9 août 2016
Ce manuscrit décrit une approche pour mesurer l'activité neuronale de l'homme tout en résolvant les problèmes d'ingénierie spatialement ciblées. La méthodologie de l'électroencéphalogramme aide à interpréter les mesures bêta des ondes cérébrales en termes d'efficacité de neurones, dans le but de permettre des comparaisons en fin de compte de l'exécution des tâches à la fois entre les types de problèmes et entre les participants.
L’objectif global de cette procédure est de comparer l’efficacité neuronale des participants qui terminent des séries de problèmes nécessitant une capacité spatiale. Cette méthode peut répondre à des questions clés dans le domaine de l’enseignement de l’ingénierie, telles que : les étudiants peuvent-ils acquérir une expertise dans le contenu de base en un semestre ? Ou, comment les mesures neurologiques différencient-elles lorsque les élèves résolvent un problème en utilisant la capacité spatiale, ou lorsqu’ils résolvent un problème d’ingénierie.
Le principal avantage de cette technique est qu’elle donne un aperçu de l’efficacité du cerveau. Et nous pouvons aligner ces informations sur les performances des élèves. Bien que cette méthode offre un aperçu des problèmes de capacité spatiale et de statique, elle peut également être appliquée à d’autres mesures de compétences et types de problèmes, tels que ceux trouvés dans la dynamique avancée.
Bradley Robinson, chercheur de premier cycle en laboratoire, fera la démonstration de leur procédure. Steven Wood, chercheur de premier cycle au sein de notre équipe, recevra le protocole que nous démontrons aujourd’hui. Commencez par configurer les casques d’électroencéphalographie ou d’EEG selon les instructions du fabricant.
Gardez au moins deux casques en charge en tout temps pendant au moins une heure avant chaque session. Procurez-vous le liquide pour humidifier les électrodes EEG et un nettoyant abrasif pour assurer un bon contact avec les électrodes de référence EEG. Ensuite, insérez les feutres dans chaque boîtier et utilisez une seringue pour les saturer avec le liquide mouillant.
Laissez reposer les électrodes humides. Installez deux caméras vidéo pour mesurer le comportement des participants. Nous ajustons les caméras une fois que le participant est en place et veillons à ce que la vidéo soit horodatée.
Enfin, allumez l’ordinateur et vérifiez que le logiciel est activé pour enregistrer les données d’ondes cérébrales. Vérifiez que tous les logiciels et périphériques de collecte de données s’interfacent correctement pour la collecte de données. À l’arrivée, escortez le participant dans la salle EEG.
Demandez au participant de retirer tous les appareils électroniques de sa personne. Montrez l’utilisation de la seringue pour saturer les ganglions et expliquez qu’elles ne seront utilisées que pour conserver le tampon en feutre EEG. Vérifiez que les feutres ne sont pas mouillés et placez le feutre dans les combinaisons de boîtiers dans le casque EEG.
Ensuite, nettoyez les points de référence sur le participant avec le nettoyant abrasif et essuyez tout résidu. Placez le casque EEG sur le participant. Alignez les nœuds de référence sur le casque avec les points de référence sur la tête du participant.
Ne pliez pas les bras du casque, et laissez un espace entre le nœud de référence et l’arrière de l’oreille pour éviter toute gêne. Enfin, réajustez les caméras une fois que le participant est en place et assurez-vous que la vidéo est horodatée. Concentrez une caméra sur le visage des participants afin d’enregistrer les expressions faciales et un son de haute qualité.
Concentrez l’autre caméra sur la zone devant le participant afin de capturer les mouvements de la main, y compris les actions d’écriture de la main, ainsi que de voir quelle tâche est sur l’écran de l’ordinateur. Commencez à enregistrer les données dans le logiciel d’enregistrement EEG. Assurez-vous qu’il existe une bonne connectivité entre l’appareil d’enregistrement et le casque EEG en vérifiant que tous les canaux sont affichés sur l’appareil d’enregistrement.
Vérifiez que tous les canaux présentent initialement un comportement similaire avec des oscillations de faible amplitude. Ensuite, immédiatement avant les périodes de repos et avant le début de chaque nouveau type de problème, vérifiez l’EEG pour assurer une bonne connectivité avec le participant en reconnectant et en ajustant les feutres afin d’obtenir des motifs cohérents sur le dispositif d’enregistrement. Demandez au participant de rester aussi immobile et silencieux que possible pendant les exercices.
Informez-les que pendant la collecte des données, toutes les communications visuelles pré-planifiées se feront via l’écran de l’ordinateur. Lancez le logiciel de présentation des tâches. Attribuez des périodes de repos au début et à la fin de la collecte des données, qui seront utilisées pour obtenir des données de base.
Affichez le premier type de problème spatial, qui est soit un test à choix multiples, soit un problème de rotation vrai/faux. Ensuite, affichez le deuxième type de problème spatial, soit un test à choix multiples, soit un problème de coupure mentale vrai/faux. Ensuite, affichez le type de problème d’ingénierie, axé sur des principes spécifiques de la statique d’ingénierie.
Une fois les tâches terminées, retirez le casque EEG. De plus, désactivez le logiciel de présentation des tâches, le logiciel d’enregistrement EEG et l’équipement d’enregistrement vidéo. Enfin, remerciez le participant et donnez-lui un aperçu de tout contact futur et de la façon dont les résultats de l’étude pourraient lui être communiqués à l’avenir.
Le capuchon EEG recueille l’activation cérébrale via des potentiels électriques dans lesquels certains artefacts dans les données, ainsi que plusieurs événements, doivent être supprimés manuellement, comme illustré ici. Après une analyse indépendante des composants, le logiciel peut mapper les données à une représentation de l’activation du cuir chevelu, et à un graphique continu à deux D de l’activation, organisé par essais et temps. Une fois maîtrisée, cette technique peut être réalisée en 45 minutes à une heure.
Comprendre que cela dépend de la vitesse de résolution des problèmes des participants. Lors de cette procédure, il est important de ne pas oublier de vérifier que l’EG a une bonne connectivité avec la tête du participant, généralement en conservant le tampon en feutre. Après avoir regardé cette vidéo, vous devriez avoir une bonne compréhension de la façon de collecter des données EEG pour les études d’efficacité neuronale, en configurant l’appareil EEG et en collectant des données auprès des participants.
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Cet article décrit une approche permettant de mesurer l'activité neuronale chez l'humain pendant la résolution de problèmes d'ingénierie à caractère spatial. La méthodologie de l'électroencéphalogramme aide à interpréter les mesures des ondes cérébrales bêta en termes d'efficacité neuronale, dans le but ultime de permettre des comparaisons des performances entre différents types de problèmes et entre différents participants.
Ce protocole permet aux équipes de recherche et développement en biopharmacie d'évaluer quantitativement l'efficacité neuronale durant des tâches de résolution de problèmes spatiaux et techniques, en utilisant des mesures d'ondes bêta dérivées de l'EEG. En corrélant une activation bêta réduite avec la performance à la tâche, cette méthode soutient la réduction mécanistique des risques associés aux modèles cognitifs utilisés dans la validation ciblée et le criblage phénotypique. Elle fournit un cadre de biomarqueurs transposables pour évaluer les critères d'évaluation cognitifs dans les modèles précliniques de troubles neurologiques ou dans le développement d'améliorateurs cognitifs.
La méthode s'intègre dans le continuum de la découverte en soutenant la vérification d'hypothèses lors de la phase de découverte précoce, en permettant la préparation de tests lors du criblage et en fournissant des données neurophysiologiques quantitatives pour des prises de décision fondées sur l'analyse.