Rumo a um BCI generalizável baseado em neurofeedback de circuito fechado para treinamento de atenção

Depois de consentir e passar nas perguntas de pré-triagem, cada participante será designado para um estudo de grupo de neurofeedback de circuito fechado (1-neurofeedback simulado, 2- neurofeedback não adaptativo, 3- neurofeedback adaptativo) em um processo cego (sujeitos humanos não estão cientes desses grupos). Cada participante será solicitado a completar um experimento de três fases (fase 1: pré-avaliação em malha aberta, fase 2: neurofeedback em malha fechada, fase 3: pós-avaliação em malha aberta) em uma única sessão. A duração de cada sessão será de cerca de duas horas. Para executar o experimento, o participante ficará sentado em uma cadeira confortável em frente a um monitor. Uma tampa de EEG de 8 canais ou tampa de EEG de 32 canais (da empresa gtec) será colocada em seu couro cabeludo, seguida da colocação de eletrodos nas áreas designadas do sistema 10-20. No geral, a triagem e a preparação da configuração levam cerca de 40 minutos. A seguir, todas as fases para todos os grupos são explicadas em detalhes:

Fase 1: pré-avaliação de circuito aberto [consistente entre todos os participantes em três grupos: 1- neurofeedback simulado, 2- neurofeedback não adaptativo 3- neurofeedback adaptativo] Os investigadores primeiro configuram um sistema BCI em tempo real para coletar sinais de EEG e respostas comportamentais em uma forma síncrona. Os investigadores usarão seu paradigma previamente estabelecido para treinamento de atenção visual, no qual imagens combinadas de "rosto" e "cena" são mostradas em uma sequência de tentativas e a resposta comportamental a categorias iniciadas é coletada usando botões de pressão. Cada imagem composta é mostrada por um segundo. Nas tentativas, se a instrução inicial for para imagens faciais, o participante apertará uma tecla em uma palavra-chave com a mão direita se o rosto masculino for observado e pressionará uma tecla diferente em uma palavra-chave com a mão esquerda se um rosto feminino for mostrado. Se a instrução inicial for para imagens de cena, o participante apertará uma tecla em uma palavra-chave com a mão direita para cena interna e uma tecla diferente com a mão esquerda para cena externa. Uma corrida (cada corrida é de 8 blocos, cada bloco com 50 tentativas, cada tentativa de um segundo) será considerada para esta fase. Com tempo de descanso necessário para o participante e preparação dos pesquisadores para a fase 2, aproximamos 15 minutos para a duração desta fase.

Fase 2: neurofeedback de circuito fechado [somente para sujeitos do grupo: 1- neurofeedback simulado] Na fase de avaliação 1, os investigadores constroem um modelo de atenção por participante para determinar seu estado de atenção para uma categoria iniciada na imagem mesclada (50% imagem de rosto e 50% imagem de cena). Durante a tarefa simulada de neurofeedback, o participante é solicitado a controlar o desfoque e a transparência de uma imagem de rosto ou cena na imagem mesclada (como feedback de recompensa/punição) usando suas atividades neurais. Apenas os dados neurais são registrados durante a fase de neurofeedback simulado. Como é um método falso, nosso algoritmo determinará aleatoriamente o desfoque e a transparência das imagens, independentemente dos dados de EEG coletados. 5 corridas (cada corrida é de 8 blocos, cada bloco com 50 tentativas, cada tentativa é de um segundo) serão consideradas para esta fase. Com tempo de descanso necessário para o participante e preparação dos pesquisadores para a fase 3, aproximamos 50 minutos para a duração desta fase.

Fase 2: neurofeedback de circuito fechado [somente para sujeitos do grupo: 2- neurofeedback não adaptativo] Na fase de avaliação 1, os investigadores constroem um modelo atencional fixo por participante para determinar seu estado atencional para uma categoria iniciada na imagem combinada (50 % imagem de rosto e 50% imagem de cena). Este modelo será alimentado no pipeline de processamento online. Durante a tarefa de neurofeedback não adaptativo, o participante é solicitado a controlar o desfoque e a transparência de uma imagem de rosto ou cena na imagem combinada (como feedback de recompensa/punição) usando suas atividades neurais. Apenas os dados neurais são registrados durante a fase de neurofeedback não adaptativo. 5 corridas (cada corrida é de 8 blocos, cada bloco com 50 tentativas, cada tentativa é de um segundo) serão consideradas para esta fase. Com tempo de descanso necessário para o participante e preparação dos pesquisadores para a fase 3, aproximamos 50 minutos para a duração desta fase.

Fase 2: neurofeedback de circuito fechado [somente para sujeitos do grupo: 3- neurofeedback adaptativo] Na fase de avaliação 1, os investigadores constroem um modelo atencional fixo por sujeito para determinar seu estado atencional para uma categoria iniciada na imagem combinada (50 % imagem de rosto e 50% imagem de cena). Esse modelo será usado para inicializar o pipeline de processamento online. Durante a tarefa de neurofeedback adaptativo, o sujeito é solicitado a controlar o desfoque e a transparência de uma imagem de rosto ou cena na imagem combinada (como feedback de recompensa/punição) usando suas atividades neurais. Com base no algoritmo empregado, o modelo de atenção é ajustado e reajustado para novos dados neurais futuros. Apenas os dados neurais são registrados durante a fase de neurofeedback adaptativo. 5 corridas (cada corrida é de 8 blocos, cada bloco com 50 tentativas, cada tentativa é de um segundo) serão consideradas para esta fase. Com tempo de descanso necessário para o participante e preparação dos pesquisadores para a fase 3, aproximamos 50 minutos para a duração desta fase.

Fase 3: pós-avaliação em malha aberta [consistente entre todos os sujeitos em três grupos: 1- neurofeedback simulado, 2- neurofeedback não adaptativo 3- neurofeedback adaptativo] Esta fase será completamente semelhante à fase 1. Uma corrida (cada corrida é de 8 blocos, cada bloco com 50 tentativas, cada tentativa é de um segundo) será considerada para esta fase. Com tempo de descanso necessário para o participante, aproximamos 15 minutos para a duração desta fase.