The authors acknowledge the financial support of the Social Sciences and Humanities Research Council of Canada (SSHERC), Natural Sciences and Engineering Research Council of Canada (NSERC), Fonds de Recherche Nature et Technologies du Qu&#233;bec (FQRNT) and Fonds de Recherche sur la Soci&#233;t&#233; et Culture du Qu&#233;bec (FQRSC).

<ol>
	<li>Fredricks, J. A., Blumenfeld, P. C., Paris, A. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=School+engagement:+Potential+of+the+concept,+state+of+the+evidence.">School engagement: Potential of the concept, state of the evidence.</a> Rev. Educ. Res. 74 (1), 59-109 (2004).</li><li>Clark, R. C., Mayer, R. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> E-learning and the Science of Instruction. , (2011).</li><li>Zhang, D., Zhou, L., Briggs, R. O., Nunamaker, J. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Instructional+video+in+e-learning:+Assessing+the+impact+of+interactive+video+on+learning+effectiveness.">Instructional video in e-learning: Assessing the impact of interactive video on learning effectiveness.</a> Inform. Manage. 43 (1), 15-27 (2006).</li><li>Freeman, F. G., Mikulka, P. J., Prinzel, L. J., Scerbo, M. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Evaluation+of+an+adaptive+automation+system+using+three+EEG+indices+with+a+visual+tracking+task.">Evaluation of an adaptive automation system using three EEG indices with a visual tracking task.</a> Biol. Psychol. 50, 61-76 (1999).</li><li>Glimcher, P., Rustichini, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Neuroeconomics:+The+consilience+of+brain+and+decision.">Neuroeconomics: The consilience of brain and decision.</a> Science. 306 (5695), 447-452 (2004).</li><li>Lieberman, M. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Social+Cognitive+neuroscience:+A+review+of+core+processes.">Social Cognitive neuroscience: A review of core processes.</a> Annu. Rev. Physiol. 58, 259-289 (2007).</li><li>Pope, A. T., Bogart, E. H., Bartolome, D. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Biocybernetic+system+evaluates+indices+of+operator+engagement+in+automated+task.">Biocybernetic system evaluates indices of operator engagement in automated task.</a> Biol. Psychol. 40 (1-2), 187-195 (1995).</li><li>Mandryk, R., Inkpen, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Physiological+indicators+for+the+evaluation+of+co-located+collaborative+play.">Physiological indicators for the evaluation of co-located collaborative play.</a> , (2004).</li><li>Allaire-Duquette, G., Charland, P., Riopel, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=At+the+very+root+of+the+development+of+interest:+Using+human+body+contexts+to+improve+women&#8217;s+emotional+engagement+in+introductory+physics.">At the very root of the development of interest: Using human body contexts to improve women&#8217;s emotional engagement in introductory physics.</a> Eur. J. Phy. Ed. 5 (2), 31-48 (2014).</li><li>Bradley, M. M., Lang, P. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Measuring+emotion:+The+self-assessment+manikin+and+the+semantic+differential.">Measuring emotion: The self-assessment manikin and the semantic differential.</a> J. Behav. Ther. Exp. Psy. 25 (1), 49-59 (1994).</li><li>Lang, P. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+emotion+probe:+Studies+of+motivation+and+attention.">The emotion probe: Studies of motivation and attention.</a> Am. Psychol. 50 (5), 372-385 (1995).</li><li>Ekman, P., Felt Friesen, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=false,+and+miserable+smiles.">false, and miserable smiles.</a> J. Nonverbal Behav. 6 (4), 238-252 (1982).</li><li>Van Kuilenburg, H., Den Uyl, M. J., Isra&#235;l, M. L., Ivan, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Advances+in+face+and+gesture+analysis.">Advances in face and gesture analysis.</a> , 371-372 (2008).</li><li>Cacioppo, J., Tassinary, L. G., Berntson, G. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Handbook of Psychophysiology. , (2007).</li><li>Lubar, J. F., Swartwood, M. O., Swartwood, J. N., O&#8217;Donnell, P. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Evaluation+of+the+effectiveness+of+EEG+neurofeedback+training+for+ADHD+in+a+clinical+setting+as+measured+by+changes+in+T.O.V.A.+scores,+behavioral+ratings,+and+WISC+R+performance.">Evaluation of the effectiveness of EEG neurofeedback training for ADHD in a clinical setting as measured by changes in T.O.V.A. scores, behavioral ratings, and WISC R performance.</a> Biofeedback Self-reg. 20 (1), (1995).</li><li>Mikulka, P. J., Freeman, F. G., Scerbo, M. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effects+of+a+biocybernetic+system+on+the+vigilance+decrement.">Effects of a biocybernetic system on the vigilance decrement.</a> Hum. factors. 44 (4), 654-664 (2002).</li><li>Freeman, F. G., Mikulka, P. J., Scerbo, M. W., Scott, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=An+evaluation+of+an+adaptive+automation+system+using+a+cognitive+vigilance+task.">An evaluation of an adaptive automation system using a cognitive vigilance task.</a> Biol. Psychol. 67 (3), 283-297 (2004).</li><li>Chaouachi, M., Chalfoun, P., Jraidi, I., Frasson, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Affect+and+mental+engagement:+Toward+adaptability+for+intelligent+systems.">Affect and mental engagement: Toward adaptability for intelligent systems.</a> Proceedings of the Twenty-Third International Florida Artificial Intelligence Research Society Conference (FLAIRS 2010), Association for the Advancement of Artificial Intelligence. , 355-360 (2010).</li><li>Courtemanche, F., Ortiz de Guinea, A., Titah, R., Fredette, M., Labont&#233;-LeMoyne, &. #. 2. 0. 1. ;. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Precision+is+in+the+eye+of+the+beholder:+Application+of+eye+fixation-related+potentials+to+information+systems+research.">Precision is in the eye of the beholder: Application of eye fixation-related potentials to information systems research.</a> J. Assoc. Inf. Syst. 15 (10), 651-678 (2014).</li><li>Courtemanche, F., Ortiz de Guinea, A., Titah, R., Fredette, M., Labont&#233;-Lemoyne, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Applying+eye+fixation-related+potentials+to+information+systems+research:+Demonstration+of+the+method+during+natural+IS+use+and+guidelines+for+research.">Applying eye fixation-related potentials to information systems research: Demonstration of the method during natural IS use and guidelines for research.</a> J. Assoc. Inf. Syst. 15 (10), (2014).</li><li>Courtemanche, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Un outil d&#8217;&#233;valuation neurocognitive des interactions humain-machine Doctoral thesis. , (2014).</li><li>Charland, P., L&#233;ger, P. M., Mercier, J., Skelling-Desmeules, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Assessing+multiple+dimensions+of+learner+engagement+during+science+problem+solving+using+psychophysiological+and+behavioral+measures.">Assessing multiple dimensions of learner engagement during science problem solving using psychophysiological and behavioral measures.</a> , (2014).</li><li>Venables, P. H., Christie, M. J., Martin, I., Venables, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electrodermal+activity.">Electrodermal activity.</a> Techniques in Psychophysiology. , 3-67 (1980).</li><li>Boucsein, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Electrodermal Activity. , (2012).</li><li>Sarlo, M., Palomba, D., Buodo, G. M., Minghetti, R., Stegagno, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Blood+pressure+changes+highlight+gender+differences+in+emotional+reactivity+to+arousing+pictures.">Blood pressure changes highlight gender differences in emotional reactivity to arousing pictures.</a> Biol. Psychol. 70 (3), 188-196 (2005).</li><li>Martens, R. L., Gulikers, J., Bastiaens, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+impact+of+intrinsic+motivation+on+e-learning+in+authentic+computer+tasks.">The impact of intrinsic motivation on e-learning in authentic computer tasks.</a> J. Comput. Assist. Lear. 20 (5), 368-376 (2004).</li></ol>

The authors have nothing to disclose.

במונחים של שלבים קריטיים בפרוטוקול, צריכים להיות ראשון לציין כי איכות נתונים היא תמיד המוקד העיקרי לטכניקות אוסף neurophysiological. במתודולוגיה זו, עוזרי מחקר חייבים להקדיש תשומת לב מיוחדת למורה למקצועות כדי למזער תנועות ראש שתפרענה ניטור ערכיות (לאבד זווית הפנים נכונה למצ...

אירוסין ממלאים תפקיד מכריע בלמידה. לקלארק והמאייר 2, &quot;כל הלמידה דורשת אירוסין,&quot; ללא קשר לתקשורת משלוח. גם ג&#39;אנג et al. 3 הציעו כי התקשרות מוגברת של תלמידים יכולה לשפר את תוצאות למידה, כגון פתרון בעיות ומיומנויות חשיבה ביקורתיות. הגדרת אירוסין עדיין מהווה אתגר. בסקירת הספרות שלהם, פרדריקס, בלומנפלד ופריז 1 מוגדרת אירוסין על ידי טבעה רב פנים: &quot;אירוסין התנהגות נשענים על הרעיון של השתתפות; היא כוללת מעורבות בפעילות אקדמית וחברתית או חוגים. (...) מעורבות רגשית מקיפה תגובות חיוביות ושליליות למורים, חברים לכיתה, אנשי אקדמיה, ובית ספר, והוא הניח ליצירת קשרים לנכונות אובייקט והשפעה כדי לעשות את העבודה. לבסוף, אירוסין הקוגניטיבית מתבססים על הרעיון של השקעה נפשית; היא משלבת התחשבות ונכונות להפעיל NEC המאמץessary להבין רעיונות מורכבים ומיומנויות קשות אדון. &quot; פרדריקס, בלומנפלד ופריז 1 גם טענו כי התמקדות בהתנהגות, רגש, וקוגניציה, ברעיון של התקשרות, עשויה לספק אפיון עשיר יותר של למידה. מחברים אלה הצביעו על כך שגוף חזק של מחקר עוסק כל רכיב של אירוסין בנפרד, אבל רכיבים אלה לא נחקרו בשיתוף. הם גם ציינו כי מעט מידע זמין על יחסי גומלין בין הממדים וכי מחקרים נוספים יכולים לתרום לתכנון התערבויות הוראה מכוונת היטב. כצעד בכיוון זה, מאמר זה מתאר שיטות מחקר שפותחה כדי לאסוף ולנתח נתונים כמותיים ואיכותיים, באופן סינכרוני, על אירוסין התנהגות, רגשיים וקוגניטיביים במהלך משימות למידה. הבאת Neurosciences לחינוך BehavIOR, וכתוצאה מכך התנהגות אירוסין, כבר זמן רב במוקד המחקרים בחינוך המרכזי: עיצובי מחקר התמקדו בעיקר בשינויים בידע ובהתנהגות המתרחשים על פני תקופות זמן ארוכות, בין-בדיקות לפני ואחרי, ועל מרווחים של שעות, שבועות , חודשים או שנים. להפלות בין אירוסין התנהגות, רגשיים, הקוגניטיבי ועדיין מהווים אתגר, כי שני הממדים האחרונים אינם שיטתי נצפים חיצוני. קוגניציה ורגשות חייבות או להסיק מתצפיות או העריכו באמצעים דיווח עצמי. מנקודת המבט חיצונית, זה עדיין קשה לקבוע אם תלמידים מנסים לבצע את עבודתם במהירות אפשרית או באמצעות אסטרטגיות למידה ברמה עמוקה לשלוט בתוכן ספציפי. לאמיתו של דבר, פרדריקס, בלומנפלד ו1 פריז לא הצליח למצוא כל מחקרים שפורסמו באמצעים ישירים, מטרה של מעורבות קוגניטיבית. התפתחויות טכנולוגיות האחרונות בתחום מדעי המוח יצר אפשרויות חדשות למחקר בחינוך. שיטות איסוף נתונים חדשות וניתוח אלגוריתמים שפותחו בתחום הארגונומיה נוירו נראים מבטיחים מאוד ללימודים איכותיים וכמותיים במהלך משימות למידה. דיסציפלינות אחרות, כגון כלכלה, פסיכולוגיה, שיווק, וארגונומיה, כבר משתמשים מדידות neurophysiological להעריך אירוסין קוגניטיבית לכמה זמן 4-8. צעדי neurophysiological, בשילוב עם ניתוח אלגוריתמים יעילים, יאפשר אחד ללמוד תופעה מבלי להפריע זה. מעצם טבעם, שאלוני דיווח עצמי להתנתק סטודנטים מלמידה. צעדי neurophysiological לאפשר עיצובי מחקר להתבצע בסביבות למידה אותנטיות יותר. כלים אלה כוללים ציוד לניטור קצב לב, קצב נשימה, לחץ דם, טמפרטורת גוף, קוטר אישון, פעילות חשמלית, electroencephalography (EEG), וכו &#39;. <stRong&gt; איסוף נתונים על התנהגות מסונכרן, רגשית, וקוגניטיבית אירוסין כנציג תוצאות בעקבות השימוש בפרוטוקול זה, מאמר זה יציג את התוצאות חלקיות של מחקר שבו לומדים היו צריכים לפתור, על מסך מחשב, עשר בעיות בפיסיקה מכאנית. בעיות אלו פותחו בעבודה קודמת 9. נתונים neurophysiological נאספו תוך הלומדים היו לפתור את הבעיות ומרגיעים במהלך של 45 הפסקה, בעיניים עצומות, לאחר כל בעיה. כאמור לעיל, נתוני אירוסין התנהגות מורכבים של אינטראקציות תוכנה (תנועות עכבר ולחיצות), מבט עיניים, ביצועים ותשובות לשאלות המיוצרות על ידי לומד אינטראקציה עם המערכת תוך ביצוע המשימה 1. מערכת מעקב העין שימשה לאיסוף אינטראקציות תוכנה ונתונים מבט עין. נתוני ביצועים (זמן לפתור בעיה, נכונות תשובות) נאספו על<html> אתר סקר ששימש להציג את המשימה. אתר זה משמש גם כדי לאסוף נתונים דיווח עצמי שנאספו עם שאלון המותאם מבראדלי ולאנג 10. מעורבות רגשית כרוכה אפיון של רגשות. על פי 11 לאנג, רגשות מאופיינים במונחים של הערכיות ועוררות (נעימים / לא נעימים) (רגועים / עורר). נתוני מעורבות רגשית נאספו בהתאם, באמצעות תוכנת זיהוי פנים רגש אוטומטית שמכמתת הערכיות רגשית ומקודד / חיישן פעילות-חשמלי לעוררות 12,13. פעילות-חשמלי (EDA) מתייחסת להתנגדות החשמלית נרשמה בין שתי אלקטרודות כאשר זרם חשמלי חלש מאוד הוא עבר בעקביות ביניהם. Cacioppo, Tassinary ו -14 Berntson הראו כי ההתנגדות נרשמה משתנה בהתאם לעוררות של הנושא. לפיכך, נתוני פסיכו, כגון ערכיות או עוררות, נחשבים כקושרת של מעורבות רגשית. class = &quot;jove_content&quot;&gt; לבסוף, נאספים נתונים אירוסין קוגניטיביים באמצעות electroencephalography (EEG). צעדי EEG, על הקרקפת, מסונכרנים פעילות חשמלית של קבוצות תאי עצב במוח. אותות חשמליים שנרשמו מהקרקפת הם לעתים קרובות oscillatory ומורכבת של רכיבי תדר. לפי אמנה, תדרים אלו מקובצים ברצפים, הידוע בלהקות. לדוגמא, אלפא, ביתא ותטא להקות הם המוקד של מחקר זה. על פי מחקרי נירולוגית מדעיים 14, להקות אלה משקפות את יכולות עיבוד הקוגניטיבי שונות באזורים מסוימים של המוח. לפיכך, הניתוח של הצפיפות ספקטרלית כוח (PSD) של תדרים מסוימים, בשילוב עם מחקרים רבים 7,15 על ערנות ותשומת לב, מאפשר לחוקרים לכמת אירוסין הקוגניטיבי במהלך משימה. כMikulka et al. 16 ציין, מחקרים הוכיחו קשר ישיר בין הפעילות בטא וערנות קוגניטיביים וקשר עקיף בין אלפאפעילות ד תטא וערנות. כך, האפיפיור, בוגרט ו -7 Bartoleme פיתחו מדד אירוסין שמחשב את PSD של שלוש להקות: בטא / (אלפא תטא +). יחס זה קבל תוקף במחקרים אחרים על אירוסין 16,17,18. לאפיין אירוסין קוגניטיביים לאורך זמן, Fast Fourier Transform (FFT) ממיר את אות ה- EEG מאתר פעיל (F3, F4, O1, O2) לספקטרום כוח. מדד האירוסין EEG בזמן T מחושב לפי הממוצע של כל יחס אירוסין בתוך חלון הזזה 20 שניות שקדמו לט זמן הליך זה חוזר על עצמו בכל שנייה וחלון הזזה חדש משמש לעדכון המדד. מאחר והמטרה של מתודולוגיה זו היא לספק ניתוח עשיר של ממדים הרבים של אירוסין, סנכרון נתונים הוא חיוני. כז&#39;ה et al. 19 להזכיר לקוראים, יצרני ציוד ממליצים בחום רק באמצעות מחשב אחד לכל כלי מדידה כדי להבטיח דיוק le צויןvel. לכן, כאשר מספר מחשבים מועסקים, סנכרון בין מחשבי הקלטה הופך שלב קריטי. לא יכולות להיות כל התחילו ההקלטות בדיוק באותו הזמן, וכל זרם נתוני מסגרת הזמן הספציפי שלה (למשל, סעיף 0 העין מעקב ≠ שניות 0 של EEG או נתונים פיסיולוגיים). זה מאוד חשוב: desynchronization בין זרמי נתונים פירוש שגיאות בכימות של כל ממד של מעורבות. ישנן דרכים של סנכרון הקלטות פיסיולוגיות והתנהגותיים במקביל שונות. שיטות אלה עשויות להיות מחולקות לשתי גישות עיקריות; ישיר ועקיף 20. הפרוטוקול שהוצג בסעיף הבא מבוסס על גישה עקיפה שבו התקן חיצוני, syncbox, משמש לשליחת היגיון טרנזיסטור-טרנזיסטור (TTL) אותות לכל ציוד ההקלטה (כפי שמוצג באיור 1). כמו כל פיסת הציוד יש זמן התחלה שונה, סמני TTL נרשמים בקבצי היומן עם קרוב משפחה<html> עיכוב. סמנים משמשים לאחר מכן כדי ליישר מחדש את האותות ובכך להבטיח סנכרון נכון אחרי כל הקלטה. תוכנת ניתוח התנהגות, המאפשרת אינטגרציה קובץ חיצוני משמשת לסנכרון מחדש את ציר הזמן של כל זרם הנתונים ולבצע ניתוח כמותי ואיכותי של כל ממד של מעורבות. <img alt="איור 1" src="/files/ftp_upload/52627/52627fig1.jpg" /> איור 1. ארכיטקטורה של מערכת איסוף נתונים. סביבת המעבדה שבי (מעקב עיניים) התנהגות, רגשי (EDA ורגש פנים) ונתונים קוגניטיביים אירוסין (EEG) נאספים מכילים מחשבים רבים. זה מעלה אתגר סנכרון לנתונים שהפניה בשעוני המחשב שלהם. כדי להיות מסוגל לנתח את כל הנתונים באותו זמן התייחסות, התקנת המעבדה כרוכה syncbox ששולח אותות TTL לכל זרמי נתונים.nk &quot;&gt; לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו. כדי להעריך את הדיוק של המתודולוגיה במונחים של סנכרון, 45 שניות הפסקות הוכנסו לפני כל אחת מבעיות הפיזיקה המכנית. במהלך הפסקות אלה, נושאים היו להירגע ולעצום את עיניהם. כפי שניתן לראות במחקרים אחרים 4,9,16,17,18, הפסקות אלה צריכים לגרום לשינויים משמעותיים באות שנאסף: שתי נקודות אישון העין ב( אירוסין התנהגות) מייד נעלמים מעקב העין וירידה מיידית במעורבות קוגניטיבית (EEG אות) הוא ציין. רכיבים ספציפיים אלה של האות משמשים כדי להעריך את התוקף הכללי של הסנכרון. הפרסום האחרון של עיתונים שאופן מלא או חלקי להסתמך על הליך סנכרון זה, בתחומי מערכות מידע 19, אינטראקציות אדם-מכונה 21 וחינוך 9, 22, מספק ראיות ליעילותה.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0">
	<tbody>
		<tr>
			<td>EGI GSN-32&#160;</td>
			<td>EGI</td>
			<td>n/a</td>
			<td>Dense array EEG</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Netstation v.5.0</td>
			<td>EGI</td>
			<td>n/a</td>
			<td>EEG data collection software: EEG is collected with 32-electrode dense array electroencephalography (dEEG) geodesic sensor net using Netstation acquisition software and EGI amplifiers (Electrical Geodesics, Inc). The vertex (recording site Cz) is the reference electrode for recording. Impedance is kept below 50 k&#937; with a sampling rate of 250 Hz.&#160;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Facereader v.4</td>
			<td>Noldus</td>
			<td>n/a</td>
			<td>Facial emotion recognition software</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Syncbox</td>
			<td>Noldus</td>
			<td>n/a</td>
			<td>Syncbox start the co-registration of EEG and gaze data by sending a Transistor-Transistor Logic (TTL) signal to the EGI amplifier and a keystroke signal to the Tobii Studio v 3.2.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Logitech C600&#160; Webcam</td>
			<td></td>
			<td>960-000396</td>
			<td>Webcam used to gather video data sent to mediarecorder and that will be analyzed in Facereader</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>The Observer XT</td>
			<td>Noldus</td>
			<td>n/a</td>
			<td>Integration and synchronization software: The Noldus Observer XT (Noldus Information Technology) is used to synchronize all behavioral, emotional and cognitive engagement data.&#160;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>On-Screen LED illumination</td>
			<td>Noldus</td>
			<td>n/a</td>
			<td>Neon positioned on computer screen in order to correctly light the face of subjects</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>MediaRecorder</td>
			<td>Noldus</td>
			<td>n/a</td>
			<td>Video data collection software</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tobii X60</td>
			<td>Tobii</td>
			<td>n/a</td>
			<td>Collect eye-movement patterns :&#160; used to record subjects&#8217; eye movement patterns at 60Hz during the experiment.&#160;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tobii Studio v.3.2</td>
			<td>Tobii</td>
			<td>n/a</td>
			<td>Eye-tracking data collection and analysis software</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Analyzer 2</td>
			<td>Brainvision</td>
			<td>n/a</td>
			<td>EEG signal processing software</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Acqknowledge v.4.0</td>
			<td>Biopac</td>
			<td>ACK100M</td>
			<td>Physiological signal acquisition and processing software</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Control III germicide solution</td>
			<td>Maril Products.</td>
			<td>10002REVA-20002-1</td>
			<td>Disinfectant solution used with EEG helmets : recommended by EGI</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Unipark</td>
			<td>QuestBack AG</td>
			<td>n/a</td>
			<td>Online survey environment</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

assessing the multiple dimensions of engagement to characterize learning: a neurophysiological perspective

In a recent theoretical synthesis on the concept of engagement, Fredricks, Blumenfeld and Paris1 defined engagement by its multiple dimensions: behavioral, emotional and cognitive. They observed that individual types of engagement had not been studied in conjunction, and little information was available about interactions or synergy between the dimensions; consequently, more studies would contribute to creating finely tuned teaching interventions. Benefiting from the recent technological advances in neurosciences, this paper presents a recently developed methodology to gather and synchronize data on multidimensional engagement during learning tasks. The technique involves the collection of (a) electroencephalography, (b) electrodermal, (c) eye-tracking, and (d) facial emotion recognition data on four different computers. This led to synchronization issues for data collected from multiple sources. Post synchronization in specialized integration software gives researchers a better understanding of the dynamics between the multiple dimensions of engagement. For curriculum developers, these data could provide informed guidelines for achieving better instruction/learning efficiency. This technique also opens up possibilities in the field of brain-computer interactions, where adaptive learning or assessment environments could be developed.

<html> איורים 2 ו -3 הצג מסך של התוצאות של שילוב והסנכרון של נתוני אירוסין התנהגות, רגשיים וקוגניטיבי ביישום תוכנת ניתוח התנהגות. בשתי הדמויות, השמאלי הסעיף מארגן את נושאי המחקר וערכת הקידוד. בחלק האמצעי, וידאו (עם נקודות אדומות) מראה מבט עיניו של הנושא במהלך המשי?...

Watch this Scientific Journal Video about Assessing the Multiple Dimensions of Engagement to Characterize Learning: A Neurophysiological Perspective at JoVE.com

Assessing the Multiple Dimensions of Engagement to Characterize Learning: A Neurophysiological Perspective

This paper aims to describe the techniques involved in the collection and synchronization of the multiple dimensions (behavioral, affective and cognitive) of learners&#8217; engagement during a task.

הערכת ממדים המרובים של אירוסין לאפיין למידה: הנוירופיזיולוגי פרספקטיבה

In a recent theoretical synthesis on the concept of engagement, Fredricks, Blumenfeld and Paris1 defined engagement by its multiple dimensions: ...

assessing-multiple-dimensions-engagement-to-characterize-learning

Research

JoVE Journal

Behavior

12.4K Views.  Université du Québec à Montréal. This paper aims to describe the techniques involved in the collection and synchronization of the multiple dimensions (behavioral, affective and cognitive) of learners’ engagement during a task. 

Video: Assessing the Multiple Dimensions of Engagement to Characterize Learning: A Neurophysiological Perspective

The Use of the Puzzle Box as a Means of Assessing the Efficacy of Environmental Enrichment

Environmental enrichment can dramatically influence the development and function of neural circuits. Further, enrichment has been shown to successfully delay the onset of symptoms in models of Huntington&#8217;s disease 1-4, suggesting environmental factors can evoke a neuroprotective effect against the progressive, cellular level damage observed in neurodegenerative disorders. The ways in which an animal can be environmentally enriched, however, can vary considerably. Further, there is no straightforward manner in which the effects of environmental enrichment can be assessed: most methods require either fairly complicated behavioral paradigms and/or postmortem anatomical/physiological analyses. This protocol describes the use of a simple and inexpensive behavioral assay, the Puzzle Box 5-7 as a robust means of determining the efficacy of increased social, sensory and motor stimulation on mice compared to cohorts raised in standard laboratory conditions. This simple problem solving task takes advantage of a rodent&#8217;s innate desire to avoid open enclosures by seeking shelter. Cognitive ability is assessed by adding increasingly complex impediments to the shelter&#8217;s entrance. The time a given subject takes to successfully remove the obstructions and enter the shelter serves as the primary metric for task performance. This method could provide a reliable means of rapidly assessing the efficacy of different enrichment protocols on cognitive function, thus paving the way for systematically determining the role specific environmental factors play in delaying the onset of neurodevelopmental and neurodegenerative disease.

Environmental enrichment provides a potential protective effect against neurodegenerative disorders. Currently, however, there is no easy way of determining the efficacy of enrichment procedures. This protocol describes a simple &#8220;Puzzle Box&#8221; method for assessing an animal&#8217;s cognitive function, in order to reveal the effectiveness of environmental enrichment.

השימוש בתיבת פאזל כאמצעי להערכת היעילות של הסביבה העשרה

Environmental enrichment can dramatically influence the development and function of neural circuits.  Further, enrichment has been shown to successfully ...

Mindfulness in Motion (MIM): An Onsite Mindfulness Based Intervention (MBI) for Chronically High Stress Work Environments to Increase Resiliency and Work Engagement

A pragmatic mindfulness intervention to benefit personnel working in chronically high-stress environments, delivered onsite during the workday, is timely and valuable to employee and employer alike. Mindfulness in Motion (MIM) is a Mindfulness Based Intervention (MBI) offered as a modified, less time intensive method (compared to Mindfulness-Based Stress Reduction), delivered onsite, during work, and intends to enable busy working adults to experience the benefits of mindfulness. It teaches mindful awareness principles, rehearses mindfulness as a group, emphasizes the use of gentle yoga stretches, and utilizes relaxing music in the background of both the group sessions and individual mindfulness practice. MIM is delivered in a group format, for 1 hr/week/8 weeks. CDs and a DVD are provided to facilitate individual practice. The yoga movement is emphasized in the protocol to facilitate a quieting of the mind. The music is included for participants to associate the relaxed state experienced in the group session with their individual practice. To determine the intervention feasibility/efficacy we conducted a randomized wait-list control group in Intensive Care Units (ICUs). ICUs represent a high-stress work environment where personnel experience chronic exposure to catastrophic situations as they care for seriously injured/ill patients. Despite high levels of work-related stress, few interventions have been developed and delivered onsite for such environments. The intervention is delivered on site in the ICU, during work hours, with participants receiving time release to attend sessions. The intervention is well received with 97% retention rate. Work engagement and resiliency increase significantly in the intervention group, compared to the wait-list control group, while participant respiration rates decrease significantly pre-post in 6/8 of the weekly sessions. Participants value institutional support, relaxing music, and the instructor as pivotal to program success. This provides evidence that MIM is feasible, well accepted, and can be effectively implemented in a chronically high-stress work environment.

Mindfulness in Motion MIM: An Onsite Mindfulness Based Intervention MBI for Chronically High Stress Work Environments to Increase Resiliency and Work Engagement

The Mindfulness in Motion (MIM) protocol offers a pragmatic Mindfulness Based Intervention (MBI) on-site, for persons working in chronically high-stress work environments that significantly increases resiliency and work engagement. The protocol has proven feasible, beneficial, and is easily adaptable to other high-stress workplaces.

מודעות בתנועה (MIM): התערבות באתר הלקוח מודעות מבוססת (MBI) לסביבות עבודה מתח כרוני גבוה כדי להגדיל את הגמישות ועבודת אירוסין

A pragmatic mindfulness intervention to benefit personnel working in chronically high-stress environments, delivered onsite during the workday, is timely ...

Quantifying Learning in Young Infants: Tracking Leg Actions During a Discovery-learning Task

Task-specific actions emerge from spontaneous movement during infancy. It has been proposed that task-specific actions emerge through a discovery-learning process. Here a method is described in which 3-4 month old infants learn a task by discovery and their leg movements are captured to quantify the learning process. This discovery-learning task uses an infant activated mobile that rotates and plays music based on specified leg action of infants. Supine infants activate the mobile by moving their feet vertically across a virtual threshold. This paradigm is unique in that as infants independently discover that their leg actions activate the mobile, the infants&#8217; leg movements are tracked using a motion capture system allowing for the quantification of the learning process. Specifically, learning is quantified in terms of the duration of mobile activation, the position variance of the end effectors (feet) that activate the mobile, changes in hip-knee coordination patterns, and changes in hip and knee muscle torque. This information describes infant exploration and exploitation at the interplay of person and environmental constraints that support task-specific action. Subsequent research using this method can investigate how specific impairments of different populations of infants at risk for movement disorders influence the discovery-learning process for task-specific action.

A method is described in which 3-4 month old infants learn a task by discovery and their leg movements are captured to quantify the learning process.

כימות למידה בתינוקות צעירים: פעולות מעקב רגלו במהלך משימה למידת גילוי

Task-specific actions emerge from spontaneous movement during infancy. It has been proposed that task-specific actions emerge through a discovery-learning ...

Vagus Nerve Stimulation as a Tool to Induce Plasticity in Pathways Relevant for Extinction Learning

Extinction describes the process of attenuating behavioral responses to neutral stimuli when they no longer provide the reinforcement that has been maintaining the behavior. There is close correspondence between fear and human anxiety, and therefore studies of extinction learning might provide insight into the biological nature of anxiety-related disorders such as post-traumatic stress disorder, and they might help to develop strategies to treat them. Preclinical research aims to aid extinction learning and to induce targeted plasticity in extinction circuits to consolidate the newly formed memory. Vagus nerve stimulation (VNS) is a powerful approach that provides tight temporal and circuit-specific release of neurotransmitters, resulting in modulation of neuronal networks engaged in an ongoing task. VNS enhances memory consolidation in both rats and humans, and pairing VNS with exposure to conditioned cues enhances the consolidation of extinction learning in rats. Here, we provide a detailed protocol for the preparation of custom-made parts and the surgical procedures required for VNS in rats. Using this protocol we show how VNS can facilitate the extinction of conditioned fear responses in an auditory fear conditioning task. In addition, we provide evidence that VNS modulates synaptic plasticity in the pathway between the infralimbic (IL) medial prefrontal cortex and the basolateral complex of the amygdala (BLA), which is involved in the expression and modulation of extinction memory.

Vagus nerve stimulation (VNS) has emerged as a tool to induce targeted synaptic plasticity in the forebrain to modify a range of behaviors. This protocol describes how to implement VNS to facilitate the consolidation of fear extinction memory.

הקוצב וגאלי ככלי כדי לגרום פלסטיות במסלולים רלוונטיים ללמידה הכחדה

Extinction describes the process of attenuating behavioral responses to neutral stimuli when they no longer provide the reinforcement that has been ...

Place and Response Learning in the Open-field Tower Maze

This protocol describes how the Open-field Tower Maze (OFTM) paradigm is used to study spatial learning in rodents. This maze is especially useful for examining how rats learn to use a place- or response-learning to successfully navigate in an open-field arena. Additionally, this protocol describes how the OFTM differs from other behavioral maze paradigms that are commonly used to study spatial learning in rodents. The OFTM described in this article was adapted from the one previously described by Cole, Clipperton, and Walt (2007). Specifically, the OFTM was created to test spatial learning in rodents without the experimenter having to consider how &#8220;stress&#8221; might play a role as a confounding variable. Experiments have shown that stress-alone can significantly affect cognitive function1. The representative results section contains data from an experiment that used the OFTM to examine the effects of estradiol treatment on place- and response-learning in adult female Sprague Dawley rats2. Future studies will be designed to examine the role of the hippocampus and striatum in place- and response-learning in the OFTM.

The Open-field Tower Maze (OFTM) is a maze created to study the behavioral and neural mechanisms of spatial learning (e.g., place- or response-learning) in rats. This maze is especially useful for experimenters who want to use a non-stressful maze paradigm to investigate spatial learning in their research.

מקום ותגובה למידה בשטח הפתוח מגדל המבוך

This protocol describes how the Open-field Tower Maze (OFTM) paradigm is used to study spatial learning in rodents. This maze is especially useful for ...

Using a Split-belt Treadmill to Evaluate Generalization of Human Locomotor Adaptation

Understanding the mechanisms underlying locomotor learning helps researchers and clinicians optimize gait retraining as part of motor rehabilitation. However, studying human locomotor learning can be challenging. During infancy and childhood, the neuromuscular system is quite immature, and it is unlikely that locomotor learning during early stages of development is governed by the same mechanisms as in adulthood. By the time humans reach maturity, they are so proficient at walking that it is difficult to come up with a sufficiently novel task to study de novo locomotor learning. The split-belt treadmill, which has two belts that can drive each leg at a different speed, enables the study of both short- (i.e., immediate) and long-term (i.e., over minutes-days; a form of motor learning) gait modifications in response to a novel change in the walking environment. Individuals can easily be screened for previous exposure to the split-belt treadmill, thus ensuring that all experimental participants have no (or equivalent) prior experience. This paper describes a typical split-belt treadmill adaptation protocol that incorporates testing methods to quantify locomotor learning and generalization of this learning to other walking contexts. A discussion of important considerations for designing split-belt treadmill experiments follows, including factors like treadmill belt speeds, rest breaks, and distractors. Additionally, potential but understudied confounding variables (e.g., arm movements, prior experience) are considered in the discussion.

We describe a protocol for investigating human locomotor adaptation using the split-belt treadmill, which has two belts that can drive each leg at a different speed. We specifically focus on a paradigm designed to test the generalization of adapted locomotor patterns to different walking contexts (e.g., gait speeds, walking environments).

באמצעות ההליכון פיצול-חגורה כדי להעריך הכללה של עיבוד גינקולוגיות אנושי

Understanding the mechanisms underlying locomotor learning helps researchers and clinicians optimize gait retraining as part of motor rehabilitation. ...

The "Motor" in Implicit Motor Sequence Learning: A Foot-stepping Serial Reaction Time Task

This protocol describes a modified serial reaction time (SRT) task used to study implicit motor sequence learning. Unlike the classic SRT task that involves finger-pressing movements while sitting, the modified SRT task requires participants to step with both feet while maintaining a standing posture. This stepping task necessitates whole body actions that impose postural challenges. The foot-stepping task complements the classic SRT task in several ways. The foot-stepping SRT task is a better proxy for the daily activities that require ongoing postural control, and thus may help us better understand sequence learning in real-life situations. In addition, response time serves as an indicator of sequence learning in the classic SRT task, but it is unclear whether response time, reaction time (RT) representing mental process, or movement time (MT) reflecting the movement itself, is a key player in motor sequence learning. The foot-stepping SRT task allows researchers to disentangle response time into RT and MT, which may clarify how motor planning and movement execution are involved in sequence learning. Lastly, postural control and cognition are interactively related, but little is known about how postural control interacts with learning motor sequences. With a motion capture system, the movement of the whole body (e.g., the center of mass (COM)) can be recorded. Such measures allow us to reveal the dynamic processes underlying discrete responses measured by RT and MT, and may aid in elucidating the relationship between postural control and the explicit and implicit processes involved in sequence learning. Details of the experimental set-up, procedure, and data processing are described. The representative data are adopted from one of our previous studies. Results are related to response time, RT, and MT, as well as the relationship between the anticipatory postural response and the explicit processes involved in implicit motor sequence learning.

The &quot;Motor&quot; in Implicit Motor Sequence Learning: A Foot-stepping Serial Reaction Time Task

We introduce the foot-stepping serial reaction time (SRT) task. This modified SRT task, complementing the classic SRT task that involves only finger-pressing movement, better approximates daily sequenced activities and allows researchers to study the dynamic processes underlying discrete response measures and disentangle the explicit process operating in implicit sequence learning.

"מנוע" במנוע מרומזת רצף למידה: תגובת טורי צועד ברגל זמן פעילות

This protocol describes a modified serial reaction time (SRT) task used to study implicit motor sequence learning. Unlike the classic SRT task that ...

Using the FishSim Animation Toolchain to Investigate Fish Behavior: A Case Study on Mate-Choice Copying In Sailfin Mollies

Over the last decade, employing computer animations for animal behavior research has increased due to its ability to non-invasively manipulate the appearance and behavior of visual stimuli, compared to manipulating live animals. Here, we present the FishSim Animation Toolchain, a software framework developed to provide researchers with an easy-to-use method for implementing 3D computer animations in behavioral experiments with fish. The toolchain offers templates to create virtual 3D stimuli of five different fish species. Stimuli are customizable in both appearance and size, based on photographs taken of live fish. Multiple stimuli can be animated by recording swimming paths in a virtual environment using a video game controller. To increase standardization of the simulated behavior, the prerecorded swimming path may be replayed with different stimuli. Multiple animations can later be organized into playlists and presented on monitors during experiments with live fish.
In a case study with sailfin mollies (Poecilia latipinna), we provide a protocol on how to conduct a mate-choice copying experiment with FishSim. We utilized this method to create and animate virtual males and virtual model females, and then presented these to live focal females in a binary choice experiment. Our results demonstrate that computer animation may be used to simulate virtual fish in a mate-choice copying experiment to investigate the role of female gravid spots as an indication of quality for a model female in mate-choice copying.
Applying this method is not limited to mate-choice copying experiments but can be used in various experimental designs. Still, its usability depends on the visual capabilities of the study species and first needs validation. Overall, computer animations offer a high degree of control and standardization in experiments and bear the potential to &#39;reduce&#39; and &#39;replace&#39; live stimulus animals as well as to &#39;refine&#39; experimental procedures.

Using the FishSim Animation Toolchain to Investigate Fish Behavior: A Case Study on Mate-Choice Copying In Sailfin Mollies

Using the novel FishSim Animation Toolchain, we present a protocol for non-invasive visual manipulation of public information in the context of mate-choice copying in sailfin mollies. FishSim Animation Toolchain provides an easy-to-use framework for the design, animation and presentation of computer-animated fish stimuli for behavioral experiments with live test fish.

באמצעות ערכת הנפשה של FishSim הכלים לחקור התנהגות דגים: חקר מקרה על חבר-הבחירה העתקה של מפרש Mollies

Over the last decade, employing computer animations for animal behavior research has increased due to its ability to non-invasively manipulate the ...

An Instrumented Pull Test to Characterize Postural Responses

Impairment of postural reflexes, termed postural instability, is a common and disabling deficit in Parkinson's disease. To assess postural reflexes, clinicians typically employ the pull test to grade corrective responses to a backward perturbation at the shoulders. However, the pull test is prone to issues with reliability and scaling (score/4). Here, we present an instrumented version of the pull test to more precisely quantify postural responses. Akin to the clinical test, pulls are manually administered except pull force is also recorded. Displacements of the trunk and feet are captured by a semi-portable motion tracking system. Raw data represent distance traveled (in millimeter units), making subsequent interpretation and analysis intuitive. The instrumented pull test also detects variabilities influencing pull test administration, such as pull force, thereby identifying and quantifying potential confounds that can be accounted for by statistical techniques. The instrumented pull test could have application in studies seeking to capture early abnormalities in postural responses, track postural instability over time, and detect responses to therapy.

Impairment of postural reflexes, termed postural instability, is difficult to quantify. Clinical assessments such as the pull test suffer issues with reliability and scaling. Here, we present an instrumented version of the pull test to objectively characterize postural responses.

מבחן Pull שעברו אינסטרומנטציה לאפיין תגובות בתנוחה

Impairment of postural reflexes, termed postural instability, is a common and disabling deficit in Parkinson's disease. To assess postural reflexes, ...

Multimodal Protocol for Assessing Metacognition and Self-Regulation in Adults with Learning Difficulties

Learning disabilities (LDs) encompass disorders of those who have difficulty learning and using academic skills, exhibiting performance below expectations for their chronological age in the areas of reading, writing, and/or mathematics. Each of the disorders making up the LDs involve different deficits; however, some commonalities can be found within that heterogeneity, such in terms of learning self-regulation and metacognition. Unlike in early ages and later educational levels, there are hardly any evidence-based evaluation protocols for adults with LDs. LDs influence academic performance but also have serious consequences in professional, social, and family contexts. In response to this, the current work proposes a multimodal evaluation protocol focused on metacognitive, self-regulation of learning, and emotional processes, which make up the basis of the difficulties in adults with LDs. The assessment is carried out through analysis of the on-line learning process using a variety methods, techniques, and sensors (e.g., eye tracking, facial expressions of emotion, physiological responses, concurrent verbalizations, log files, screen recordings of human-machine interactions) and off-line methods (e.g., questionnaires, interviews, and self-report measures). This theoretically-driven and empirically-based guideline aims to provide an accurate assessment of LDs in adulthood in order to design effective prevention and intervention proposals.

The current work proposes a multimodal evaluation protocol focused on metacognitive, self-regulation of learning, and emotional processes, which make up the basis of the difficulties in adults with LDs.

פרוטוקול רב-מודאלי להערכת Metacognition ורגולציה עצמית אצל מבוגרים עם קשיי למידה

Learning disabilities (LDs) encompass disorders of those who have difficulty learning and using academic skills, exhibiting performance below expectations ...