الجمع بين لعبة الكمبيوتر المستندة إلى تجارب السلوكي مع ارتفاع الكثافة تتبع النظرة EEG والأشعة تحت الحمراء

يوضح هذا الفيديو إجراءً للحصول على تتبع متزامن لنظرات العين وتسجيلات تخطيط كهربية الدماغ (EEG) عالية الكثافة من الأشخاص أثناء أداء مهام معرفية جذابة وصالحة بيئياً ومدمجة في لعبة كمبيوتر. أولاً، يتم تثبيت الأقطاب الكهربائية على الشخص، ثم يتم معايرة كاميرا تتبع النظرات.

يلعب المشارك اللعبة أثناء تسجيل بيانات تخطيط كهربية الدماغ (EEG) وبيانات نظرة العين. ومن ثم يتم الحصول على الجهود المرتبطة بالحدث والاضطرابات الطيفية المرتبطة بالحدث التي تثيرها أحداث اللعبة. وتتمثل الميزة الرئيسية لهذه التقنية مقارنة بالطرق الحالية، مثل حزم تقديم المثيرات مثل ePrime أو presentation، في أن دمج التجارب داخل لعبة حاسوبية يخفف من قلق الأداء من خلال الابتعاد عن سياق الاختبار الصريح، ويساعد المشاركين على البقاء متحفزين ومتفاعلين مع المهام طوال جلسة تجريبية طويلة.

تشتمل على مجموعة واسعة من المهام المعرفية. وتكتسب هذه الخصائص أهمية خاصة بالنسبة للمجموعات السكانية في طب الأطفال والمجموعات السريرية، حيث يمكن أن يشكل الانتباه والتحفيز عوائق أمام الجلسات التجريبية المعقدة أو الطويلة. اسمي Keith Yoder وأنا مساعد باحث في مختبر Beaumont.

سيعاونني اليوم ديفيد بوست، وهو فني مختبر وطالب دراسات عليا في جامعة UAUA بقسم التنمية البشرية. سنستخدم نظام قياس شبه نشط ثنائي القياس بـ 128 قناة bios، وجهاز تتبع نظرة العين بالأشعة تحت الحمراء iLink 1000 من شركة SR Research. وقبل البدء في تجربة دمج لعبة الكمبيوتر وتخطيط كهربائية الدماغ (EEG)، يجب موازنة الأقطاب الكهربائية لضمان وجود إزاحات صغيرة في نطاق زائد أو ناقص 20 microvolts قبل وصول الخاضع للتجربة بساعة واحدة. وفي تجربة EEG، تتم موازنة الأقطاب الكهربائية عن طريق نقعها لمدة تتراوح من 5 إلى 10 دقائق في حمام ملحي يتكون من ملعقة صغيرة واحدة من الملح لكل لتر من الماء المقطر.

لا تترك الأقطاب الكهربائية في أي سائل لمدة تزيد عن 10 دقائق في المرة الواحدة. وبعد إخراج الأقطاب من حمام الملح، استخدم زجاجة رش مملوءة بالماء المقطر لشطفها مباشرة قبل وصول الشخص الخاضع للتجربة. قم بتشغيل صناديق محول كاميرا تتبع نظرات العين وأجهزة الكمبيوتر الخاصة بتتبع النظرات وتخطيط كهربية الدماغ (EEG) المتزامن، وتأكد من استخدام العدسة بطول 16 مليمتر في كاميرا تتبع النظرات.

تستخدم هذه التجهيزات أربعة أجهزة كمبيوتر: جهاز مخصص لتتبع نظرات العين، وجهاز مخصص لتحصيل بيانات تخطيط كهربائية الدماغ (EEG)، وجهاز مخصص لتقديم المحفزات، وجهاز رابع لتحصيل الفيديو وتحليل البيانات. كما يتم استخدام صندوقي تحويل للتحكم في مخرجات VGA القادمة من جهاز تتبع نظرات العين وجهاز تقديم المحفزات، وإرسال إشارة فيديو مدمجة إلى جهاز تحصيل الفيديو.

بهذه الطريقة، يمكن لجهاز كمبيوتر التقاط الفيديو تسجيل شاشة اللعبة التي يراها المفحوص، مع ظهور مؤشر يمثل نقطة تثبيت النظر الحالية وطابع زمني فوق الشاشة. ويُحفظ فيديو التراكب هذا في ملف على القرص الصلب بجهاز كمبيوتر التقاط الفيديو. والآن لننتقل إلى إعداد جهاز تخطيط كهربية الدماغ (EEG).

ابدأ التجهيز لتجربة تخطيط كهربائية الدماغ (EEG) عن طريق قياس محيط رأس الخاضع للتجربة من جهة الجبهة والمنقبة، ثم اختر غطاء أقطاب كهربائية بالحجم المناسب. ضع الغطاء على رأس الخاضع للتجربة مع التأكد من أن العلامة خارج الغطاء ومستقرة على رقبة الشخص.

أعد وضع القبعة حتى يتمركز القطب A1 بالنسبة للنقطة النيسيون (nasion) والإنِيون (inion) وصيوان الأذن اليسرى، وصيوان الأذن اليمنى، بحيث يقع خط منتصف القبعة على طول خط منتصف رأس الشخص الخاضع للتجربة. النيسيون هو المنخفض الموجود بين الأنف والحاجب. الإنيون هو النتوء العظمي الموجود على خط المنتصف في الجزء الخلفي من الرأس، وصيوان الأذن هو قطعة الغضروف الممتدة عند الجانب الأمامي لفتحة قناة الأذن.

عندما يكون الغطاء في موضعه، ضع حلقة لاصقة على الغلاف البلاستيكي للأقطاب الكهربائية. ex five و ex six. قم بمحاذاة فتحة الحلقة مع قرص القطب الكهربائي.

قم بإزالة الغطاء الورقي من الحلقة اللاصقة وقم بتغطية نقطة اتصال القطب الكهربائي بهلام موصل. ضع القطب EX six على النتوء الخشائي الأيمن للمبحوث والقطب EX five على النتوء الخشائي الأيسر للمبحوث. استخدم سرنجة غير مدببة لوضع الهلام الموصل في كل حامل أقطاب كهربائية في القبعة.

حرك طرف المحقنة قليلاً لتفريق شعر الخاضع للتجربة. بعد ذلك، اضغط المكبس لأسفل بالتزامن مع سحب المحقنة بعيداً عن الرأس، تماماً كما تفعل عند تزيين الكيك. استمر في التعبئة حتى يتساوى مستوى الجل مع الحافة العلوية للغلاف البلاستيكي.

احرص على عدم ملء الأنابيب بشكل زائد؛ فمن الأفضل أن تكون كمية الهلام قليلة بدلاً من زيادتها، حيث يمكن أن يتسرب الهلام الزائد بين مواقع الأقطاب الكهربائية، مما يؤدي إلى حدوث جسر كهربائي بينها. وفي حال حدوث هذا التجسير بين الأقطاب، فلا يمكن تدارك الأمر.

ولإزالة الغطاء، اطلب من الشخص الخاضع للتجربة غسل شعره وتجفيفه، ثم ابدأ مجدداً مع ترك مقابس أسلاك الأقطاب الكهربائية متدلية فوق الكتف والنهايات الاستشعارية في يد واحدة، وضع كل قطب كهربائي برفق في الحامل المخصص له داخل غطاء الأقطاب. أمسك فقط الغلاف البلاستيكي للأقطاب الكهربائية، وكن حذراً جداً لتجنب ثني الأسلاك. ومن الضروري عدم لمس أطراف الأقطاب الكهربائية.

يؤدي التلامس مع الجلد، أو الملابس، أو أي مادة أخرى غير الهلام الموصل إلى تدهور جودة الأقطاب الكهربائية. ضع الهلام الموصل على X one وحتى X four واستخدم الحلقات اللاصقة لتثبيتها على وجه الخاضع للاختبار. ضع X one و X two على مسافة سنتيمتر واحد تقريبًا أفقيًا من الزوايا الخارجية لعين الخاضع للاختبار اليسرى واليمنى على التوالي.

ضع القطبين X three و DX four على مسافة سنتيمتر واحد تقريبًا أسفل منتصف العينين اليسرى واليمنى للمشارك على العظام الوجنية. اجمع أسلاك الأقطاب الكهربائية بلطف خلف المشارك ولف سلك C-M-S-D-R-L بشكل فضفاض حول الأسلاك الأخرى. ولعمل ضفيرة من الأسلاك، ضع روابط "فيلكرو" عند أعلى وأسفل الضفيرة لتثبيت الأسلاك في مكانها، واستخدم شريطًا طبيًا لتثبيت الضفيرة في ظهر قميص المشارك.

تأكد من ترك قدر كافٍ من الارتخاء في هذه الأسلاك للسماح لرقبة الشخص الخاضع للتجربة بالانحناء للأمام بشكل مريح. الآن، قم بتحضير أقطاب GSR عن طريق وضع محلول كلوريد البوتاسيوم على كل قطب كهربائي. استخدم شريطاً لاصقاً طبياً لتثبيت أقطاب GSR على الإصبعين الثاني والثالث من اليد غير المهيمنة للشخص الخاضع للتجربة، أو أي يد لن يتم استخدامها خلال التجربة.

لإرسال إشارات الاستجابات السلوكية بعد تركيب جميع الأقطاب الكهربائية، اجعل الخاضع للتجربة يجلس على كرسي ثابت غير قابل للإمالة. وأمام شاشة عرض المحفزات، قم بتوصيل جميع الأقطاب الكهربائية بصندوق المحول وتحقق من جهاز كمبيوتر تسجيل تخطيط كهرباء الدماغ (EEG) للتأكد من أن إزاحات الأقطاب الكهربائية تقع ضمن نطاق زائد أو ناقص 40 microvolts. إذا كان لدى القطب إزاحة كبيرة جداً أو كان يشوبه الضجيج، فقم بإزالة القطب برفق من القبعة.

أضف المزيد من الهلام إلى المبيت وأعد تركيب القطب الكهربائي. إذا استمرت المشكلة في قطب كهربائي واحد، أو إذا تلوث قطب كهربائي واحد بتداخلات نبضية، يجب إجراء استكمال داخلي (interpolation) لتلك القناة بناءً على الأقطاب الكهربائية المحيطة. بعد انتهاء التسجيل، قم بإعداد تتبع نظرات العين عن طريق تثبيت ملصق الهدف أولاً فوق حاجب المريض في الجهة الإنسية للعين.

قم بتشغيل تطبيق المعايرة المنبثق على جهاز كمبيوتر عرض المثيرات. ابدأ جلسة جديدة وقم بتغيير القائمة المنسدلة لنوع الأمر إلى CMD. بعد إدخال الأمر المناسب، اضغط على زر الإرسال لتفعيل تسجيل الأحداث من تطبيق المعايرة المنبثق لإعداد الكاميرا.

قم بوضع الكاميرا بحيث تكون الملصقة المستهدفة وعين الخاضع للتجربة في المركز لضبط العتبة التلقائية. اضغط على مفتاح A في لوحة مفاتيح جهاز كمبيوتر عرض المحفزات. اضبط التركيز عن طريق تدوير عدسة الكاميرا حتى تصبح العين المراد تتبعها واضحة.

ابدأ بمعايرة نظام تتبع نظرات العين مع الشخص الخاضع للتجربة بالضغط على مفتاح C في لوحة مفاتيح جهاز الكمبيوتر الخاص بتقديم المثيرات. ستظهر نقطة في تسعة مواقع مختلفة على الشاشة بترتيب عشوائي. يجب على الشخص الخاضع للتجربة النظر إلى النقطة عند ظهورها، بدلاً من توقع موقع النقطة التالية.

للتحقق من صحة المعايرة، اضغط على مفتاح V. ستظهر النقاط مرة أخرى بترتيب عشوائي. إذا كانت المعايرة جيدة، فسيتم تعيين نظرة المفحوص على كل نقطة تحقق.

في حال فشل المعايرة، تأكد من ملاءمة عتبات انعكاس الحدقة والقرنية. يمكن ضبط عتبات الحدقة والقرنية من شاشة إعداد الكاميرا على جهاز الكمبيوتر المضيف للمنصة في الجزء العلوي الأيسر من الشاشة، حيث يؤدي النقر على الأسهم المتجهة للأعلى وللأسفل الخاصة بالحدقة والقرنية إلى زيادة العتبات وتقليلها على التوالي. تأكد من ضبط معدل أخذ العينات على 500 hertz من خلال النقر على زر 500 Hertz.

قم بتصغير تطبيق معايرة الـ pop-up على جهاز كمبيوتر عرض المثيرات، وابدأ بتسجيل بيانات تتبع النظر من خلال النقر بزر الماوس الأيمن على أيقونة iLink في شريط المهام واختيار Start recording. ابدأ تسجيل الفيديو على جهاز كمبيوتر الحصول على الفيديو باستخدام برنامج Black Magic Media Express. ثم ابدأ تسجيل EEG على جهاز كمبيوتر الحصول على EEG بالنقر فوق زر الإيقاف المؤقت.

والآن فيما يتعلق بعرض المحفزات، قام الكمبيوتر بتشغيل لعبة polus، وهي لعبة مصممة خصيصاً لضمان الصلاحية البيئية دون التضحية بالتحكم التجريبي. في إحدى الألعاب، يجب على المشاركين إنقاذ سفينة شحن تتعرض لهجوم. ويتم تنفيذ مهمة "الانطلاق/عدم الانطلاق" (go no-go task) من خلال إدخال ثقب دودي، يظهر منه إما صديق يساعد اللاعب أو عدو يلحق الضرر باللاعب. كما يؤدي اللاعبون مهمة تماسك حركة النقاط عن طريق توجيه سفينة فضائية عبر حقول نجوم عائمة خلال لعبة أخرى.

يجب على المشاركين استخدام منظار راداري لجمع الكويكبات في مهمة بوزنر (Posner) معدلة، حيث تومض القطاعات الأربعة التي قد تظهر فيها الكويكبات بترددات أساسية مختلفة. ويمكن حينئذٍ تقييم الانتباه من خلال التغيرات في المحتوى الطيفي لتخطيط كهربية الدماغ (EEG)، وذلك بناءً على سعات الترددات التي تميز كل قطاع. وتطلب لعبة أخرى من المشاركين المساعدة في إبرام معاهدة مجرية من خلال تحديد العواطف المصورة في الوجوه.

يجب وضع كل وجه من الوجوه الخمسة في أماكن فارغة على لوحة اللعبة لتكوين صف أو عمود من ثلاثة وجوه تعبر عن العاطفة نفسها. وتطبق لعبة رابعة اختبار "سالي آن" لنظرية العقل لدى اللاعبين. شاهد القبطانة سالي وهي تضع حمولتها على أحد الكواكب الأربعة.

يؤدي دور "آن" قرصان فضائي يقوم بنقل الشحنة إلى كوكب آخر. وفي النهاية، يراقب أميرال كل من القبطان والقرصان وينقل معلومات عن تصرفات القرصان إلى القبطان. يجب على اللاعبين بعد ذلك رسم مسارات اعتراض للقبطان وللقرصان من خلال الاستنتاج حول المكان الذي سيسعى فيه كل منهما للوصول إلى الشحنة، وبذلك يتم تطبيق نظرية العقل من الدرجة الأولى والثانية في مقارنات بين عدة ظروف.

تشير النتائج الأخيرة في مجال التفاعل بين الإنسان والحاسوب إلى قدرة سياق الألعاب على إيجاد الحافز والحفاظ عليه في المهام التي قد لا تبدو جذابة بهذه الطريقة. ويمكن تنفيذ مهام معرفية متعددة عبر العديد من التجارب المكررة خلال جلسة تجريبية واحدة دون إجهاد الشخص الخاضع للتجربة. ويكتسب هذا الأمر أهمية خاصة لأنه لكي يتم الحصول على تجارب كافية لعملية متوسط تخطيط كهربائية الدماغ (EEG averaging)، يجب أن يجمع الأشخاص حوالي مائة تجربة لكل حالة تحفيز. بالنسبة للمنبهات السمعية، استبدل مكبرات الصوت السلبية في حاسوب عرض المنبهات بمكبرات صوت نشطة.

بعد ذلك، قم بتوصيل المضخم وتشغيله. اضبط مستوى الصوت على الدرجة 60. هذا الإجراء ضروري لتحقيق مستوى ضغط صوت (SPL) أقصى يبلغ 80 decibel عند انتهاء الخاضع للاختبار من لعب الألعاب.

اخرج من اللعبة وأوقف تسجيل البيانات بالضغط على زر الإيقاف داخل الواجهة الرسومية، وذلك في كل من أجهزة الكمبيوتر الخاصة بتتبع نظرات العين لالتقاط الفيديو وأجهزة التقاط EEG. أطفئ صندوق محول EEG وافصل جميع الأسلاك من الصندوق.

قم بإزالة الحلقات اللاصقة ووضعها في ماء مقطر دافئ. استخدم زجاجة رش مملوءة بالماء المقطر لإزالة أي بقايا من الهلام عن الأقطاب الكهربائية، واستخدم صابوناً وماء صنبور دافئاً لإزالة الهلام من غطاء القطب الكهربائي. سنقوم الآن بعرض بعض نتائج تخطيط كهربائية الدماغ (EEG) التمثيلية.

إليك مخطط للاضطراب الطيفي المرتبط بحدث تم الحصول عليه من قطب كهربائي جبهي متوسط fz. في هذه اللعبة، تشير عبارة present enemy إلى ظهور سفينة معادية أو حالة go، بينما تشير عبارة present friendly إلى ظهور سفينة صديقة أو حالة no-go أثناء حالة no-go. وبشكل عام، أظهر الأطفال الذين ينمون بشكل طبيعي قدرة طاقة EEG في نطاق gamma أكبر بكثير من الأطفال الذين يعانون من حالة طيف التوحد.

عند محاولة تنفيذ هذا الإجراء، من المهم تجنب لمس نقاط تلامس القطب الكهربائي، أو ثني الأسلاك الموصلة، أو استخدام كمية زائدة من الهلام.