Name: utilizing electroencephalography measurements for comparison of task-specific neural efficiencies: spatial intelligence tasks
Uploaded: 2016-08-09T14:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Utilizing Electroencephalography Measurements for Comparison of Task-Specific Neural Efficiencies: Spatial Intelligence Tasks at JoVE.com

De auteurs willen graag Christopher Green, Bradley Robinson, en Maria Manuela Valladares te erkennen, voor het helpen met het verzamelen van gegevens. Financiering voor EEG-apparatuur werd verstrekt door de Utah State University&#39;s Bureau voor Onderzoek en Graduate Studies Equipment Grant Kerry Jordan&#39;s Multisensorische Cognition Lab. Benjamin oproep wordt ondersteund door een presidentieel Doctoral Research Fellowship gehaald uit Utah State University&#39;s School of Graduate Studies van zijn werk met Dr. Wade Goodridge.

Ethische verklaring met betrekking tot het gebruik van menselijke deelnemers Procedures bij dit werk betrokken zijn goedgekeurd door de Institutional Review Board (IRB) in Utah State University voor de studie van de menselijke proefpersonen. Het wordt aanbevolen dat een soortgelijk werk ook door de desbetreffende IRB dient te worden goedgekeurd. Deelnemers mogen stoppen of terug te trekken uit het onderzoek op elk moment tijdens het experiment. 1. Selectie van deelnemers <ol><li> Selec...

<ol>
	<li>Sorby, S. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Educational+Research+in+Developing+3-D+Spatial+Skills+for+Engineering+Students.">Educational Research in Developing 3-D Spatial Skills for Engineering Students.</a> Int. J. Sci. Educ. 31 (3), 459-480 (2009).</li><li>Wai, J., Lubinski, D., Benbow, C. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Spatial+Ability+for+STEM+Domains:+Aligning+Over+50+Years+of+Cumulative+Psychological+Knowledge+Solidifies+Its+Importance.">Spatial Ability for STEM Domains: Aligning Over 50 Years of Cumulative Psychological Knowledge Solidifies Its Importance.</a> J. Educ. Psychol. 101 (4), 817-835 (2009).</li><li>Uttal, D. H., Cohen, C. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Spatial+Thinking+and+STEM+Education:+When,+Why,+and+How?.">Spatial Thinking and STEM Education: When, Why, and How?.</a> Psychol. Learn. Motiv. 57, 147-181 (2012).</li><li>Halpern, D. F., Collaer, M. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> The Cambridge handbook of visuospatial thinking. , (2005).</li><li>Lubinski, D., Benbow, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Study+of+mathematically+precocious+youth+after+35+years.">Study of mathematically precocious youth after 35 years.</a> Perspect. Psychol. Sci. 1 (4), 316-345 (2006).</li><li>Sorby, S., Casey, B., Veurink, N., Dulaney, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+role+of+spatial+training+in+improving+spatial+and+calculus+performance+in+engineering+students.">The role of spatial training in improving spatial and calculus performance in engineering students.</a> Learn. Individ. Differ. 26, 20-29 (2013).</li><li>Peters, M., Chisholm, P., Laeng, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Spatial+ability,+student+gender,+and+academic+performance.">Spatial ability, student gender, and academic performance.</a> J. Eng. Educ. 84 (1), 1-5 (1994).</li><li>Pellegrino, J. W., Alderton, D. L., Shute, V. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Understanding+Spatial+Ability.">Understanding Spatial Ability.</a> Educ. Psychol. 19 (3), 239-253 (1984).</li><li>Goodridge, W., Villanueva, I., Wan, N. J., Call, B. J., Valladares, M. M., Robinson, B. S., Jordan, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Neural+efficiency+similarities+between+engineering+students+solving+statics+and+spatial+ability+problems.">Neural efficiency similarities between engineering students solving statics and spatial ability problems.</a> Poster presented at the meeting of the Society for Neuroscience. , (2014).</li><li>Sorby, S. A., Baartmans, B. 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+Development+and+Assessment+of+a+Course+for+Enhancing+the+3-D+Spatial+Visualization+Skills+of+First+Year+Engineering+Students.">The Development and Assessment of a Course for Enhancing the 3-D Spatial Visualization Skills of First Year Engineering Students.</a> J. Eng. Educ. 89 (3), 301-307 (2000).</li><li>Gorska, R., Sorby, S. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Testing+instruments+for+the+assessment+of+3-D+spatial+skills.">Testing instruments for the assessment of 3-D spatial skills.</a> Proceedings of the American Society for Engineering Education Annual Conference. , (2008).</li><li>. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> CEEB Special aptitude test in spatial relations. , (1939).</li><li>Guay, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Purdue spatial visualization test. , (1976).</li><li>Hegarty, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Components of Spatial Intelligence. , (2010).</li><li>Bishop, J. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Developing+Students'+Spatial+Ability.">Developing Students' Spatial Ability.</a> Sci. Teacher. 45 (8), 20-23 (1978).</li><li>Goodridge, W. H., Villanueva, I., Call, B. J., Valladares, M. M., Wan, N., Green, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cognitive+strategies+and+misconceptions+in+introductory+Statics+problems.">Cognitive strategies and misconceptions in introductory Statics problems.</a> 2014 IEEE Frontiers in Education Conference (FIE) Proceedings. , 2152-2159 (2014).</li><li>Steif, P. S., Dantzler, J. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+Statics+Concept+Inventory:+Development+and+Psychometric+Analysis.">A Statics Concept Inventory: Development and Psychometric Analysis.</a> J. Eng. Educ. 94 (4), 363-371 (2005).</li><li>Suresh, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+relationship+between+barrier+courses+and+persistence+in+engineering.">The relationship between barrier courses and persistence in engineering.</a> J. Coll. Student Retention. 8 (2), 215-239 (2006).</li><li>Pfurtscheller, G., Lopes da Silva, F. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Event-related+EEG/MEG+synchronization+and+desynchronization:+basic+principles.">Event-related EEG/MEG synchronization and desynchronization: basic principles.</a> Clin. Neurophysiol. 110 (11), 1842-1857 (1999).</li><li>Klimesch, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=EEG+alpha+and+theta+oscillations+reflect+cognitive+and+memory+performance:+a+review+and+analysis.">EEG alpha and theta oscillations reflect cognitive and memory performance: a review and analysis.</a> Brain Res. Brain Res. Rev. 29 (2-3), 169-195 (1999).</li><li>Babiloni, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Resting+state+cortical+rhythms+in+athletes:+a+high-resolution+EEG+study.">Resting state cortical rhythms in athletes: a high-resolution EEG study.</a> Brain Res. Bull. 81 (1), 149-156 (2010).</li><li>Babiloni, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=34;Neural+efficiency&amp;#34;+of+experts'+brain+during+judgment+of+actions:+a+high-resolution+EEG+study+in+elite+and+amateur+karate+athletes.">34;Neural efficiency&amp;#34; of experts' brain during judgment of actions: a high-resolution EEG study in elite and amateur karate athletes.</a> Behav. Brain Res. 207 (2), 466-475 (2010).</li><li>Del Percio, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=&#34;Neural+efficiency&#34;+of+athletes'+brain+for+upright+standing:+a+high-resolution+EEG+study.">&#34;Neural efficiency&#34; of athletes' brain for upright standing: a high-resolution EEG study.</a> Brain Res. Bull. 79 (3-4), 193-200 (2009).</li><li>Grabner, R. H., Fink, A., Stipacek, A., Neuper, C., Neubauer, A. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Intelligence+and+working+memory+systems:+evidence+of+neural+efficiency+in+alpha+band+ERD.">Intelligence and working memory systems: evidence of neural efficiency in alpha band ERD.</a> Brain Res. Cognitive Brain Res. 20 (2), 212-225 (2004).</li><li>Grabner, R. H., Neubauer, A. C., Stern, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Superior+performance+and+neural+efficiency:+the+impact+of+intelligence+and+expertise.">Superior performance and neural efficiency: the impact of intelligence and expertise.</a> Brain Res. Bull. 69 (4), 422-439 (2006).</li><li>Grabner, R. H., Stern, E., Neubauer, A. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=When+intelligence+loses+its+impact+neural+efficiency+during+reasoning+in+a+familiar+area.">When intelligence loses its impact neural efficiency during reasoning in a familiar area.</a> Int. J. Psychophysiol. 49, 89-98 (2003).</li><li>Neubauer, A. C., Grabner, R. H., Fink, A., Neuper, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Intelligence+and+neural+efficiency:+Further+evidence+of+the+influence+of+task+content+and+sex+on+the+brain-IQ+relationship.">Intelligence and neural efficiency: Further evidence of the influence of task content and sex on the brain-IQ relationship.</a> Cognitive Brain Res. 25 (1), 217-225 (2005).</li><li>Riecansk&#253;, I., Katina, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Induced+EEG+alpha+oscillations+are+related+to+mental+rotation+ability:+The+evidence+for+neural+efficiency+and+serial+processing.">Induced EEG alpha oscillations are related to mental rotation ability: The evidence for neural efficiency and serial processing.</a> Neurosci. Lett. 482 (2), 133-136 (2010).</li><li>Roberts, J. E., Ann Bell, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Two-+and+three-dimensional+mental+rotation+tasks+lead+to+different+parietal+laterality+for+men+and+women.">Two- and three-dimensional mental rotation tasks lead to different parietal laterality for men and women.</a> Int. J. Psychophysiol. 50 (3), 235-246 (2003).</li><li>Roberts, J. E., Bell, M. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+effects+of+age+and+sex+on+mental+rotation+performance,+verbal+performance,+and+brain+electrical+activity.">The effects of age and sex on mental rotation performance, verbal performance, and brain electrical activity.</a> Dev. Psychobiol. 40 (4), 391-407 (2002).</li><li>Gill, H. S., O'Boyle, M. W., Hathaway, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cortical+distribution+of+EEG+activity+for+component+processes+during+mental+rotation.">Cortical distribution of EEG activity for component processes during mental rotation.</a> Cortex. 34 (5), 707-718 (1998).</li><li>Caplan, J. B., Madsen, J. R., Schulze-Bonhage, A., Aschenbrenner-Scheibe, R., Newman, E. L., Kahana, M. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Human+Theta+Oscillations+Related+to+Sensorimotor+Integration+and+Spatial+Learning.">Human Theta Oscillations Related to Sensorimotor Integration and Spatial Learning.</a> The J. Neurosci. 23 (11), 4726-4736 (2003).</li><li>Kahana, M., Sekuler, R., Caplan, J., Kirschen, M., Madsen, J. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Human+theta+oscillations+exhibit+task+dependence+during+virtual+maze+navigation.">Human theta oscillations exhibit task dependence during virtual maze navigation.</a> Nature. 399 (6738), 781-784 (1999).</li><li>Delorme, A., Makeig, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=EEGLAB:+An+open+source+toolbox+for+analysis+of+single-trial+EEG+dynamics+including+independent+component+analysis.">EEGLAB: An open source toolbox for analysis of single-trial EEG dynamics including independent component analysis.</a> J. Neurosci. Meth. 134, 9-21 (2004).</li><li>Delorme, A., Sejnowski, T., Makeig, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Enhanced+detection+of+artifacts+in+EEG+data+using+higher-order+statistics+and+independent+component+analysis.">Enhanced detection of artifacts in EEG data using higher-order statistics and independent component analysis.</a> NeuroImage. 34, 1443-1449 (2007).</li><li>Meyer-Lindenberg, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=From+maps+to+mechanisms+through+neuroimaging+of+schizophrenia.">From maps to mechanisms through neuroimaging of schizophrenia.</a> Nature. 468, 194-202 (2010).</li><li>Campbell, S. R., Patten, K. E., Campbell, S. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Educational+Neuroscience:+Motivations,+methodology,+and+implications.">Educational Neuroscience: Motivations, methodology, and implications.</a> Educ. Neurosci.: Initiatives and Emerging Issues. 43 (1), 7-16 (2011).</li><li>Kelly, A. E., Patten, K. E., Campbell, S. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Can+Cognitive+Neuroscience+Ground+a+Science+of+Learning?.">Can Cognitive Neuroscience Ground a Science of Learning?.</a> Educ. Neurosci.: Initiatives and Emerging Issues. 43 (1), 17-23 (2011).</li><li>Cunningham, M. D., Murphy, 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+effects+of+bilateral+EEG+biofeedback+on+verbal,+visual-spatial,+and+creative+skills+in+learning+disabled+male+adolescents.">The effects of bilateral EEG biofeedback on verbal, visual-spatial, and creative skills in learning disabled male adolescents.</a> J. Learn. Disabil. 14 (4), 204-208 (1981).</li></ol>

Het protocol bespreekt de toepassing van elektro tot hersenactiviteit van de deelnemers werken problemen vanuit twee typische ruimtelijk inzicht instrumenten en zeer ruimtelijk technische Statics problemen te meten. De hier beschreven methoden kunnen uiteindelijk in staat zijn om te helpen begrijpen van de neurale efficiency van hoge en lage performers die zich bezighouden met het werk van deze problemen. Het is van vitaal belang om eventuele verschillen in neurale efficiëntie van ingenieursstudenten aan het MCT en PSV...

Ruimtelijk inzicht is essentieel voor Science, Technology, Engineering, en wiskunde (STEM) velden en onderwijs en correleert met succes in deze gebieden 1,2,3. Daarom is het belangrijk voor de ontwikkeling van hoe ruimtelijk inzicht effecten probleemoplossende 4 begrijpen. Ruimtelijk inzicht is gekoppeld aan rente 5, 6 prestaties, succes in engineering academici 7 en succes in engineering professionals 8. Maar er is niet veel werk aangeeft specifieke neurale processen bij het oplossen typisch vele ruimtelijk inzicht instrumenten, of specifieke inhoud techniek die zeer ruimtelijk. Dit artikel geeft een inleiding op methoden die worden gebruikt voor het verzamelen en analyseren van ruimtelijk inzicht instrument scores gecombineerd met neurale meetgegevens. De bedoeling van het publiceren met Jupiter is om deze methoden meer toegankelijk voor een breder publiek te maken. Algemeen publiek hardware en software were gebruikt in deze studie. Als methoden papier, zijn volledige resultaten / data sets niet gemeld, noch zijn meerdere monsters verstrekt. Alle beelden werden specifiek vastgelegd voor deze publicatie. De hieronder beschreven methoden werden gebruikt bij het ​​opstellen van een voorlopig verslag van de conferentie 9 gebaseerd op de data van acht college tweedejaars leeftijd deelnemers, van wie er drie vrouwen waren. Veel bestaande instrumenten worden gebruikt om het niveau van ruimtelijk inzicht inherent zijn aan of geleerd door individuen aan te geven. Twee valide en betrouwbare 10,11 instrumenten die vaak worden gebruikt, zijn de Mental Scherpe Test (MCT) 12 en de Purdue Ruimtelijke Visualisatie test van rotaties (PSVT: R) 13. Hoewel oorspronkelijk ontworpen arbeidsongeschikt 14 van deze instrumenten te testen verschillende stadia van ruimtelijke visualisatie ontwikkeling beschreven door Piaget theorie 10,15. Het gebruik van deze instrumenten ontstaat de behoefte om te begrijpen de onderliggende fysiologische verschijnselen cognitieve existing wanneer mensen werken door middel van deze problemen. Om deze reden, deze studie is bedoeld om methoden gebruik te maken van empirische fysiologische gegevens die uiteindelijk de analyse en het begrip van ruimtelijke denken kan verbeteren showcase, controleren bestaande metrics testmogelijkheden, en verhoging van de toepasbaarheid van de ruimtelijke assessments om meer complexe problemen die typisch zijn voor technisch onderwijs. Veel van deze problemen kunnen worden aangetroffen in engineering Statics. Statica is een fundamenteel mechanica cursus geleverd aan de meeste ingenieursstudenten (bijv., Biologische, Werktuigbouwkunde, Civiele, Milieu, Aerospace Engineering) 16,17. Het is één van de eerste uitgebreide probleemoplossende ervaringen die studenten krijgen in de kern van technische inhoud 18. Statica omvat de studie van de wisselwerking van krachten op een star lichaam dat in rust of bewegen met een constante snelheid. Helaas Statics heeft een hoge uitval, terugtrekking, en falen tarieven (14% zoals te zien in de inveszochte University) en dit kan worden gerelateerd aan de traditionele lezing en curriculum delivery-modellen dat de belangrijkste wegen van steun, zoals ruimtelijk verbeterde aanpak van het onderwijs weg te laten. Zo kan bijvoorbeeld ruimtelijk verbeterde aanpak in Statica de visualisatie van de manier waarop krachten interactie buiten typische analytische analyse richten en te versterken procedurele kennis van studenten met geaarde conceptualisering. De effectiviteit van dergelijke interventies onderzocht moet worden vanuit een cognitief neurowetenschappelijk perspectief. Elektro-encefalogram (EEG) presenteert een unieke en mobiele methode voor het meten hersengolfactiviteit studenten. Individuen het uitvoeren van taken die beta activering ontlokken zijn over het algemeen erg bezig met de taak details en zijn alert op wat ze aan het doen zijn 19,20. Zoals taakeisen verhogen, de amplitude van de bèta golven toeneemt, evenals de omvang van de corticale gebied de bandbreedtes bezetten. Hoe meer neuronen die brand binnende beta frequentiebereik (alpha 8 - 12 Hz, beta: 12 - 24 Hz) kan worden gedefinieerd als meer beta vermogen. Relatedly, als één wordt ervaren in een taak, de amplitude van bètagolven af, die minder energie beta. Dit is onderdeel van de neurale efficiency hypothese 21-28, waarbij grotere taak ervaring bij het ​​uitvoeren van een taak houdt verband met een afname van frequentiemacht. Hoewel EEG is eerder gebruikt in de studie van ruimtelijk inzicht (vaak mentale rotatie en ruimtelijke navigatietaken) - en toepasselijke data geïdentificeerd in de alfa, beta en theta banden 27-33 - alfa- en beta banden werden geobserveerd te studie, en beta werd geselecteerd voor verdere representatieve analyse in dit document en in het voorlopig verslag van de conferentie 9. Onderstaande dus richten op bèta band analyse omschreven procedures, maar een onderzoek naar alle drie de bands, afhankelijk van de geregistreerde gegevens, wordt aanbevolen in de toekomst. Deneurale efficiency hypothese is getest op diverse taken, zoals schaken, visueel-ruimtelijke geheugen, balanceren, en rusten. Alle hebben aangegeven taak ervaring als factor in een verminderde frequentie van de macht bij het uitvoeren van bekende taken. Eén bepaalde studie 25 heeft bewijs gepresenteerd dat, hoewel de intelligentie van een persoon (zoals gemeten door IQ) kan helpen bij het ​​individu het verwerven van de vaardigheden om een taak, ervaring met de taak uit te voeren opweegt tegen intelligentie in haar bijdrage aan de neurale efficiency. Met andere woorden, de meer ervaren een individu is, hoe efficiënter neurally hij of zij wordt. Bestaande neurale efficiëntie studies met ruimtelijk inzicht zijn voornamelijk gericht op ruimtelijke rotatie en ander probleem sets zijn gebruikt om verschillende populaties vergelijken (bijv., M / v) 27-28. EEG-onderzoek van ruimtelijk inzicht taken hebben ook inzicht door het vergelijken van de prestaties van andere soorten taken (bijv., Verbale taken)27,29,30. De werkwijzen die in dit document nadruk op en vergelijk problemen van de MCT, PSVT: R, en statisch evenwicht taken, die betrekking hebben op ruimtelijk inzicht, maar zijn niet beperkt tot rotatie en ruimtelijke navigatie. Andere ruimtelijke taken kunnen worden gebruikt in plaats van degene die als voorbeeld in dit manuscript. Op deze manier kan extra inzicht in de toekomst met betrekking tot verschillende populaties worden verkregen (bijv., Man / vrouw of deskundige / beginnende) om uiteindelijk te verbeteren techniek onderwijspraktijk. In een poging om ruimtelijk inzicht en techniek geschiktheid te onderzoeken, hebben we een protocol met behulp van EEG-metingen aan de beta golf activeringen van slecht presterende deelnemers hoog presterende identificeren gedurende een beperkte batterij van specifieke ruimtelijke en technische taken ontwikkeld. In dit geval is de term presteert houdt verband met de uitvoering van de deelnemer, en niet een afspiegeling is van de hoeveelheid tijd in het veld door deleerling, aangezien alle deelnemers op ongeveer hetzelfde moment in hun opleiding. Bovendien, het probleem set betrokken is heel specifiek en basic; dus de termen &quot;expert&quot; of &quot;high performing&quot; hierin niet mag worden beschouwd in de zin van een expert, professioneel werkzaam ingenieur, maar die alleen hoge prestaties in deze smalle stukje techniek mechanica curriculum en ruimtelijk inzicht instrumenten. De neurale metingen kunnen ook worden gebruikt om een ​​bruto trends waarvoor taaktypen kunnen meer cognitieve hulpmiddelen rekruteren dan andere, met betrekking tot mogelijke interpretatie moeilijkheidsgraad identificeren. Deze informatie kan mogelijk inzicht geven in de toekomstige evaluatie en interventie met betrekking tot ruimtelijk inzicht. Andere toekomstige inzicht kan worden verkregen door te kijken naar meer specifieke gebieden van de hersenen, hetgeen niet mogelijk was in dit onderzoek vanwege het beperkte aantal kanalen in het EEG gebruikte hardware.

<table>
	<tbody>
		<tr>
			<td>Emotiv EPOC Model 1.0</td>
			<td>Emotiv</td>
			<td>Model: Emotiv Premium</td>
			<td>&#34;High resolution, multi-channel, portable EEG system.&#34;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Emotiv Control Panel (software)</td>
			<td>Emotiv</td>
			<td></td>
			<td>Used for data collection.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Emotiv Testbench (software)</td>
			<td>Emotiv</td>
			<td></td>
			<td>Used for data collection.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Virtual Serial Port Emulator - VSPE (software)</td>
			<td>ETERLOGIC.COM</td>
			<td></td>
			<td>Used COM10 in data collection. Available as a free download, depending on the operating system.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>E-Prime 2.0 (software)</td>
			<td>Psychology Software Tools</td>
			<td></td>
			<td>Used for data collection (presentation of problems to participants and collection of markers for different phases).</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>EEGLab 13.4.4b (software)</td>
			<td>Swartz Center for Computational Neuroscience (SCCN)</td>
			<td></td>
			<td>Used for data analysis. &#34;An open source environment for electrophysiological signal processing&#34;. SCCN is a Center of the Institute for Neural Computation, the University of California San Diego.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>MATLAB R2014b</td>
			<td>The Mathworks, Inc.</td>
			<td></td>
			<td>Used to run EEGLab</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Microsoft Excel 2013</td>
			<td>Microsoft</td>
			<td></td>
			<td>Used to assemble and compare tabulated results from EEGLab &#38; MATLAB, to create tables</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Camcorder with built in Mic</td>
			<td>Canon</td>
			<td>CNVHFR50</td>
			<td>Used to record sessions</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Syringe Kit (5cc syringe &#38; 2 16g blunted needles)</td>
			<td>Electro-Cap Intnl. Inc.</td>
			<td>E7</td>
			<td>For keeping the EEG cap&#39;s felts damp.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Nuprep EEG Skin Prep Gel</td>
			<td>Weaver and Company</td>
			<td>10-30</td>
			<td>For cleaning the mastoid process.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sanitizer</td>
			<td>Purell</td>
			<td>S-12808</td>
			<td>For sanitizing hands</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

utilizing electroencephalography measurements for comparison of task-specific neural efficiencies: spatial intelligence tasks

Ruimtelijke intelligentie is vaak gekoppeld aan succes in het technisch onderwijs en technische beroepen. Het gebruik van elektro-encefalografie maakt vergelijkende berekening van neurale efficiency individuen &#39;, zoals ze opeenvolgende taken waarvoor ruimtelijk inzicht om oplossingen af ​​te leiden uit te voeren. Neurale efficiency hier gedefinieerd als minder beta activeren, en dus minder neurale structuren besteden, een taak in vergelijking met andere groepen of andere taken. Voor inter-taak vergelijkingen van taken met vergelijkbare looptijden, kunnen deze metingen een vergelijking van het type taakmoeilijkheid mogelijk te maken. Voor intra-deelnemer en inter-deelnemer vergelijkingen, deze metingen bieden inzicht in de potentiële niveau van ruimtelijk inzicht en anders het oplossen van technische problemen taken van de deelnemer. Prestaties op het geselecteerde taken kunnen worden geanalyseerd en gecorreleerd met beta activiteiten. Dit werk geeft een gedetailleerd onderzoeksprotocol het bestuderen van de neurale efficiëntie van studenten engin het oplossen van typische ruimtelijk inzicht en Statics problemen jaar. Studenten voltooide specifieke problemen van de Mental Cutting Test (MCT), Purdue Ruimtelijke Visualisatie test van rotaties (PSVT: R), en Statics. Terwijl die zich bezighouden met het oplossen van deze problemen, zijn hersengolven van de deelnemers gemeten met EEG zodat gegevens kunnen worden verzameld met betrekking tot alfa- en bèta-hersengolven activering en gebruik. Het werk kijkt naar functionele prestaties op puur ruimtelijke opgaven met ruimtelijk intensieve technische taken die correleren met de paden voor succesvolle prestaties in de engineering en de daaruit voortvloeiende verbeteringen in de techniek onderwijs die kunnen volgen identificeren.

In dit hoofdstuk worden de voorgaande stappen geïllustreerd met voorbeeld figuren zoals hieronder beschreven. Volledige data samenvattingen met statistische tests worden niet verstrekt, omdat het doel van dit document is vooral gericht op methoden. Voorbeelden van mogelijke PSVT: R, MCT en ruimtelijke problemen zijn aangegeven in figuur 1, figuur 2 en figuur 3 respectievelijk. De EEG cap zal hersenactiviteit via elektrische potentialen voor elk afzonderlijk kanaal, dat parallel kan...

Watch this Scientific Journal Video about Utilizing Electroencephalography Measurements for Comparison of Task-Specific Neural Efficiencies: Spatial Intelligence Tasks at JoVE.com

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

Dit manuscript beschrijft een aanpak van neurale activiteit van mensen te meten, terwijl het oplossen ruimtelijk gerichte technische problemen. De elektro-methodologie helpt interpreteren beta hersengolven gemeten in termen van neurale efficiëntie, met als doel het uiteindelijk mogelijk vergelijkingen van de taakuitvoering zowel tussen probleem soorten en tussen de deelnemers.

Door gebruik te maken Elektro Metingen voor Vergelijking van taakspecifieke Neural Efficiëntieverbeteringen: Ruimtelijke Intelligence Tasks

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

Research

JoVE Journal

Behavior

Simultaneous Scalp Electroencephalography (EEG), Electromyography (EMG), and Whole-body Segmental Inertial Recording for Multi-modal Neural Decoding

Simultaneous Scalp Electroencephalography EEG, Electromyography EMG, and Whole-body Segmental Inertial Recording for Multi-modal Neural Decoding

Gelijktijdig Scalp Elektro-encefalografie (EEG), Elektromyografie (EMG) en Whole-body Segmental Inertial Opname voor Multi-modale Neural Decoding

Recent  studies support the involvement of supraspinal networks in control of bipedal  human walking. Part of this evidence  encompasses studies, ...

Automated Visual Cognitive Tasks for Recording Neural Activity Using a Floor Projection Maze

Geautomatiseerde Visual cognitieve taken voor opname neurale activiteit met behulp van een Vloerprojectie Maze

Neuropsychological tasks used in primates to investigate mechanisms of learning and memory are typically visually guided cognitive tasks. We have ...

Uncovering Beat Deafness: Detecting Rhythm Disorders with Synchronized Finger Tapping and Perceptual Timing Tasks

Het blootleggen van Beat Doofheid: Het opsporen ritmestoornissen met gesynchroniseerde Finger tikken en Perceptuele Timing Taken

A set of behavioral tasks for assessing perceptual and sensorimotor timing abilities in the general population (i.e., non-musicians) is presented here ...

Performing Behavioral Tasks in Subjects with Intracranial Electrodes

Het uitvoeren van Behavioral Taken in Proefpersonen met intracraniële elektroden

Patients having stereo-electroencephalography (SEEG) electrode, subdural grid or depth electrode implants have a multitude of electrodes implanted in ...

Practical Methodology of Cognitive Tasks Within a Navigational Assessment

Praktische Methodologie van cognitieve taken binnen een navigatie Assessment

This paper describes an approach for measuring navigation accuracy relative to cognitive skills. The methodology behind the assessment will thus be ...

Asymmetric Walkway: A Novel Behavioral Assay for Studying Asymmetric Locomotion

Asymmetrische Gang: A Novel Behavioral Assay voor Studie asymmetrische Locomotion

Behavioral assays are commonly used for the assessment of sensorimotor impairment in the central nervous system (CNS). The most sophisticated methods for ...

Using the Activity-based Anorexia Rodent Model to Study the Neurobiological Basis of Anorexia Nervosa

Met behulp van de Activity-based Anorexia knaagdier Model naar de neurobiologische basis van Anorexia Nervosa Studie

Anorexia nervosa (AN) is a psychiatric illness characterized by excessively restricted caloric intake and abnormally high levels of physical activity. A ...

Using Fiberless, Wearable fNIRS to Monitor Brain Activity in Real-world Cognitive Tasks

Met behulp van fiberless, Wearable fNIRS hersenactiviteit in real-world cognitieve taken Monitor

Functional Near Infrared Spectroscopy (fNIRS) is a neuroimaging technique that uses near-infrared light to monitor brain activity. Based on neurovascular ...

Concurrent Electroencephalography Recording During Transcranial Alternating Current Stimulation (tACS)

Concurrent Electroencephalography Recording During Transcranial Alternating Current Stimulation tACS

Concurrent Electroencephalography Opname Tijdens Transcraniale Wisselstroom Stimulation (TAC&#39;s)

Oscillatory brain activities are considered to reflect the basis of rhythmic changes in transmission efficacy across brain networks and are assumed to ...