Summary
Procédures pour l'enregistrement haute densité de données EEG et du regard pendant jeu vidéo basé sur les tâches cognitives sont décrites. L'utilisation d'un jeu vidéo pour présenter des tâches cognitives améliore la validité écologique sans sacrifier le contrôle expérimental.
Abstract
Paradigmes expérimentaux sont précieux dans la mesure où le calendrier et les autres paramètres de leurs stimuli sont bien spécifiés et contrôlés, et pour autant qu'ils fournissent des données pertinentes pour le traitement cognitif qui se produit sous des conditions écologiquement valide. Ces deux objectifs sont souvent en désaccord, car les stimuli bien contrôlées sont souvent trop répétitives pour maintenir la motivation des sujets. Des études utilisant l'électroencéphalographie (EEG) sont souvent particulièrement sensibles à ce dilemme entre la validité écologique et contrôle expérimental: réaliser suffisamment de signal-bruit dans les moyennes physiologiques exige un grand nombre d'essais répétés dans les longues sessions d'enregistrement, la limitation de la piscine l'objet d'individus ayant la capacité et de patience pour effectuer une tâche définie, encore et encore. Cette contrainte limite sévèrement la capacité des chercheurs à enquêter sur des populations plus jeunes ainsi que les populations cliniques associés à une anxiété accrue ou des anomalies attentionnelles. Même adulte, non-cliniques des sujets peuvent ne pas être en mesure d'atteindre leurs niveaux habituels de performance ou d'engagement cognitif: un sujet démotivés pour qui une tâche expérimentale est un peu plus une corvée n'est pas la même, comportemental, cognitif, ou neuronale, comme un sujet qui est intrinsèquement motivés et engagés à la tâche. Un corpus croissant de la littérature démontre que l'intégration des expériences dans les jeux vidéo peuvent fournir un chemin entre les cornes de ce dilemme entre le contrôle expérimental et validité écologique. Le récit d'un jeu fournit un contexte plus réaliste dans lequel les tâches se produire, améliorer leur validité écologique (Chaytor & Schmitter-Edgecombe, 2003). Par ailleurs, ce contexte donne la motivation pour terminer les tâches. Dans notre jeu, les sujets effectuent des missions diverses à collecter des ressources, repousser les pirates, intercepter des communications ou de faciliter les relations diplomatiques. Ce faisant, ils jouent aussi un éventail de tâches cognitives, y compris une attention Posner-shifting paradigme (Posner, 1980), un go / no-go test d'inhibition motrice, une tâche de mouvement psychophysique cohérence seuil, le test intégré chiffres (Witkin , 1950, 1954) et une théorie de l'esprit (Wimmer & Perner, 1983) la tâche. Le logiciel de jeu enregistre automatiquement les stimuli du jeu et les actions des sujets et des réponses dans un fichier journal, et envoie les codes d'événement pour la synchronisation avec les enregistreurs de données physiologiques. Ainsi le jeu peut être combinée avec des mesures physiologiques telles que l'EEG ou IRMf, et avec un moment à moment, suivi du regard. Suivi regard peut vérifier la conformité des sujets avec des tâches comportementales (fixation par exemple) et porter attention à des stimuli expérimentaux, et aussi l'excitation physiologique comme en témoigne la dilatation des pupilles (Bradley et al., 2008). À grande fréquence d'échantillonnage suffisant, suivi le regard peut aussi aider à évaluer l'attention implicite comme en témoigne microsaccades - les mouvements des yeux qui sont trop petits pour foveate un nouvel objet, mais sont aussi rapides dans l'apparition et ont la même relation entre la distance angulaire et la vitesse de pointe comme le font saccades qui traversent de grandes distances. La répartition des directions de microsaccades corrèle avec la direction (autrement) secrète de l'attention (Hafed & Clark, 2002).
Protocol
1. Concevoir un jeu vidéo amusant et scientifiquement informatif
- Appliquer un processus itératif de conception de jeu dans lequel les préoccupations de la valeur scientifique et la jouabilité de s'informer mutuellement. Comme un expérimentateur, vous avez des idées pour les stimuli et les paradigmes comportementaux que vous voulez voir intégré dans un jeu informatique. Parce que vous n'êtes pas un concepteur de jeu, la tâche de construction de ces paradigmes dans les jeux peut sembler un détail qui peut être adressée après la plupart des travaux ont été réalisés. Rien ne pourrait être plus éloigné de la vérité. Que ce soit ou non un jeu va attirer les joueurs motivés - et donc si oui ou non vos données seront collectées dans des conditions de validité écologique maximal - dépend fondamentalement sur une bonne conception. Game design est distincte de la programmation de jeux et de mise en œuvre, et est généralement effectué par des personnes différentes ayant des compétences différentes. Votre budget peut permettre pour les concepteurs professionnels, ou il peut permettre que des étudiants designers - selon le cas, cependant, la conception doit être traitée comme une tâche distincte de la mise en œuvre, et un courant tâche avec, mais pas synonyme, spécification du paradigme expérimental . Pas toutes vos idées et vos contraintes seront réalisables comme un jeu jouable. Un bon concepteur va revenir vers vous avec des questions et des suggestions quant à la façon dont votre paradigme expérimental pourrait être rendue plus flexible afin de produire une jouables, jeu divertissant. Dans notre expérience, le game design pour les sciences expérimentales est un processus itératif dans lequel les expérimentateurs main le jeu concepteurs un ensemble de contraintes, les concepteurs du jeu contre les idées de conception en arrière et suggestions pour modifier ces contraintes, les expérimentateurs recadrer les contraintes en réponse à cette rétroaction , et ainsi de suite.
- Conception pour les joueurs des deux sexes. Au niveau de la population, culturellement et biologiquement basée traits cognitifs distinguer les mâles et les femelles (Valla et al., 2010). Beaucoup de formats standard du jeu vidéo - en particulier le "first-person shooter" - appel à un profil typiquement masculin cognitives. Conceptions de jeu standard, alors, introduire un biais de recrutement mâle et une confondent entre la performance comportementale et le sexe. La triste réalité est que les gens qui se spécialisent dans la conception de jeux pas sexospécifiques (Graner Ray, 2004) sont en nombre insuffisant. Méfiez-vous que la plupart des professionnels du jeu (et étudiants) sont de sexe masculin, et que lorsqu'il est laissé sans surveillance avec un paradigme expérimental elles, presque inévitablement, finissent la conception d'un jeu de tir à la première personne autour d'elle.
- Utiliser le temps de jeu pour collecter efficacement des essais répétés. Jeu basé sur les événements liés expériences potentiels nécessitent la collecte de nombreux essais répétés (typiquement au moins une centaine par condition) de nombreuses tâches cognitives distinctes qui seront accomplies durant une seule séance expérimentale, sans fatiguer le sujet expérimental . Considérons la proportion de temps de jeu au cours de laquelle les essais expérimentaux seront effectivement exécutées. Combien de temps de contact du joueur avec le jeu sera directement scientifiquement utile en fournissant des données expérimentales, et combien de ce temps de contact sera «remplissage» qui relie ces essais expérimentaux ainsi que dans un récit jeu? Conception de façon à maximiser la proportion de temps de jeu qui seront utiles pour l'acquisition de données. Pour éviter la répétition franc, considèrent intercalant des expériences de différents types, par exemple une tâche active comportementales ponctué par un stimulus sensoriel passive. Après le rejet de toute mauvaise essais, pouvez-vous accumuler assez d'essais pour la moyenne physiologique, sans le joueur s'impatiente ou ennuyé avec le jeu? Si la réponse à cette question est non, vous devez modifier la conception.
- Évitez les ballonnements expériences avec des facteurs ou conditions supplémentaires Il peut sembler tentant d'ajouter des conditions et des variations dans les paradigmes expérimentaux, afin de répondre à des questions connexes -. Par exemple, dans une tâche d'attention comment pourrait électrophysiologie et la performance comportementale être affecté dans un contexte dans lequel les éléments de distraction peuvent apparaître, par rapport à un contexte dans lequel chaque stimulus est la tâche pertinente? Ou dans un contexte de rapport multimodal unimodale signaux sensoriels? Dans le meilleur des cas, l'affacturage telle serait d'ajouter des informations utiles et numéros physiologiquement suffisant d'essais serait acquise au sein de chaque facteur. Dans le pire des cas, cependant, l'affacturage conduit à une «ballonnement expérience» dans lequel aucune condition individuelle porte un nombre suffisant d'observations, l'analyse doit donc l'effondrement des observations dans des conditions, et le seul résultat est une augmentation de problématique dans l'intérieur de l'échantillon de variance. Ce problème de «ballonnement expérience» devient plus importante quand les expériences sont mises en œuvre dans un format de jeu, parce que la variété est une propriété souhaitable dans un match. Ajouter facteurs seulement si vous pouvez être certain que chaque facteur individuellement contient un certain nombre d'essais suffisant pour la moyenne, sans conduire le joueur à l'ennui. <li> Evitez les épreuves chronométrées; donner le contrôle du joueur lorsque les choses; si possible, rapidement le joueur nombreuses populations neuropsychiatriques ont des difficultés avec la fonction exécutive, qui est, dans la planification et l'exécution rapide des actions en réponse aux stimuli sensoriels.. Ils peuvent avoir beaucoup d'habileté et de certaines tâches dépassent même les performances normales - mais cela peut être une intensément étudié et pris en considération, le style délibérée de compétences, souvent pas exprimée sous la pression du temps. Il est donc important de s'assurer que le calendrier des événements n'est pas contrôlé par l'ordinateur (sauf dans les cas où l'expérience l'exige), mais par le joueur. Petits ajouts tels qu'un bouton "suivant" ou un "prêt" bouton peut faire toute la différence. Par exemple, une partie de notre jeu (figure 1) met en œuvre un «go / no-go" test d'inhibition de la direction, dans lequel le joueur est tenu de répondre ou de refuser une réponse basée sur l'identité d'une cible qui se dégage de l'espace «trou de ver». Plutôt que de provoquer la cible d'émerger à une époque complètement arbitraire, notre logiciel attend que le joueur de lancer un faisceau qui ouvre le trou de ver. La cible apparaît alors, après un délai aléatoire. Cette approche permet de mesurer des événements cérébraux d'anticipation et de réponse liés électriques tout en permettant au joueur de se préparer pour le contexte comportemental. Ainsi, là où les contraintes du permis de paradigme expérimental, les jeux doivent être centrés joueur plutôt que l'ordinateur-centré, et le jeu devrait être événementielle, plutôt que de temps à moteur.
- Ne comptez pas sur la mémoire d'un joueur pour les instructions;. Inciter le joueur à chaque fois qu'un corollaire de la question des fonctions exécutives, c'est que le joueur peut avoir mal à se rappeler une séquence d'étapes. Même si (s) qu'il a appris dans un tutorial qui touche A déclenche l'action X et touche B déclenche une action Y, ces associations arbitraires pourraient ne pas se souvenir, à moins que le joueur a eu la chance de pratiquer activement ces actions, à plusieurs reprises.
- Autre corollaire: ne pas faire des entrées-sorties mappages dépendent de l'état du jeu concepteurs et surtout les développeurs pourraient être tentés de cacher fonctions à l'intérieur des sous-menus, dont l'accès dépend du joueur en cliquant sur le menu correcte primaire, ou pour faire un. glisser de la souris faire autre chose après un clic que si aucun clic (ou pire encore, quelque chose de différent après un clic gauche qu'après un clic-droit). Eviter une telle logique séquentielle dans l'interface utilisateur. Autant que possible, utiliser la logique purement combinatoire. Certains logique séquentielle est bien sûr inévitable - par exemple dans la transition d'un contexte de jeu ou un mini-jeu à l'autre - mais il devrait être utilisé avec parcimonie et seulement quand c'est absolument nécessaire.
- Au lieu d'une séquence d'actions, demander une action à la fois. Actions rapides peuvent être assez difficile en soi, mais lorsque les patients neuropsychiatriques face à la demande additionnelle d'effectuer plusieurs de ces actions rapidement et dans le bon ordre ils peuvent se sentir beaucoup débordé . Au lieu d'exiger des séquences d'entrées en réponse à une invite unique, essayez d'avoir rapidement séparément pour chaque entrée.
- Utilisez des images, non pas exclusivement mots joueurs avec des déficits dans le langage, la lecture, d'attention ou de mémoire pourraient ne pas comprendre les instructions textuelles -. N'est pas parce que le joueur est incapable de comprendre mais parce que (s) il concentre tellement sur le décodage des mots individuels que (s ) il ne peut pas épargner beaucoup d'efforts pour mettre ces mots ensemble dans le sens des phrases complètes et des récits. Parfois, le texte est inévitable; si le texte est utilisé, éviter prolixité, ne pas encombrer l'écran avec les mots, ne comprennent série de "prochain" invites passages séparés en parties gérables, et ne permettent au joueur de revenir en arrière grâce à ces invites à examiner texte qui (s) il a déjà vu.
- Les joueurs doivent apprendre en faisant, non seulement par l'observation ou la lecture ou l'écoute À cet égard, les populations de patients ne sont pas différents des gens en général:. Nous apprenons tous mieux quand nous pouvons être actifs plutôt que des apprenants passifs. Les difficultés rencontrées par les patients neuropsychiatriques rendre encore plus crucial que les activités de jeu impliquent l'apprentissage par la pratique, plutôt que de dépendre d'apprentissage par la lecture ou l'apprentissage par l'écoute. Cela est particulièrement vrai des tutoriels de jeu ou des instructions.
- Evitez en fonction des événements simultanés ou quasi-simultanée dans différents canaux perceptifs (par exemple, différents endroits sur l'écran, ou différents sens tels que la vidéo avec l'audio). Certains patients neuropsychiatriques peuvent avoir des difficultés avec l'intégration de perception, et peut se concentrer sur un seul canal de perception au un temps. En se concentrant sur un point ou une zone de l'écran, les événements loin de cette focalisation de l'attention spatiale peut pas s'inscrire. Anathème pour ce genre de joueur serait une visualisation du cockpit avec des jauges de nombreuses indiquant différentes quantités qui doivent tous be observées simultanément - ou une présentation visuelle qui doit être observée dans le même temps comme un signal auditif parlée ou autre. Au lieu de cela, soit de l'information doit être affichée dans une région de l'écran ou d'un canal sensoriel, ou suffisamment de temps devrait être autorisé à détourner l'attention entre les points dans l'espace visuel ou entre canaux sensoriels. Dans les joueurs atteints d'autisme, par exemple, les changements de l'attention peut prendre 2 à 3 secondes (Belmonte, 2000) - dix fois plus longue que pour les autres joueurs! Pensez à ce que ce serait comme d'être en regardant l'écran à travers un télescope qui grossit à long une petite zone, mais exclut la périphérie.
- Évitez évoquant une anxiété inutile populations neuropsychiatriques peuvent être beaucoup plus sujettes à l'anxiété que les autres joueurs -. Surtout lorsqu'ils sont confrontés à une nouvelle tâche et ne savait, ou à une tâche chronométrée, ou avec un scénario interactif qui est hors de leur contrôle. Faites tout votre possible pour s'assurer que le joueur, pas l'ordinateur, est l'un contrôlant ce qui arrive ensuite, et que le joueur a toutes les chances de pratiquer et de se familiariser avec les exigences de la partie. Pensez à inclure un tutorial qui permet au joueur de passer par toutes les actions du jeu - par exemple, les clics et les touches - comme (s), il reçoit un enseignement.
- Pour répéter des événements, le calendrier varient légèrement de sorte que le temps entre deux instances successives de l'événement n'est pas constante. Experts de traitement du signal va connaître le phénomène de l'aliasing, dans lequel un échantillonnage discret d'un signal haute fréquence à un taux trop bas d'échantillonnage produit un artéfactuelle faible fréquence d'oscillation. La question entourant les mesures EEG des événements répétés a beaucoup en commun avec l'aliasing. Prenons comme exemple la situation qui existe quand une touche est enfoncée et le mouvement organisé: l'avatar du joueur se déplace à un certain taux, disons, une fois toutes les 500 ms. Supposons que l'on s'intéresse à la réponse du cerveau à l'effet de mouvement. Supposons aussi, cependant, qu'il y est un processus continu, endogène (c'est-à une dynamique interne) 10 Hz oscillations dans le cortex visuel, qui n'a rien à voir directement avec ce phénomène exogène. Depuis 500 ms est un multiple entier de la période de 100 ms de cette oscillation, l'échantillonnage de la réponse du cerveau exogènes à chaque mouvement sera aussi l'échantillon de l'oscillation endogène au même point dans sa phase de tous les temps, et l'analyse serait donc attribuer à tort les signaux endogènes une réponse à la stimulation exogène mouvement. Pour prévenir cette ambiguïté dans l'analyse de l'EEG, on peut ajouter une petite quantité de gigue temporelle pour les intervalles entre les stimuli (Chance, 2005, p. 135) - non pas tant à les faire paraître anormalement variable pour le joueur, mais assez pour obtenir débarrasser de cet artefact phase. Le montant exact dépend de ce qui semble naturel étant donné la séparation événement; dans cet exemple d'un événement de 500 ms on pourrait juger que toute variation de plus de 10% de l'intervalle dans les deux sens semble contre nature, alors nous pourrions alors choisir de faire varier les intervalles sur une distribution uniforme de 450 ms à 550 ms. Ajouter autant de gigue temporelle comme cela semble naturel, sans sacrifier la jouabilité.
- . Conception d'extensibilité à l'esprit Apporter un jeu d'ordinateur complet de la conception à la réalisation est une entreprise beaucoup de temps et de main-d'œuvre - vous pouvez vous retrouver, de manière efficace, en travaillant un travail de jour comme un chercheur et un travail de nuit en tant que concepteur de jeu et du projet manager! Il est donc logique, pour rendre le jeu souple et extensible, de sorte que les expériences qui peuvent ne pas avoir été conçu lorsque le jeu a d'abord été conçu peut être ajoutée sans définir et mettre en œuvre un système de jeu entièrement nouvelle. Cet objectif d'extensibilité peut être réalisé en partie dans la conception du jeu et en partie dans la conception du logiciel.
Dans la conception du jeu, envisager un système qui permet l'ajout de modules de jeux nouveaux. Dans notre système, un jeu principal est soutenu par un ensemble extensible de mini-jeux: les joueurs doivent entrer chacune des mini-jeux afin d'acquérir ou de conserver des ressources qui sont de valeur dans le jeu principal. Chaque mini-jeu embarque deux à trois expériences. Par exemple, après avoir conçu une colonie spatiale, les joueurs entrent dans un cadre de fonction et la perception visuelle mini-jeu dans lequel ils piloter un vaisseau spatial à travers un champ d'étoiles à la dérive et de décider comment réagir à des vaisseaux spatiaux amical ou adversaire (figure 1), une attention visuelle mini-jeu dans lequel ils détecter les astéroïdes qui peuvent être exploités pour les matières premières pour construire cette colonie (Figure 2), une émotion, la perception des mini-jeux dans lesquels ils aider à une négociation diplomatique en faisant correspondre les visages de différentes personnes qui font preuve les mêmes émotions (figure 3), et une cognition sociale mini-jeu dans lequel ils déjouer les pirates qui veulent voler de leurs approvisionnements colonie (figure 4). En pratique, il est assez simple de trouver une vanité dans lequel une nouvelle tâche expérimentale peut être intégré dans le récit de jeu - mais l'installation générale pour permettre une telle intégration doit être designed dans un a priori.
Bien que les joueurs sont conscients du fait qu'ils sont en général réaliser des expériences, la collecte des données expérimentales est discret: Durant la tâche de direction d'un estimateur du maximum de vraisemblance (Pentland, 1980; Lieberman et Pentland, 1982) calcule le seuil psychophysique du joueur pour la perception des mouvement cohérent du champ d'étoiles à la dérive. Durant la tâche d'astéroïdes, le regard est maintenu au centre bas de l'écran afin de regarder des impuretés dans le processeur du minerai (et cette direction du regard est vérifiée par le tracker regard), tandis que chacun des quatre secteurs dans lesquels les astéroïdes pourraient apparaître scintille à une fréquence différente fondamentale (le plus petit multiple commun de ce qui est grand) et l'attention discrète est dirigé vers l'un de ces secteurs en réponse à un signal spatial. Les changements dans le contenu spectral de l'EEG peut alors évaluer le cours du temps d'attention implicite basée sur les amplitudes des fréquences EEG scintillement cette balise chaque secteur (Morgan et al, 1996;. Belmonte, 1998).
Dans le logiciel, le "moteur du jeu" doit fournir non seulement les éléments essentiels d'habitude pour l'affichage graphique (par exemple un moteur de particules), mais aussi toutes les installations communes pour le contrôle expérimental et l'enregistrement des données qui seront nécessaires par toutes les expériences. En particulier, le moteur du jeu devrait fournir des méthodes d'affichage externe fourni encore et images mobiles actifs graphiques et les sons, et un enregistreur d'événements qui écrit dans un fichier du disque local et aussi à travers un port de sortie (nous utilisons le port parallèle standard) pour synchroniser avec un enregistreur de données comportementales ou physiologiques comme un tracker regard, un système d'EEG, ou un scanner IRMf. - Fournir une méthode pour la journalisation des événements de jeu. Dans notre système, le fichier journal sur le disque contient un sur-ensemble de données envoyées via le port parallèle:. Tandis que le port parallèle ne reçoit que des codes d'événement non signé 8 bits 1 à 255, le fichier disque comprend ( 1) un timbre de temps en ticks d'horloge, (2) un timbre de temps en microsecondes, (3) du code d'événement numériques envoyées par le port parallèle, (4) un mnémonique chaîne unique à ce code d'événement, et (5) une liste de (nom du paramètre, la valeur du paramètre) paires. Par exemple, l'apparition d'un stimulus (par exemple, un astéroïde) au particulier, les coordonnées d'affichage ou angulaire absolue pourrait être notée avec un code d'événement approprié et mnémonique avec les deux coordonnées en tant que paramètres. Parce qu'il peut y avoir plus de 255 événements uniques, envisager de délivrer des codes événement qui marque les débuts et fins d'auto-contenue contextes (par exemple, chaque mini-jeux ou des scénarios de jeu) dans le jeu principal, et les codes d'événement réutilisation d'un contexte à l'autre. Les séries chronologiques de codes d'événement numériques enregistrées par l'enregistreur de données externe et les séries chronologiques des codes d'événement détaillés et paramétrables enregistré dans le fichier journal local peut alors être utilisé pour placer le fichier journal et le fichier de données externe (s) dans le registre temporel.
- Connexion codes d'événement pour absolument tout. Avez avatar du joueur il suffit de déplacer (soit parce que la clé de mouvement vient d'être déprimé, ou parce qu'il a été enfoncé en permanence et se répète)? C'est un événement. Avez-une sorte de mouvement démarrer ou arrêter ou de changer de vitesse? C'est un événement. Absolument tout ce qui arrive dans le jeu doit être signalé par un code d'événement. Les expérimentateurs peuvent toujours ignorer les codes d'événement si elles décident qu'elles ne sont pas d'intérêt dans l'analyse. Ce que l'on ne peut pas faire, bien sûr, est de revenir en arrière et insérer des codes événement après les données ont été enregistrées. Donc tout mettre en - on ne sait jamais ce qui pourrait être utile, peut-être pas immédiatement mais dans quelques mines post hoc des données.
2. Préparer le matériel
- Une heure avant que le sujet arrive, un équilibre entre les électrodes en les trempant dans un bain de sel (1 cuillère à café par du sel de table 1 litre d'eau distillée) pendant 5 à 10 minutes. Ne laissez pas les électrodes dans un liquide pour les plus de 10 minutes à une heure. Électrodes ont équilibré petite (+ / - 20μV) décalages.
- Juste avant l'objet arrive, allumez l'appareil photo le regard de suivi, les décodeurs et les ordinateurs.
Notre configuration utilise quatre ordinateurs (voir Figure 5): l'un dédié regard de suivi informatique (GC), un ordinateur dédié acquisition de l'EEG (CE), un ordinateur dédié présentation du stimulus (SC), et un ordinateur pour l'acquisition vidéo et d'analyse de données (VC ).
Deux boîtiers de conversion (figure 6) manipuler les sorties VGA de GC et LC et envoyer un signal vidéo épissés à VC. De cette façon, l'écran vu par le sujet recouvert avec un curseur représentant fixation actuelle et un horodatage peuvent être enregistrées dans un fichier vidéo sur VC.
3. Configuration EEG
- Mesurer la circonférence de la tête du sujet à travers le front et inion. Sélectionnez un capuchon de l'électrode de telle sorte que la circonférence du sujet est proche du milieu de la plage de mesure de la PAC.
- Noter la mesure du nasion du sujet à inion et Lepi pavillon à droite Pinna.
- Placez le capuchon sur la tête du sujet. Assurez-vous que l'étiquette est en dehors de la casquette, posée sur le cou du sujet. Repositionner le bouchon jusqu'à A1 (l'électrode au sommet) est centré par rapport à la nasion-inion et le pavillon-Pinna axes, et la ligne médiane de la PAC (A25-C17) est parallèle à la ligne médiane de la tête du sujet.
- Appliquer une bague de la colle sur le boîtier en plastique d'électrodes EX5 et EX6. Aligner l'ouverture de l'anneau avec le culot de l'électrode. Retirez le papier protecteur de l'anneau adhésif et couvrir le contact des électrodes avec un gel conducteur. Placez le EX6 mastoïdienne droite du sujet et EX5 sur mastoïde gauche du sujet.
- Utilisez une seringue pour placer gel conducteur dans chaque logement d'électrode. Remuez le bout de la seringue à une partie des cheveux du sujet, puis simultanément appuyer sur le piston de la seringue et tirer loin de la tête. Remplissez jusqu'à ce gel est au ras de la partie supérieure du boîtier en plastique.
Il est préférable d'avoir un gel trop peu que trop. Dans le cas de trop peu de gel, plus peut toujours être ajouté. Avec trop de gel, l'excès peut saigner entre les sites d'électrode, provoquant l'électrode de pontage. Si les électrodes sont pontées, enlevez le bouchon, le laver et sécher l'objet de leurs cheveux, et de recommencer. - Avec la fin branchez sur l'épaule et les capteurs dans une main, placez doucement chaque électrode dans son logement correspondant. Saisissez uniquement le boîtier en plastique des électrodes et être prudent de ne pas pincer les fils.
Il est essentiel de ne pas toucher les extrémités des électrodes. Contact avec la peau ou les vêtements va dégrader la qualité des électrodes. - Placez-le sur un gel conducteur EX1-EX4 et l'utilisation des anneaux adhésif pour les attacher au visage du sujet. Placez EX1 et EX2 environ 1cm horizontalement de gauche et de droite extérieure du sujet canthi, respectivement. Placez EX3 et EX4 environ 1cm en dessous de la moyenne des yeux gauche et droit du sujet sur l'os zygomatique.
- Doucement des prospects électrode derrière le sujet et enrouler le CMS / DRL plomb autour des autres pour créer une queue de cheval. Placez attaches Velcro en haut et en bas de la queue de cheval pour maintenir le conduit en place. Utilisez du ruban adhésif médical pour apposer la queue de cheval aux vêtements sur le dos du sujet.
- Appliquer 0,5% de KCl (Lykken & Venables, 1971) pour chaque électrode GSR. Utilisez du ruban adhésif pour fixer les électrodes médicales GSR à l'index et l'annulaire de la non-dominante du sujet à la main.
- Avez assis sujet dans un non-inclinables, une chaise stationnaire devant le moniteur présentation du stimulus. Branchez toutes les électrodes dans la boîte de convertisseur de l'EEG.
Petit (+ / - 40 mV) les compensations sont acceptables. Si une électrode montre une plus grande compensation de + / - 40 mV, retirez délicatement l'électrode de la PAC, appliquer plus de gel, et le retour de l'électrode.
4. Regard de configuration du suivi
- Apposer un autocollant cibles dessus du sourcil du sujet en dedans de l'œil.
- Lancement de la Eyelink Popup-étalonnage application sur VC. Commencez une nouvelle session et d'utiliser l'interface CMD pour allumer la journalisation des événements pour le tracker regard. Jeu égal »file_event_filter 'la valeur' GAUCHE, DROITE, la fixation, BLINK, MESSAGE, BOUTON, saccade, INPUT" Une liste complète des commandes peut être trouvé dans le fichier de DATA.INI qui est fourni avec le logiciel Eyelink.
- Du Eyelink Popup-étalonnage d'application, lancez Camera Setup. Position de la caméra de sorte que l'autocollant cible et l'œil du sujet sont centrées. Réglez la mise au point jusqu'à l'œil à suivre est claire.
- Calibrer et valider le système de suivi pour le regard du sujet en utilisant la matrice de points en neuf points. Après validation, le logiciel Eyelink étiquettes chaque point d'étalonnage à l'erreur en degrés d'angle visuel entre les mesures calibré et validé. Dans un étalonnage acceptable bon, l'erreur moyenne sur l'ensemble des points d'étalonnage ne dépasse pas 1 °, et l'erreur d'un point unique ne dépasse pas 1,5 °. Dans un étalonnage très bon, l'erreur moyenne ne dépasse pas 0,5 ° et le plus grand point unique d'erreur ne dépasse pas 1 °.
Si l'étalonnage échoue, s'assurer que les seuils de réflexion des élèves et la cornée sont appropriées. Si le réglage de ces valeurs ne résout pas les problèmes de calibration, les yeux commutateur et recalibrer. Assurez-vous que le taux d'échantillonnage est fixé à 500 Hz en cliquant sur le bouton 500 Hz sur la gauche de l'écran de configuration de caméra.
Les procédés optiques et informatiques par lesquels la position regard est figuré sont internes au tracker regard et ne doivent pas être connues par les utilisateurs de cette procédure. En bref, la technique fonctionne en illuminant l'œil avec une lumière infrarouge. Lumière tombant sur la rétine est réfléchie hors de l'œil sur le même chemin le long duquel il est entré - c'est la propriété optique qui provoque "yeux rouges" dans les photos prises avec flash de caméras compactes. Pour une caméra positionnée très loin de la source de lumière, cependant, l'élève apparaîtra sombre. Dans le même temps, certains de l'éclairage est reflétée par la coopération fNEA comme une petite étincelle intense, dont la position ne dépend que de la position de la tête et non sur la direction du regard de l'œil. La différence de position entre la pupille noire et le reflet cornéen peuvent ensuite être cartographiées mathématiquement à la direction du regard (Ebisawa, 1998). L'ordinateur le regard-journaux de suivi d'une série chronologique de l'résultant de point de coordonnées égard, intégré avec les codes d'événement de l'ordinateur stimulus-présentation.
5. Commencez Computer Game
- De l'application Popup-étalonnage, les données commencent le regard d'enregistrement. Démarrez l'enregistrement vidéo sur l'enregistrement EEG sur VC et CE.
- Le SC, le lancement du jeu vidéo.
- Pour stimuli auditifs, le swap sur les haut-parleurs passif dans SC pour haut-parleurs alimentés. Ensuite, branchez et allumez l'amplificateur. L'utilisation d'un sonomètre, réglez le volume à un niveau suffisant pour atteindre l'amplitude maximale (par exemple 80 dB) requis par le paradigme expérimental.
6. Nettoyage de l'équipement
- Après le sujet a fini les jeux, la sortie du jeu et arrêter l'enregistrement de données en appuyant sur le bouton 'Stop' au sein de l'interface graphique sur les CE, GC et VC. Eteignez et débranchez l'amplificateur et les haut-parleurs passifs remplacer.
- Remplissez un petit seau en plastique à 4-5 cm de profondeur avec de l'eau distillée et micro-ondes à puissance maximale pendant 90 secondes.
- Eteignez le convertisseur EEG et débranchez tous les mène de la boîte de conversion. Retirer le ruban médical et les liens de la Velcro queue de cheval de pistes EEG.
- Saisir les électrodes par le boîtier en plastique uniquement, supprimer toutes les électrodes et placer les capteurs dans l'eau chaude distillée. Après les électrodes de la PAC ont été enlevés, retirez le bouchon de la tête du sujet. N'oubliez pas d'enlever les anneaux adhésifs à partir d'électrodes avant de les immerger dans l'eau.
- Utilisez un vaporisateur rempli d'eau distillée afin d'éliminer tout gel à gauche sur les électrodes.
- Utiliser l'eau du robinet tiède et du savon pour éliminer le gel de la PAC de l'électrode.
7. Analyse des données
- Le SC, convertir le regard de suivi EDF fichier de données texte ASCII en utilisant l'application Eyelink edf2asc.
- Consolider les fichiers de données sur VC, puis lancer le traitement Astropolis Toolkit (APT).
L'APT est une source ouverte de MATLAB (R2008a, The MathWorks, Natick, MA) toolkit bâti sur l'environnement EEGLAB open source (Delorme & Makeig, 2004). Il intègre les différents fichiers de données produites par ce paradigme expérimental et automatise l'analyse du comportement et de l'EEG. Cette automatisation inclut le rejet de prétraitement et artefact, étendu l'analyse infomax composantes indépendantes (ACI) en tant que mis en œuvre avec le algortihm runica (Makeig et al., 1997) dans EEGLAB, et l'équivalent de localisation dipolaire.
8. Les résultats représentatifs
Les résultats présentés ici ont été obtenues à partir de données pilote examinant les enfants âgés de 10-15 ans en trois groupes: les personnes avec une condition du spectre autistique (NCP), frères et sœurs sans aucun diagnostic clinique (SIB), et enfants au développement normal (TYP). Contemplez les données de suivi ont été utilisés pour rejeter les essais dans lesquels le regard du sujet a dévié de stimuli d'intérêt. (Des applications plus complexes de données regards sont également possibles, par exemple en utilisant le regard comme un paramètre dans le calcul des moyennes physiologiques et comportementaux.)
La figure 7 montre un événement lié la perturbation spectrale obtenue à partir d'une électrode ligne médiane frontale (Fz). PresentEnemy est correspond à l'apparition d'un navire ennemi (Go) et correspond PresentFriendly à l'apparition d'un navire convivial (No-Go). Durant la condition No-Go, le groupe a démontré la puissance de gamma TYP significativement plus élevée (30-75 Hz) 500-1500 ms post-stimulus.
L'APT permet des comparaisons faciles entre les mesures physiologiques et psychométriques. Par exemple, dans notre analyse, l'alpha de puissance (8-12 Hz) pendant une période de temps similaire (300-1500ms de post-stimulation) pour le No-Go essais au cours de cette tâche non sociale attentionnel était négativement corrélé avec la performance sur une mesure de sociale la perception, le test de reconnaissance faciale de Benton (Benton et al., 1994).
Figure 1: vidéo d'Maritime Defender (go / no-go et des tâches cohérence point-mouvement)
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Figure 2: la vidéo de Stellar Prospector (modifié Posner visuelle tâche d'attention spatiale)
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Figure 3: vidéo de Faceoff (reconnaissance des émotions faciales)
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Figure 5: Câblage schéma de la configuration du laboratoire.
Figure 6: Schéma de câblage convertisseur de la configuration du laboratoire.
Figure 7: Événement liées à des perturbations spectrales de Go / No-Go tâche enregistrée à Fz PresentEnemy = Aller relance; PresentFriendly = No-Go de relance; ASC = autistes groupe; groupe SIB fratrie =; TYP = groupe de contrôle..
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Discussion
Peut-être l'obstacle le plus important pour les études d'intégration est la limite pratique sur la quantité de temps qu'un seul sujet d'expérimentation (en particulier celle de la population clinique) on peut raisonnablement s'attendre à effectuer avant de devenir fatigué. Malheureusement, souvent le plus contrôlé un stimulus est du point de vue scientifique, le plus répétitif et fastidieux de l'expérience peut sembler du point de vue de l'objet. La recherche comportementale sur les troubles neuropsychiatriques, ces dernières années a mis en évidence l'importance de la motivation, mis comportement, et l'instruction des tâches en établissant une stratégie cognitive et la détermination de la performance (par exemple Plaisted et al 1999;.. Dalton et al 2005). À la lumière de ces considérations, nous avons intégré des stimuli expérimentaux dans le cadre d'un jeu vidéo qui capture et conserve un intérêt sujets, de manière transparente la collecte de données comportementales et physiologiques de synchronisation avec l'enregistrement en tant que sujet joue le jeu. Les avantages pratiques d'une telle présentation attrayante et écologiquement valables sur les blocs d'habitude répétitive des essais sont légion. En effet, différents niveaux et les exigences d'une intégration multimodale changeantes et attentionnels sont naturelles dans le contexte du jeu vidéo, et des mesures psychophysiques tels que les symboles de mouvement et de la cohérence des chiffres intégrés sont facilement mis en œuvre comme, par exemple, le mouvement d'un champ d'étoiles sur une vue l'écran et la détection d'un objet dans un environnement encombré. En outre, le caractère stratégique et contradictoire d'un jeu vidéo transporte des opportunités naturelles pour explorer de plus haut niveau des mesures cognitives telles que la compréhension du jeu liées à l'attribution des récits et sociale à un adversaire générées par ordinateur. Les jeux vidéo évoquent altérations mesurables dans l'attention et les processus perceptifs (Green & Bavelier 2003, 2006ab, 2007; Castel et al, 2005;.. Feng et al 2007), et le format du jeu vidéo est de plus en plus utilisée pour acquérir simultanément des observations comportementales et EEG dans contextes écologiquement valide, par exemple dans le suivi visuomotrice (. Smith et al, 1999), contrôle du trafic aérien (Brookings et al 1996.), et le commandement militaire et des simulations de contrôle (St John et al 2002, 2004;. Berka et al 2004). . Des résultats récents en interaction homme-machine (von Ahn 2006) soulignent également la puissance du contexte de jeu d'établir et de maintenir la motivation dans les tâches qui, autrement, pourrait ne pas sembler s'engager, pour enseigner les personnes ayant des troubles du développement (Golan & Baron-Cohen 2006) , et de former des fonctions exécutives (Thorell et al., 2009). Aussi long de ces lignes, le format du jeu vidéo offre des sujets plus d'une chance de devenir à l'aise avec la tâche avant d'entrer dans le laboratoire, en minimisant les confondre potentiel de l'anxiété état associé à la performance d'une tâche moins familière dans une situation de test.
Une nouvelle génération d'amplificateurs EEG capables de rivaliser impédances du cuir chevelu beaucoup plus élevé (Ferree et al., 2001), combinée avec des toiles de capteur qui parallellise le processus de placement des électrodes et l'application d'électrolyte, a considérablement réduit le temps d'application des électrodes et des exigences de conformité sous réserve, permettant haute densité d'enregistrement EEG dans un large éventail de patients. Plus significatif encore, au cours de la dernière décennie que les biologistes ont commencé à mieux communiquer avec les physiciens et les mathématiciens, périmées méthodes d'analyse univariée dans le domaine temporel ont été supplantées par des méthodes multivariées telles que l'analyse en composantes indépendantes (Bell & Sejnowski, 1995) et par le temps fréquence des analyses qui compte, non seulement pour les signaux de verrouillage de phase à des événements de stimulation ou une réponse, mais aussi pour les signaux constitués de perturbations des oscillations de cours (Makeig et al., 2002, 2004). Ces développements pratiques et analytiques ont ouvert l'électroencéphalographie à un plus large éventail de populations soumises et les contextes de comportement. Avec ces développements, cependant, l'importance de préserver la validité écologique n'a fait que croître. Les tâches cognitives mises en œuvre dans le cadre d'un jeu d'ordinateur peut être plus souple combinée avec un suivi en regard simultané et à haute densité d'EEG, et produire des données d'une plus grande validité écologique. (Ceci est particulièrement vrai si les sujets sont donnés le temps de se familiariser avec le jeu avant la session d'enregistrement. Pour notre étude, les sujets ont été prêtés sur les ordinateurs portables pour la pratique du jeu au moins deux semaines avant l'enregistrement EEG.) À l'avenir, le paradigme de jeu peut devenir la norme dans la recherche neurophysiologique et comportementale, en particulier lorsque des enfants ou des populations cliniques sont concernés.
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Disclosures
Aucun conflit d'intérêt déclaré.
Acknowledgments
Ce projet est financé par Autism Speaks pilotes de recherche Grant # 2597 et par la US National Science Foundation Award Faculté de carrière développement précoce # 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
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