O presente estudo foi apoiado por um Ministério da economia espanhola e competitividade (BFU2014-56692-R e R-BFU2017-82375) subvenções.

Todos os métodos descritos aqui foram aprovados pela Comissão de ética para pesquisa com animais e seres humanos (CEEAH) da Universitat Autònoma de Barcelona.
1. criação e apresentação dos estímulos visuais
<ol><li>Crie os vídeo estímulos de acordo com os objetivos desejados.<ol>
<li>Decida quais variáveis são de interesse para a estímulos. Nota: por exemplo, na presente investigação, a principal variável de interesse é o estilo de edição.<ol>
<li>Decida a duração, o conteúdo e o estilo do vídeo com base no interesse do experimento. Para determinar todas essas variáveis, considere quantos vídeos, o participante vai assistir e quanto tempo o participante assistirá a tela, avaliar se a narrativa do vídeo atende o interesse e decidir o estilo visual do vídeo.</li>
		</ol>
</li>
		<li>Escreva o roteiro, prestando atenção às variáveis escolhidas.</li>
		<li>Gravar o vídeo com uma câmera de vídeo de alta qualidade e editar o vídeo, conforme necessário. Se necessário, procure ajuda profissional.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Desenha um contexto adequado para a apresentação de estímulos.<ol>
<li>Decida onde a aquisição de dados terá lugar e projetar um espaço confortável para exibir os estímulos. Os participantes devem se sentir à vontade.</li>
		<li>Selecione uma tela de alta qualidade para a apresentação do vídeo. Quanto maior a qualidade da tela, melhor.</li>
		<li>Se houver vários filmes de vídeo a ser apresentado, selecione um método para a randomização de sua apresentação. Nota: É conveniente de embaralhar apresentação de estímulos entre os súditos para evitar resultados inconclusivos, devido a ordem em que os participantes percebem um estímulo.</li>
		<li>Escolha um pacote de software para apresentar os vídeos. Nota: Existem várias opções que permitem que o pesquisador exibir diferentes estímulos com temporizadores inter experimentais e instruções ou mesmo uma apresentação ao acaso. Ao escolher o software, é fundamental considerar sua capacidade de sincronização com dispositivos de aquisição de dados. Desde que este protocolo analisa a taxa de eyeblink dos participantes, a sincronização entre a apresentação visual dos estímulos visuais e o dispositivo de EEG é crucial.</li>
	</ol>
</li>
</ol>2. selecção dos participantes
<ol><li>Estabelece um critério para a escolha de participantes. Quando uma variável específica irá ser analisado, é necessário um grupo de controle. Anote o critério e consultar com os colegas para aperfeiçoar o projeto de estudo.</li>
	<li>Selecionar participantes e procurar a aprovação de um Comitê de ética que segue normas e diretrizes relevantes. Nota: a maioria das universidades e centros de pesquisa tem uma Comissão de ética. Para se candidatar a aprovação, será necessário informá-los sobre os objetivos da investigação. Requisitos comuns incluem os métodos de pesquisa, os benefícios da investigação para a sociedade, como consentimento informado será obtido, se os participantes irão ser recompensados financeiramente, e como os dados coletados de participantes serão gerenciados. Tome tempo para projetar este pedido. É muito importante para obter a aprovação de um Comitê de ética para compartilhar os resultados com a comunidade científica. Alguns documentos que podem ser úteis a este respeito são a declaração de Helsínquia, o código de Nuremberg e o relatório de Belmont.</li>
	<li>Desenha um formulário de consentimento informado para os participantes e seguir os critérios do Comitê de ética.</li>
	<li>Explica a experiência de todos os potenciais participantes. Deixe o participante saber todas as informações importantes, mas evitar a informação que não é importante ou pode afetar os resultados do experimento. Nota: por exemplo, em um protocolo de deteção de eyeblink, o participante não pode saber que eyeblinks vão ser detectados, como isto poderia modificar a taxa de eyeblink natural. Pergunte para a sua aprovação participar. Dar a cada participante o documento de consentimento informado e permitir-lhes tempo suficiente para ler, para entender o texto e, finalmente, para assiná-lo.</li>
	<li>Marque uma consulta com cada participante para realizar o experimento. Dar ao participante as seguintes instruções: chegar descansado e com recentemente lavado o cabelo; produtos químicos tais como spray de cabelo, etc., devem ser evitados porque elas podem afetar as gravações de EEG. Dê o participante todas as informações de contato necessárias.</li>
</ol>3. instalação preparação
<ol><li>Prepare a sessão experimental bem antes da chegada do participante. Ensaie a sessão com um colega. No caso de algo incorreto é detectado, faça as modificações correspondentes à sessão experimental.<ol>
<li>Prepare as conexões entre todos os dispositivos que vão ser utilizados e verificar sua sincronização (estímulo visual apresentação e aquisição de dados). Nota: A conectividade entre o hardware e software é crítica. É aconselhável realizar testes para confirmar a sincronização. Discuta com o fabricante ou desenvolvedor de software, se necessário.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Fazer os sujeitos se sentir confortável na sala experimental: Bem-vindo ao participante e preparar um espaço para as suas coisas (bolsas e outros).</li>
	<li>Explicar o protocolo inteiro ao participante: onde o participante irá sentar-se, como muitos estímulos visuais que vai ser mostrado e a duração da sessão. Explica que a cooperação do participante é extremamente importante.</li>
	<li>Desde que um sistema de gravação de EEG sem fio vai ser usado, explicar como estas gravações são difíceis e isso fim de obter sinais eletrofisiológicos adequados com artefatos de baixos, o participante não deve mover desnecessariamente.</li>
</ol>4. aquisição de dados
<ol><li>Limpe a superfície da pele do participante para remover quaisquer vestígios de sujeira ou restos de produtos de cabelo.</li>
	<li>Medir a cabeça do participante. Medir a distância entre o nasion e o Ínion e marcar o ponto do meio como um vértice.</li>
	<li>Prepare os eléctrodos na tampa do EEG, usando o sistema 10-20.</li>
	<li>Coloque a tampa sobre o assunto após a marca para que o vértice corresponde a Central ponto zero (Cz) da PAC.</li>
	<li>Aplicar o gel condutor com a ajuda de uma seringa para os eletrodos; Certifique-se que a tampa se encaixa bem na cabeça do sujeito.</li>
	<li>Coloque o eletrodo de referência e o eletrodo EOG na cabeça do sujeito.</li>
	<li>Certifique-se que o participante está confortavelmente sentado e preparado para a sessão.</li>
	<li>Concentre-se uma câmara de vídeo HD no rosto do participante em close-up. Isto será usado para detectar manualmente eyeblinks dos participantes.</li>
	<li>Verifique que todos os dispositivos são sincronizados.</li>
	<li>Verifique se a caixa de controle do EEG está corretamente conectada ao computador registrando os dados.</li>
	<li>Verifique se o sinal para cada eletrodo está correto; Se não, verifique para o elétrodo problemático. Nota: Algumas razões comuns para um sinal negativo de um eletrodo são a falta de um gel condutor sobre o eletrodo, uma má posição do eletrodo na cabeça, ou uma má conexão do cabo eletrodo com sua caixa de controle.</li>
	<li>Quando tudo estiver pronto, iniciar a experiência de gravação (e reproduzir o vídeo).</li>
</ol>5. sessão pós-experimental
<ol><li>Retire a tampa da cabeça do participante e, se possível, dar ao participante um questionário relacionado aos tópicos de interesse.</li>
	<li>Salve todos os dados em um disco rígido externo. Nota: É aconselhável fazer backup dos dados. Uma boa opção seria salvar os dados em dois discos rígidos externos e armazená-los em lugares diferentes. Ao projetar o melhor procedimento, é importante considerar o protocolo para armazenamento de dados aprovado pelo Comitê de ética.</li>
	<li>Limpar os eletrodos e o PAC; a maioria dos eletrodos precisam ser limpos imediatamente após o uso.<ol>
<li>Limpar os eletrodos e a tampa com água abundante, sob uma torneira e sem produto químico (salvo indicação caso contrário pelo fabricante do dispositivo). Seca cuidadosamente os eletrodos para evitar corrosão. Se este protocolo não é suficiente para limpar a tampa, geralmente pode ser lavado na máquina de lavar (consulte as instruções do fabricante).</li>
	</ol>
</li>
</ol>6. análise de dados
<ol><li>Organize os dados de detecção eyeblink.<ol>
<li>Importe o arquivo de EEG para um pacote de software adequado para análise de dados.</li>
		<li>Selecione a área de EEG de interesse baseado os gatilhos de sincronização usados com o software de apresentação de estímulos visuais. Filtrar os dados e aplicar um filtro eyeblink para ver quantos e quando os eyeblinks são gerados. Nota: Mais pacotes de software comerciais e livres têm filtros para detectar eyeblinks no EEG.</li>
		<li>Selecione o vídeo HD de faces dos participantes e corresponder manualmente eyeblinks com aqueles encontrados nos dados de EEG.</li>
		<li>Criar uma matriz de planilha com a lista final de eyeblinks de cada participante e calcular a taxa por minuto, enquanto o sujeito estava assistindo os estímulos.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Realizar análise estatística.<ol>
<li>Importe a matriz para o software correspondente para análise estatística.</li>
		<li>Em um programa de software estatístico, desenha a análise desejada para contrastar as hipóteses iniciais e concluí-las.</li>
	</ol>
</li>
</ol>

<ol>
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R., Braun, C., Birbaumer, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+musician's+brain:+functional+imaging+of+amateurs+and+professionals+during+performance+and+imagery.">The musician's brain: functional imaging of amateurs and professionals during performance and imagery.</a> Neuroimage. 20 (3), 1817-1829 (2003).</li><li>Calvo-Merino, B., Glaser, D. E., Gr&#232;zes, J., Passingham, R. E., Haggard, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Action+observation+and+acquired+motor+skills:+an+FMRI+study+with+expert+dancers.">Action observation and acquired motor skills: an FMRI study with expert dancers.</a> Cerebral cortex. 15 (8), 1243-1249 (2005).</li></ol>

Os autores não têm nada para divulgar.

Um método para analisar a percepção visual de conteúdo de mídia com o efeito de criação de vídeo está descrito aqui. Muitos outros estudos tentam analisar a percepção do conteúdo de mídia em contextos narrativos com filmes pré-existente. O presente método propõe a criação de conteúdo visual com uma construção narrativa, seguindo os critérios de interesse e baseia-se a sugestão de que a taxa de eyeblink está ligada ao atenção9 do espectador. Por esse motivo, o estudo detec...

A finalidade desse método
Este método propõe um protocolo duplo para a detecção de eyeblinks. O objetivo é analisar a percepção visual dos telespectadores de conteúdo de mídia, criado especificamente para esta investigação, por meio de sistemas de gravação de vídeo HD e gravações de EEG.
A lógica por trás do desenvolvimento e/ou o uso deste método
Cada eyeblink esconde fluxo visual para 150-400 ms1,2. Piscando tem fisiológicas3,4,5 e psicológico6,7 funções. A conexão entre a atenção e eyeblink taxa foi estudada e comprovada em diversos estudos8. Um maior nível de atenção diminui a taxa de eyeblink e de acordo com estudos anteriores, os seres humanos compartilham um mecanismo para controlar a temporização de intermitências que procura o melhor momento para evitar a perda de informação visual importante9. Assim, analisar o comportamento de eyeblink de telespectadores quando assistir telas poderia fornecer informações sobre o nível de atenção dado ao conteúdo de mídia.
Um método para a detecção de taxa eyeblink espontânea é por meio de eletrodos de EEG para registrar a atividade elétrica. Eyeblinks pode ser facilmente detectada por pré-frontal e eletrooculograma eletrodos conectem a um sistema de gravação de EEG. Na maioria das análises de EEG, eyeblinks são considerados artefatos. Por esta razão, muitos pacotes de software projetados para analisar dados de EEG tem eyeblink detectores10. A vantagem de usar o EEG para detectar eyeblinks é a alta resolução temporal (da ordem de milissegundos) e a possibilidade de registrar os efeitos de cérebro de diferentes narrativas e cortes nos filmes sincronizados com aqueles eyeblinks - uma questão aberta a mais estudo. Rostos dos participantes de gravação com uma câmera HD também pode ser útil para fins de correspondência/contraste9.
As vantagens sobre métodos alternativos com referências a estudos relevantes
Existem vários métodos para a contagem de piscadas de olho. Alguns instrumentos dedicados para a detecção de piscadas são bobinas magnéticas, feixes de luz (IR) infravermelhos, detectores de movimento optoeletrônicos com análise de movimento do olho tais como técnicas de acompanhamento de olho e várias técnicas com base em sinais bioelétricos, por exemplo, eletrooculografia (EOG), eletromiografia (EMG) e EEG. Outra opção mais precisa, mas demorada manualmente conta pisca de uma gravação de vídeo quadro-a-quadro11. As tecnologias de hoje podem ser classificadas em geral em dois grupos: um) sem contacto que inclui duas modalidades, a deteção de piscar direto usando visão computacional e a detecção de piscar off-line usando o olho de monitoramento de gravação e b) contato com base em gravação usando sinais biológicos EOG e EEG dispositivos12,13.
O sistema de acompanhamento de olho é uma tecnologia amplamente utilizada, desde a tradicionais baseada em imagem passiva em projetos para as ativas perto infravermelho-abordagens baseadas principalmente usadas hoje com uma câmera de alta resolução. Este último explora as propriedades reflexivas da pupila sob iluminação de IR14. O conceito subjacente a modernos métodos de acompanhamento de olho é aluno centro da córnea reflexão (PCCR), que envolve uma centro da pupila, onde a luz reflete de córnea de monitoramento de câmera. No entanto, há uma falta de algoritmos de detecção de piscar publicado para protocolos de acompanhamento de olho. Além disso, embora os modelos diferentes de olho no mercado de monitoramento fornecem software integrado com deteção de piscar, o código-fonte não é sempre fornecido pelos fabricantes, tornando difícil de modificar ou saber como os algoritmos trabalham12. Também, durante experimentos com olho de monitoramento, há eventos que causam perda de dados, tais como controle de atrasos e cabeça significativa ou olhar os movimentos. A área dos olhos é muito pequena em captura de vídeo, que é um problema para o cálculo da duração de piscar, e que às vezes apresenta vários tipos de artefatos15.
Neste experimento, são usados métodos de EEG e EOG. EEG não é geralmente usado para detectar eyeblinks. No entanto, analisando-eyeblinks gravado com eletrodos de EEG é um procedimento padrão para o estudo dos deslocamentos da pálpebra. Este procedimento permite que pesquisadores de ter informações de exatamente quando eyeblinks ocorrer. O padrão mais comum de sinal para a detecção de piscadas é o de pontos de pico, representando respostas de movimento vertical. Existem vários pico deteção algoritmos aplicáveis para raw EEG, domínio do tempo, ou sinais de frequência-domínio. Processos envolvidos na identificação de pico são detecção de pico, extração de características e classificação. Eyeblinks tem um efeito considerável sobre canais frontais do sinal EEG. Normalmente, eyeblinks são detectados em EEG utilizando uma amplitude pre-determinado limiar16. Os algoritmos do software de análise utilizado neste experimento baseiam-se no desvio-padrão dos sinais e o médio quadrático da (RMS) do sinal EEG pré-filtrada; Eles são código aberto e disponível para a comunidade científica,17. No entanto, alguns movimentos oculares não envolvendo eyeblinks podem provocar atividade elétrica que pode ser confusa. Por esse motivo, um segundo método - rostos dos telespectadores com uma câmera de vídeo HD de gravação - permite que pesquisadores de transferências eyeblinks contando-los manualmente. Com tal método duplo, o investigador alcança uma matriz de eyeblinks que podem ser facilmente analisados com ferramentas estatísticas.
Portanto, o método proposto executa uma triangulação de dados com duas diferentes fontes para validar o eyeblinks detectado. Este método baseia-se em Nakano et al indicações9 para confirmação. Ao mesmo tempo, ele também permite que os pesquisadores coletar informações de atividade cerebral e a banda de frequência para posterior análise. O experimento aqui descrito é parte de uma investigação futura mais ampla sobre os efeitos de edição-estilo cortes em áreas occipital e pré-frontal do cérebro.
Determinar que se o método é adequado para uma investigação
Este protocolo experimental permite eyeblinks dos telespectadores enquanto assistir conteúdos de vídeo para ser estudado sob três condições experimentais. Taxa de eyeblink é detectada pela primeira vez, usando duas técnicas complementares: EEG e vídeos HD gravados. Aqui, usamos um EEG sem fio com 20 canais. Estímulos específicos, segundo adaptados ao experimento são criados, para que o pesquisador pode gerenciar todas as variáveis do conteúdo visual. Aqui, três vídeos com o mesmo narrativo, mas diferente de edição de vídeo estilo foram criados. A narrativa consistia de um homem que entrou num quarto, sentou em uma mesa, juggled com três bolas, abriu um laptop, procurei informações em alguns livros, digitado alguma coisa no laptop, fechou, comeu uma maçã, olhada diretamente para a câmera e saiu da sala. Os três estímulos a última 198 s cada. O primeiro foi um filme One-shot; o segundo foi editado de acordo com as regras clássicas de Hollywood-estilo com 33 diferentes cenas; e o terceiro foi editado seguindo as regras de estilo MTV com 79 fotos. Um estímulo quarto foi também apresentado em que a narrativa era idêntica, mas o formato era uma representação real com um ator em vez de um vídeo. Este quarto vídeo não estímulo não foi usado em um estudo inicial das diferenças de estilo de edição, mas foi usado em uma investigação de diferente para comparar eyeblink-taxa diferenças entre representação real e mídia selecionados8. Em terceiros lugar, diferentes grupos de participantes são selecionados dependendo de sua experiência anterior em análise visual de vídeos. O objetivo é determinar diferenças nas taxas de eyeblink dos grupos de assunto, observando o mesmo estímulo visual. Neste caso, 40 sujeitos participaram no inquérito. Metade deles eram profissionais de mídia (16 machos e 4 fêmeas; idade 30-56 anos, com idade média de 44,15 anos ±7.15) e o resto eram profissionais não-mídia (15 machos e 5 fêmeas; idade 28-56 anos, com idade média de ± 43.25 8,59 anos). Profissionais de mídia foram escolhidos com o critério de mais de 6 anos de experiência na tomada de decisões relacionadas à edição de mídia no seu trabalho diário.

<table><tbody><tr><td>EEG Device</td><td>Neurolectrics</td><td>Enobio 20 EEG/EMG system&amp;nbsp;</td><td></td></tr><tr><td>Ag/AgCl Electrodes</td><td>Neuroelectrics</td><td>[NE022b] GelTrode</td><td></td></tr><tr><td>Recording EEG software</td><td>Neuroelectrics</td><td>NicOffline software</td><td></td></tr><tr><td>HD-video camera</td><td>Sony Corporation&amp;nbsp;</td><td>Sony HDR-GW55VE</td><td></td></tr><tr><td>Syringe</td><td>Monoject</td><td>Monoject 412, curved tip syringe, 50/box</td><td></td></tr><tr><td>Saline electrode EMG gel</td><td>Signa-Gel</td><td>X32-204: Signa Gel</td><td></td></tr><tr><td>Visual Stimuli Presentation Software</td><td>Paradigm Stimulus Presentation</td><td>Perception Research System Incorporated</td><td></td></tr><tr><td>EEG software analysis</td><td>Centre National de la Recherche Scientifique and Montreal Neurological Institute</td><td>Brainstorm3</td><td></td></tr><tr><td>EEG software analysis</td><td>The MathWorks Inc.</td><td>MATLAB 2013b</td><td></td></tr><tr><td>TV for video presentation</td><td>Panasonic Corporation</td><td>PanasonicTH- 42PZ70EA&amp;nbsp; - 50&quot;</td><td></td></tr><tr><td>PC for presenting stimuli</td><td>MacBook Air</td><td>Year 2013, running Mac OSX Mountain Lion</td><td></td></tr><tr><td>PC for recording stimuli</td><td>MacBook&amp;nbsp;</td><td>Year 2009 running Windows 7</td><td>With a bootcamp partition of the disk for providing Windows OS</td></tr><tr><td>Statistical Analysis</td><td>Systat Software Inc.</td><td>Sigmaplot 11.0&amp;nbsp;</td><td></td></tr></tbody></table>

using electroencephalography measurements and high-quality video recording for analyzing visual perception of media content

Este artigo explora um método para detectar diferenças na percepção visual nos seres humanos. O método utilizado baseia-se na função psicológica (ou "cognitiva") do eyeblinks. Eyeblinks dos participantes são detectados e adquiriu enquanto assiste a vídeos criados especificamente para a investigação. A detecção e a aquisição de eyeblinks são realizadas com a ajuda de um dispositivo sem fio 20 canais eletroencefalográficos (EEG). O internacional que sistema 10-20 para a colocação do eletrodo é seguido. Uma câmara de vídeo alta definição (HD) é usada para registrar expressões faciais dos participantes, para fins de contraste. Em vez de usar o conteúdo de mídia pré-existente, conteúdo de vídeo efeito foi criado seguindo critérios específicos de interesse para esta investigação, com estímulos, possibilitando que os pesquisadores para gerenciar os parâmetros precisos de interesse. Caso contrário, os resultados podem estar contaminados com variáveis descontroladas. A sincronização da apresentação de estímulos de vídeo com gravações de EEG precisa ser feito em milissegundos. Análise dos dados coletados é realizada com software robusto para trabalhar com matrizes grandes. São encontradas diferenças estatisticamente significativas na taxa de eyeblink relacionada à profissionalização da mídia e o estilo de edição com os procedimentos experimentais relatados.

Usar o procedimento apresentado aqui, a taxa de eyeblink de 40 participantes, enquanto assistir três diferente filmes de vídeo foi analisado. Para uma análise comparativa na profissionalização da mídia, metade dos participantes eram profissionais de mídia. Eles foram selecionados com base no critério de, no mínimo, 6 anos de experiência de trabalho na tomada de decisões relacionadas à edição de mídia e corta o áudio-visual. Para uma análise comparativa na edição de esti...

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Using Electroencephalography Measurements and High-quality Video Recording for Analyzing Visual Perception of Media Content

Usando medições de Eletroencefalografia e gravação de vídeo de alta qualidade para analisar a percepção Visual de conteúdo de mídia

Apresentamos a detecção, aquisição e análise das taxas de eyeblink enquanto assiste o conteúdo de mídia.

This article explores a method to detect differences in visual perception in humans. The method used is based on the psychological (or "cognitive") ...

using-electroencephalography-measurements-high-quality-video

Research

JoVE Journal

Behavior

6.8K visualizações.  Universitat Autónoma de Barcelona. Apresentamos a detecção, aquisição e análise das taxas de eyeblink enquanto assiste o conteúdo de mídia.

Vídeo: Using Electroencephalography Measurements and High-quality Video Recording for Analyzing Visual Perception of Media Content

Cortical Source Analysis of High-Density EEG Recordings in Children

EEG is traditionally described as a neuroimaging technique with high temporal and low spatial resolution. Recent advances in biophysical modelling and signal processing make it possible to exploit information from other imaging modalities like structural MRI that provide high spatial resolution to overcome this constraint1. This is especially useful for investigations that require high resolution in the temporal as well as spatial domain. In addition, due to the easy application and low cost of EEG recordings, EEG is often the method of choice when working with populations, such as young children, that do not tolerate functional MRI scans well. However, in order to investigate which neural substrates are involved, anatomical information from structural MRI is still needed. Most EEG analysis packages work with standard head models that are based on adult anatomy. The accuracy of these models when used for children is limited2, because the composition and spatial configuration of head tissues changes dramatically over development3.&#160;
In the present paper, we provide an overview of our recent work in utilizing head models based on individual structural MRI scans or age specific head models to reconstruct the cortical generators of high density EEG. This article describes how&#160;EEG recordings are acquired, processed, and analyzed with pediatric populations at the London Baby Lab, including laboratory setup, task design, EEG preprocessing, MRI processing, and EEG channel level and source analysis.&#160;

In recent years, there has been increasing interest in estimating the cortical sources of scalp measured electrical activity for cognitive neuroscience experiments. This article describes how high density EEG is acquired and how recordings are processed for cortical source estimation in children from the age of 2 years at the London Baby Lab.

Cortical Fonte Análise de alta densidade EEG Recordings em Crianças

EEG is traditionally described as a neuroimaging technique with high temporal and low spatial resolution. Recent advances in biophysical modelling and ...

Comportamento

Combining Computer Game-Based Behavioural Experiments With High-Density EEG and Infrared Gaze Tracking

Experimental paradigms are valuable insofar as the timing and other parameters of their stimuli are well specified and controlled, and insofar as they yield data relevant to the cognitive processing that occurs under ecologically valid conditions. These two goals often are at odds, since well controlled stimuli often are too repetitive to sustain subjects' motivation. Studies employing electroencephalography (EEG) are often especially sensitive to this dilemma between ecological validity and experimental control: attaining sufficient signal-to-noise in physiological averages demands large numbers of repeated trials within lengthy recording sessions, limiting the subject pool to individuals with the ability and patience to perform a set task over and over again. This constraint severely limits researchers' ability to investigate younger populations as well as clinical populations associated with heightened anxiety or attentional abnormalities. Even adult, non-clinical subjects may not be able to achieve their typical levels of performance or cognitive engagement: an unmotivated subject for whom an experimental task is little more than a chore is not the same, behaviourally, cognitively, or neurally, as a subject who is intrinsically motivated and engaged with the task. A growing body of literature demonstrates that embedding experiments within video games may provide a way between the horns of this dilemma between experimental control and ecological validity. The narrative of a game provides a more realistic context in which tasks occur, enhancing their ecological validity (Chaytor &amp; Schmitter-Edgecombe, 2003). Moreover, this context provides motivation to complete tasks. In our game, subjects perform various missions to collect resources, fend off pirates, intercept communications or facilitate diplomatic relations. In so doing, they also perform an array of cognitive tasks, including a Posner attention-shifting paradigm (Posner, 1980), a go/no-go test of motor inhibition, a psychophysical motion coherence threshold task, the Embedded Figures Test (Witkin, 1950, 1954) and a theory-of-mind (Wimmer &amp; Perner, 1983) task. The game software automatically registers game stimuli and subjects' actions and responses in a log file, and sends event codes to synchronise with physiological data recorders. Thus the game can be combined with physiological measures such as EEG or fMRI, and with moment-to-moment tracking of gaze. Gaze tracking can verify subjects' compliance with behavioural tasks (e.g. fixation) and overt attention to experimental stimuli, and also physiological arousal as reflected in pupil dilation (Bradley et al., 2008). At great enough sampling frequencies, gaze tracking may also help assess covert attention as reflected in microsaccades - eye movements that are too small to foveate a new object, but are as rapid in onset and have the same relationship between angular distance and peak velocity as do saccades that traverse greater distances. The distribution of directions of microsaccades correlates with the (otherwise) covert direction of attention (Hafed &amp; Clark, 2002).

Procedures for recording high-density EEG and gaze data during computer game-based cognitive tasks are described. Using a video game to present cognitive tasks enhances ecological validity without sacrificing experimental control.

Jogo computador baseado combinando experimentos comportamentais com alta densidade de rastreamento Gaze EEG e Infravermelho

Experimental paradigms are valuable insofar as the timing and other parameters of their stimuli are well specified and controlled, and insofar as they ...

Neurociência

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.

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.

Avaliando as múltiplas dimensões do noivado a Caracterizar Aprendizagem: uma perspectiva neurofisiológica

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

Utilizing Electroencephalography Measurements for Comparison of Task-Specific Neural Efficiencies: Spatial Intelligence Tasks

Spatial intelligence is often linked to success in engineering education and engineering professions. The use of electroencephalography enables comparative calculation of individuals&#39; neural efficiency as they perform successive tasks requiring spatial ability to derive solutions. Neural efficiency here is defined as having less beta activation, and therefore expending fewer neural resources, to perform a task in comparison to other groups or other tasks. For inter-task comparisons of tasks with similar durations, these measurements may enable a comparison of task type difficulty. For intra-participant and inter-participant comparisons, these measurements provide potential insight into the participant&#39;s level of spatial ability and different engineering problem solving tasks. Performance on the selected tasks can be analyzed and correlated with beta activities. This work presents a detailed research protocol studying the neural efficiency of students engaged in the solving of typical spatial ability and Statics problems. Students completed problems specific to the Mental Cutting Test (MCT), Purdue Spatial Visualization test of Rotations (PSVT:R), and Statics. While engaged in solving these problems, participants&#39; brain waves were measured with EEG allowing data to be collected regarding alpha and beta brain wave activation and use. The work looks to correlate functional performance on pure spatial tasks with spatially intensive engineering tasks to identify the pathways to successful performance in engineering and the resulting improvements in engineering education that may follow.

This manuscript describes an approach to measure neural activity of humans while solving spatially focused engineering problems. The electroencephalogram methodology helps interpret beta brain wave measurements in terms of neural efficiency, with the aim of ultimately enabling comparisons of task performance both between problem types and between participants.

Utilizando Medidas Eletroencefalografia para Comparação de Eficiência Neurais Task-específicos: Tarefas Spatial Intelligence

Spatial intelligence is often linked to success in engineering education and engineering professions. The use of electroencephalography enables ...

Investigating Social Cognition in Infants and Adults Using Dense Array Electroencephalography (dEEG)

Dense array electroencephalography (dEEG), which provides a non-invasive window for measuring brain activity and a temporal resolution unsurpassed by any other current brain imaging technology1,2, is being used increasingly in the study of social cognitive functioning in infants and adults. While dEEG is enabling researchers to examine brain activity patterns with unprecedented levels of sensitivity, conventional EEG recording systems continue to face certain limitations, including 1) poor spatial resolution and source localization3,4,2) the physical discomfort for test subjects of enduring the individual application of numerous electrodes to the surface of the scalp, and 3) the complexity for researchers of learning to use multiple software packages to collect and process data. Here we present an overview of an established methodology that represents a significant improvement on conventional methodologies for studying EEG in infants and adults. Although several analytical software techniques can be used to establish indirect indices of source localization to improve the spatial resolution of dEEG, the HydroCel Geodesic Sensor Net (HCGSN) by Electrical Geodesics, Inc. (EGI), a dense sensory array that maintains equal distances among adjacent recording electrodes on all surfaces of the scalp, further enhances spatial resolution4,5,6 compared to standard dEEG systems. The sponge-based HCGSN can be applied rapidly and without scalp abrasion, making it ideal for use with adults7,8, children9,10,11, and infants12, in both research and clinical4,5,6,13,14,15 settings. This feature allows for considerable cost and time savings by decreasing the average net application time compared to other dEEG systems. Moreover, the HCGSN includes unified, seamless software applications for all phases of data, greatly simplifying the collection, processing, and analysis of dEEG data.
The HCGSN features a low-profile electrode pedestal, which, when filled with electrolyte solution, creates a sealed microenvironment and an electrode-scalp interface. In all Geodesic dEEG systems, EEG sensors detect changes in voltage originating from the participant's scalp, along with a small amount of electrical noise originating from the room environment. Electrical signals from all sensors of the Geodesic sensor net are received simultaneously by the amplifier, where they are automatically processed, packaged, and sent to the data-acquisition computer (DAC). Once received by the DAC, scalp electrical activity can be isolated from artifacts for analysis using the filtering and artifact detection tools included in the EGI software. Typically, the HCGSN can be used continuously for only up to two hours because the electrolyte solution dries out over time, gradually decreasing the quality of the scalp-electrode interface.
In the Parent-Infant Research Lab at the University of Toronto, we are using dEEG to study social cognitive processes including memory, emotion, goals, intentionality, anticipation, and executive functioning in both adult and infant participants.

Investigating Social Cognition in Infants and Adults Using Dense Array Electroencephalography dEEG

Dense array electroencephalography is being used increasingly to study social cognitive functions in infants and adults. Here we present an established methodology that represents a significant improvement on conventional methodologies for studying EEG in infants and adults.

Investigando Cognição Social em Crianças e Adultos usando eletroencefalografia Matriz Densa ( D EEG)

Dense array electroencephalography (dEEG), which provides a non-invasive window for measuring brain activity and a temporal resolution unsurpassed by any ...

Applications of EEG Neuroimaging Data: Event-related Potentials, Spectral Power, and Multiscale Entropy

When considering human neuroimaging data, an appreciation of signal variability represents a fundamental innovation in the way we think about brain signal. Typically, researchers represent the brain's response as the mean across repeated experimental trials and disregard signal fluctuations over time as "noise". However, it is becoming clear that brain signal variability conveys meaningful functional information about neural network dynamics. This article describes the novel method of multiscale entropy (MSE) for quantifying brain signal variability. MSE may be particularly informative of neural network dynamics because it shows timescale dependence and sensitivity to linear and nonlinear dynamics in the data.

Neuroimaging researchers typically consider the brain's response as the mean activity across repeated experimental trials and disregard signal variability over time as "noise". However, it is becoming clear that there is signal in that noise. This article describes the novel method of multiscale entropy for quantifying brain signal variability in the time domain.

Aplicações de dados de EEG Neuroimagem: potenciais relacionados a eventos, espectral de potência, e Multiscale Entropia

When considering human neuroimaging data, an appreciation of signal variability represents a fundamental innovation in the way we think about brain ...

Investigating the Function of Deep Cortical and Subcortical Structures Using Stereotactic Electroencephalography: Lessons from the Anterior Cingulate Cortex

Stereotactic Electroencephalography (SEEG) is a technique used to localize seizure foci in patients with medically intractable epilepsy. This procedure involves the chronic placement of multiple depth electrodes into regions of the brain typically inaccessible via subdural grid electrode placement. SEEG thus provides a unique opportunity to investigate brain function. In this paper we demonstrate how SEEG can be used to investigate the role of the dorsal anterior cingulate cortex (dACC) in cognitive control. We include a description of the SEEG procedure, demonstrating the surgical placement of the electrodes. We describe the components and process required to record local field potential (LFP) data from consenting subjects while they are engaged in a behavioral task. In the example provided, subjects play a cognitive interference task, and we demonstrate how signals are recorded and analyzed from electrodes in the dorsal anterior cingulate cortex, an area intimately involved in decision-making. We conclude with further suggestions of ways in which this method can be used for investigating human cognitive processes.

Stereotactic Electroencephalography (SEEG) is an operative technique used in epilepsy surgery to help localize seizure foci. It also affords a unique opportunity to investigate brain function. Here we describe how SEEG can be used to investigate cognitive processes in human subjects.

Investigar a função do Deep Cortical e estruturas subcorticais Usando estereotáxica Eletroencefalografia: Lições da Cortex cingulado anterior

Stereotactic Electroencephalography (SEEG) is a technique used to localize seizure foci in patients with medically intractable epilepsy. This procedure ...

Stimulus-specific Cortical Visual Evoked Potential Morphological Patterns

This paper presents a methodology for the recording and analysis of cortical visual evoked potentials (CVEPs) in response to various visual stimuli using 128-channel high-density electroencephalography (EEG). The specific aim of the described stimuli and analyses is to examine whether it is feasible to replicate previously reported CVEP morphological patterns elicited by an apparent motion stimulus, designed to simultaneously stimulate both ventral and dorsal central visual networks, using object and motion stimuli designed to separately stimulate ventral and dorsal visual cortical networks.&#160; Four visual paradigms are presented: 1. Randomized visual objects with consistent temporal presentation. 2. Randomized visual objects with inconsistent temporal presentation (or jitter).&#160; 3. Visual motion via a radial field of coherent central dot motion without jitter.&#160; 4. Visual motion via a radial field of coherent central dot motion with jitter.&#160; These four paradigms are presented in a pseudo-randomized order for each participant.&#160; Jitter is introduced in order to view how possible anticipatory-related effects may affect the morphology of the object-onset and motion-onset CVEP response.&#160; EEG data analyses are described in detail, including steps of data exportation from and importation to signal processing platforms, bad channel identification&#160;and removal, artifact rejection, averaging, and categorization of average CVEP morphological pattern type based upon latency ranges of component peaks. Representative data show that the methodological approach is indeed sensitive in eliciting differential object-onset and motion-onset CVEP morphological patterns and may, therefore, be useful in addressing the larger research aim. Given the high temporal resolution of EEG and the possible application of high-density EEG in source localization analyses, this protocol is ideal for the investigation of distinct CVEP morphological patterns and the underlying neural mechanisms which generate these differential responses.&#160; &#160; &#160;&#160;

In this paper, we present a protocol to investigate differential cortical visual evoked potential morphological patterns through stimulation of ventral and dorsal networks using high-density EEG. Visual object and motion stimulus paradigms, with and without temporal jitter, are described. Visual evoked potential morphological analyses are also outlined.&#160;&#160;

Padrões morfológicos do potencial evocado cortical Visual específico do estímulo

This paper presents a methodology for the recording and analysis of cortical visual evoked potentials (CVEPs) in response to various visual stimuli using ...

Topographical EEG Recordings of Visual Evoked Potentials in Mice using Multichannel Thin-film Electrodes

Visual evoked potentials (VEP) allow the characterization of visual function in preclinical mouse models. Various methods exist to measure VEPs in mice, from non-invasive EEG, subcutaneous single-electrodes, and ECoG to fully invasive intracortical multichannel visual cortex recordings. It can be useful to acquire a global, topographical EEG-level characterization of visual responses previous to local intracortical microelectrode measurements in acute experimental settings. For example, one use case is&#160;to assess global cross-modal changes in VEP topography in deafness models before studying its effects on a local intracortical level. Multichannel epicranial EEG is a robust method to acquire such an overview measure of cortical visual activity.&#160;Multichannel epicranial EEG provides comparable results through a standardized, consistent approach to, for example, identify cross-modal, pathological, or age-related changes in cortical visual function. The current study presents a method to obtain the topographical distribution of flash-evoked VEPs with a 32-channel thin-film EEG electrode array in anesthetized mice. Combined with analysis in the time and frequency domain, this approach allows fast characterization and screening of the topography and basic visual properties of mouse cortical visual function, which can be combined with various acute experimental settings.

<meta charset="utf8"></head><body>Registros topográficos de EEG de potenciais evocados visuais em camundongos usando eletrodos de filme fino multicanal

The present protocol describes a simple procedure to acquire and analyze the topography of epicranial visual evoked potentials with 32-multichannel thin-film electrodes in the mouse.

Registros topográficos de EEG de potenciais evocados visuais em camundongos usando eletrodos de filme fino multicanal

Visual evoked potentials (VEP) allow the characterization of visual function in preclinical mouse models. Various methods exist to measure VEPs in mice, ...

Usando medições de Eletroencefalografia e gravação de vídeo de alta qualidade para analisar a percepção Visual de conteúdo de mídia

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Padrões morfológicos do potencial evocado cortical Visual específico do estímulo

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