Summary
为高密度的脑电图和凝视数据记录在电脑游戏的认知任务的过程进行了描述。使用一个视频游戏,目前的认知任务,增强了在不牺牲实验控制的生态有效性。
Abstract
实验范式是宝贵的,只要其刺激的时间和其他参数以及指定和控制,因为它们产生的认知加工有关的数据,生态有效的情况下发生。这两个目标往往是不一致的,以及控制刺激往往过于重复,以维持科目的学习动机。研究用人脑电图(EEG)往往特别敏感,这种生态有效性和实验控制之间的两难:在生理平均值达到足够的信号与噪声的要求大量的冗长的录音会议中反复试验,对个人能力的限制受池和耐心去执行一遍又一遍的任务。这个约束,严重地限制了研究人员调查年轻的人口以及与高度焦虑或注意力异常相关的临床人口的能力。即使成年,非临床各科可能不能够达到的性能或认知参与其典型的水平:其中一个无心的主题实验的任务是多一点的一件苦差事不相同,行为,认知或神经,作为一个生谁是内在动机,并与从事的任务。越来越多的文献表明,在视频游戏中嵌入实验,可以提供一种方式之间之间的这种两难的实验控制和生态效度的角。游戏的叙事提供了一个更真实的环境,任务发生,提高其生态的有效期(Chaytor施密特 - Edgecombe 2003年)。此外,这方面提供了完成任务的动力。在我们的游戏,科目执行各种任务,收集资源,击退海盗,截取通讯或促进外交关系。在这样做时,他们也执行认知任务,包括一个波斯纳注意力转移模式(波斯纳,1980),一个走/不走电机抑制,心理物理学的议案连贯性阈值的任务,嵌入式数字测试(威肯测试, 1950年,1954年)和心灵理论(德威马Perner,1983年)的任务。游戏软件自动记录在日志文件中的游戏刺激和科目的行动和响应,并发送事件代码与生理数据记录同步。因此可以结合游戏与生理的措施,如脑电图或成像与凝视的时刻,时刻跟踪。视线跟踪可以验证科目遵守“行为的任务(例如,固定)和公开的重视实验的刺激,生理觉醒,反映散瞳(Bradley等,2008) 。视线跟踪足够大的采样频率,也可能有助于评估隐蔽的重视反映在microsaccades - 眼球运动太小foveate一个新的对象,但在发病迅速,有相同的关系之间的角距离和峰值速度一样扫视,遍历更远的距离。 microsaccades方向分布相关的(否则)注意隐蔽的方向(Hafed和克拉克,2002年)。
Protocol
1。设计一个有趣的科学信息电玩
- 应用一个迭代的游戏设计过程中,关注的科学价值和可玩性通知对方 ,作为一个实验者,你必须要看到电脑游戏内置的刺激和行为范式的思想。因为你不是一个游戏设计师,建设成游戏这些范式的任务可能似乎后的大部分工作已经完成,可以解决的细节。任何可以进一步从真相。与否,游戏将吸引激励球员 - 从而最大的生态有效性的条件下是否你的数据将被收集 - 一个好的设计,从根本上取决于。游戏的设计是从游戏编程和实施不同的,通常是由不同的人具有不同专长做。你的预算可能允许专业设计师,或者它可能只允许学生设计师 - 但是,任何情况下,设计应作为执行不同的任务,和任务熟悉治疗,但不规范的实验范式,的代名词。不是所有你的想法和约束将变现作为一个可玩的游戏。一个好的设计师会回来找你的问题和建议如何您的实验范式可能会变得更加灵活,以生产可播放,寓教于乐的游戏。根据我们的经验,实验科学的游戏设计是一个反复的过程,在实验者手一组约束的游戏设计师,游戏设计师手背的设计思路和建议,修改这些制约因素,实验者重新构造这个反馈的限制,等等。
- 男女双方的球员 设计的人口水平,文化和生物的认知特征区分男性和女性( 瓦拉等,2010) 。许多标准的视频游戏格式 - 特别是“第一人称射击游戏” - 一个典型的男性的认知轮廓的呼吁。标准的游戏设计,然后,介绍一个男的招聘偏见和行为表现和性别之间的混淆。不幸的现实是ungendered游戏设计(格拉纳雷,2004年)的人是供不应求。要注意的是大多数游戏专业人士和学生是男性,并与实验范式,他们几乎是不可避免的,最终围绕它设计的第一人称射击无人监督时,左。
- 使用游戏时间有效收集反复试验。游戏为基础的事件相关电位实验需要收集许多重复试验许多不同的认知任务(通常至少有100%条件),在一个单一的实验会议上进行,而不疲劳的实验题目。考虑其间实验试验将实际正在执行的游戏时间的比例。多少与游戏玩家的接触时间会直接有用的科学提供的实验数据,而这种接触时间的多少,将“填充”,这些实验的试验一起链接成一个游戏的叙事?设计,以最大限度地提高比赛时间的比例,将有用的数据采集。为了避免坦率地重复,考虑点缀不同类型的实验,例如,一个积极的行为由被动的感官刺激的任务打断。拒绝任何恶劣的试验后,您可以积累足够的试验生理平均,没有球员的不耐烦或无聊的游戏?如果对这个问题的答案是否定的,你必须修改设计。
- 避免腹胀实验额外的因素或条件,它可能看起来很诱人的附加 条件,并在实验范式的变化,以便解决有关的问题-例如在注意的任务,怎么可能电生理和行为表现在上下文中的影响,其中分心可以出现,对每一个刺激是任务相关的上下文中,?多式联运与单峰的感官线索的情况下还是?在最好的情况下,保理等有用的信息添加,和生理足够数量的试验将在各因素的收购。不过,在最坏的情况下,保理的“实验膨胀”中,没有个人的情况进行足够数量的观察,分析,因此必须崩溃不同条件下观察,唯一的结果就是在样本内方差问题的增加。这个问题的“实验膨胀”的实验是在游戏格式实施时变得更加显着,因为品种是可取的财产在一场比赛中。新增因素,只有当你可以肯定,每个因素单独将包含一个试验,平均无驾驶无聊的球员,有足够数量。 <李避免定时事件;给播放器控制的事情时有发生;,只要有可能,提示玩家许多神经精神人口有困难的行政职能,也就是说,在感觉输入的行动迅速规划和执行。。他们可能有很好的技术处理,并在某些任务,甚至超过正常的表现 - 不过这可以深入研究,并认为故意风格,技能,往往没有时间压力下表示。因此,重要的是要做出一定的事件发生的时间是不是由计算机(在实验需要的情况下除外),而是由玩家控制。小补充,如“下一个”按钮或“准备”按钮,可以使所有的差异。例如,我们的游戏的部分(图1)实现了“走/不走”的执行抑制的测试,在玩家需要回应或隐瞒基于目标的身份,从空间出现一个响应“虫洞”。而不是使目标出现在一个完全任意的时间,等待我们的软件播放器发射的光束,打开虫洞。目标出现后,一个随机的延迟。这种方法允许测量的预期和反应有关的大脑,同时仍然允许球员准备的行为方面的电气事件。因此,无论实验范式许可证的限制,游戏应玩家为本,而不是电脑中心,和玩游戏应该是事件驱动,而不是时间驱动。
- 不要依赖于一个球员的指示内存;提示球员每一次的行政职能问题的必然结果是,这名球员可能会遇到麻烦记住一系列步骤。 (S),即使他已经学会了一个教程,关键的一个触发动作X和密钥B触发动作Y,可能不记得,除非球员有机会实践中,这些行动积极,多次对这些任意协会。
- 一个进一步的推论: 不要不使输入输出映射关系取决于游戏状态设计师和特别是实施者可能被诱惑隐藏子菜单内的功能,获得的点击的正确的主要菜单上,或作出方面的,这取决于玩家。鼠标拖动后,点击后没有点击(或更糟的是,一些不同的后不同的东西做一个比后,右键单击左键单击)。避免这种在用户界面中的时序逻辑。在可能的情况下,使用纯粹的组合逻辑。当然,一些逻辑顺序是不可避免的 - 从一个游戏的背景或迷你游戏过渡到另一个实例 - 但它必须要谨慎使用,只有当绝对需要。
- 取而代之的是动作的顺序,问一次行动。迅速采取足够自己可能很难,但神经精神病人时,面对这些行动迅速,以正确的顺序执行几个额外需求,他们可以感到非常不堪重负。而是需要一个提示输入序列,分别为每个输入提示。
- 赤字在语言,阅读,关注,或记忆体的玩家可能不理解的文本指示-使用图片,没有专门的话没有,这是因为玩家的理解能力,但因为资料的集中上解码这么多的个别字,(S ),他抽不出太多的努力投入到这些词的含义完整的句子和叙述。有时候,文字是不可避免的,如果使用了文本,避免冗长,不杂乱的文字显示,包括“下一步”,提示成可管理的块,独立的通道系列,并允许玩家通过这些向后提示检讨文字,他(她)已经看到。
- 球员应该学习这样做,不仅仅是通过观察或读或听 ,在这方面,患者人群,没有一般人不同的:大家都学得最好的时候,我们可以主动而不是被动的学习者。神经精神病人所面临的挑战,更关键的游戏活动,边学边做,而不是取决于学习阅读或学习听。这是游戏教程或说明尤其如此。
- 避免在不同渠道(例如在屏幕上的不同地方,不同的感官,如视频与音频)感性的同时或几乎同时发生的事件,一些神经精神病人可能有与感性的融合困难,并有可能集中在只有一个感知通道一时间。当在一个点或显示区域为重点,离此空间重点关注的事件可能不会注册。诅咒这样的球员将与许多仪表显示不同数量的座舱显示,这都需要到BË同时观察 - 或作为口头或其他听觉信号的同时,需要观察的视觉显示。相反,无论是信息应显示在显示或感官通道,或充裕的时间,应允许在视觉空间或感觉通道之间的关注点与点之间转移的一个地区。自闭症的球员,例如变化的关注只要其他球员可能需要2到3秒(贝尔蒙特,2000年) - 十倍!想想会是怎样想显示在经历了漫长的望远镜,放大一个很小的范围,但关闭了外围的寻找。
- 避免招来不必要的焦虑 ,神经精神的人群,可以更容易产生焦虑比其他球员-尤其是当面对一个新的练习不足的任务,或与一个定时任务,或与互动的情况下,其控制。尽一切可能做出一定的球员,而不是电脑,是一个控制接下来会发生什么,和球员有充分的实践机会,并成为舒适的游戏需求。考虑包括一个教程,让玩家通过游戏中的所有行动去 - 例如点击和按键 - (S),他收到指令。
- 对于重复的事件,不同的时机稍微使连续两个事件的实例之间的时间是不恒定的信号处理专家就知道了走样现象,其中的一个高频信号的离散采样,采样率太低产生artefactual低频振荡。周围的重复事件的脑电图措施的问题有很多共同的别名。作为一个例子,考虑存在当一个运动键被按下并举行的情况:球员的头像将在一定的速度移动,说,每隔500毫秒。假设之一是在大脑的反应运动效果。假设,不过,也有一个持续的,在视觉皮层的内源性(即内部驱动),10赫兹的振荡,没有任何直接与此外生现象。由于500毫秒的整数倍的100毫秒,这种振荡的时期,每一个动作,也将在其相位相同点每次样品内源性振荡采样外生的大脑反应,并分析,从而将misattribute的内源性信号外生运动刺激的反应。为了防止这种脑电分析中的含糊之处,可以添加少量的时间抖动刺激之间的时间间隔(运气,2005年,第135页) - 而不是这么多,使他们看起来不自然的变量的球员,但足以让摆脱这一阶段的人工制品。确切数额取决于什么似乎很自然事件分离;在这一个500毫秒的事件的例子,我们认为,任何变化超过10%的时间间隔在两个方向上似乎不自然,所以我们可能会再选择不同的时间间隔较均匀分布从450毫秒至550毫秒。添加尽可能多的时间抖动,似乎很自然,在不牺牲可玩性。
- 设计充分考虑了扩展 ,将一个完整的计算机游戏从概念到实现是一个耗时和劳动力密集的事业-有效,你会发现自己,作为一个游戏设计师和项目工作作为一个研究员的日常工作和夜间作业经理!这是有道理的,因此,为了使游戏的灵活性和可扩展,这样可以不界定和实施一个全新的游戏系统,游戏最初设计时可能没有被设想的实验添加。这部分在游戏设计和部分软件设计,可扩展性的目标是可以实现的。
在游戏设计中,考虑一个系统,允许添加新的游戏模块。在我们的系统中,一个主要的游戏是支持扩展集的迷你游戏:玩家必须输入每个迷你游戏,以获得或保留价值的资源,在主要比赛。每个小游戏嵌入两到三个实验。例如,设计了一个空间殖民地,玩家进入一个行政功能和视觉感知的迷你游戏中,他们引导飞船通过漂流的星域,并决定如何应对友好或对手的飞船(图1),视觉注意力迷你游戏中,他们检测为原料,可开采的建立,殖民地(图2),情感认知的迷你游戏中,他们在外交谈判中帮助配合,呈现出不同人的面孔的小行星同样的情绪(图3),和一个社会认知的迷你游戏中,他们挫败海盗们想窃取他们的殖民地的用品(图4)。在实践中,它的相当简单的找到了新的实验任务可以整合到游戏的叙事自负 - 但一般的设施,以使这种整合必须德斯黎在先验gned。
虽然球员都知道一般的事实,他们进行实验,实验数据的收集是不显眼的督导任务的最大似然估计(彭特兰,1980年,利伯曼和彭特兰,1982年)期间计算球员的心理物理阈值的观感漂流的星域的相干运动。在小行星的任务,凝视保持在屏幕底部的中心,以观看矿石处理器(这凝视的方向是由凝视跟踪验证)中的杂质,而每一个在小行星可能会出现闪烁的四个部门在不同的基本频率(其中较大的最小公倍数)和秘密注意的是这些部门直接在空间线索。脑电频谱内容的变化可以评估隐蔽关注的基础上闪烁频率的脑电振幅的时间当然,标记每个部门 (Morgan等,1996;。贝尔蒙特,1998年)。
在软件中,“游戏引擎”应提供不仅为图形显示(如粒子引擎)通常的核心要素,也将所有的实验需要的实验控制和数据记录的所有公用设施。特别是,游戏引擎应该提供,并且还可以通过同步输出端口(我们使用标准的并行端口)的方法来显示外部提供静止和移动画面的资产图形和声音,并写入本地磁盘文件的事件记录,如凝视跟踪,脑电图系统,或一个功能磁共振成像扫描仪的行为或生理数据记录仪。 - 提供一个用于记录游戏事件的方法,光盘上的日志文件包含在我们的系统,通过并行端口发送的数据的一个超集。而并行端口接收到255的唯一的无符号8位事件代码1,光盘文件包括( (4)1)在时钟滴答的时间戳记,(2)在微秒的时间戳记,(3)数字事件代码发送通过并行端口,一个字符串助记符独特此事件中的代码,和(5)列表(参数名,参数值)对。例如,刺激的外观(如小行星),在特定的绝对或角显示坐标可以表示一个相应的事件代码和两个坐标作为参数的助记符。因为可能有超过255个独特的事件,考虑发出的事件代码,标志着自成体系的情况下(如个别小游戏或游戏场景)内的主要游戏的开始和结束,并重新使用的事件代码从一个上下文另一个。事件记录由外部数据记录器和时间序列的详细和参数化的事件记录在本地日志文件的代码数字代码的时间序列,然后就可以用来放置时间寄存器的日志文件和外部数据文件(S)。
- 登录事件代码绝对一切。没有球员的头像正义之举(可能是因为刚运动键被压抑,或者因为它被压得不断被重复)?这是一个事件。某种运动是否启动或停止或改变的速度?这是一个事件。绝对在游戏中发生的一切,应当报事件代码。实验者可以忽略的事件代码,如果他们决定不,他们是在分析的兴趣。什么不能做,当然是要回去和插入后的数据已被记录的事件代码。所以把所有的东西 - 你永远不知道什么可能是有用的,也许不是立即,但在一些事后数据挖掘。
2。准备设备
- 前一小时到达的主体,平衡电极浸泡在盐浴为5至10分钟(1茶匙食盐每1公升的蒸馏水)。不要离开超过10分钟的时间较长,在任何液体中的电极。平衡电极有小(+ / - 20μV)偏移。
- 就在主体到达时,开关上的目光跟踪摄像头,转换盒,和计算机。
我们的设置采用四台电脑(见图5):一个专用的目光跟踪计算机(GC),一个专用的脑电采集计算机(欧共体),一个专用的刺激呈现计算机(SC),以及一台计算机的视频采集和数据分析(VC )。
两个转换盒(图6)操纵GC和SC的VGA输出和拼接视频信号发送到VC。通过这种方式,由一个代表目前的固定和时间戳的光标受覆看到屏幕可以被记录到一个VC的视频文件。
3。脑电图设置
- 测量周长主体的头部周围的眉头和枕外隆凸尖。选择一个电极帽等,附近的测量范围为第中间主体的周长是。
- 记录从主体的鼻根inion和LE测量耳廓英尺右耳廓。
- 广场上主体的头帽。确保瓶盖,标签外,主体的脖子上休息。重新定位的上限,直到鼻根枕外隆凸尖和羽片,羽片轴为中心的A1(顶点电极),第中线(A25 - C17)是主体的头部中线平行。
- 塑料外壳的电极EX5和EX6应用的粘合剂环。开环与电极沉淀对齐。从胶粘剂环中删除的文件备份和覆盖的电极接触导电凝胶。广场EX6主体的权利主体的左乳突乳突EX5。
- 使用注射器放置在每一个电极住房的导电凝胶。摆动注射器的尖端部分主体的头发,然后同时压下柱塞和拉注射器远离头部。填充,直到凝胶是用塑料外壳的顶部平齐。
最好是有太多太少比凝胶。在过小凝胶的情况下,更可以随时添加。太多的凝胶,多余的电极网站之间的流血,导致电极桥接。如果电极成为桥接,删除第主体洗干自己的头发,重新开始。 - 随着一方面在肩部和传感器的插头端,轻轻地放在每个电极,在其相应的房屋。只有抓住电极的塑料外壳,并要小心,不要卷曲的电线。
这是至关重要的,不要触摸电极提示。与皮肤或衣物接触,降低了电极的质量。 - 放在EX1 - EX4导电胶和使用粘合剂的戒指,将其连接到拍摄对象的脸部。地方主体的左,右外canthi约1cm水平,分别EX1和EX2。中间主体的左,右颧骨眼睛下方仅1cm左右放置EX3和EX4。
- 轻轻地收集在主体后面的电极导线和松散包裹CMS / DRL周围其他导致创建一个小马尾巴。放置在小马尾巴举行到位导致的顶部和底部的魔术贴关系。使用医用胶布贴上小马尾巴主体的背上的衣服。
- 应用0.5%的氯化钾,以解决每个金沙江电极(Lykken维纳布尔斯,1971年)。使用医用胶带贴上金沙江电极主体的非惯用手的食指和无名指。
- 在受非斜倚,在刺激呈现监视器前面的固定椅子坐在。所有电极插入脑电信号转换盒。
小(+ / - 40μV)偏移量是可以接受的的。如果任何电极抵消超过+ / - 40μV,从帽轻轻取出电极,适用于更多的凝胶,并返回电极。
4。视线跟踪设置
- 目标贴纸贴上上述主体的眉内侧的眼睛。
- 关于VC启动EyeLink弹出校准应用。开始一个新的会话,并使用CMD界面的目光跟踪事件日志切换。设定值“file_event_filter”等于“左,右,固定,闪烁,消息,按钮,扫视,输入一个命令的完整列表,可以发现EyeLink软件提供的文件DATA.INI。
- 从EyeLink弹出校准应用,启动摄像机设置。为中心的目标贴纸和主题的眼睛,使相机的位置。直到被跟踪的眼睛是明确的,调整的重点。
- 校准和验证的目光跟踪系统的主体使用的9个点的点阵。经过验证,EyeLink软件标签每个校准点误差度的可视角度之间的校准和验证的措施。在一个可以接受良好的的校准,在所有校准点的平均误差不超过1 °,在任何单点的误差不超过1.5 °。在一个很好的校正,平均误差不超过0.5 °,最大的单点误差不超过1 °。
如果校准失败,确保瞳孔和角膜反射阈值是适当的。如果调整这些值没有缓解的校准问题,开关眼睛和校准。确保采样率设置为按一下相机设置屏幕左侧的按钮,500赫兹到500赫兹。
凝视位置是想通的光学和计算过程的目光跟踪内部,不需要此过程的用户。简而言之,该技术的工作原理与红外光照亮的眼睛。光在视网膜上的冲击是体现出相同的路径,沿着它进入眼睛 - ,这是光学性质,原因在紧凑型相机拍摄的闪光照片的“红眼”。不过,从光源定位了一个摄像头,瞳孔会出现暗。与此同时,一些照明反映从合作 rnea作为一个小的,激烈的闪烁,其中的位置只取决于头部的位置,而不是眼睛注视的方向。漆黑的瞳孔和角膜GLINT之间的位置差,然后就可以映射数学凝视的方向(海老泽,1998年)。凝视计算机跟踪记录一个时间序列产生的关注点坐标与事件代码从刺激呈现计算机集成,。
5。开始电玩
- 从弹出校准的应用程序,开始录制凝视数据。启动VC和脑电图记录上欧共体视频录制。
- 资深大律师,推出的视频游戏。
- 对于听觉刺激,换出在SC的无源音箱,有源音箱。然后插上并打开放大器。使用声级计,音量设置到足够水平,以达到最大的实验范式所要求的幅度(如80分贝)。
6。清洁设备
- 主体已经完成了游戏后,退出游戏,EC,GC和VC的图形界面内按“停止”按钮停止记录数据。关闭和拔掉的放大器和更换无源音箱。
- 填补一个小塑料桶,深4-5厘米高,用蒸馏水和微波90秒。
- 关闭脑电图转换盒,并拔掉所有信息的转换盒。删除脑电信息的小马尾巴的医用胶带,魔术贴关系。
- 抓电极只由塑料外壳,删除所有电极,并将其放置在温暖的蒸馏水传感器。后第电极已被删除,删除,从主体的头帽。记得之前删除从电极粘合剂环浸泡在水中。
- 使用喷雾瓶用蒸馏水充满删除留在电极上的任何凝胶。
- 用温热的自来水和肥皂去除凝胶电极帽。
7。数据分析
- 资深大律师,法国电力公司的数据文件的目光跟踪转换为ASCII文本,使用EyeLink edf2asc应用。
- 整合到VC的数据文件,然后启动Astropolis加工工具包(APT)。
APT是一个开放源码的MATLAB(R2008a,The MathWorks公司的Natick市,MA)工具包开放源码的EEGLAB环境(德洛姆Makeig,2004年)建成。它集成了这个实验范式产生的各种数据文件,并自动的行为和脑电图分析。这种自动化包括预处理和人工制品的排斥反应,延长博讯独立成分分析(ICA),作为runica algortihm(Makeig等,1997)EEGLAB实施,相当于偶极子定位。
8。代表性的成果
这里介绍的结果获得试验数据研究儿童年龄10-15岁三组:个人与自闭症谱系条件(ASC),无任何临床诊断(SIB)的兄弟姐妹,和一般发展中国家儿童(典型值)。视线跟踪数据已被用来拒绝主体的目光已经从偏离的利益刺激的试验。 (凝视数据的更复杂的应用也可能使用的目光在生理和行为的平均值计算参数的实例。)
图7显示了从正面中线电极(FZ)获得的事件相关谱扰动。 PresentEnemy是对应的敌舰(GO)的外观和PresentFriendly对应一个友好的船舶(NO - GO)的外观。在NO - GO的条件,典型值组表现出显着较高的伽玛电源(30-75赫兹)500-1500毫秒刺激后。
APT的允许之间的生理和心理的措施,便于比较。例如,在我们的分析,α功率(8-12赫兹)在类似的时间内(300 - 1500ms刺激后)在此期间非社会的注意任务不走试验呈负相关,衡量社会上的性能感知,顿面部识别测试(顿等 ,1994)。
图1:海事Defender的视频(走/不走点动作的连贯性任务)
点击此处收看视频。
图2:视频恒星勘探者“(修改波斯纳视觉空间注意任务)
点击此处收看视频。
图3:FaceOff视频 (面部表情识别)
点击此处收看视频。
点击此处收看视频。
图5:实验室设置的布线图 。
图6:转换盒,实验室设置的布线图。
图7:转到/ NO - GO任务记录在FZ PresentEnemy =转到刺激的事件相关谱扰动; PresentFriendly = NO - GO刺激; ASC =自闭症组; SIB =兄弟组;典型值=对照组 。
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
综合研究的一个最重要的障碍也许是一个单一的实验对象(特别是人口从临床)可合理预期成为疲劳之前执行的时间上的实际限制。不幸的是,往往刺激更多的控制是从科学家的角度来看,更多的重复和繁琐的实验似乎可以从主体的角度来看。神经精神障碍的行为在近年来的研究动机的重要性,突出了行为的设置,任务指令和建立认知策略,并确定性能(如 Plaisted 等,1999;。Dalton等人, 2005年)。鉴于这些因素,我们已经捕获和维护受试者的权益,透明的收集行为数据,并同步与生理记录为主题的玩游戏视频游戏中嵌入在实验刺激。这种参与和生态的有效格式的审判通常重复块的实际优势是多方面的。事实上,不同层次和注意力转移和多式联运一体化的要求在视频游戏中的自然,以及心理物理学措施,如点动作的连贯性和嵌入式数字是很容易实现,例如,一个星域,查看运动屏幕和杂乱的环境中的对象的检测。此外,视频游戏的战略和对抗性自然的机会,探索更高层次的认知措施,如游戏相关的叙述的理解和社会归属到一个计算机生成的对手。视频游戏唤起人们关注和感知过程中的可衡量的改建(绿色Bavelier 2003年,2006ab,2007 年 ;卡斯特等2005年;。丰等2007),和视频游戏的格式越来越多地被用于获取同步的行为和脑电图观察生态有效的情况下,例如在visuomotor跟踪(Smith等 1999),空中交通控制(布鲁金斯学会等 1996年),和军事指挥和控制仿真(圣约翰等 2002年,2004年; Berka 等 2004年。) 。在人机交互(冯安2006)最近的研究结果还指出,游戏中的权力,以建立和维护任务,否则可能似乎并不引人入胜,教与发育障碍的人(戈兰高地和拜伦 - 科恩2006年)的动机,并培养行政职能(Thorell 等 ,2009)。沿着这些路线,视频游戏格式提供科目有机会成为与舒适的任务,进入实验室之前,尽量减少潜在的混淆与性能的测试情况不熟悉的任务相关的焦虑状态。
一个能够匹配的高得多的头皮阻抗(Ferree等 ,2001年),与传感器网络,parallellise电极安置和电解质应用的过程中结合脑电放大器的新一代,大大降低了电极的应用程序的时间和要求受到遵守,使高密度的脑电图记录在更广泛的患者。更加明显,在过去十年的生物学家已经开始更好地沟通与物理学家和数学家,过时的单因素分析方法,在时域已被取代,独立成分分析(贝尔Sejnowski,1995年),如多元方法和时间帐户不仅刺激或响应事件,但也持续振荡的扰动(Makeig等,2002年,2004年)组成的信号锁相信号的频率分析。这些实际和分析的发展打开了一个更广泛的主体人群和行为背景的脑电图。不过,这些事态发展,维护生态效度的重要性只增长。在电脑游戏的情况下实施的认知任务,可以更加灵活组合,同时视线跟踪和高密度的脑电图,并产生更大的生态有效性的数据。 (这是特别真实的,如果科目的时间来熟悉自己的游戏录制会议之前,对于我们的研究中,受试者借给笔记本电脑上的做法至少两个星期前,脑电图记录的游戏。)在未来,游戏的模式可能成为神经生理学和行为学研究的规范,尤其是在儿童或临床人口。
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
没有利益冲突的声明。
Acknowledgments
这个项目是由自闭症资助讲话试验研究资助#2597和美国国家科学基金会教师早期职业发展奖BCS - 0846892。
Materials
Name | Company | Catalog Number | Comments |
128-channel BioSemi ActiveTwo measurement system | BioSemi | http://www.biosemi.com | |
32 channel A-set + CMS/DRL | BioSemi | P32-ABC-ACMS | |
32 channel B-set | BioSemi | P32-ABC-B | |
32 channel C-set | BioSemi | P32-ABC-C | |
32 channel D-set | BioSemi | P32-ABC-D | |
EX1-EX8 electrodes | BioSemi | 8 x TP PIN | |
128-channel cap | BioSemi | CAP M 128 | |
EyeLink 1000 infrared gaze tracker | SR Research Ltd. | ||
EyeLink 1000 Remote Camera Upgrade | SR Research Ltd. | n/a | Allows for target sticker tracking |
SignaGel electrode gel | Parker Laboratories Inc. | n/a | |
0.05% KCl electrolytic (NaCl) gel | N/A | n/a | Purchased from compounding pharmacy |
Intensity Pro | Blackmagic Design |
References
- Bell, A. J., Sejnowski, T. J. An information maximisation approach to blind separation and blind deconvolution. Neural Computation. 7, 1129-1159 (1995).
- Belmonte, M. K. Shifts of visual spatial attention modulate a steady-state visual evoked potential. Cognitive Brain Research. 6, 295-307 (1998).
- Belmonte, M. K. Abnormal attention in autism shown by steady-state visual evoked potentials. Autism. 4, 269-285 (2000).
- Benton, A. L., Sivan, A. B., Hamsher, K., Varney, N. R., Spreen, O. Contributions to Neuropsychological Assessment. , Oxford University Press. New York. (1994).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- Delorme, A., Makeig, S. EEGLAB: an open source toolbox for analysis of single-trial EEG dynamics. Journal of Neuroscience Methods. 134, 9-21 (2004).
- Ebisawa, Y. Improved video-based eye-gaze detection method. IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement. 47, 948-955 (1998).
- Feng, J., Spence, I., Pratt, J. Playing an action video game reduces gender differences in spatial cognition. Psychological Science. 18, 850-855 (2007).
- 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).
- 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).
- Graner Ray, S., S, Gender inclusive game design: Expanding the market. , Charles River Media. Hingham, Massachusetts. (2004).
- Green, C. S., Bavelier, D. Action video game modifies visual selective attention. Nature. 423, 534-537 (2003).
- Green, C. S., Bavelier, D. Enumeration versus multiple object tracking: the case of action video game players. Cognition. 101, 217-245 Forthcoming.
- 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).
- Green, C. S., Bavelier, D. Action-video-game experience alters the spatial resolution of vision. Psychological Science. 18, 88-94 (2007).
- Hafed, Z. M., Clark, J. J. Microsaccades as an overt measure of covert attention shifts. Vision Research. 42, 2533-2545 (2002).
- Lieberman, H. R., Pentland, A. P. Microcomputer-based estimation of psychophysical thresholds: the best PEST. Behavior Research Methods and Instrumentation. 14, 21-25 (1982).
- Luck, S. J. An Introduction to the Event-Related Potential Technique. , MIT Press. Cambridge, Massachusetts. (2005).
- Lykken, D. T., Venables, P. H. Direct measurement of skin conductance: a proposal for standardization. Psychophysiology. 8, 656-672 (1971).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- Pentland, A. P. Maximum likelihood estimation: the best PEST. Perception and Psychophysics. 28, 377-379 (1980).
- 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).
- Posner, M. I. Orienting of attention. Quarterly Journal of Experimental Psychology. 32, 3-25 (1980).
- Smith, M. E., McEvoy, L. K., Gevins, A. Neurophysiological indices of strategy development and skill acquisition. Cognitive Brain Research. 7, 389-404 (1999).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- Witkin, H. A. Individual differences in ease of perception of embedded figures. Journal of Personality. 19, 1-15 (1950).
- Witkin, H. A., Lewis, H. B., Hertzman, M. Personality through Perception. Machover, K., Meissner, P. B., Wapner, S. , Greenwood Press. Westport, Connecticut. (1954).
- 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).
- von Ahn, L. Games with a purpose. Computer. 39, 92-94 (2006).