Kohti yleistettävää suljetun kierron neurofeedback-pohjaista BCI:tä huomiokoulutukseen

Suostumuksen ja esiseulontakysymysten läpäisyn jälkeen jokainen osallistuja määrätään suljetun kierron neuropalauteryhmätutkimukseen (1-sham neurofeedback, 2- ei-adaptiivinen neurofeedback, 3-adaptiivinen neurofeedback) sokeassa prosessissa (ihmishenkilöt eivät ole tietoisia näistä ryhmät). Jokaista osallistujaa pyydetään suorittamaan kolmivaiheinen koe (vaihe 1: avoimen silmukan esiarviointi, vaihe 2: suljetun silmukan neurofeedback, vaihe 3: avoimen silmukan jälkiarviointi) yhdessä istunnossa. Kunkin istunnon kesto on noin kaksi tuntia. Kokeen suorittamista varten osallistuja istuu mukavalla tuolilla monitorin edessä. 8-kanavainen EEG-suojus tai 32-kanavainen EEG-suojus (Gtec-yhtiöltä) asetetaan hänen päänahkaan, minkä jälkeen elektrodit asetetaan 10-20 järjestelmän määrätyille alueille. Kaiken kaikkiaan seulonta ja asennuksen valmistelu kestää noin 40 minuuttia. Seuraavassa selitetään yksityiskohtaisesti kaikki vaiheet kaikille ryhmille:

Vaihe 1: avoimen silmukan esiarviointi [yhdenmukainen kaikkien osallistujien kesken kolmessa ryhmässä: 1 - vale neurofeedback, 2 - ei-adaptiivinen neurofeedback 3 - adaptiivinen neurofeedback] Tutkijat määrittävät ensin reaaliaikaisen BCI-järjestelmän EEG-signaalien ja käyttäytymisvasteiden keräämiseksi synkronisella tavalla. Tutkijat käyttävät aiemmin vakiintunutta toimintamalliaan visuaalisen huomion harjoittamiseen, jossa "kasvojen" ja "kohtauksen" sekoitettuja kuvia näytetään koesarjassa ja käyttäytymisvaste pohjustettuihin luokkiin kerätään painikkeiden avulla. Jokainen yhdistelmäkuva näytetään yhden sekunnin ajan. Kaikkien kokeiden aikana, jos alkuperäinen ohje koskee kasvokuvia, osallistuja painaa avainsanan näppäintä oikealla kädellä, jos miehen kasvot havaitaan, ja painaa toista avainsanaa vasemmalla kädellä, jos naisen kasvot näytetään. Jos aloitusohje koskee kohtauskuvia, osallistuja painaa avainsanan näppäintä oikealla kädellä sisäkuvausta varten ja painaa toista näppäintä vasemmalla ulkonäkymää varten. Tässä vaiheessa huomioidaan yksi ajo (jokainen ajo on 8 lohkoa, jokaisessa lohkossa 50 koetta, jokainen kokeilu yksi sekunti). Osallistujan tarvittava lepoaika ja tutkijoiden valmistautuminen vaiheeseen 2, arvioimme tämän vaiheen ajaksi noin 15 minuuttia.

Vaihe 2: suljetun silmukan neurofeedback [vain koehenkilöille ryhmässä: 1 - näennäinen neurofeedback] Arviointivaiheessa 1 tutkijat rakentavat huomiomallin osallistujaa kohden määrittääkseen hänen tarkkaavaisuustilansa sekakuvan pohjustettuun kategoriaan (50 % kasvokuva ja 50 % kohtauskuva). Valheen neurofeedback-tehtävän aikana osallistujaa pyydetään hallitsemaan kasvojen tai kohtauskuvan sumeutta ja läpinäkyvyyttä sekakuvassa (palautepalkkiona/rangaistuksena) käyttämällä hermotoimintaansa. Vain hermotietoa tallennetaan valehermostopalautevaiheen aikana. Koska kyseessä on huijausmenetelmä, algoritmimme määrittää satunnaisesti kuvien epäterävyyden ja läpinäkyvyyden kerätyistä EEG-tiedoista riippumatta. Tässä vaiheessa otetaan huomioon 5 ajoa (jokainen ajo on 8 lohkoa, jokaisessa lohkossa 50 koetta, jokainen kokeilu on yksi sekunti). Osallistujan tarvittava lepoaika ja tutkijoiden valmistautuminen vaiheeseen 3, arvioimme tämän vaiheen ajaksi noin 50 minuuttia.

Vaihe 2: suljetun silmukan neurofeedback [vain koehenkilöille ryhmässä: 2 - ei-adaptiivinen neurofeedback] Arviointivaiheessa 1 tutkijat rakentavat kiinteän tarkkaavaisuusmallin osallistujaa kohden määrittääkseen hänen tarkkaavaisuustilansa sekakuvan pohjustettuun kategoriaan (50 % kasvokuva ja 50 % kohtauskuva). Tämä malli syötetään online-käsittelyputkeen. Ei-adaptiivisen neurofeedback-tehtävän aikana osallistujaa pyydetään hallitsemaan kasvojen tai kohtauskuvan sumeutta ja läpinäkyvyyttä sekakuvassa (palautepalkkiona/rangaistuksena) käyttämällä hermotoimintaansa. Ei-adaptiivisen neurofeedback-vaiheen aikana tallennetaan vain hermotietoa. Tässä vaiheessa otetaan huomioon 5 ajoa (jokainen ajo on 8 lohkoa, jokaisessa lohkossa 50 koetta, jokainen kokeilu on yksi sekunti). Osallistujan tarvittava lepoaika ja tutkijoiden valmistautuminen vaiheeseen 3, arvioimme tämän vaiheen ajaksi noin 50 minuuttia.

Vaihe 2: suljetun silmukan neurofeedback [vain koehenkilöille ryhmässä: 3 - adaptiivinen neurofeedback] Arviointivaiheessa 1 tutkijat rakentavat tarkkaavaisuusmallin jokaista kohdetta kohden määrittääkseen hänen tarkkaavaisuustilansa sekakuvan pohjustettuun kategoriaan (50 % kasvokuva ja 50 % kohtauskuva). Tätä mallia käytetään online-käsittelyn alustamiseen. Mukautuvan neurofeedback-tehtävän aikana koehenkilöä pyydetään hallitsemaan kasvojen tai kohtauskuvan sumeutta ja läpinäkyvyyttä sekakuvassa (palautepalkkiona/rangaistuksena) käyttämällä hermotoimintaansa. Käytetyn algoritmin perusteella tarkkaavaisuusmalli säädetään ja sovitetaan uudelleen uusiin tuleviin hermotietoihin. Vain hermotieto tallennetaan adaptiivisen neurofeedback-vaiheen aikana. Tässä vaiheessa otetaan huomioon 5 ajoa (jokainen ajo on 8 lohkoa, jokaisessa lohkossa 50 koetta, jokainen kokeilu on yksi sekunti). Osallistujan tarvittava lepoaika ja tutkijoiden valmistautuminen vaiheeseen 3, arvioimme tämän vaiheen ajaksi noin 50 minuuttia.

Vaihe 3: avoimen silmukan jälkiarviointi [yhdenmukainen kaikkien kolmen ryhmän koehenkilöiden kesken: 1 - näennäinen neurofeedback, 2 - ei-adaptiivinen neurofeedback 3 - adaptiivinen neurofeedback] Tämä vaihe on täysin samanlainen kuin vaihe 1. Tässä vaiheessa otetaan huomioon yksi ajo (jokainen ajo on 8 lohkoa, jokaisessa lohkossa 50 koetta, jokainen kokeilu on yksi sekunti). Kun osallistujan lepoaika on välttämätön, arvioimme tämän vaiheen ajaksi noin 15 minuuttia.