2 التحديات الرئيسية في أبحاث تخطيط الدماغ الكهربائي
مهول ناياك
31/01/2023
شارك:
ما هي التحديات في أبحاث وتحليل EEG المعاصرة؟
في عام 1925، قام الطبيب النفسي الألماني هانس بيرغر بتسجيل أول تخطيط موجات الدماغ (EEG) بشري. منذ ذلك الحين، كانت التكنولوجيا في واجهات الدماغ-الكمبيوتر والحساب تتحسن.
تستكشف هذه المقالة التحديين الرئيسيين في أبحاث EEG، وهما:
التعقيد اللوجستي للأبحاث الأكاديمية التقليدية لـ EEG، و
الابتكار في أجهزة EEG.
التعقيد اللوجستي للأبحاث الأكاديمية التقليدية لـ EEG
مجموعات الموضوعات الحصرية، التي تعاني من نقص التمويل، والمقيدة إقليماً
دعونا أولاً نفهم أبحاث تخطيط موجات الدماغ (EEG). تشمل منهجية البحث في EEG وعلم الأعصاب الإدراكي تسجيل النشاط الكهربائي للدماغ البشري باستخدام أقطاب غير جراحية موضوعة بشكل محدد على سطح رأس الموضوع. باستخدام تصميمات تجريبية تتضمن تعرضًا لمختلف المحفزات، يمكن تحليل التغيرات في إشارات الدماغ واستقراء البيانات.
يوفر الجدول 1 لمحة عامة عن أنواع الدراسات والأنشطة التي يتم إجراؤها باستخدام تقنيات EEG. لا تتردد في قراءة هذه الدليل التمهيدي إلى تخطيط موجات الدماغ EEG أيضًا.
الجدول 1: أنواع دراسات تخطيط موجات الدماغ (EEG) (من تبني (Williams et al., 2020)
واجهات الدماغ-الكمبيوتر (BCI) | تبحث هذه الدراسات في التفاعلات البشرية-الكمبيوتر، مثل التحكم في الذراع أو الكرسي المتحرك أو تمكين التواصل لدى المرضى المعاقين. |
سريرية | تستخدم هذه الدراسات EEG للتطبيقات التشخيصية والعلاجية، بما في ذلك الكشف عن نوبات الصرع أو استخدام التغذية الرجعية بالدماغ في العلاج الإدراكي. |
بحث تجريبي | تجمع هذه الدراسات بيانات التخطيط الموجية للإجابة عن سؤال أو فرضية في علم الأعصاب الحسابي. |
بينما تم تبني EEG على نطاق واسع كأداة بحث فعالة، يمكن أن تكون اللوجستيات صعبة. تقدم معظم وكالات التمويل تمويلًا للأبحاث السريرية أو الانتقالية أو التطبيقية. ومع ذلك، هناك تمويل أقل للبحث التجريبي الأساسي. يمكن أن يؤدي التمويل الأقل إلى تفاقم الصعوبة اللوجستية في تجنيد المشاركين وإجراء بحث تجريبي سليم، بما يسفر عن أحجام عينات صغيرة. يتم اختيار هذه الأحجام الصغيرة للعينة بشكل مناسب من منطقة جغرافية مقيدة.
هذا الظاهرة تُعرف باسم مشكلة WEIRD. تُشير إلى الأفراد الغربيين، المتعلمين، الصناعيين، الأغنياء، والديمقراطيين الذين يشكلون نموذجًا نموذجيًا لعينات البحث. هذه مجموعات العينات ليست شاملة بشكل خاص لأن معظم هؤلاء الأفراد يأتون من الجامعات. هذا التكوين الديموغرافي لا يعكس التنوع الحقيقي للعالم أو السمات المعرفية والعاطفية الفريدة التي تجعلنا بشراً.
بمجملها، هذه الحالة تحد من الأهمية العملية والقدرة على تعميم التجارب. بسبب هذا، فإن العثورات من هذه الدراسات يصعب استقراؤها لتكوين Insights جديدة حول الإدراك البشري كامل (أي، عبء العمل العقلي، حل المشاكل، وما إلى ذلك).
الابتكارات في أجهزة EEG
معدات محمولة، منخفضة التكلفة ومتاحة عالميًا
الأجهزة EEG
في السنوات القليلة الماضية، تجاوز الباحثون الحواجز التقليدية في أبحاث علم الأعصاب باستخدام أجهزة EEG المحمولة. واجهات الدماغ-الكمبيوتر (BCI)، واجهات الدماغ-الميكانيكية (BMI)، أو واجهات الإنسان-الكمبيوتر (HCI) تقوم بذلك بشكل فعال. يستخدمون إشارات EEG لوصف وتحديد الحالات الإدراكية أو العاطفية. يتم تطوير BCI بسرعة كوسيلة لتحويل كيفية تفاعل البشر مع بيئتهم. يُدفع هذا بالتقدم في تصغير الأجهزة وتحسين خوارزميات معالجة البيانات. تمكّن هذه الأنظمة البشر من تحسين أنفسهم من خلال التغذية الرجعية العصبية وتشجع الناس على التفاعل مع بيئتهم دون تدخل جسدي.
مستقبل أجهزة EEG
على مدى العقد الماضي على الأقل، كانت الاتجاه العام في أجهزة EEG هو جعل هذه الأدوات أصغر، لاسلكية، محمولة، وأقل تكلفة.
الشكل 1: سماعة EPOC من EMOTIV
الشكل 2: سماعة EPOC Flex من EMOTIV
ومع ذلك، فإن نقل ما كان يتطلب مخبرًا مخصصًا ومكلفًا إلى نظام محمول ومنخفض التكلفة لم يأت بدون مخاوف. كان لبعض العلماء مخاوف بشأن صلاحية أو جودة أو عملية سماعات EEG. للتحقيق في هذا، قام الباحثون بإجراء العديد من دراسات التحقق مظهرة فائدة هذه الأنظمة العلمية.
فتحت التكلفة المنخفضة وقابلية حمل سماعات EEG أيضًا نطاقًا واسعًا من الأسئلة البحثية التي يمكن الإجابة عليها الآن في الموقع. أي إنه يمكن قياس موجات الدماغ للمجموعة في مواقف العالم الحقيقي، بينما الأجهزة التقليدية لديها حركة محدودة. في علم النفس الرياضي أو الحركة، هذا تغيير هائل.
تخيل مجموعة بحثية تحقق في أوقات الاستجابة في مجموعة مختارة تحديداً من طلاب الجامعات الذين يمارسون الرياضة. يسألون إذا كان لدى حراس مرمى كرة القدم وقت استجابة أسرع للكرة من زملاء الفريق الآخرين. في البحث النموذجي التقليدي، يجب على هؤلاء الأفراد الحضور إلى المختبر، تركيبهم بأجهزة، أداء مهمة على شاشة مادية، والإبلاغ باستخدام أزرار أو ضغطات المفاتيح. مع معدات EEG الحديثة، يمكن الآن تطبيق هذا السؤال نفسه وقياسه بالفعل على أرض الملعب.
بشكل عام، فتحت هذه الابتكارات في معدات EEG تطبيقات عملية خارج المختبر. لذلك، لقد زادت القدرة ونطاق أبحاث علم الأعصاب.
مقابلة الابتكار - مقابلة مع EMOTIV
لقد كانت هناك تطورات مثيرة في التعلم العميق وغيرها من تحليلات التعلم الآلي في السنوات القليلة الماضية. لهذا السبب، يتطلب مجموعة بيانات كبيرة وصالحة وذات جودة (n=1000+) للاستفادة من قيمة هذه البرامج. نظرًا لمتطلبات معالجة الإشارات، التصنيف، التحقق، وتقييم الأداء في أبحاث EEG، يستفيد المجال بشكل هائل إذا تم تطبيق هذه الأساليب الذكية الاصطناعية. هناك حاجة إلى البيانات الضخمة للتغلب على الطبيعة التكرارية للبحث التجريبي الحالي في علم الأعصاب، خاصة في النهاية الأكثر تعقيدًا من الأمراض العصبية الانتكاسية وواجهات الدماغ-الكمبيوتر. حتى الآن، كانت البيانات غير متاحة.
هناك نهجان لزيادة المجموعة السكانية المحتملة وجمع البيانات الناتج:
تطوير أجهزة EEG منخفضة التكلفة، محمولة، ذات جودة بحثية يمكن استخدامها عالميًا.
تحسين تقنيات جمع البيانات، والتحقق، والتحليل التلقائي.
ذوب التحديات، تنمو مع التغيرات. اختر EMOTIV
مراجعة للابتكارات EMOTIV في EEG على مدار العقد الماضي
يزداد استخدام أجهزة EEG في أبحاث علم الأعصاب والأغراض السريرية باستمرار (انظر الشكل 3). على مدى العقد الماضي، قامت EMOTIV بتطوير معدات EEG سهلة الاستخدام، لاسلكية، محمولة، وبجودة بحث متاحة لأي شخص في أي مكان في العالم لمعالجة هذه التحديات.
الشكل 3 - عدد المنشورات التي تحتوي على "EEG" (1940 - 2021) عبر Neuroscience Information Framework
تطور الأجهزة
بالإضافة إلى ذلك، تطورت أجهزة EEG من الأقطاب الرطبة إلى الأقطاب الجافة. الأقطاب الرطبة تستغرق وقتًا طويلاً ل fit، وتكون غير مريحة عند ارتدائها، وتحد من الحركة. تعمل السماعات المزودة بأقطاب جافة أو هجينة بسرعة، وهي محمولة، وأرخص بكثير في التصنيع والتشغيل. تقربنا هذه التحسينات التكنولوجية أكثر إلى تحقيق ألف
ضمان مجموعات عينات متنوعة
يمكن أن تساعد EMOTIV في زيادة تنوع الدراسات الخاصة بك. الخط EPOC من سماعات EEG الخاصة بـ EMOTIV موجود منذ أكثر من عقد وتم التحقق منه بشكل مستقل من قبل مؤسسات بحثية عالمية. تم استخدامها في تطبيقات متنوعة، بما في ذلك التحكم في الأطراف الروبوتية والكراسي المتحركة، مصادقة المستخدم الحيوي في أنظمة الأمن، وتحديد الحالات الذهنية والإدراكية والعاطفية.
تسهم إمكانية استخدام EMOTIV العالمية والحاجز المالي المنخفض في تسهيل الأبحاث لأولئك الذين لديهم موارد محدودة. على سبيل المثال، Parameshwaran وThiagarajan استخدموا أجهزة EEG من EMOTIV في المناطق الريفية والحضرية في الهند لإظهار الفروقات في الأنماط EEG المتعلقة بالحالة الاجتماعية، والتعرض للتكنولوجيا، وتجربة السفر.
ما هي التحديات في أبحاث وتحليل EEG المعاصرة؟
في عام 1925، قام الطبيب النفسي الألماني هانس بيرغر بتسجيل أول تخطيط موجات الدماغ (EEG) بشري. منذ ذلك الحين، كانت التكنولوجيا في واجهات الدماغ-الكمبيوتر والحساب تتحسن.
تستكشف هذه المقالة التحديين الرئيسيين في أبحاث EEG، وهما:
التعقيد اللوجستي للأبحاث الأكاديمية التقليدية لـ EEG، و
الابتكار في أجهزة EEG.
التعقيد اللوجستي للأبحاث الأكاديمية التقليدية لـ EEG
مجموعات الموضوعات الحصرية، التي تعاني من نقص التمويل، والمقيدة إقليماً
دعونا أولاً نفهم أبحاث تخطيط موجات الدماغ (EEG). تشمل منهجية البحث في EEG وعلم الأعصاب الإدراكي تسجيل النشاط الكهربائي للدماغ البشري باستخدام أقطاب غير جراحية موضوعة بشكل محدد على سطح رأس الموضوع. باستخدام تصميمات تجريبية تتضمن تعرضًا لمختلف المحفزات، يمكن تحليل التغيرات في إشارات الدماغ واستقراء البيانات.
يوفر الجدول 1 لمحة عامة عن أنواع الدراسات والأنشطة التي يتم إجراؤها باستخدام تقنيات EEG. لا تتردد في قراءة هذه الدليل التمهيدي إلى تخطيط موجات الدماغ EEG أيضًا.
الجدول 1: أنواع دراسات تخطيط موجات الدماغ (EEG) (من تبني (Williams et al., 2020)
واجهات الدماغ-الكمبيوتر (BCI) | تبحث هذه الدراسات في التفاعلات البشرية-الكمبيوتر، مثل التحكم في الذراع أو الكرسي المتحرك أو تمكين التواصل لدى المرضى المعاقين. |
سريرية | تستخدم هذه الدراسات EEG للتطبيقات التشخيصية والعلاجية، بما في ذلك الكشف عن نوبات الصرع أو استخدام التغذية الرجعية بالدماغ في العلاج الإدراكي. |
بحث تجريبي | تجمع هذه الدراسات بيانات التخطيط الموجية للإجابة عن سؤال أو فرضية في علم الأعصاب الحسابي. |
بينما تم تبني EEG على نطاق واسع كأداة بحث فعالة، يمكن أن تكون اللوجستيات صعبة. تقدم معظم وكالات التمويل تمويلًا للأبحاث السريرية أو الانتقالية أو التطبيقية. ومع ذلك، هناك تمويل أقل للبحث التجريبي الأساسي. يمكن أن يؤدي التمويل الأقل إلى تفاقم الصعوبة اللوجستية في تجنيد المشاركين وإجراء بحث تجريبي سليم، بما يسفر عن أحجام عينات صغيرة. يتم اختيار هذه الأحجام الصغيرة للعينة بشكل مناسب من منطقة جغرافية مقيدة.
هذا الظاهرة تُعرف باسم مشكلة WEIRD. تُشير إلى الأفراد الغربيين، المتعلمين، الصناعيين، الأغنياء، والديمقراطيين الذين يشكلون نموذجًا نموذجيًا لعينات البحث. هذه مجموعات العينات ليست شاملة بشكل خاص لأن معظم هؤلاء الأفراد يأتون من الجامعات. هذا التكوين الديموغرافي لا يعكس التنوع الحقيقي للعالم أو السمات المعرفية والعاطفية الفريدة التي تجعلنا بشراً.
بمجملها، هذه الحالة تحد من الأهمية العملية والقدرة على تعميم التجارب. بسبب هذا، فإن العثورات من هذه الدراسات يصعب استقراؤها لتكوين Insights جديدة حول الإدراك البشري كامل (أي، عبء العمل العقلي، حل المشاكل، وما إلى ذلك).
الابتكارات في أجهزة EEG
معدات محمولة، منخفضة التكلفة ومتاحة عالميًا
الأجهزة EEG
في السنوات القليلة الماضية، تجاوز الباحثون الحواجز التقليدية في أبحاث علم الأعصاب باستخدام أجهزة EEG المحمولة. واجهات الدماغ-الكمبيوتر (BCI)، واجهات الدماغ-الميكانيكية (BMI)، أو واجهات الإنسان-الكمبيوتر (HCI) تقوم بذلك بشكل فعال. يستخدمون إشارات EEG لوصف وتحديد الحالات الإدراكية أو العاطفية. يتم تطوير BCI بسرعة كوسيلة لتحويل كيفية تفاعل البشر مع بيئتهم. يُدفع هذا بالتقدم في تصغير الأجهزة وتحسين خوارزميات معالجة البيانات. تمكّن هذه الأنظمة البشر من تحسين أنفسهم من خلال التغذية الرجعية العصبية وتشجع الناس على التفاعل مع بيئتهم دون تدخل جسدي.
مستقبل أجهزة EEG
على مدى العقد الماضي على الأقل، كانت الاتجاه العام في أجهزة EEG هو جعل هذه الأدوات أصغر، لاسلكية، محمولة، وأقل تكلفة.
الشكل 1: سماعة EPOC من EMOTIV
الشكل 2: سماعة EPOC Flex من EMOTIV
ومع ذلك، فإن نقل ما كان يتطلب مخبرًا مخصصًا ومكلفًا إلى نظام محمول ومنخفض التكلفة لم يأت بدون مخاوف. كان لبعض العلماء مخاوف بشأن صلاحية أو جودة أو عملية سماعات EEG. للتحقيق في هذا، قام الباحثون بإجراء العديد من دراسات التحقق مظهرة فائدة هذه الأنظمة العلمية.
فتحت التكلفة المنخفضة وقابلية حمل سماعات EEG أيضًا نطاقًا واسعًا من الأسئلة البحثية التي يمكن الإجابة عليها الآن في الموقع. أي إنه يمكن قياس موجات الدماغ للمجموعة في مواقف العالم الحقيقي، بينما الأجهزة التقليدية لديها حركة محدودة. في علم النفس الرياضي أو الحركة، هذا تغيير هائل.
تخيل مجموعة بحثية تحقق في أوقات الاستجابة في مجموعة مختارة تحديداً من طلاب الجامعات الذين يمارسون الرياضة. يسألون إذا كان لدى حراس مرمى كرة القدم وقت استجابة أسرع للكرة من زملاء الفريق الآخرين. في البحث النموذجي التقليدي، يجب على هؤلاء الأفراد الحضور إلى المختبر، تركيبهم بأجهزة، أداء مهمة على شاشة مادية، والإبلاغ باستخدام أزرار أو ضغطات المفاتيح. مع معدات EEG الحديثة، يمكن الآن تطبيق هذا السؤال نفسه وقياسه بالفعل على أرض الملعب.
بشكل عام، فتحت هذه الابتكارات في معدات EEG تطبيقات عملية خارج المختبر. لذلك، لقد زادت القدرة ونطاق أبحاث علم الأعصاب.
مقابلة الابتكار - مقابلة مع EMOTIV
لقد كانت هناك تطورات مثيرة في التعلم العميق وغيرها من تحليلات التعلم الآلي في السنوات القليلة الماضية. لهذا السبب، يتطلب مجموعة بيانات كبيرة وصالحة وذات جودة (n=1000+) للاستفادة من قيمة هذه البرامج. نظرًا لمتطلبات معالجة الإشارات، التصنيف، التحقق، وتقييم الأداء في أبحاث EEG، يستفيد المجال بشكل هائل إذا تم تطبيق هذه الأساليب الذكية الاصطناعية. هناك حاجة إلى البيانات الضخمة للتغلب على الطبيعة التكرارية للبحث التجريبي الحالي في علم الأعصاب، خاصة في النهاية الأكثر تعقيدًا من الأمراض العصبية الانتكاسية وواجهات الدماغ-الكمبيوتر. حتى الآن، كانت البيانات غير متاحة.
هناك نهجان لزيادة المجموعة السكانية المحتملة وجمع البيانات الناتج:
تطوير أجهزة EEG منخفضة التكلفة، محمولة، ذات جودة بحثية يمكن استخدامها عالميًا.
تحسين تقنيات جمع البيانات، والتحقق، والتحليل التلقائي.
ذوب التحديات، تنمو مع التغيرات. اختر EMOTIV
مراجعة للابتكارات EMOTIV في EEG على مدار العقد الماضي
يزداد استخدام أجهزة EEG في أبحاث علم الأعصاب والأغراض السريرية باستمرار (انظر الشكل 3). على مدى العقد الماضي، قامت EMOTIV بتطوير معدات EEG سهلة الاستخدام، لاسلكية، محمولة، وبجودة بحث متاحة لأي شخص في أي مكان في العالم لمعالجة هذه التحديات.
الشكل 3 - عدد المنشورات التي تحتوي على "EEG" (1940 - 2021) عبر Neuroscience Information Framework
تطور الأجهزة
بالإضافة إلى ذلك، تطورت أجهزة EEG من الأقطاب الرطبة إلى الأقطاب الجافة. الأقطاب الرطبة تستغرق وقتًا طويلاً ل fit، وتكون غير مريحة عند ارتدائها، وتحد من الحركة. تعمل السماعات المزودة بأقطاب جافة أو هجينة بسرعة، وهي محمولة، وأرخص بكثير في التصنيع والتشغيل. تقربنا هذه التحسينات التكنولوجية أكثر إلى تحقيق ألف
ضمان مجموعات عينات متنوعة
يمكن أن تساعد EMOTIV في زيادة تنوع الدراسات الخاصة بك. الخط EPOC من سماعات EEG الخاصة بـ EMOTIV موجود منذ أكثر من عقد وتم التحقق منه بشكل مستقل من قبل مؤسسات بحثية عالمية. تم استخدامها في تطبيقات متنوعة، بما في ذلك التحكم في الأطراف الروبوتية والكراسي المتحركة، مصادقة المستخدم الحيوي في أنظمة الأمن، وتحديد الحالات الذهنية والإدراكية والعاطفية.
تسهم إمكانية استخدام EMOTIV العالمية والحاجز المالي المنخفض في تسهيل الأبحاث لأولئك الذين لديهم موارد محدودة. على سبيل المثال، Parameshwaran وThiagarajan استخدموا أجهزة EEG من EMOTIV في المناطق الريفية والحضرية في الهند لإظهار الفروقات في الأنماط EEG المتعلقة بالحالة الاجتماعية، والتعرض للتكنولوجيا، وتجربة السفر.
ما هي التحديات في أبحاث وتحليل EEG المعاصرة؟
في عام 1925، قام الطبيب النفسي الألماني هانس بيرغر بتسجيل أول تخطيط موجات الدماغ (EEG) بشري. منذ ذلك الحين، كانت التكنولوجيا في واجهات الدماغ-الكمبيوتر والحساب تتحسن.
تستكشف هذه المقالة التحديين الرئيسيين في أبحاث EEG، وهما:
التعقيد اللوجستي للأبحاث الأكاديمية التقليدية لـ EEG، و
الابتكار في أجهزة EEG.
التعقيد اللوجستي للأبحاث الأكاديمية التقليدية لـ EEG
مجموعات الموضوعات الحصرية، التي تعاني من نقص التمويل، والمقيدة إقليماً
دعونا أولاً نفهم أبحاث تخطيط موجات الدماغ (EEG). تشمل منهجية البحث في EEG وعلم الأعصاب الإدراكي تسجيل النشاط الكهربائي للدماغ البشري باستخدام أقطاب غير جراحية موضوعة بشكل محدد على سطح رأس الموضوع. باستخدام تصميمات تجريبية تتضمن تعرضًا لمختلف المحفزات، يمكن تحليل التغيرات في إشارات الدماغ واستقراء البيانات.
يوفر الجدول 1 لمحة عامة عن أنواع الدراسات والأنشطة التي يتم إجراؤها باستخدام تقنيات EEG. لا تتردد في قراءة هذه الدليل التمهيدي إلى تخطيط موجات الدماغ EEG أيضًا.
الجدول 1: أنواع دراسات تخطيط موجات الدماغ (EEG) (من تبني (Williams et al., 2020)
واجهات الدماغ-الكمبيوتر (BCI) | تبحث هذه الدراسات في التفاعلات البشرية-الكمبيوتر، مثل التحكم في الذراع أو الكرسي المتحرك أو تمكين التواصل لدى المرضى المعاقين. |
سريرية | تستخدم هذه الدراسات EEG للتطبيقات التشخيصية والعلاجية، بما في ذلك الكشف عن نوبات الصرع أو استخدام التغذية الرجعية بالدماغ في العلاج الإدراكي. |
بحث تجريبي | تجمع هذه الدراسات بيانات التخطيط الموجية للإجابة عن سؤال أو فرضية في علم الأعصاب الحسابي. |
بينما تم تبني EEG على نطاق واسع كأداة بحث فعالة، يمكن أن تكون اللوجستيات صعبة. تقدم معظم وكالات التمويل تمويلًا للأبحاث السريرية أو الانتقالية أو التطبيقية. ومع ذلك، هناك تمويل أقل للبحث التجريبي الأساسي. يمكن أن يؤدي التمويل الأقل إلى تفاقم الصعوبة اللوجستية في تجنيد المشاركين وإجراء بحث تجريبي سليم، بما يسفر عن أحجام عينات صغيرة. يتم اختيار هذه الأحجام الصغيرة للعينة بشكل مناسب من منطقة جغرافية مقيدة.
هذا الظاهرة تُعرف باسم مشكلة WEIRD. تُشير إلى الأفراد الغربيين، المتعلمين، الصناعيين، الأغنياء، والديمقراطيين الذين يشكلون نموذجًا نموذجيًا لعينات البحث. هذه مجموعات العينات ليست شاملة بشكل خاص لأن معظم هؤلاء الأفراد يأتون من الجامعات. هذا التكوين الديموغرافي لا يعكس التنوع الحقيقي للعالم أو السمات المعرفية والعاطفية الفريدة التي تجعلنا بشراً.
بمجملها، هذه الحالة تحد من الأهمية العملية والقدرة على تعميم التجارب. بسبب هذا، فإن العثورات من هذه الدراسات يصعب استقراؤها لتكوين Insights جديدة حول الإدراك البشري كامل (أي، عبء العمل العقلي، حل المشاكل، وما إلى ذلك).
الابتكارات في أجهزة EEG
معدات محمولة، منخفضة التكلفة ومتاحة عالميًا
الأجهزة EEG
في السنوات القليلة الماضية، تجاوز الباحثون الحواجز التقليدية في أبحاث علم الأعصاب باستخدام أجهزة EEG المحمولة. واجهات الدماغ-الكمبيوتر (BCI)، واجهات الدماغ-الميكانيكية (BMI)، أو واجهات الإنسان-الكمبيوتر (HCI) تقوم بذلك بشكل فعال. يستخدمون إشارات EEG لوصف وتحديد الحالات الإدراكية أو العاطفية. يتم تطوير BCI بسرعة كوسيلة لتحويل كيفية تفاعل البشر مع بيئتهم. يُدفع هذا بالتقدم في تصغير الأجهزة وتحسين خوارزميات معالجة البيانات. تمكّن هذه الأنظمة البشر من تحسين أنفسهم من خلال التغذية الرجعية العصبية وتشجع الناس على التفاعل مع بيئتهم دون تدخل جسدي.
مستقبل أجهزة EEG
على مدى العقد الماضي على الأقل، كانت الاتجاه العام في أجهزة EEG هو جعل هذه الأدوات أصغر، لاسلكية، محمولة، وأقل تكلفة.
الشكل 1: سماعة EPOC من EMOTIV
الشكل 2: سماعة EPOC Flex من EMOTIV
ومع ذلك، فإن نقل ما كان يتطلب مخبرًا مخصصًا ومكلفًا إلى نظام محمول ومنخفض التكلفة لم يأت بدون مخاوف. كان لبعض العلماء مخاوف بشأن صلاحية أو جودة أو عملية سماعات EEG. للتحقيق في هذا، قام الباحثون بإجراء العديد من دراسات التحقق مظهرة فائدة هذه الأنظمة العلمية.
فتحت التكلفة المنخفضة وقابلية حمل سماعات EEG أيضًا نطاقًا واسعًا من الأسئلة البحثية التي يمكن الإجابة عليها الآن في الموقع. أي إنه يمكن قياس موجات الدماغ للمجموعة في مواقف العالم الحقيقي، بينما الأجهزة التقليدية لديها حركة محدودة. في علم النفس الرياضي أو الحركة، هذا تغيير هائل.
تخيل مجموعة بحثية تحقق في أوقات الاستجابة في مجموعة مختارة تحديداً من طلاب الجامعات الذين يمارسون الرياضة. يسألون إذا كان لدى حراس مرمى كرة القدم وقت استجابة أسرع للكرة من زملاء الفريق الآخرين. في البحث النموذجي التقليدي، يجب على هؤلاء الأفراد الحضور إلى المختبر، تركيبهم بأجهزة، أداء مهمة على شاشة مادية، والإبلاغ باستخدام أزرار أو ضغطات المفاتيح. مع معدات EEG الحديثة، يمكن الآن تطبيق هذا السؤال نفسه وقياسه بالفعل على أرض الملعب.
بشكل عام، فتحت هذه الابتكارات في معدات EEG تطبيقات عملية خارج المختبر. لذلك، لقد زادت القدرة ونطاق أبحاث علم الأعصاب.
مقابلة الابتكار - مقابلة مع EMOTIV
لقد كانت هناك تطورات مثيرة في التعلم العميق وغيرها من تحليلات التعلم الآلي في السنوات القليلة الماضية. لهذا السبب، يتطلب مجموعة بيانات كبيرة وصالحة وذات جودة (n=1000+) للاستفادة من قيمة هذه البرامج. نظرًا لمتطلبات معالجة الإشارات، التصنيف، التحقق، وتقييم الأداء في أبحاث EEG، يستفيد المجال بشكل هائل إذا تم تطبيق هذه الأساليب الذكية الاصطناعية. هناك حاجة إلى البيانات الضخمة للتغلب على الطبيعة التكرارية للبحث التجريبي الحالي في علم الأعصاب، خاصة في النهاية الأكثر تعقيدًا من الأمراض العصبية الانتكاسية وواجهات الدماغ-الكمبيوتر. حتى الآن، كانت البيانات غير متاحة.
هناك نهجان لزيادة المجموعة السكانية المحتملة وجمع البيانات الناتج:
تطوير أجهزة EEG منخفضة التكلفة، محمولة، ذات جودة بحثية يمكن استخدامها عالميًا.
تحسين تقنيات جمع البيانات، والتحقق، والتحليل التلقائي.
ذوب التحديات، تنمو مع التغيرات. اختر EMOTIV
مراجعة للابتكارات EMOTIV في EEG على مدار العقد الماضي
يزداد استخدام أجهزة EEG في أبحاث علم الأعصاب والأغراض السريرية باستمرار (انظر الشكل 3). على مدى العقد الماضي، قامت EMOTIV بتطوير معدات EEG سهلة الاستخدام، لاسلكية، محمولة، وبجودة بحث متاحة لأي شخص في أي مكان في العالم لمعالجة هذه التحديات.
الشكل 3 - عدد المنشورات التي تحتوي على "EEG" (1940 - 2021) عبر Neuroscience Information Framework
تطور الأجهزة
بالإضافة إلى ذلك، تطورت أجهزة EEG من الأقطاب الرطبة إلى الأقطاب الجافة. الأقطاب الرطبة تستغرق وقتًا طويلاً ل fit، وتكون غير مريحة عند ارتدائها، وتحد من الحركة. تعمل السماعات المزودة بأقطاب جافة أو هجينة بسرعة، وهي محمولة، وأرخص بكثير في التصنيع والتشغيل. تقربنا هذه التحسينات التكنولوجية أكثر إلى تحقيق ألف
ضمان مجموعات عينات متنوعة
يمكن أن تساعد EMOTIV في زيادة تنوع الدراسات الخاصة بك. الخط EPOC من سماعات EEG الخاصة بـ EMOTIV موجود منذ أكثر من عقد وتم التحقق منه بشكل مستقل من قبل مؤسسات بحثية عالمية. تم استخدامها في تطبيقات متنوعة، بما في ذلك التحكم في الأطراف الروبوتية والكراسي المتحركة، مصادقة المستخدم الحيوي في أنظمة الأمن، وتحديد الحالات الذهنية والإدراكية والعاطفية.
تسهم إمكانية استخدام EMOTIV العالمية والحاجز المالي المنخفض في تسهيل الأبحاث لأولئك الذين لديهم موارد محدودة. على سبيل المثال، Parameshwaran وThiagarajan استخدموا أجهزة EEG من EMOTIV في المناطق الريفية والحضرية في الهند لإظهار الفروقات في الأنماط EEG المتعلقة بالحالة الاجتماعية، والتعرض للتكنولوجيا، وتجربة السفر.
