تخيل أنك أنشأت مقطع فيديو قصيرًا وتريد معرفة الأجزاء التي وجدها الأشخاص جذابة في الفيديو. عادةً، ستسألهم ببساطة. ربما تستخدم استطلاعًا رأي. ولكن الإجابة الأكثر شيوعًا قد تكون "لست متأكدًا تمامًا" أو "لا أستطيع التذكر". إن إجراء البحوث حول الإدراك البشري باستخدام المقاييس الذاتية وحدها يمكن أن يكون مليئًا بعدم اليقين، وهو ما يمكن لقياس الاستجابات الفسيولوجية العصبية أن يتغلب عليه. وتتميز أجهزة تخطيط أمواج الدماغ (EEG) بمكانة فريدة كأداة سهلة الوصول وفعالة من حيث التكلفة يمكنها تعزيز الأبحاث المتعلقة بالإدراك البشري. ونتيجة لذلك، أصبحت سريعًا أداة رئيسية في علم النفس، والتسويق العصبي، والـ BCI.

ما هو تخطيط أمواج الدماغ (EEG)؟

تخطيط أمواج الدماغ (EEG) هو قياس للنشاط الكهربائي الصادر عن خلايا الدماغ التي تسمى الخلايا العصبية. وهي طريقة آمنة وغير جراحية باستخدام أقطاب كهربائية توضع على فروة الرأس. ويمكن أن تختلف أجهزة الـ EEG المستخدمة لهذا الغرض من الأجهزة التجارية ذات القناة الواحدة إلى الأنظمة الطبية التي تحتوي على 256 قناة. يمكنك قراءة المزيد من التفاصيل حول ماهية الـ EEG والأجهزة المختلفة هنا.

ما هي فوائد الـ EEG؟

دقة زمنية عالية

بفضل دقتها الزمنية العالية، تستطيع تقنية الـ EEG فهرسة العمليات ما قبل الواعية.

تتمثل أكبر نقطة قوة لـ EEG مقارنة بطرق التصوير العصبي الأخرى في دقتها الزمنية، أي القدرة على قياس استجابات الدماغ السريعة في نطاق الأجزاء من الثانية. وتتطلب طرق تصوير الدماغ الأخرى مثل التصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي (fMRI) ثانية أو أكثر بعد تقديم المحفزات محل الاهتمام. علاوة على ذلك، تعتمد المهام السلوكية المصممة لتجنب عدم اليقين في الاستجابات الذاتية عادةً على أوقات رد الفعل واستجابات الضغط على الأزرار. يمكن أن تستغرق هذه الاستجابات ما يصل إلى ثانية، وهو أمر بطيء للغاية بالنظر إلى أن الدماغ قادر على إنتاج العديد من العمليات الفسيولوجية العصبية المعقدة في غضون أجزاء من الثانية. وبالتالي، ونظرًا لدقتها الزمنية العالية، تستطيع تقنية الـ EEG قياس العمليات ما قبل الواعية التي لولاها لظلت غير معترف بها من خلال مجرد التقرير الذاتي والمهام القائمة على الاستجابة.

القدرة على تحمل التكاليف وسهولة التنقل

العلوم الرياضية: يخضع باكستون لينش لاختبار الضغط باستخدام سماعة الرأس Emotiv Insight EEG.

أصبحت أجهزة الـ EEG فعالة من حيث التكلفة ولاسلكية، مما يسمح للباحثين بإجراء الأبحاث في الميدان بدلاً من جلب المشاركين إلى المختبر. في حين أن كلاً من الـ EEG وتخطيط مغناطيسية الدماغ (MEG) يتمتعان بدقة زمنية عالية، فإن الـ EEG هي أداة البحث الأكثر سهولة في الوصول إليها نظرًا لتكلفتها المنخفضة وقابليتها للتنقل مما يتيح دراسة السلوك البشري في بيئات خاضعة للمراقبة أو طبيعية. تتطلب طرق التصوير العصبي البديلة (مثل MEG وMRI وPET) تكاليف صيانة عالية ويجب إحضار المشاركين إلى المستشفى أو المختبر لإجراء هذه الدراسات. وعلى النقيض تمامًا، يمكن تحويل أي مكان تقريبًا إلى "مختبر" للـ EEG. (راجع مراجعة بارك وآخرون 1 حول كيفية استخدام الـ EEG المتنقل في تحسين الأداء الرياضي في الميدان)

الدراسات المنزلية أو الدراسات عن بعد

لا يجب بالضرورة أن يكون تخطيط أمواج الدماغ (EEG) قائمًا على المختبر بجهاز واحد. ومع التقدم في أجهزة الـ EEG التجارية بأسعار معقولة، أصبح بإمكان المستخدمين المنزليين تسجيل الـ EEG لأنفسهم. تتيح منصة EmotivLABS للباحثين إجراء تجاربهم عبر الإنترنت باستخدام سماعات رأس Emotiv، والتي تم التحقق من صحتها مقابل أجهزة البحث من الدرجة العلمية²ʹ³. اقرأ عن دراستنا التجريبية لـ EEG عبر الإنترنت هنا أو عن إحدى شراكاتنا حيث شارك مستخدمو Emotiv في دراسة منزلية لتقييم برنامج عرض تقديمي هنا.

ماذا يمكننا أن نقيس باستخدام الـ EEG؟

في الغالب، يستخدم الباحثون إما سعات الجهد في نقاط زمنية معينة بعد بدء التحفيز (أي الإمكانات المرتبطة بالحدث، أو ERPs) أو كمية التذبذبات (لموجات الدماغ) في الـ EEG في الثانية (أي تحليل التردد الزمني).

يسمح لنا هذان المجالان بالإجابة على أسئلة بحثية مختلفة تتعلق بالسلوك. علاوة على ذلك، ومع تقدم خوارزميات التعلم الآلي المعقدة، يمكننا البدء في فك رموز الحالات العقلية استجابةً للمحفزات محل الاهتمام. على سبيل المثال، ومع تطوير خوارزميات تم التحقق من دقتها لقياس الانتباه، أصبح بإمكاننا الآن الإجابة بسهولة على أسئلة مثل "أي جزء من مقطع الفيديو الخاص بي جذب انتباهًا أكبر".

تحذيرات يجب مراعاتها

من المهم أن نتذكر أنه لا يمكننا قراءة الأفكار بدقة باستخدام الـ EEG. لذلك، يجب مقارنة المحفزات بشكل مثالي لتتطابق في كل جانب باستثناء المتغير المعني نفسه. وبالتالي، فإن المهمة التجريبية المصممة جيدًا هي حجر الزاوية لأبحاث الـ EEG الجيدة. ثانيًا، يمكن لأجهزة الـ EEG التقاط تداخل من المعدات الكهربائية ويمكن أن تكون الـ EEGs أيضًا عرضة للحركة مما قد يؤدي إلى مخرجات غير مرغوب فيها في التسجيل. وبالتالي، تعكس الـ EEGs الخام استجابات الدماغ بأكمله والتي تحتاج إلى تنظيف ومعالجة قبل إجراء أي استنتاج يتعلق بإدراك المحفزات.

بالإضافة إلى ذلك، فإن نشاط الدماغ عند قطب كهربائي واحد يسجل النشاط من الدماغ بأكمله وموقعه لا يشير بدقة إلى مصدر النشاط مباشرة (على سبيل المثال، زيادة النشاط عند القطب الجبهي لا يعني أن الفص الجبهي هو الذي ولد هذه الاستجابة). ويمكن استخدام طرق مثل إعادة بناء المصدر⁴ لاستجابة الـ EEG لهذا الغرض لتحديد المصدر على مستوى فروة الرأس. ولتحديد المصادر العميقة بمزيد من الثقة، يمكن التفكير في طرق التصوير العصبي مثل MEG أو fMRI المقترنة بـ EEG.

الـ EEG في الأبحاث الحالية

يُستخدم الـ EEG حاليًا بطرق متعددة تساعد الباحثين ليس فقط في علم النفس والمجالات الطبية، بل في واجهات الدماغ والحاسوب، والتغذية المرتدة العصبية وفهم سلوك المستهلك في مجالات مثل التسويق العصبي.

العلوم العصبية الطبية أو السريرية

يُستخدم الـ EEG في الغالب في المجالات الطبية لتحسين التشخيص والعلاج. على سبيل المثال، الاستخدام الأكثر شيوعاً للـ EEG هو في تشخيص الصرع والكشف عن النوبات⁵ وفي دراسات النوم للكشف عن اضطرابات النوم⁶. في الطب النفسي وعلم الأعصاب السريري، يُستخدم الـ EEG حاليًا لتحديد المؤشرات الموضوعية للاضطرابات التي تعتمد بخلاف ذلك على التقييمات السريرية الذاتية. وتُستخدم تقنيات مثل الـ EEG الكمي (qEEG) والتي يتم فيها حساب كمية التذبذبات ورسم خرائط لها على فروة الرأس لتوصيف التغيرات في الدماغ الناجمة عن الاضطرابات النفسية المختلفة⁷. كما يمهد تطبيق التعلم الآلي في تصنيف الأدمغة السليمة مقابل الأدمغة المضطربة الطريق لطرق أكثر موضوعية في التشخيص⁸ˈ⁹.

التسويق العصبي

بالتأكيد، فهم سلوك المستهلك هو في صميم التسويق العصبي. الاستخدام الأكثر شيوعًا للـ EEG في هذا المجال هو تحديد الجوانب الأقل بروزًا وجاذبية للإعلانات¹⁰ أو المنتجات أو الخدمات بهدف تحسينها.

Emotiv x التسويق العصبي - مستقبل سلوك المستهلك في مختبر الفخامة التابع لـ L’Oreal.

تُستخدم تذبذبات الـ EEG أيضًا لتحديد ما إذا كان هناك تذكر للعلامة التجارية/المنتج في العقل الباطن¹¹. وتشمل الاستخدامات الأخرى التسعير العصبي، حيث تُستخدم المهام السلوكية مع الـ EEG لإيجاد استراتيجيات التسعير المثلى للمنتجات¹².

Emotiv x التسويق العصبي - كيف يتفاعل الدماغ مع اقتراحات الأسعار المختلفة.

أبحاث علم الأعصاب العام

يشتمل هذا النوع من الأبحاث على فهم كيفية عمل الدماغ (على سبيل المثال، كيف يعالج دماغنا المحفزات البصرية أو السمعية) وكيف تتواصل أجزاء مختلفة من الدماغ مع بعضها البعض. كما يشتمل على فهم العلاقة بين الدماغ والاضطرابات (على سبيل المثال، اضطراب طيف التوحد أو الفصام). ويشمل هذا مجالات متعددة تتضمن المجالات الاجتماعية والعاطفية والحسابية والمعرفية.

واجهات الدماغ والحاسوب (BCI)

تهدف أبحاث BCI إلى ترجمة الأوامر العقلية إلى إجراء خارجي، من خلال دمج وظائف الـ EEG مع أجهزة الكمبيوتر. يُعد استخدام الأوامر العقلية لكتابة مستند نصي، وتحريك كرسي متحرك، وحتى تحريك الأطراف الاصطناعية من بين التطورات الحالية في الـ BCI المستخدمة لتحسين جودة حياة الأشخاص ذوي الإعاقة¹³.

واجهات الدماغ والحاسوب (BCI) - الإبداعات المذهلة من جون، وهو صبي يبلغ من العمر 8 سنوات مصاب بالشلل الدماغي، على brainpaintbyjohn على إنستغرام

هناك ثورة أخرى في صناعة الموسيقى حيث يستخدم الموسيقيون/المغنون أفكارهم لابتكار الموسيقى (انظر منشورنا ذي الصلة هنا)

واجهات الدماغ والحاسوب (BCI) - سماعة الرأس EPOC من Emotiv وجهاز توليد الأصوات الأيقوني TONTO هما المزيج المثالي.

بشكل عام، يوفر استخدام الـ EEG فرصة واعدة للتعمق فيما وراء الفهم السطحي للسلوك البشري. وإن فعاليتها من حيث التكلفة وسهولة الوصول إليها تجعلها أداة مفيدة عبر تخصصات متعددة حيث يمكن تحقيق عمليات تتراوح من تحسين تجارب المستخدمين إلى تطوير العلاجات من خلال الذهاب إلى ما هو أعمق من التقارير الذاتية البسيطة وفك رموز السلوك البشري بموضوعية باستخدام الـ EEG.

واجهات الدماغ والحاسوب (BCI) - Emotiv x رودريغو هوبنر مينديز، يقودان سيارة فورمولا 1 باستخدام الأوامر العقلية

بقلم
روشيني راندينيا، مسؤولة أبحاث، Emotiv Research Pty. Ltd

المراجع

1. Park, J. L., Fairweather, M. M. & Donaldson, D. I. Making the case for mobile cognition: EEG and sports performance. Neurosci. Biobehav. Rev. 52, 117–130 (2015).

2. Kotowski, K., Stapor, K., Leski, J. & Kotas, M. Validation of Emotiv EPOC+ for extracting ERP correlates of emotional face processing. Biocybern. Biomed. Eng. 38, 773–781 (2018).

3. Badcock, N. A. et al. Validation of the Emotiv EPOC EEG system for research quality auditory event-related potentials in children. PeerJ 3, e907 (2015).

4. Michel, C. M. et al. EEG source imaging. Clin. Neurophysiol. 115, 2195–2222 (2004).

5. Noachtar, S. & Rémi, J. The role of EEG in epilepsy: A critical review. Epilepsy Behav. 15, 22–33 (2009).

6. Aldrich, M. S. & Jahnke, B. Diagnostic value of video‐EEG polysomnography. Neurology 41, 1060–1060 (1991).

7. Prichep, L. S. & John, E. R. QEEG profiles of psychiatric disorders. Brain Topogr. 4, 249–257 (1992).

8. Khodayari-Rostamabad, A., Reilly, J. P., Hasey, G. M., de Bruin, H. & MacCrimmon, D. J. A machine learning approach using EEG data to predict response to SSRI treatment for major depressive disorder. Clin. Neurophysiol. 124, 1975–1985 (2013).

9. Čukić, M., López, V. & Pavón, J. Classification of Depression Through Resting-State Electroencephalogram as a Novel Practice in Psychiatry: Review. J. Med. Internet Res. 22, e19548 (2020).

10. Ohme, R., Reykowska, D., Wiener, D. & Choromanska, A. Analysis of neurophysiological reactions to advertising stimuli by means of EEG and galvanic skin response measures. J. Neurosci. Psychol. Econ. 2, 21–31 (2009).

11. Shaari, A., Syafiq, M., Mikami, O. & M.A, M. K. Electroencephalography (EEG) Application in Neuromarketing-Exploring the Subconscious Mind ELECTROENCEPHALOGRAPHY (EEG) APPLICATION IN NEUROMARKETING-EXPLORING THE SUBCONSCIOUS MIND. 14, (2020). (Neuromarketing)

12. Nigdelis, V. & Tsolaki, M. Neuropricing: Perspectives of brain reactions to price exposure. Hell. J. Nucl. Med. 20, 196–203 (2017).

13. Abiri, R., Borhani, S., Jiang, Y. & Zhao, X. Decod