smith, M. E., McEvoy, L. K., Gevins, A. Neurophysiological indices of strategy development and skill acquisition. Cognitive Brain Research. 7, 389-404 (1999).
  33. St John, M., Kobus, D. A., Morrison, J. G. A multi-tasking environment for manipulating and measuring neural correlates of cognitive workload. Proceedings of the 2002 IEEE 7th Confer-ence on Human Factors and Power Plants, 15-19 Sept. 2002, Scottsdale, Arizona, , IEEE. New York. (2002).
  34. St John, M., Kobus, D. A., Morrison, J. G., Schmorrow, D. Overview of the DARPA augmented cognition technical integration experiment. International Journal of Human-Computer Interac-tion. 17, 131-149 (2004).
  35. Thorell, L. B., Lindqvist, S., Nutley, S. B., Bohlin, G., Klingberg, T. Training and transfer effects of executive functions in preschool children. Developmental Science. 12, 106-113 (2009).
  36. Valla, J. M., Ganzel, B. L., Yoder, K. J., Chen, G. M., Lyman, L. T., Sidari, A. P., Keller, A. E., Maendel, J. W., Perlman, J. E., Wong, S. K. L., Belmonte, M. K. More than maths and mindread-ing: sex differences in empathising/systemising covariance. Autism Research. , Forthcoming (2010).
  37. Witkin, H. A. Individual differences in ease of perception of embedded figures. Journal of Personality. 19, 1-15 (1950).
  38. Witkin, H. A., Lewis, H. B., Hertzman, M. Personality through Perception. Machover, K., Meissner, P. B., Wapner, S. , Greenwood Press. Westport, Connecticut. (1954).
  39. Wimmer, H., Perner, J. Beliefs about beliefs: Representation and constraining function of wrong beliefs in young children's understanding of deception. Cognition. 13, 103-128 (1983).
  40. von Ahn, L. Games with a purpose. Computer. 39, 92-94 (2006).

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Перепечатки и разрешения

Запросить разрешение на повторное использование текста или иллюстраций этой статьи JoVE

Запросить разрешение

Теги

Go No Go

Похожие статьи