Op weg naar een generaliseerbare closed-loop op neurofeedback gebaseerde BCI voor aandachtstraining

Na toestemming te hebben gegeven en de prescreeningsvragen te hebben doorstaan, wordt elke deelnemer toegewezen aan een gesloten neurofeedback-groepsonderzoek (1-sham-neurofeedback, 2-niet-adaptieve neurofeedback, 3-adaptieve neurofeedback) in een blind proces (menselijke proefpersonen zijn zich niet bewust van deze groepen). Elke deelnemer wordt gevraagd om een ​​experiment in drie fasen te voltooien (fase 1: pre-evaluatie met open lus, fase 2: neurofeedback met gesloten lus, fase 3: post-evaluatie met open lus) in één enkele sessie. De duur van elke sessie zal ongeveer twee uur zijn. Voor het uitvoeren van het experiment zit de deelnemer in een comfortabele stoel voor een monitor. Een 8-kanaals EEG-dop of 32-kanaals EEG-dop (van gtec company) wordt op zijn/haar hoofdhuid geplaatst, gevolgd door plaatsing van de elektroden in de aangewezen gebieden van het 10-20-systeem. Over het algemeen duurt de screening en voorbereiding van de opstelling ongeveer 40 minuten. Hieronder worden alle fasen voor alle groepen in detail toegelicht:

Fase 1: open-loop pre-evaluatie [consistent tussen alle deelnemers in drie groepen: 1- schijn-neurofeedback, 2- niet-adaptieve neurofeedback 3- adaptieve neurofeedback] De onderzoekers zetten eerst een real-time BCI-systeem op om EEG-signalen en gedragsreacties te verzamelen in een synchrone manier. De onderzoekers zullen hun eerder vastgestelde paradigma gebruiken voor visuele aandachtstraining waarbij gemengde beelden van "gezicht" en "scène" worden getoond in een reeks proeven en de gedragsreactie op geprimede categorieën wordt verzameld met behulp van drukknoppen. Elk samengesteld beeld wordt één seconde getoond. Als de eerste instructie voor gezichtsafbeeldingen is, drukt de deelnemer bij alle onderzoeken met de rechterhand op een toets op een trefwoord als het mannelijke gezicht wordt waargenomen en drukt hij met de linkerhand op een andere toets op een trefwoord als een vrouwelijk gezicht wordt getoond. Als de eerste instructie voor scènebeelden is, drukt de deelnemer met de rechterhand op een toets op een trefwoord voor een binnenscène en drukt met de linkerhand op een andere toets voor een buitenscène. Eén run (elke run is 8 blokken, elk blok met 50 pogingen, elke poging een seconde) komt in aanmerking voor deze fase. Met de nodige rusttijd voor de deelnemer en voorbereiding van onderzoekers op fase 2, rekenen we voor de duur van deze fase ongeveer 15 minuten.

Fase 2: closed-loop neurofeedback [alleen voor proefpersonen in groep: 1-sham neurofeedback] In evaluatiefase 1 bouwen de onderzoekers een aandachtsmodel per deelnemer om zijn/haar aandachtstoestand te bepalen voor een geprimede categorie in het gemengde beeld (50% gezichtsbeeld en 50% scènebeeld). Tijdens een nep-neurofeedbacktaak wordt de deelnemer gevraagd om de wazigheid en transparantie van een gezicht of scènebeeld in het gemengde beeld te beheersen (als feedbackbeloning/straf) door zijn/haar neurale activiteiten te gebruiken. Tijdens de schijn-neurofeedbackfase worden alleen neurale gegevens geregistreerd. Omdat het een schijnmethode is, zal ons algoritme willekeurig de wazigheid en transparantie van afbeeldingen bepalen, ongeacht de verzamelde EEG-gegevens. 5 runs (elke run is 8 blokken, elk blok met 50 pogingen, elke poging is een seconde) komen in aanmerking voor deze fase. Met de nodige rusttijd voor de deelnemer en voorbereiding van onderzoekers op fase 3, rekenen we voor de duur van deze fase ongeveer 50 minuten.

Fase 2: closed-loop neurofeedback [alleen voor proefpersonen in groep: 2- niet-adaptieve neurofeedback] In evaluatiefase 1 bouwen de onderzoekers een aandachtsvast model per deelnemer om zijn/haar aandachtstoestand te bepalen voor een geprimede categorie in het gemengde beeld (50 % gezichtsbeeld en 50% scènebeeld). Dit model wordt ingevoerd in de online verwerkingspijplijn. Tijdens niet-adaptieve neurofeedbacktaak wordt de deelnemer gevraagd om de wazigheid en transparantie van een gezicht of scènebeeld in het gemengde beeld te beheersen (als feedbackbeloning/straf) door zijn/haar neurale activiteiten te gebruiken. Tijdens de niet-adaptieve neurofeedbackfase worden alleen neurale gegevens geregistreerd. 5 runs (elke run is 8 blokken, elk blok met 50 pogingen, elke poging is een seconde) komen in aanmerking voor deze fase. Met de nodige rusttijd voor de deelnemer en voorbereiding van onderzoekers op fase 3, rekenen we voor de duur van deze fase ongeveer 50 minuten.

Fase 2: closed-loop neurofeedback [alleen voor proefpersonen in groep: 3-adaptieve neurofeedback] In evaluatiefase 1 bouwen de onderzoekers een aandachtsfixatiemodel per proefpersoon om zijn/haar aandachtstoestand te bepalen naar een geprimede categorie in het gemengde beeld (50 % gezichtsbeeld en 50% scènebeeld). Dit model zal worden gebruikt om de online verwerkingspijplijn te initialiseren. Tijdens adaptieve neurofeedback-taak wordt de proefpersoon gevraagd om de wazigheid en transparantie van een gezicht of scènebeeld in het gemengde beeld te beheersen (als feedbackbeloning/straf) door zijn/haar neurale activiteiten te gebruiken. Op basis van het gebruikte algoritme wordt het aandachtsmodel aangepast en opnieuw aangepast aan nieuwe aankomende neurale gegevens. Tijdens de adaptieve neurofeedbackfase worden alleen neurale gegevens geregistreerd. 5 runs (elke run is 8 blokken, elk blok met 50 pogingen, elke poging is een seconde) komen in aanmerking voor deze fase. Met de nodige rusttijd voor de deelnemer en voorbereiding van onderzoekers op fase 3, rekenen we voor de duur van deze fase ongeveer 50 minuten.

Fase 3: open-loop post-evaluatie [consistent tussen alle proefpersonen in drie groepen: 1- schijn-neurofeedback, 2- niet-adaptieve neurofeedback 3- adaptieve neurofeedback] Deze fase zal volledig gelijk zijn aan fase 1. Eén run (elke run is 8 blokken, elk blok met 50 pogingen, elke poging is één seconde) komt in aanmerking voor deze fase. Met de nodige rusttijd voor de deelnemer rekenen we ongeveer 15 minuten voor de duur van deze fase.