Wie man neurowissenschaftliche Forschung in der Praxis im großen Stil durchführt: Eine Fallstudie mit EmotivLABS. - Emotiv

Wie man neurowissenschaftliche Forschung in der Praxis im großen Stil durchführt: Eine Fallstudie mit EmotivLABS.

Dr. Nikolas Williams

Aktualisiert am

08.12.2021

Wie man neurowissenschaftliche Forschung in der Praxis im großen Stil durchführt: Eine Fallstudie mit EmotivLABS. - Emotiv

Wie man neurowissenschaftliche Forschung in der Praxis im großen Stil durchführt: Eine Fallstudie mit EmotivLABS.

Dr. Nikolas Williams

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08.12.2021

Wie man neurowissenschaftliche Forschung in der Praxis im großen Stil durchführt: Eine Fallstudie mit EmotivLABS. - Emotiv

Wie man neurowissenschaftliche Forschung in der Praxis im großen Stil durchführt: Eine Fallstudie mit EmotivLABS.

Dr. Nikolas Williams

Aktualisiert am

08.12.2021

Wenn Sie an neurowissenschaftliche Forschung denken, haben Sie wahrscheinlich Bilder von Wissenschaftlern in weißen Kitteln vor Augen, die an einer Universität oder einem Krankenhaus große, teure medizinische Geräte bedienen. Sicherlich erfordern einige neurowissenschaftliche Methoden wie die Positronen-Emissions-Tomographie (PET), die funktionelle Magnetresonanztomographie (fMRI) und die Magnetoenzephalographie (MEG) diese großen, komplexen Systeme, die mit entsprechend hohen Preisen verbunden sind. Elektroenzephalographie-Systeme (EEG) sind jedoch im Allgemeinen kleiner und kostengünstiger. Die Technologie hat sich von Papieraufzeichnungen und großen Computern zu kabellosen, mobilen, einfach einzurichtenden und relativ kostengünstigen Systemen entwickelt. Neben dem geringeren Platzbedarf und dem geringeren finanziellen Aufwand hat sich das EEG aufgrund seiner hohen zeitlichen Auflösung als führendes Instrument zur Dekodierung der Gehirnaktivität etabliert. Während PET und fMRI Veränderungen der Gehirnaktivität im Sekundenbereich messen, kann das EEG Veränderungen der Aktivität im Millisekundenbereich erkennen und ist somit in der Lage, Prozesse zu indizieren, die andernfalls unbemerkt bleiben würden.

Was misst das EEG?

Wenn Ihre Neuronen feuern, setzen sie winzige Mengen an Elektrizität frei. Wenn viele Neuronen im selben Bereich feuern, beispielsweise wenn Sie über etwas nachdenken, ist das resultierende elektrische Feld außerhalb des Schädels messbar. EEG-Systeme nutzen dieses Phänomen, indem sie einfach die Spannungsänderungen im Laufe der Zeit mithilfe von Sensor-Arrays auf der Kopfhaut messen. Sie können sich diese Sensoren wie winzige Mikrofone vorstellen, die den elektrischen Schall Ihres Gehirns messen. Wir können diese Signale dann in digitale Form umwandeln, auf einem Computer erfassen sowie verarbeiten und analysieren, um aussagekräftige Muster abzuleiten.

Warum ist das EEG wichtig?

Oft können wir Dinge nicht einfach messen, indem wir Menschen fragen oder ihr Verhalten beobachten. Selbst wenn wir sie fragen können, berichten die Menschen nicht immer genau. Das EEG ermöglicht uns ein Fenster in das Gehirn; ein Fenster, das von Vorurteilen, Einstellungen oder Überzeugungen unbeeinflusst ist. Wenn Sie beispielsweise jemanden fragen, ob er sich entspannt fühlt, neigt er, selbst wenn er es nicht ist, möglicherweise dazu, mit Ja zu antworten, da Menschen oft ungern zugeben, wenn sie ängstlich sind.

Durch die Beobachtung ihres EEGs kann ein Forscher möglicherweise feststellen, dass die Person entgegen ihrer Behauptung tatsächlich eine hohe Erregung erfährt, die auf einen nicht entspannten Zustand hindeutet. Im Labor wird das EEG häufig zur Messung grundlegender kognitiver Prozesse wie der auditiven oder visuellen Wahrnehmung verwendet, was Forschern helfen kann, diese Prozesse besser zu verstehen oder zu verstehen, wie sich Krankheiten auf das Gehirn auswirken. Diese Art von Technologie ist entscheidend für das Verständnis von Phänomenen, über die nicht berichtet werden kann oder bei denen eine Fehlberichterstattung wahrscheinlich ist.

Warum sollten wir ein EEG außerhalb des Labors durchführen?

Die EEG-Technologie ist eine hervorragende Technologie zum Verständnis von Gehirnprozessen. Ein Großteil der laborbasierten EEG-Forschung ist auf die Untersuchung grundlegender Funktionen wie Wahrnehmung und Kognition ausgerichtet. Labore sind hierfür eine ideale Umgebung, da es sich um hochgradig kontrollierte Orte handelt, an denen Forscher externe Variablen berücksichtigen und eliminieren können. Wir verbringen unser Leben jedoch nicht in einem Labor. Wir sind gehende, sprechende, interagierende Wesen, die ein dynamisches Leben führen, das von reichhaltigen und vielfältigen Erfahrungen geprägt ist. Diese Tatsache macht die Verallgemeinerung von Laborstudien auf unkontrollierte Umgebungen schwierig. Indem wir die Technologie aus dem Labor herausholen, können wir Menschen und ihre Gehirnaktivität in realen Umgebungen untersuchen, die näher an der Art und Weise liegen, wie wir unser Leben tatsächlich leben.

Noch vor nicht allzu langer Zeit war die Durchführung von EEG-Experimenten außerhalb des Labors undenkbar. Die Systeme waren groß und mussten an Verstärker, Netzteile und Datenübertragungseinheiten angeschlossen werden. Zudem war die Einrichtung dieser Systeme zeitaufwendig und für die Teilnehmer oft unkomfortabel. Bedeutende technologische Fortschritte haben dazu geführt, dass Systeme kleiner, kostengünstiger und kabellos gebaut werden konnten. Durch diese erhöhte Portabilität und den niedrigeren Preis haben kostengünstige und einfach zu bedienende EEG-Systeme eine spürbare Verbreitung erfahren. Emotiv ist seit über einem Jahrzehnt führend in diesem Bereich und hat das erste kommerziell erhältliche EEG-System auf den Markt gebracht. In dieser Zeit hat Emotiv sechs verschiedene Systeme auf den Markt gebracht, die von Zwei-Kanal-Ohrhörern bis hin zu 32-Kanal-Forschungskappen reichen.

Die Entwicklung dieser kommerziellen Systeme hatte noch einen weiteren Effekt: Einen drastisch verbesserten Zugang zu neurowissenschaftlichen Methoden. Die Neurowissenschaft ist nicht mehr nur Akademikern oder Klinikern vorbehalten. Alle Menschen haben nun die Mittel, diese Systeme für den Heimgebrauch zu erwerben. Die Motivationen dafür sind je nach Demografie unterschiedlich und reichen von Freizeitnutzern über Bastler bis hin zu Bürgerwissenschaftlern. Darüber hinaus erkennen kommerzielle Unternehmen schnell die Möglichkeit, diese Systeme in ihren Branchen einzusetzen, ohne dass eigene, interne neurowissenschaftliche Abteilungen erforderlich sind.

Was sind die praktischen Anwendungen des EEG in der realen Welt?

Die Anwendungen des EEGs außerhalb des Labors sind zahlreich und vielfältig. Als klinisches Instrument kann das EEG zur langfristigen Überwachung der kognitiven Funktionen von Menschen eingesetzt werden, ohne dass diese eine Einrichtung aufsuchen müssen. Die Forschung hat das EEG beispielsweise als Biomarker für Demenz bestätigt (Chatzikonstantinou et al., 2021). Darüber hinaus kann es sogar zur Vorhersage des Übergangs von einer leichten kognitiven Beeinträchtigung zur Demenz eingesetzt werden (Engedal et al., 2020). Ein konsistentes EEG zu Hause wäre besonders hilfreich bei diesen Bevölkerungsgruppen, die überwiegend aus älteren Erwachsenen bestehen, für die regelmäßige Reisen zu einer Forschungseinrichtung möglicherweise nicht machbar sind.

Ein weiteres aktuelles Beispiel für eine EEG-Anwendung in freier Wildbahn ist die jüngste Aufmerksamkeit, die Schädel-Hirn-Traumata im Sport gewidmet wurde. In Sportarten mit hohem Körperkontakt, wie dem professionellen Football, sind Gehirnerschütterungen eine häufige Verletzung. Gehirnerschütterungen sind besorgniserregend, da sie sich oft einer klinischen Erkennung entziehen und schädliche Auswirkungen auf die kognitiven Funktionen einer Person haben können. Belege stützen den Einsatz des EEGs zur Unterstützung der Diagnose von Gehirnerschütterungen und zur Unterstützung des klinischen Managements nach einer Verletzung (Corbin-Berrigan et al., 2020). Natürlich wäre das Vorhandensein eines tragbaren EEGs an der Seitenlinie ein wirksames Instrument, um Teams dabei zu helfen, gute Entscheidungen im Hinblick auf das Wohlergehen ihrer Spieler zu treffen.

Kommerzielle Unternehmen können ebenfalls stark von realen EEG-Daten profitieren. Neuromarketing ist ein weit gefasster Begriff, wird aber im Allgemeinen mit der Gewinnung von Erkenntnissen über Verbraucherpräferenzen und der Vorhersage von Verhalten durch die Messung neuronaler oder anderer physiologischer Signale in Verbindung gebracht. Der Wert der Verwendung des EEGs zur Untersuchung von Verbraucherwünschen liegt in der Fähigkeit der Methode, objektive Reaktionen zu indizieren. Manchmal entspricht das, was Menschen berichten, nicht dem, was sie tatsächlich fühlen, da Menschen einer Vielzahl von Vorurteilen unterliegen. Sie können auch den starken Wunsch haben, anderen zu gefallen oder Peinlichkeiten zu vermeiden. Selbst die Art und Weise, wie eine Frage formuliert ist, kann die Wahrnehmung eines Produkts durch eine Person beeinflussen. Das EEG ermöglicht es Forschern, diese Eigenschaften zu umgehen, und bietet einen ungefilterten Einblick in die Art und Weise, wie eine Person Informationen verarbeitet. Durch die Nutzung dieser Datenströme können Unternehmen traditionelle Marketinginstrumente ergänzen oder ersetzen.

Was sind einige Hindernisse für ein EEG in der realen Welt?

Die Kosten sind vielleicht die größte Barriere für die Durchführung von EEG-Experimenten in der realen Welt. Obwohl sie kostengünstiger sind als andere bildgebende Verfahren des Gehirns, können EEG-Systeme immer noch groß und teuer sein. Um die große Datenmenge sinnvoll zu nutzen, sind Verarbeitungs- und Analysepipelines erforderlich. Die Datensätze müssen zudem sicher gespeichert werden. Dies macht die interne Neurowissenschaft für viele kleinere Unternehmen unerschwinglich.

Die Kosten für die Durchführung eines realen EEGs steigen weiter an, wenn man eines der kritischen Mankos der humanwissenschaftlichen Forschung berücksichtigt: die Frage der repräsentativen Stichprobenerhebung. Viele Studien sind durch die Realität der Teilnehmerrekrutierung eingeschränkt, die oft standardmäßig auf eine Gelegenheitsstichprobe zurückgreift (z. B. Universitätsstudenten). Dies führt dazu, dass ein Großteil der Forschung vom „WEIRD“-Problem geplagt ist, bei dem die meisten Teilnehmer weiß, gebildet, aus industrialisierten Regionen, reich und in Demokratien ansässig sind. Die bloße Verlagerung des EEGs außerhalb des Labors löst dieses Problem nicht, und der Aufwand für die Rekrutierung von Stichproben, die sich aus Menschen mit unterschiedlichen Kulturen, Bildungsniveaus, Interessen und Erfahrungen zusammensetzen, kann finanziell und logistisch unerschwinglich sein.

Wie kann ich EEG in der realen Welt in großem Maßstab durchführen?

Angesichts der Kosten für die Durchführung von EEG-Messungen in der realen Welt würden viele annehmen, dass neurowissenschaftliche Studien der Bereich gut finanzierter akademischer Einrichtungen und Unternehmen bleiben. Neben der Revolutionierung der Landschaft mit tragbaren, kostengünstigen EEG-Systemen hat Emotiv jedoch die Plattformen EmotivPRO Builder und EmotivLABS ins Leben gerufen, mit denen Unternehmen neurowissenschaftliche Experimente in großem Maßstab entwerfen und durchführen können. EmotivPRO Builder ist eine intuitive, grafische Benutzeroberfläche, die dem Benutzer die vollständige Kontrolle über ein Experiment gibt und Anwendern aller Erfahrungsstufen das Entwerfen von EEG-Studien erleichtert. Technisch versiertere Benutzer können auch in der Sprache Python geschriebene PsychoPy-Experimente importieren.

Nach dem Erstellen eines Experiments können Benutzer dieses auf EmotivLABS bereitstellen. Dies ist nicht nur eine Präsentationsplattform, sondern optimiert auch die Teilnehmerrekrutierung über ihre Dashboards und bietet Forschern Zugang zum breiten Emotiv-Unterstützer-Pool. Auch die Auszahlung an die Teilnehmer kann über die Plattform abgewickelt werden. Der Emotiv-Unterstützer-Pool stammt derzeit aus 84 Ländern. Fast die Hälfte ist zweisprachig und umfasst Menschen mit unterschiedlichstem Bildungshintergrund.

Für diejenigen Unternehmen, die sich unsicher sind, wie sie die Leistungsfähigkeit der Neurowissenschaft am besten nutzen können, kann das Emotiv Research as a Service-Team beratend hinzugezogen werden. Das Forschungsteam identifiziert die Kernfragen, entwirft ein Experiment, rekrutiert Teilnehmer, sammelt, verarbeitet und analysiert die Daten und erstellt personalisierte Berichte über die Ergebnisse. Ihr Input ist bei jedem Schritt willkommen. Ihre Partnerschaft mit dem Emotiv-Forschungsteam stellt eine echte End-to-End-Lösung für den Einstieg in die neurowissenschaftliche Revolution dar.

Um einen spezifischen Anwendungsfall zu veranschaulichen, präsentieren wir unten eine Fallstudie einer kürzlichen Partnerschaft.

Der Mentimeter-Effekt: Eine Fallstudie des realen EEGs mit EmotivLABS

Mentimeter ist eine Softwareplattform für multimediale Präsentationen. Die meisten Menschen sind mit Microsoft Powerpoint vertraut. Unzählige Stunden wurden für das Halten von Powerpoint-Präsentationen aufgewendet, bei denen das Publikum eine passive Rolle spielt. Mentimeter ermöglicht es den Benutzern ebenfalls, Informationen mithilfe von Text, Bildern, Audio und Video zu vermitteln, jedoch mit einer Besonderheit. Mentimeter unterscheidet sich durch seine Funktionen, die eine interaktive Live-Einbindung des Publikums ermöglichen. Neben den typischen Folien können Präsentatoren Ereignisse einbauen, mit denen das Publikum über seine persönlichen Geräte interagieren kann. So können die Zuschauer beispielsweise darüber abstimmen, auf welche Inhalte sie sich in der Präsentation konzentrieren möchten. Oder sie können ihre Meinung zu einem bestimmten Thema äußern oder Quizfragen zu dem beantworten, was sie gerade gesehen haben. Auf diese Weise ermöglicht Mentimeter dynamischere und lebendigere Präsentationen als Powerpoint.

Mentimeter wusste, dass sie ein besonderes Produkt hatten und dass die Leute es wahrscheinlich fesselnder finden würden. Sie wollten sich jedoch nicht ausschließlich auf die subjektiven Berichte ihrer Nutzer verlassen. Sie wollten objektive, granulare Daten, die genau zeigen, was Mentimeter so besonders macht. Sie wandten sich an Emotiv, um ein Forschungsprojekt durchzuführen, um die Antworten darauf zu finden. Gemeinsam mit unserem Forschungsteam haben wir Kernfragen identifiziert, die den Kern des Erfolgsgeheimnisses von Mentimeter treffen.

Kernfragen:

  • Wie viel fesselnder ist eine Präsentation auf Mentimeter im Vergleich zu einer traditionelleren Powerpoint-Präsentation?

  • Welche der besonderen Funktionen von Mentimeter ziehen die meiste Aufmerksamkeit des Publikums auf sich?

  • Wie verändert sich die Aufmerksamkeit im Verlauf der Präsentation? Lässt sie nach, wie man es bei einer langen Powerpoint-Präsentation erwarten würde?

  • Wie ist die Beziehung zwischen Engagement und Aufmerksamkeit? Schenken die Menschen mehr Aufmerksamkeit, wenn sie engagiert sind?

  • Bei Vorträgen und Präsentationen geht es oft darum, neue Informationen zu lernen und zu behalten. Hilft Mentimeter uns, besser zu lernen?

Um diese Fragen zu beantworten, hat das Emotiv-Forschungsteam ein maßgeschneidertes Experiment entwickelt. Normalerweise würde diese Art von Studie so durchgeführt, dass Personen in einem Raum versammelt und EEG-Daten auf einem lokalen Computer erfasst werden, während die Teilnehmer eine traditionelle Präsentation im Vergleich zu einer Mentimeter-Präsentation ansehen. Die Rekrutierung von Teilnehmern aus einem einzigen Gebiet und deren Zusammenführung in einem engen Raum war aus mehreren Gründen nicht vorteilhaft.

Der erste Grund war die einfache Logistik. Um zu unserem Standort zu kommen, müssten die Teilnehmer reisen, was die Anzahl der Freiwilligen einschränken könnte. Ebenso könnte die Rekrutierung von Teilnehmern aus einer einzigen Region zu einer nicht repräsentativen Stichprobe führen. Das zweite Problem war die öffentliche Gesundheit. Mitten in einer Pandemie war die EEG-Forschung aufgrund des engen zwischenmenschlichen Kontakts, der für die Einrichtung der Systeme erforderlich ist, stark eingeschränkt. Durch die Organisation einer ortsunabhängigen Studie, die die Emotiv-Nutzerbasis nutzte und auf der EmotivLABS-Plattform bereitgestellt wurde, konnten wir diese Probleme umgehen. Dies ermöglichte es uns, eine sichere Studie durchzuführen, die Daten von Nutzern aus der ganzen Welt erfasste und die hochentwickelten Machine-Learning-Algorithmen von Emotiv nutzte, um das Engagement, die Aufmerksamkeit, das Interesse und den kognitiven Stress des Publikums in Echtzeit zu bewerten.

Die Studie

Um den Mentimeter-Effekt zu bewerten, entwarfen wir ein Experiment, bei dem sich die Personen zwei Präsentationen ansahen; eine mit Mentimeter und die andere mit Powerpoint. Während sie sich die Präsentationen ansahen, erfassten wir ortsunabhängig EEG-Daten und bewerteten ihre Gehirnaktivität in den Bereichen Engagement, Aufmerksamkeit, Interesse und kognitiver Stress. Wir sammelten auch demografische Daten und Daten aus Umfragen zur Selbsteinschätzung.

Teilnehmer

Achtundzwanzig Teilnehmer wurden für die Studie aus dem Emotiv-Kundenstamm rekrutiert, online über E-Mail-Kommunikation und Online-Formulare. Diese Stichprobengröße war geringer, als wir es uns gewünscht hätten. Da wir jedoch unter einem strengen Zeitplan für das Projekt standen, ist es bemerkenswert, dass wir diese Anzahl in kurzer Zeit rekrutieren konnten, was die Effizienz der Teilnehmerrekrutierung mit EmotivLABS widerspiegelt. Mit Einverständnis wurden demografische Daten erhoben, damit Mentimeter verstehen konnte, wie sich diese Effekte auf eine Vielzahl von Menschen auswirken würden.

Es wurden Teilnehmer aus über 15 verschiedenen Ländern rekrutiert, im Alter von 21 bis 64 Jahren. Die weltweite Online-Rekrutierung ermöglichte es uns außerdem, ein breites Spektrum an Bildungsniveaus, Berufen, musikalischen Fähigkeiten und Fachwissen zu den relevanten Themen abzudecken. Siehe Abbildungen 1 bis 3 für die Merkmale der Teilnehmer.

Abbildung 1. Demografische Daten der Teilnehmer.

Abbildung 2. Bildungsstand und musikalische Fähigkeiten der Teilnehmer.

Abbildung 3. Selbsteingeschätztes Wissen zu den Themen.

Methode

Eine Rekrutierungsumfrage wurde per E-Mail an den Emotiv-Kundenstamm an alle gesendet, die an einer Teilnahme an einer Online-Studie interessiert sein könnten. Mithilfe von Videokonferenzsoftware begannen wir mit einer Einführungsveranstaltung, in der wir den Teilnehmern die Grundlagen der Durchführung des Experiments erklärten. Alle Teilnehmer richteten vor dem Anruf ihr Emotiv EPOC, EPOC+ oder EPOCX (https://www.emotiv.com/epoc-x/) ein, und nach einer kurzen Überprüfung der Datenqualität durch den Director of Research von Emotiv verfolgte die EmotivLABS-Software automatisch deren Signalqualität während der gesamten Aufzeichnung.

Das gesamte Experiment wurde mit dem Emotiv Web-Platform Experiment Builder (https://www.emotiv.com/emotivpro/build/) erstellt. Die EmotivLABS-Plattform führte die Teilnehmer durch die Baseline (stilles Sitzen mit offenen und geschlossenen Augen), einige Fragebögen, um festzustellen, ob es am jeweiligen Tag Faktoren gab, die das EEG beeinflussen könnten, und forderte sie dann auf, mit ihrer ersten Präsentation zu beginnen. Ein Vertreter von Mentimeter, Oscar, präsentierte ein Webinar zu einem von 2 Themen. Eine Präsentation wurde mit Mentimeter und die andere mit Powerpoint durchgeführt. Die Präsentationen hatten auch unterschiedliche Inhalte; eine war „The Harmonic Series“ und die andere „Artificial Intelligence in Music“. Wir haben diese Präsentationsbedingungen ausbalanciert, um sicherzustellen, dass eventuelle Effekte nicht auf den Inhalt, sondern auf die verwendete Software zurückzuführen sind (siehe Abbildung 4).

Abbildung 4. Ausgeglichene Bedingungen für jede Gruppe.

Nach der zweiten Präsentation füllten die Teilnehmer den Fragebogen aus, und anschließend erfassten wir eine letzte Sitzung des Baseline-EEGs. Siehe Abbildung 5 für eine Übersicht über das Protokoll.

Abbildung 5. Versuchsübersicht.

Emotiv Performance Metrics

Emotiv Performance Metrics (PM) sind neurophysiologische Maße für kognitive und affektive Zustände. Es handelt sich um proprietäre Algorithmen des maschinellen Lernens, die Echtzeitwerte aggregierter Elektroenzephalographie-Messungen (EEG) liefern; variierende Gehirnwellenamplituden, räumliche Verteilungen, Leistungen und Frequenzen feuern im Gehirn von Neuronen.

EEG-Daten von Hunderten von Personen in kontrollierten psychologischen Experimenten und realen Umgebungen wurden gesammelt und zur Erstellung dieser Algorithmen verwendet. Jede der Leistungsmetriken wird auf der Grundlage der eigenen „Bandbreite“ der Gehirnaktivität des einzelnen Benutzers skaliert und maßgeschneidert (siehe Abbildung 6 für eine Übersicht der in dieser Studie verwendeten PMs).

Abbildung 6. Übersicht der Emotiv Performance Metrics

Ergebnisse

Mentimeter vs. Powerpoint: Allgemeine PM-Muster

Wir untersuchten zunächst die Gehirnaktivität auf Gruppenebene über jede der Präsentationen als Ganzes. Abbildung 7 zeigt den Durchschnitt jedes PM für Mentimeter-Präsentationen und Powerpoint-Präsentationen. Im Vergleich zu Powerpoint zeigten die Personen statistisch signifikant geringere Werte an Langeweile sowie höhere Werte an Engagement, Aufmerksamkeit und kognitiver Belastung. Es gab keinen statistischen Unterschied beim Interesse; der numerische Trend neigte jedoch zu mehr Interesse bei der Mentimeter-Präsentation.

Abbildung 7. Durchschnittliche PM über die gesamte Präsentation im Vergleich nach Präsentationsplattform.

Wir haben uns dann angesehen, wie die einzelnen Personen auf die jeweiligen Präsentationen reagierten. In Abbildung 8 weisen „breitere“ Formen auf mehr individuelle PM-Beobachtungen bei diesem Wert hin und „schmalere“ Formen auf weniger PM-Beobachtungen bei diesem Wert. Diese Muster legten nahe, dass die Mentimeter-Präsentationen homogenere Reaktionen hervorriefen als Powerpoint. Mit anderen Worten: Die Reaktionen auf Mentimeter waren ähnlich, während Powerpoint als polarisierender empfunden wurde.

Abbildung 8. Verteilung der individuellen durchschnittlichen PMs im Vergleich nach Präsentationsplattform.

Mentimeter vs. Powerpoint: PMs im Zeitverlauf

Um ein Gefühl dafür zu bekommen, wie die Teilnehmer im Verlauf der Präsentation reagierten, berechneten wir die durchschnittlichen PM-Werte der Gruppe für jede Folie für jede der Plattformen (Mentimeter vs. Powerpoint) und jeden Inhalt (KI vs. Harmonics). Abbildung 9 zeigt die auffälligsten Muster.

Abbildung 9. Zeitlicher Verlauf der PMs über die Folien hinweg.

Bei den KI-Inhalten war die Langeweile über die gesamte Präsentation hinweg geringer. Wir beobachteten ein interessantes Langeweile-Muster bei den Harmonics-Inhalten, wo die Langeweile zur Mitte der Präsentation hin anstieg und dann wieder abfiel. Dies deutete darauf hin, dass der einzigartige, einbindende Charakter von Mentimeter-„Events“ dazu beitrug, aufkommende Langeweile abzumildern, die im Verlauf einer Präsentation auftreten kann.

Wir beobachteten Engagement-Werte, die bei Mentimeter bei beiden Inhaltsarten über fast die gesamte Präsentation hinweg höher waren. Von den insgesamt 24 Folien gab es nur zwei Fälle, in denen das Engagement bei Mentimeter nicht höher war als bei Powerpoint.

Der Mentimeter-Effekt: Vergleich von Mentimeter-Events mit Powerpoint-Folien

Obwohl wir insgesamt feststellten, dass die Menschen positiv auf Mentimeter reagierten, wollten wir tiefer graben und sehen, wie sich die spezifischen Mentimeter-Events im Vergleich zu den Powerpoint-Folien verhielten. Mentimeter-Events sind Situationen, in denen das Publikum ermutigt wird, über seine Mobilgeräte mit der Präsentation zu interagieren. Beispielsweise wurden die Teilnehmer nach ihrer persönlichen Meinung zu einem Thema gefragt oder sie wurden gebeten, eine Quizfrage im Zusammenhang mit der Präsentation zu beantworten. Abbildung 10 zeigt die durchschnittliche PM, die für Mentimeter-Events und Powerpoint-Folien beobachtet wurde.

Abbildung 10. Vergleich der PM-Werte für Mentimeter-Events und Powerpoint-Folien.

Wir beobachteten, dass Mentimeter-Events im Vergleich zu Powerpoint-Folien zu weniger Langeweile und mehr Engagement, Aufmerksamkeit, Interesse und kognitiver Belastung führten. Die größten Effekte zeigten sich bei der Langeweile und dem Engagement, die um 16 % sanken beziehungsweise um 13 % stiegen.

Der Mentimeter-Effekt: Wie schneiden die verschiedenen Mentimeter-Events im Vergleich ab?

Während Mentimeter-Events im Allgemeinen positive Reaktionen beim Publikum hervorriefen, wollten wir wissen, ob einige Events besser waren als andere. Die Mentimeter-Präsentationen enthielten drei Arten von Events: Meinungs-Events, bei denen das Publikum nach seiner Meinung zu einem Thema gefragt wurde; Quiz-Events, bei denen dem Publikum Fragen zum Inhalt der Präsentation gestellt wurden; und Video-Events, bei denen sich die Teilnehmer ein Video ansahen. Abbildung 11 zeigt die PM-Werte für jeden Event-Typ. Zum Vergleich haben wir auch Powerpoint-Folien aufgenommen.

Abbildung 11. Mittlere PM für jeden Mentimeter-Event-Typ. Mittlere PM für Powerpoint-Folie zum Vergleich enthalten.

Meinungs-Events zeigten die konsistenteste Wirkung, indem sie im Vergleich zu den anderen Events am wenigsten Langeweile und am meisten Engagement, Aufmerksamkeit, Interesse und kognitive Belastung hervorriefen. Interessanterweise neigten Video-Events dazu, am meisten Langeweile und am wenigsten Engagement und Aufmerksamkeit hervorzurufen.

Der Mentimeter-Effekt: Ein genauerer Blick auf das Engagement

Obwohl alle PMs in Richtung einer positiven Reaktion auf Mentimeter-Präsentationen tendierten, schien das Engagement den konsistentesten Effekt zu haben. Um dies genauer zu untersuchen, haben wir den Punkt erfasst, an dem jeder Teilnehmer sein maximales Engagement-PM zeigte. Abbildung 12 zeigt, dass eine größere Anzahl maximaler Engagement-Werte während der Mentimeter-Präsentation auftrat. Darüber hinaus traten 70 % der maximalen Engagement-Werte der Teilnehmer während eines Mentimeter-Events auf.

Abbildung 12. Verteilung der maximalen Engagement-PM.

Der Mentimeter-Effekt: Vergleich von objektiven und subjektiven Messungen

Während das EEG objektive Reaktionen auf Reize indizieren kann, liefern Fälle, in denen diese Maße durch Selbstberichte untermauert werden, überzeugende Beweise für Effekte. Abbildung 13 zeigt die subjektiven Engagement-Werte für die fünf auf das Engagement bezogenen Fragen, die am Ende des Experiments gestellt wurden.

Abbildung 13. Subjektive Engagement-Werte, wie sie von den Teilnehmern auf einer 1–5-Likert-Skala von „Überhaupt nicht“ bis „Äußerst“ angegeben wurden.


Die Antworten auf alle Fragen stützten die Ergebnisse der Gehirndaten. Im Vergleich zu Powerpoint-Präsentationen führten Mentimeter-Präsentationen dazu, dass sich die Teilnehmer stärker an den Präsentationen beteiligt fühlten, sich stärker auf den Präsentator einließen, mehr Interesse am Inhalt zeigten, mehr Freude an der Präsentation empfanden und das Gefühl hatten, während der Präsentation mehr neue Inhalte gelernt zu haben.

Zusammenfassung

Am Ende der Studie übergab das Emotiv-Forschungsteam Mentimeter einen detaillierten Bericht über die Ergebnisse. Dies ermöglichte es Mentimeter, ihr Produkt besser zu verstehen und zu erfahren, was es für ihre Nutzer zu einer so positiven Erfahrung machte. Mentimeter erhielt nicht nur empirische Daten, die zeigten, dass ihr Produkt ein höheres Engagement, mehr Aufmerksamkeit und eine höhere kognitive Belastung hervorrief und gleichzeitig die Langeweile verringerte, sondern auch verwertbare Erkenntnisse darüber, welche ihrer besonderen Funktionen die Nutzer am meisten fesselten. Der Bericht von Mentimeter über die Studienergebnisse ist zu finden unter https://www.mentimeter.com/campaigns/the-mentimeter-effect?

Studien wie der Mentimeter-Effekt stellen nur einen winzigen Bruchteil der Möglichkeiten für ortsunabhängige, optimierte und personalisierte EEG-Experimente dar. Von der Bewertung von Verbraucherpräferenzen bis hin zur Untersuchung von psychischen Gesundheitsproblemen ist die Emotiv-Forschungssuite die ideale Plattform für skalierbare EEG-Forschung. In Zusammenarbeit mit unserem Forschungsteam können Einzelpersonen, Unternehmen und Institutionen die Kraft der Neurowissenschaft nutzen, um Einblicke in die menschliche Bevölkerung zu gewinnen. Diese Lösung stellt die ideale Antwort auf die moderne Neurowissenschaft dar, die immun gegen Krisen im Bereich der öffentlichen Gesundheit, resistent gegen schrumpfende Budgets und offen für eine globale Gemeinschaft ist.


Wenn Sie an neurowissenschaftliche Forschung denken, haben Sie wahrscheinlich Bilder von Wissenschaftlern in weißen Kitteln vor Augen, die an einer Universität oder einem Krankenhaus große, teure medizinische Geräte bedienen. Sicherlich erfordern einige neurowissenschaftliche Methoden wie die Positronen-Emissions-Tomographie (PET), die funktionelle Magnetresonanztomographie (fMRI) und die Magnetoenzephalographie (MEG) diese großen, komplexen Systeme, die mit entsprechend hohen Preisen verbunden sind. Elektroenzephalographie-Systeme (EEG) sind jedoch im Allgemeinen kleiner und kostengünstiger. Die Technologie hat sich von Papieraufzeichnungen und großen Computern zu kabellosen, mobilen, einfach einzurichtenden und relativ kostengünstigen Systemen entwickelt. Neben dem geringeren Platzbedarf und dem geringeren finanziellen Aufwand hat sich das EEG aufgrund seiner hohen zeitlichen Auflösung als führendes Instrument zur Dekodierung der Gehirnaktivität etabliert. Während PET und fMRI Veränderungen der Gehirnaktivität im Sekundenbereich messen, kann das EEG Veränderungen der Aktivität im Millisekundenbereich erkennen und ist somit in der Lage, Prozesse zu indizieren, die andernfalls unbemerkt bleiben würden.

Was misst das EEG?

Wenn Ihre Neuronen feuern, setzen sie winzige Mengen an Elektrizität frei. Wenn viele Neuronen im selben Bereich feuern, beispielsweise wenn Sie über etwas nachdenken, ist das resultierende elektrische Feld außerhalb des Schädels messbar. EEG-Systeme nutzen dieses Phänomen, indem sie einfach die Spannungsänderungen im Laufe der Zeit mithilfe von Sensor-Arrays auf der Kopfhaut messen. Sie können sich diese Sensoren wie winzige Mikrofone vorstellen, die den elektrischen Schall Ihres Gehirns messen. Wir können diese Signale dann in digitale Form umwandeln, auf einem Computer erfassen sowie verarbeiten und analysieren, um aussagekräftige Muster abzuleiten.

Warum ist das EEG wichtig?

Oft können wir Dinge nicht einfach messen, indem wir Menschen fragen oder ihr Verhalten beobachten. Selbst wenn wir sie fragen können, berichten die Menschen nicht immer genau. Das EEG ermöglicht uns ein Fenster in das Gehirn; ein Fenster, das von Vorurteilen, Einstellungen oder Überzeugungen unbeeinflusst ist. Wenn Sie beispielsweise jemanden fragen, ob er sich entspannt fühlt, neigt er, selbst wenn er es nicht ist, möglicherweise dazu, mit Ja zu antworten, da Menschen oft ungern zugeben, wenn sie ängstlich sind.

Durch die Beobachtung ihres EEGs kann ein Forscher möglicherweise feststellen, dass die Person entgegen ihrer Behauptung tatsächlich eine hohe Erregung erfährt, die auf einen nicht entspannten Zustand hindeutet. Im Labor wird das EEG häufig zur Messung grundlegender kognitiver Prozesse wie der auditiven oder visuellen Wahrnehmung verwendet, was Forschern helfen kann, diese Prozesse besser zu verstehen oder zu verstehen, wie sich Krankheiten auf das Gehirn auswirken. Diese Art von Technologie ist entscheidend für das Verständnis von Phänomenen, über die nicht berichtet werden kann oder bei denen eine Fehlberichterstattung wahrscheinlich ist.

Warum sollten wir ein EEG außerhalb des Labors durchführen?

Die EEG-Technologie ist eine hervorragende Technologie zum Verständnis von Gehirnprozessen. Ein Großteil der laborbasierten EEG-Forschung ist auf die Untersuchung grundlegender Funktionen wie Wahrnehmung und Kognition ausgerichtet. Labore sind hierfür eine ideale Umgebung, da es sich um hochgradig kontrollierte Orte handelt, an denen Forscher externe Variablen berücksichtigen und eliminieren können. Wir verbringen unser Leben jedoch nicht in einem Labor. Wir sind gehende, sprechende, interagierende Wesen, die ein dynamisches Leben führen, das von reichhaltigen und vielfältigen Erfahrungen geprägt ist. Diese Tatsache macht die Verallgemeinerung von Laborstudien auf unkontrollierte Umgebungen schwierig. Indem wir die Technologie aus dem Labor herausholen, können wir Menschen und ihre Gehirnaktivität in realen Umgebungen untersuchen, die näher an der Art und Weise liegen, wie wir unser Leben tatsächlich leben.

Noch vor nicht allzu langer Zeit war die Durchführung von EEG-Experimenten außerhalb des Labors undenkbar. Die Systeme waren groß und mussten an Verstärker, Netzteile und Datenübertragungseinheiten angeschlossen werden. Zudem war die Einrichtung dieser Systeme zeitaufwendig und für die Teilnehmer oft unkomfortabel. Bedeutende technologische Fortschritte haben dazu geführt, dass Systeme kleiner, kostengünstiger und kabellos gebaut werden konnten. Durch diese erhöhte Portabilität und den niedrigeren Preis haben kostengünstige und einfach zu bedienende EEG-Systeme eine spürbare Verbreitung erfahren. Emotiv ist seit über einem Jahrzehnt führend in diesem Bereich und hat das erste kommerziell erhältliche EEG-System auf den Markt gebracht. In dieser Zeit hat Emotiv sechs verschiedene Systeme auf den Markt gebracht, die von Zwei-Kanal-Ohrhörern bis hin zu 32-Kanal-Forschungskappen reichen.

Die Entwicklung dieser kommerziellen Systeme hatte noch einen weiteren Effekt: Einen drastisch verbesserten Zugang zu neurowissenschaftlichen Methoden. Die Neurowissenschaft ist nicht mehr nur Akademikern oder Klinikern vorbehalten. Alle Menschen haben nun die Mittel, diese Systeme für den Heimgebrauch zu erwerben. Die Motivationen dafür sind je nach Demografie unterschiedlich und reichen von Freizeitnutzern über Bastler bis hin zu Bürgerwissenschaftlern. Darüber hinaus erkennen kommerzielle Unternehmen schnell die Möglichkeit, diese Systeme in ihren Branchen einzusetzen, ohne dass eigene, interne neurowissenschaftliche Abteilungen erforderlich sind.

Was sind die praktischen Anwendungen des EEG in der realen Welt?

Die Anwendungen des EEGs außerhalb des Labors sind zahlreich und vielfältig. Als klinisches Instrument kann das EEG zur langfristigen Überwachung der kognitiven Funktionen von Menschen eingesetzt werden, ohne dass diese eine Einrichtung aufsuchen müssen. Die Forschung hat das EEG beispielsweise als Biomarker für Demenz bestätigt (Chatzikonstantinou et al., 2021). Darüber hinaus kann es sogar zur Vorhersage des Übergangs von einer leichten kognitiven Beeinträchtigung zur Demenz eingesetzt werden (Engedal et al., 2020). Ein konsistentes EEG zu Hause wäre besonders hilfreich bei diesen Bevölkerungsgruppen, die überwiegend aus älteren Erwachsenen bestehen, für die regelmäßige Reisen zu einer Forschungseinrichtung möglicherweise nicht machbar sind.

Ein weiteres aktuelles Beispiel für eine EEG-Anwendung in freier Wildbahn ist die jüngste Aufmerksamkeit, die Schädel-Hirn-Traumata im Sport gewidmet wurde. In Sportarten mit hohem Körperkontakt, wie dem professionellen Football, sind Gehirnerschütterungen eine häufige Verletzung. Gehirnerschütterungen sind besorgniserregend, da sie sich oft einer klinischen Erkennung entziehen und schädliche Auswirkungen auf die kognitiven Funktionen einer Person haben können. Belege stützen den Einsatz des EEGs zur Unterstützung der Diagnose von Gehirnerschütterungen und zur Unterstützung des klinischen Managements nach einer Verletzung (Corbin-Berrigan et al., 2020). Natürlich wäre das Vorhandensein eines tragbaren EEGs an der Seitenlinie ein wirksames Instrument, um Teams dabei zu helfen, gute Entscheidungen im Hinblick auf das Wohlergehen ihrer Spieler zu treffen.

Kommerzielle Unternehmen können ebenfalls stark von realen EEG-Daten profitieren. Neuromarketing ist ein weit gefasster Begriff, wird aber im Allgemeinen mit der Gewinnung von Erkenntnissen über Verbraucherpräferenzen und der Vorhersage von Verhalten durch die Messung neuronaler oder anderer physiologischer Signale in Verbindung gebracht. Der Wert der Verwendung des EEGs zur Untersuchung von Verbraucherwünschen liegt in der Fähigkeit der Methode, objektive Reaktionen zu indizieren. Manchmal entspricht das, was Menschen berichten, nicht dem, was sie tatsächlich fühlen, da Menschen einer Vielzahl von Vorurteilen unterliegen. Sie können auch den starken Wunsch haben, anderen zu gefallen oder Peinlichkeiten zu vermeiden. Selbst die Art und Weise, wie eine Frage formuliert ist, kann die Wahrnehmung eines Produkts durch eine Person beeinflussen. Das EEG ermöglicht es Forschern, diese Eigenschaften zu umgehen, und bietet einen ungefilterten Einblick in die Art und Weise, wie eine Person Informationen verarbeitet. Durch die Nutzung dieser Datenströme können Unternehmen traditionelle Marketinginstrumente ergänzen oder ersetzen.

Was sind einige Hindernisse für ein EEG in der realen Welt?

Die Kosten sind vielleicht die größte Barriere für die Durchführung von EEG-Experimenten in der realen Welt. Obwohl sie kostengünstiger sind als andere bildgebende Verfahren des Gehirns, können EEG-Systeme immer noch groß und teuer sein. Um die große Datenmenge sinnvoll zu nutzen, sind Verarbeitungs- und Analysepipelines erforderlich. Die Datensätze müssen zudem sicher gespeichert werden. Dies macht die interne Neurowissenschaft für viele kleinere Unternehmen unerschwinglich.

Die Kosten für die Durchführung eines realen EEGs steigen weiter an, wenn man eines der kritischen Mankos der humanwissenschaftlichen Forschung berücksichtigt: die Frage der repräsentativen Stichprobenerhebung. Viele Studien sind durch die Realität der Teilnehmerrekrutierung eingeschränkt, die oft standardmäßig auf eine Gelegenheitsstichprobe zurückgreift (z. B. Universitätsstudenten). Dies führt dazu, dass ein Großteil der Forschung vom „WEIRD“-Problem geplagt ist, bei dem die meisten Teilnehmer weiß, gebildet, aus industrialisierten Regionen, reich und in Demokratien ansässig sind. Die bloße Verlagerung des EEGs außerhalb des Labors löst dieses Problem nicht, und der Aufwand für die Rekrutierung von Stichproben, die sich aus Menschen mit unterschiedlichen Kulturen, Bildungsniveaus, Interessen und Erfahrungen zusammensetzen, kann finanziell und logistisch unerschwinglich sein.

Wie kann ich EEG in der realen Welt in großem Maßstab durchführen?

Angesichts der Kosten für die Durchführung von EEG-Messungen in der realen Welt würden viele annehmen, dass neurowissenschaftliche Studien der Bereich gut finanzierter akademischer Einrichtungen und Unternehmen bleiben. Neben der Revolutionierung der Landschaft mit tragbaren, kostengünstigen EEG-Systemen hat Emotiv jedoch die Plattformen EmotivPRO Builder und EmotivLABS ins Leben gerufen, mit denen Unternehmen neurowissenschaftliche Experimente in großem Maßstab entwerfen und durchführen können. EmotivPRO Builder ist eine intuitive, grafische Benutzeroberfläche, die dem Benutzer die vollständige Kontrolle über ein Experiment gibt und Anwendern aller Erfahrungsstufen das Entwerfen von EEG-Studien erleichtert. Technisch versiertere Benutzer können auch in der Sprache Python geschriebene PsychoPy-Experimente importieren.

Nach dem Erstellen eines Experiments können Benutzer dieses auf EmotivLABS bereitstellen. Dies ist nicht nur eine Präsentationsplattform, sondern optimiert auch die Teilnehmerrekrutierung über ihre Dashboards und bietet Forschern Zugang zum breiten Emotiv-Unterstützer-Pool. Auch die Auszahlung an die Teilnehmer kann über die Plattform abgewickelt werden. Der Emotiv-Unterstützer-Pool stammt derzeit aus 84 Ländern. Fast die Hälfte ist zweisprachig und umfasst Menschen mit unterschiedlichstem Bildungshintergrund.

Für diejenigen Unternehmen, die sich unsicher sind, wie sie die Leistungsfähigkeit der Neurowissenschaft am besten nutzen können, kann das Emotiv Research as a Service-Team beratend hinzugezogen werden. Das Forschungsteam identifiziert die Kernfragen, entwirft ein Experiment, rekrutiert Teilnehmer, sammelt, verarbeitet und analysiert die Daten und erstellt personalisierte Berichte über die Ergebnisse. Ihr Input ist bei jedem Schritt willkommen. Ihre Partnerschaft mit dem Emotiv-Forschungsteam stellt eine echte End-to-End-Lösung für den Einstieg in die neurowissenschaftliche Revolution dar.

Um einen spezifischen Anwendungsfall zu veranschaulichen, präsentieren wir unten eine Fallstudie einer kürzlichen Partnerschaft.

Der Mentimeter-Effekt: Eine Fallstudie des realen EEGs mit EmotivLABS

Mentimeter ist eine Softwareplattform für multimediale Präsentationen. Die meisten Menschen sind mit Microsoft Powerpoint vertraut. Unzählige Stunden wurden für das Halten von Powerpoint-Präsentationen aufgewendet, bei denen das Publikum eine passive Rolle spielt. Mentimeter ermöglicht es den Benutzern ebenfalls, Informationen mithilfe von Text, Bildern, Audio und Video zu vermitteln, jedoch mit einer Besonderheit. Mentimeter unterscheidet sich durch seine Funktionen, die eine interaktive Live-Einbindung des Publikums ermöglichen. Neben den typischen Folien können Präsentatoren Ereignisse einbauen, mit denen das Publikum über seine persönlichen Geräte interagieren kann. So können die Zuschauer beispielsweise darüber abstimmen, auf welche Inhalte sie sich in der Präsentation konzentrieren möchten. Oder sie können ihre Meinung zu einem bestimmten Thema äußern oder Quizfragen zu dem beantworten, was sie gerade gesehen haben. Auf diese Weise ermöglicht Mentimeter dynamischere und lebendigere Präsentationen als Powerpoint.

Mentimeter wusste, dass sie ein besonderes Produkt hatten und dass die Leute es wahrscheinlich fesselnder finden würden. Sie wollten sich jedoch nicht ausschließlich auf die subjektiven Berichte ihrer Nutzer verlassen. Sie wollten objektive, granulare Daten, die genau zeigen, was Mentimeter so besonders macht. Sie wandten sich an Emotiv, um ein Forschungsprojekt durchzuführen, um die Antworten darauf zu finden. Gemeinsam mit unserem Forschungsteam haben wir Kernfragen identifiziert, die den Kern des Erfolgsgeheimnisses von Mentimeter treffen.

Kernfragen:

  • Wie viel fesselnder ist eine Präsentation auf Mentimeter im Vergleich zu einer traditionelleren Powerpoint-Präsentation?

  • Welche der besonderen Funktionen von Mentimeter ziehen die meiste Aufmerksamkeit des Publikums auf sich?

  • Wie verändert sich die Aufmerksamkeit im Verlauf der Präsentation? Lässt sie nach, wie man es bei einer langen Powerpoint-Präsentation erwarten würde?

  • Wie ist die Beziehung zwischen Engagement und Aufmerksamkeit? Schenken die Menschen mehr Aufmerksamkeit, wenn sie engagiert sind?

  • Bei Vorträgen und Präsentationen geht es oft darum, neue Informationen zu lernen und zu behalten. Hilft Mentimeter uns, besser zu lernen?

Um diese Fragen zu beantworten, hat das Emotiv-Forschungsteam ein maßgeschneidertes Experiment entwickelt. Normalerweise würde diese Art von Studie so durchgeführt, dass Personen in einem Raum versammelt und EEG-Daten auf einem lokalen Computer erfasst werden, während die Teilnehmer eine traditionelle Präsentation im Vergleich zu einer Mentimeter-Präsentation ansehen. Die Rekrutierung von Teilnehmern aus einem einzigen Gebiet und deren Zusammenführung in einem engen Raum war aus mehreren Gründen nicht vorteilhaft.

Der erste Grund war die einfache Logistik. Um zu unserem Standort zu kommen, müssten die Teilnehmer reisen, was die Anzahl der Freiwilligen einschränken könnte. Ebenso könnte die Rekrutierung von Teilnehmern aus einer einzigen Region zu einer nicht repräsentativen Stichprobe führen. Das zweite Problem war die öffentliche Gesundheit. Mitten in einer Pandemie war die EEG-Forschung aufgrund des engen zwischenmenschlichen Kontakts, der für die Einrichtung der Systeme erforderlich ist, stark eingeschränkt. Durch die Organisation einer ortsunabhängigen Studie, die die Emotiv-Nutzerbasis nutzte und auf der EmotivLABS-Plattform bereitgestellt wurde, konnten wir diese Probleme umgehen. Dies ermöglichte es uns, eine sichere Studie durchzuführen, die Daten von Nutzern aus der ganzen Welt erfasste und die hochentwickelten Machine-Learning-Algorithmen von Emotiv nutzte, um das Engagement, die Aufmerksamkeit, das Interesse und den kognitiven Stress des Publikums in Echtzeit zu bewerten.

Die Studie

Um den Mentimeter-Effekt zu bewerten, entwarfen wir ein Experiment, bei dem sich die Personen zwei Präsentationen ansahen; eine mit Mentimeter und die andere mit Powerpoint. Während sie sich die Präsentationen ansahen, erfassten wir ortsunabhängig EEG-Daten und bewerteten ihre Gehirnaktivität in den Bereichen Engagement, Aufmerksamkeit, Interesse und kognitiver Stress. Wir sammelten auch demografische Daten und Daten aus Umfragen zur Selbsteinschätzung.

Teilnehmer

Achtundzwanzig Teilnehmer wurden für die Studie aus dem Emotiv-Kundenstamm rekrutiert, online über E-Mail-Kommunikation und Online-Formulare. Diese Stichprobengröße war geringer, als wir es uns gewünscht hätten. Da wir jedoch unter einem strengen Zeitplan für das Projekt standen, ist es bemerkenswert, dass wir diese Anzahl in kurzer Zeit rekrutieren konnten, was die Effizienz der Teilnehmerrekrutierung mit EmotivLABS widerspiegelt. Mit Einverständnis wurden demografische Daten erhoben, damit Mentimeter verstehen konnte, wie sich diese Effekte auf eine Vielzahl von Menschen auswirken würden.

Es wurden Teilnehmer aus über 15 verschiedenen Ländern rekrutiert, im Alter von 21 bis 64 Jahren. Die weltweite Online-Rekrutierung ermöglichte es uns außerdem, ein breites Spektrum an Bildungsniveaus, Berufen, musikalischen Fähigkeiten und Fachwissen zu den relevanten Themen abzudecken. Siehe Abbildungen 1 bis 3 für die Merkmale der Teilnehmer.

Abbildung 1. Demografische Daten der Teilnehmer.

Abbildung 2. Bildungsstand und musikalische Fähigkeiten der Teilnehmer.

Abbildung 3. Selbsteingeschätztes Wissen zu den Themen.

Methode

Eine Rekrutierungsumfrage wurde per E-Mail an den Emotiv-Kundenstamm an alle gesendet, die an einer Teilnahme an einer Online-Studie interessiert sein könnten. Mithilfe von Videokonferenzsoftware begannen wir mit einer Einführungsveranstaltung, in der wir den Teilnehmern die Grundlagen der Durchführung des Experiments erklärten. Alle Teilnehmer richteten vor dem Anruf ihr Emotiv EPOC, EPOC+ oder EPOCX (https://www.emotiv.com/epoc-x/) ein, und nach einer kurzen Überprüfung der Datenqualität durch den Director of Research von Emotiv verfolgte die EmotivLABS-Software automatisch deren Signalqualität während der gesamten Aufzeichnung.

Das gesamte Experiment wurde mit dem Emotiv Web-Platform Experiment Builder (https://www.emotiv.com/emotivpro/build/) erstellt. Die EmotivLABS-Plattform führte die Teilnehmer durch die Baseline (stilles Sitzen mit offenen und geschlossenen Augen), einige Fragebögen, um festzustellen, ob es am jeweiligen Tag Faktoren gab, die das EEG beeinflussen könnten, und forderte sie dann auf, mit ihrer ersten Präsentation zu beginnen. Ein Vertreter von Mentimeter, Oscar, präsentierte ein Webinar zu einem von 2 Themen. Eine Präsentation wurde mit Mentimeter und die andere mit Powerpoint durchgeführt. Die Präsentationen hatten auch unterschiedliche Inhalte; eine war „The Harmonic Series“ und die andere „Artificial Intelligence in Music“. Wir haben diese Präsentationsbedingungen ausbalanciert, um sicherzustellen, dass eventuelle Effekte nicht auf den Inhalt, sondern auf die verwendete Software zurückzuführen sind (siehe Abbildung 4).

Abbildung 4. Ausgeglichene Bedingungen für jede Gruppe.

Nach der zweiten Präsentation füllten die Teilnehmer den Fragebogen aus, und anschließend erfassten wir eine letzte Sitzung des Baseline-EEGs. Siehe Abbildung 5 für eine Übersicht über das Protokoll.

Abbildung 5. Versuchsübersicht.

Emotiv Performance Metrics

Emotiv Performance Metrics (PM) sind neurophysiologische Maße für kognitive und affektive Zustände. Es handelt sich um proprietäre Algorithmen des maschinellen Lernens, die Echtzeitwerte aggregierter Elektroenzephalographie-Messungen (EEG) liefern; variierende Gehirnwellenamplituden, räumliche Verteilungen, Leistungen und Frequenzen feuern im Gehirn von Neuronen.

EEG-Daten von Hunderten von Personen in kontrollierten psychologischen Experimenten und realen Umgebungen wurden gesammelt und zur Erstellung dieser Algorithmen verwendet. Jede der Leistungsmetriken wird auf der Grundlage der eigenen „Bandbreite“ der Gehirnaktivität des einzelnen Benutzers skaliert und maßgeschneidert (siehe Abbildung 6 für eine Übersicht der in dieser Studie verwendeten PMs).

Abbildung 6. Übersicht der Emotiv Performance Metrics

Ergebnisse

Mentimeter vs. Powerpoint: Allgemeine PM-Muster

Wir untersuchten zunächst die Gehirnaktivität auf Gruppenebene über jede der Präsentationen als Ganzes. Abbildung 7 zeigt den Durchschnitt jedes PM für Mentimeter-Präsentationen und Powerpoint-Präsentationen. Im Vergleich zu Powerpoint zeigten die Personen statistisch signifikant geringere Werte an Langeweile sowie höhere Werte an Engagement, Aufmerksamkeit und kognitiver Belastung. Es gab keinen statistischen Unterschied beim Interesse; der numerische Trend neigte jedoch zu mehr Interesse bei der Mentimeter-Präsentation.

Abbildung 7. Durchschnittliche PM über die gesamte Präsentation im Vergleich nach Präsentationsplattform.

Wir haben uns dann angesehen, wie die einzelnen Personen auf die jeweiligen Präsentationen reagierten. In Abbildung 8 weisen „breitere“ Formen auf mehr individuelle PM-Beobachtungen bei diesem Wert hin und „schmalere“ Formen auf weniger PM-Beobachtungen bei diesem Wert. Diese Muster legten nahe, dass die Mentimeter-Präsentationen homogenere Reaktionen hervorriefen als Powerpoint. Mit anderen Worten: Die Reaktionen auf Mentimeter waren ähnlich, während Powerpoint als polarisierender empfunden wurde.

Abbildung 8. Verteilung der individuellen durchschnittlichen PMs im Vergleich nach Präsentationsplattform.

Mentimeter vs. Powerpoint: PMs im Zeitverlauf

Um ein Gefühl dafür zu bekommen, wie die Teilnehmer im Verlauf der Präsentation reagierten, berechneten wir die durchschnittlichen PM-Werte der Gruppe für jede Folie für jede der Plattformen (Mentimeter vs. Powerpoint) und jeden Inhalt (KI vs. Harmonics). Abbildung 9 zeigt die auffälligsten Muster.

Abbildung 9. Zeitlicher Verlauf der PMs über die Folien hinweg.

Bei den KI-Inhalten war die Langeweile über die gesamte Präsentation hinweg geringer. Wir beobachteten ein interessantes Langeweile-Muster bei den Harmonics-Inhalten, wo die Langeweile zur Mitte der Präsentation hin anstieg und dann wieder abfiel. Dies deutete darauf hin, dass der einzigartige, einbindende Charakter von Mentimeter-„Events“ dazu beitrug, aufkommende Langeweile abzumildern, die im Verlauf einer Präsentation auftreten kann.

Wir beobachteten Engagement-Werte, die bei Mentimeter bei beiden Inhaltsarten über fast die gesamte Präsentation hinweg höher waren. Von den insgesamt 24 Folien gab es nur zwei Fälle, in denen das Engagement bei Mentimeter nicht höher war als bei Powerpoint.

Der Mentimeter-Effekt: Vergleich von Mentimeter-Events mit Powerpoint-Folien

Obwohl wir insgesamt feststellten, dass die Menschen positiv auf Mentimeter reagierten, wollten wir tiefer graben und sehen, wie sich die spezifischen Mentimeter-Events im Vergleich zu den Powerpoint-Folien verhielten. Mentimeter-Events sind Situationen, in denen das Publikum ermutigt wird, über seine Mobilgeräte mit der Präsentation zu interagieren. Beispielsweise wurden die Teilnehmer nach ihrer persönlichen Meinung zu einem Thema gefragt oder sie wurden gebeten, eine Quizfrage im Zusammenhang mit der Präsentation zu beantworten. Abbildung 10 zeigt die durchschnittliche PM, die für Mentimeter-Events und Powerpoint-Folien beobachtet wurde.

Abbildung 10. Vergleich der PM-Werte für Mentimeter-Events und Powerpoint-Folien.

Wir beobachteten, dass Mentimeter-Events im Vergleich zu Powerpoint-Folien zu weniger Langeweile und mehr Engagement, Aufmerksamkeit, Interesse und kognitiver Belastung führten. Die größten Effekte zeigten sich bei der Langeweile und dem Engagement, die um 16 % sanken beziehungsweise um 13 % stiegen.

Der Mentimeter-Effekt: Wie schneiden die verschiedenen Mentimeter-Events im Vergleich ab?

Während Mentimeter-Events im Allgemeinen positive Reaktionen beim Publikum hervorriefen, wollten wir wissen, ob einige Events besser waren als andere. Die Mentimeter-Präsentationen enthielten drei Arten von Events: Meinungs-Events, bei denen das Publikum nach seiner Meinung zu einem Thema gefragt wurde; Quiz-Events, bei denen dem Publikum Fragen zum Inhalt der Präsentation gestellt wurden; und Video-Events, bei denen sich die Teilnehmer ein Video ansahen. Abbildung 11 zeigt die PM-Werte für jeden Event-Typ. Zum Vergleich haben wir auch Powerpoint-Folien aufgenommen.

Abbildung 11. Mittlere PM für jeden Mentimeter-Event-Typ. Mittlere PM für Powerpoint-Folie zum Vergleich enthalten.

Meinungs-Events zeigten die konsistenteste Wirkung, indem sie im Vergleich zu den anderen Events am wenigsten Langeweile und am meisten Engagement, Aufmerksamkeit, Interesse und kognitive Belastung hervorriefen. Interessanterweise neigten Video-Events dazu, am meisten Langeweile und am wenigsten Engagement und Aufmerksamkeit hervorzurufen.

Der Mentimeter-Effekt: Ein genauerer Blick auf das Engagement

Obwohl alle PMs in Richtung einer positiven Reaktion auf Mentimeter-Präsentationen tendierten, schien das Engagement den konsistentesten Effekt zu haben. Um dies genauer zu untersuchen, haben wir den Punkt erfasst, an dem jeder Teilnehmer sein maximales Engagement-PM zeigte. Abbildung 12 zeigt, dass eine größere Anzahl maximaler Engagement-Werte während der Mentimeter-Präsentation auftrat. Darüber hinaus traten 70 % der maximalen Engagement-Werte der Teilnehmer während eines Mentimeter-Events auf.

Abbildung 12. Verteilung der maximalen Engagement-PM.

Der Mentimeter-Effekt: Vergleich von objektiven und subjektiven Messungen

Während das EEG objektive Reaktionen auf Reize indizieren kann, liefern Fälle, in denen diese Maße durch Selbstberichte untermauert werden, überzeugende Beweise für Effekte. Abbildung 13 zeigt die subjektiven Engagement-Werte für die fünf auf das Engagement bezogenen Fragen, die am Ende des Experiments gestellt wurden.

Abbildung 13. Subjektive Engagement-Werte, wie sie von den Teilnehmern auf einer 1–5-Likert-Skala von „Überhaupt nicht“ bis „Äußerst“ angegeben wurden.


Die Antworten auf alle Fragen stützten die Ergebnisse der Gehirndaten. Im Vergleich zu Powerpoint-Präsentationen führten Mentimeter-Präsentationen dazu, dass sich die Teilnehmer stärker an den Präsentationen beteiligt fühlten, sich stärker auf den Präsentator einließen, mehr Interesse am Inhalt zeigten, mehr Freude an der Präsentation empfanden und das Gefühl hatten, während der Präsentation mehr neue Inhalte gelernt zu haben.

Zusammenfassung

Am Ende der Studie übergab das Emotiv-Forschungsteam Mentimeter einen detaillierten Bericht über die Ergebnisse. Dies ermöglichte es Mentimeter, ihr Produkt besser zu verstehen und zu erfahren, was es für ihre Nutzer zu einer so positiven Erfahrung machte. Mentimeter erhielt nicht nur empirische Daten, die zeigten, dass ihr Produkt ein höheres Engagement, mehr Aufmerksamkeit und eine höhere kognitive Belastung hervorrief und gleichzeitig die Langeweile verringerte, sondern auch verwertbare Erkenntnisse darüber, welche ihrer besonderen Funktionen die Nutzer am meisten fesselten. Der Bericht von Mentimeter über die Studienergebnisse ist zu finden unter https://www.mentimeter.com/campaigns/the-mentimeter-effect?

Studien wie der Mentimeter-Effekt stellen nur einen winzigen Bruchteil der Möglichkeiten für ortsunabhängige, optimierte und personalisierte EEG-Experimente dar. Von der Bewertung von Verbraucherpräferenzen bis hin zur Untersuchung von psychischen Gesundheitsproblemen ist die Emotiv-Forschungssuite die ideale Plattform für skalierbare EEG-Forschung. In Zusammenarbeit mit unserem Forschungsteam können Einzelpersonen, Unternehmen und Institutionen die Kraft der Neurowissenschaft nutzen, um Einblicke in die menschliche Bevölkerung zu gewinnen. Diese Lösung stellt die ideale Antwort auf die moderne Neurowissenschaft dar, die immun gegen Krisen im Bereich der öffentlichen Gesundheit, resistent gegen schrumpfende Budgets und offen für eine globale Gemeinschaft ist.


Wenn Sie an neurowissenschaftliche Forschung denken, haben Sie wahrscheinlich Bilder von Wissenschaftlern in weißen Kitteln vor Augen, die an einer Universität oder einem Krankenhaus große, teure medizinische Geräte bedienen. Sicherlich erfordern einige neurowissenschaftliche Methoden wie die Positronen-Emissions-Tomographie (PET), die funktionelle Magnetresonanztomographie (fMRI) und die Magnetoenzephalographie (MEG) diese großen, komplexen Systeme, die mit entsprechend hohen Preisen verbunden sind. Elektroenzephalographie-Systeme (EEG) sind jedoch im Allgemeinen kleiner und kostengünstiger. Die Technologie hat sich von Papieraufzeichnungen und großen Computern zu kabellosen, mobilen, einfach einzurichtenden und relativ kostengünstigen Systemen entwickelt. Neben dem geringeren Platzbedarf und dem geringeren finanziellen Aufwand hat sich das EEG aufgrund seiner hohen zeitlichen Auflösung als führendes Instrument zur Dekodierung der Gehirnaktivität etabliert. Während PET und fMRI Veränderungen der Gehirnaktivität im Sekundenbereich messen, kann das EEG Veränderungen der Aktivität im Millisekundenbereich erkennen und ist somit in der Lage, Prozesse zu indizieren, die andernfalls unbemerkt bleiben würden.

Was misst das EEG?

Wenn Ihre Neuronen feuern, setzen sie winzige Mengen an Elektrizität frei. Wenn viele Neuronen im selben Bereich feuern, beispielsweise wenn Sie über etwas nachdenken, ist das resultierende elektrische Feld außerhalb des Schädels messbar. EEG-Systeme nutzen dieses Phänomen, indem sie einfach die Spannungsänderungen im Laufe der Zeit mithilfe von Sensor-Arrays auf der Kopfhaut messen. Sie können sich diese Sensoren wie winzige Mikrofone vorstellen, die den elektrischen Schall Ihres Gehirns messen. Wir können diese Signale dann in digitale Form umwandeln, auf einem Computer erfassen sowie verarbeiten und analysieren, um aussagekräftige Muster abzuleiten.

Warum ist das EEG wichtig?

Oft können wir Dinge nicht einfach messen, indem wir Menschen fragen oder ihr Verhalten beobachten. Selbst wenn wir sie fragen können, berichten die Menschen nicht immer genau. Das EEG ermöglicht uns ein Fenster in das Gehirn; ein Fenster, das von Vorurteilen, Einstellungen oder Überzeugungen unbeeinflusst ist. Wenn Sie beispielsweise jemanden fragen, ob er sich entspannt fühlt, neigt er, selbst wenn er es nicht ist, möglicherweise dazu, mit Ja zu antworten, da Menschen oft ungern zugeben, wenn sie ängstlich sind.

Durch die Beobachtung ihres EEGs kann ein Forscher möglicherweise feststellen, dass die Person entgegen ihrer Behauptung tatsächlich eine hohe Erregung erfährt, die auf einen nicht entspannten Zustand hindeutet. Im Labor wird das EEG häufig zur Messung grundlegender kognitiver Prozesse wie der auditiven oder visuellen Wahrnehmung verwendet, was Forschern helfen kann, diese Prozesse besser zu verstehen oder zu verstehen, wie sich Krankheiten auf das Gehirn auswirken. Diese Art von Technologie ist entscheidend für das Verständnis von Phänomenen, über die nicht berichtet werden kann oder bei denen eine Fehlberichterstattung wahrscheinlich ist.

Warum sollten wir ein EEG außerhalb des Labors durchführen?

Die EEG-Technologie ist eine hervorragende Technologie zum Verständnis von Gehirnprozessen. Ein Großteil der laborbasierten EEG-Forschung ist auf die Untersuchung grundlegender Funktionen wie Wahrnehmung und Kognition ausgerichtet. Labore sind hierfür eine ideale Umgebung, da es sich um hochgradig kontrollierte Orte handelt, an denen Forscher externe Variablen berücksichtigen und eliminieren können. Wir verbringen unser Leben jedoch nicht in einem Labor. Wir sind gehende, sprechende, interagierende Wesen, die ein dynamisches Leben führen, das von reichhaltigen und vielfältigen Erfahrungen geprägt ist. Diese Tatsache macht die Verallgemeinerung von Laborstudien auf unkontrollierte Umgebungen schwierig. Indem wir die Technologie aus dem Labor herausholen, können wir Menschen und ihre Gehirnaktivität in realen Umgebungen untersuchen, die näher an der Art und Weise liegen, wie wir unser Leben tatsächlich leben.

Noch vor nicht allzu langer Zeit war die Durchführung von EEG-Experimenten außerhalb des Labors undenkbar. Die Systeme waren groß und mussten an Verstärker, Netzteile und Datenübertragungseinheiten angeschlossen werden. Zudem war die Einrichtung dieser Systeme zeitaufwendig und für die Teilnehmer oft unkomfortabel. Bedeutende technologische Fortschritte haben dazu geführt, dass Systeme kleiner, kostengünstiger und kabellos gebaut werden konnten. Durch diese erhöhte Portabilität und den niedrigeren Preis haben kostengünstige und einfach zu bedienende EEG-Systeme eine spürbare Verbreitung erfahren. Emotiv ist seit über einem Jahrzehnt führend in diesem Bereich und hat das erste kommerziell erhältliche EEG-System auf den Markt gebracht. In dieser Zeit hat Emotiv sechs verschiedene Systeme auf den Markt gebracht, die von Zwei-Kanal-Ohrhörern bis hin zu 32-Kanal-Forschungskappen reichen.

Die Entwicklung dieser kommerziellen Systeme hatte noch einen weiteren Effekt: Einen drastisch verbesserten Zugang zu neurowissenschaftlichen Methoden. Die Neurowissenschaft ist nicht mehr nur Akademikern oder Klinikern vorbehalten. Alle Menschen haben nun die Mittel, diese Systeme für den Heimgebrauch zu erwerben. Die Motivationen dafür sind je nach Demografie unterschiedlich und reichen von Freizeitnutzern über Bastler bis hin zu Bürgerwissenschaftlern. Darüber hinaus erkennen kommerzielle Unternehmen schnell die Möglichkeit, diese Systeme in ihren Branchen einzusetzen, ohne dass eigene, interne neurowissenschaftliche Abteilungen erforderlich sind.

Was sind die praktischen Anwendungen des EEG in der realen Welt?

Die Anwendungen des EEGs außerhalb des Labors sind zahlreich und vielfältig. Als klinisches Instrument kann das EEG zur langfristigen Überwachung der kognitiven Funktionen von Menschen eingesetzt werden, ohne dass diese eine Einrichtung aufsuchen müssen. Die Forschung hat das EEG beispielsweise als Biomarker für Demenz bestätigt (Chatzikonstantinou et al., 2021). Darüber hinaus kann es sogar zur Vorhersage des Übergangs von einer leichten kognitiven Beeinträchtigung zur Demenz eingesetzt werden (Engedal et al., 2020). Ein konsistentes EEG zu Hause wäre besonders hilfreich bei diesen Bevölkerungsgruppen, die überwiegend aus älteren Erwachsenen bestehen, für die regelmäßige Reisen zu einer Forschungseinrichtung möglicherweise nicht machbar sind.

Ein weiteres aktuelles Beispiel für eine EEG-Anwendung in freier Wildbahn ist die jüngste Aufmerksamkeit, die Schädel-Hirn-Traumata im Sport gewidmet wurde. In Sportarten mit hohem Körperkontakt, wie dem professionellen Football, sind Gehirnerschütterungen eine häufige Verletzung. Gehirnerschütterungen sind besorgniserregend, da sie sich oft einer klinischen Erkennung entziehen und schädliche Auswirkungen auf die kognitiven Funktionen einer Person haben können. Belege stützen den Einsatz des EEGs zur Unterstützung der Diagnose von Gehirnerschütterungen und zur Unterstützung des klinischen Managements nach einer Verletzung (Corbin-Berrigan et al., 2020). Natürlich wäre das Vorhandensein eines tragbaren EEGs an der Seitenlinie ein wirksames Instrument, um Teams dabei zu helfen, gute Entscheidungen im Hinblick auf das Wohlergehen ihrer Spieler zu treffen.

Kommerzielle Unternehmen können ebenfalls stark von realen EEG-Daten profitieren. Neuromarketing ist ein weit gefasster Begriff, wird aber im Allgemeinen mit der Gewinnung von Erkenntnissen über Verbraucherpräferenzen und der Vorhersage von Verhalten durch die Messung neuronaler oder anderer physiologischer Signale in Verbindung gebracht. Der Wert der Verwendung des EEGs zur Untersuchung von Verbraucherwünschen liegt in der Fähigkeit der Methode, objektive Reaktionen zu indizieren. Manchmal entspricht das, was Menschen berichten, nicht dem, was sie tatsächlich fühlen, da Menschen einer Vielzahl von Vorurteilen unterliegen. Sie können auch den starken Wunsch haben, anderen zu gefallen oder Peinlichkeiten zu vermeiden. Selbst die Art und Weise, wie eine Frage formuliert ist, kann die Wahrnehmung eines Produkts durch eine Person beeinflussen. Das EEG ermöglicht es Forschern, diese Eigenschaften zu umgehen, und bietet einen ungefilterten Einblick in die Art und Weise, wie eine Person Informationen verarbeitet. Durch die Nutzung dieser Datenströme können Unternehmen traditionelle Marketinginstrumente ergänzen oder ersetzen.

Was sind einige Hindernisse für ein EEG in der realen Welt?

Die Kosten sind vielleicht die größte Barriere für die Durchführung von EEG-Experimenten in der realen Welt. Obwohl sie kostengünstiger sind als andere bildgebende Verfahren des Gehirns, können EEG-Systeme immer noch groß und teuer sein. Um die große Datenmenge sinnvoll zu nutzen, sind Verarbeitungs- und Analysepipelines erforderlich. Die Datensätze müssen zudem sicher gespeichert werden. Dies macht die interne Neurowissenschaft für viele kleinere Unternehmen unerschwinglich.

Die Kosten für die Durchführung eines realen EEGs steigen weiter an, wenn man eines der kritischen Mankos der humanwissenschaftlichen Forschung berücksichtigt: die Frage der repräsentativen Stichprobenerhebung. Viele Studien sind durch die Realität der Teilnehmerrekrutierung eingeschränkt, die oft standardmäßig auf eine Gelegenheitsstichprobe zurückgreift (z. B. Universitätsstudenten). Dies führt dazu, dass ein Großteil der Forschung vom „WEIRD“-Problem geplagt ist, bei dem die meisten Teilnehmer weiß, gebildet, aus industrialisierten Regionen, reich und in Demokratien ansässig sind. Die bloße Verlagerung des EEGs außerhalb des Labors löst dieses Problem nicht, und der Aufwand für die Rekrutierung von Stichproben, die sich aus Menschen mit unterschiedlichen Kulturen, Bildungsniveaus, Interessen und Erfahrungen zusammensetzen, kann finanziell und logistisch unerschwinglich sein.

Wie kann ich EEG in der realen Welt in großem Maßstab durchführen?

Angesichts der Kosten für die Durchführung von EEG-Messungen in der realen Welt würden viele annehmen, dass neurowissenschaftliche Studien der Bereich gut finanzierter akademischer Einrichtungen und Unternehmen bleiben. Neben der Revolutionierung der Landschaft mit tragbaren, kostengünstigen EEG-Systemen hat Emotiv jedoch die Plattformen EmotivPRO Builder und EmotivLABS ins Leben gerufen, mit denen Unternehmen neurowissenschaftliche Experimente in großem Maßstab entwerfen und durchführen können. EmotivPRO Builder ist eine intuitive, grafische Benutzeroberfläche, die dem Benutzer die vollständige Kontrolle über ein Experiment gibt und Anwendern aller Erfahrungsstufen das Entwerfen von EEG-Studien erleichtert. Technisch versiertere Benutzer können auch in der Sprache Python geschriebene PsychoPy-Experimente importieren.

Nach dem Erstellen eines Experiments können Benutzer dieses auf EmotivLABS bereitstellen. Dies ist nicht nur eine Präsentationsplattform, sondern optimiert auch die Teilnehmerrekrutierung über ihre Dashboards und bietet Forschern Zugang zum breiten Emotiv-Unterstützer-Pool. Auch die Auszahlung an die Teilnehmer kann über die Plattform abgewickelt werden. Der Emotiv-Unterstützer-Pool stammt derzeit aus 84 Ländern. Fast die Hälfte ist zweisprachig und umfasst Menschen mit unterschiedlichstem Bildungshintergrund.

Für diejenigen Unternehmen, die sich unsicher sind, wie sie die Leistungsfähigkeit der Neurowissenschaft am besten nutzen können, kann das Emotiv Research as a Service-Team beratend hinzugezogen werden. Das Forschungsteam identifiziert die Kernfragen, entwirft ein Experiment, rekrutiert Teilnehmer, sammelt, verarbeitet und analysiert die Daten und erstellt personalisierte Berichte über die Ergebnisse. Ihr Input ist bei jedem Schritt willkommen. Ihre Partnerschaft mit dem Emotiv-Forschungsteam stellt eine echte End-to-End-Lösung für den Einstieg in die neurowissenschaftliche Revolution dar.

Um einen spezifischen Anwendungsfall zu veranschaulichen, präsentieren wir unten eine Fallstudie einer kürzlichen Partnerschaft.

Der Mentimeter-Effekt: Eine Fallstudie des realen EEGs mit EmotivLABS

Mentimeter ist eine Softwareplattform für multimediale Präsentationen. Die meisten Menschen sind mit Microsoft Powerpoint vertraut. Unzählige Stunden wurden für das Halten von Powerpoint-Präsentationen aufgewendet, bei denen das Publikum eine passive Rolle spielt. Mentimeter ermöglicht es den Benutzern ebenfalls, Informationen mithilfe von Text, Bildern, Audio und Video zu vermitteln, jedoch mit einer Besonderheit. Mentimeter unterscheidet sich durch seine Funktionen, die eine interaktive Live-Einbindung des Publikums ermöglichen. Neben den typischen Folien können Präsentatoren Ereignisse einbauen, mit denen das Publikum über seine persönlichen Geräte interagieren kann. So können die Zuschauer beispielsweise darüber abstimmen, auf welche Inhalte sie sich in der Präsentation konzentrieren möchten. Oder sie können ihre Meinung zu einem bestimmten Thema äußern oder Quizfragen zu dem beantworten, was sie gerade gesehen haben. Auf diese Weise ermöglicht Mentimeter dynamischere und lebendigere Präsentationen als Powerpoint.

Mentimeter wusste, dass sie ein besonderes Produkt hatten und dass die Leute es wahrscheinlich fesselnder finden würden. Sie wollten sich jedoch nicht ausschließlich auf die subjektiven Berichte ihrer Nutzer verlassen. Sie wollten objektive, granulare Daten, die genau zeigen, was Mentimeter so besonders macht. Sie wandten sich an Emotiv, um ein Forschungsprojekt durchzuführen, um die Antworten darauf zu finden. Gemeinsam mit unserem Forschungsteam haben wir Kernfragen identifiziert, die den Kern des Erfolgsgeheimnisses von Mentimeter treffen.

Kernfragen:

  • Wie viel fesselnder ist eine Präsentation auf Mentimeter im Vergleich zu einer traditionelleren Powerpoint-Präsentation?

  • Welche der besonderen Funktionen von Mentimeter ziehen die meiste Aufmerksamkeit des Publikums auf sich?

  • Wie verändert sich die Aufmerksamkeit im Verlauf der Präsentation? Lässt sie nach, wie man es bei einer langen Powerpoint-Präsentation erwarten würde?

  • Wie ist die Beziehung zwischen Engagement und Aufmerksamkeit? Schenken die Menschen mehr Aufmerksamkeit, wenn sie engagiert sind?

  • Bei Vorträgen und Präsentationen geht es oft darum, neue Informationen zu lernen und zu behalten. Hilft Mentimeter uns, besser zu lernen?

Um diese Fragen zu beantworten, hat das Emotiv-Forschungsteam ein maßgeschneidertes Experiment entwickelt. Normalerweise würde diese Art von Studie so durchgeführt, dass Personen in einem Raum versammelt und EEG-Daten auf einem lokalen Computer erfasst werden, während die Teilnehmer eine traditionelle Präsentation im Vergleich zu einer Mentimeter-Präsentation ansehen. Die Rekrutierung von Teilnehmern aus einem einzigen Gebiet und deren Zusammenführung in einem engen Raum war aus mehreren Gründen nicht vorteilhaft.

Der erste Grund war die einfache Logistik. Um zu unserem Standort zu kommen, müssten die Teilnehmer reisen, was die Anzahl der Freiwilligen einschränken könnte. Ebenso könnte die Rekrutierung von Teilnehmern aus einer einzigen Region zu einer nicht repräsentativen Stichprobe führen. Das zweite Problem war die öffentliche Gesundheit. Mitten in einer Pandemie war die EEG-Forschung aufgrund des engen zwischenmenschlichen Kontakts, der für die Einrichtung der Systeme erforderlich ist, stark eingeschränkt. Durch die Organisation einer ortsunabhängigen Studie, die die Emotiv-Nutzerbasis nutzte und auf der EmotivLABS-Plattform bereitgestellt wurde, konnten wir diese Probleme umgehen. Dies ermöglichte es uns, eine sichere Studie durchzuführen, die Daten von Nutzern aus der ganzen Welt erfasste und die hochentwickelten Machine-Learning-Algorithmen von Emotiv nutzte, um das Engagement, die Aufmerksamkeit, das Interesse und den kognitiven Stress des Publikums in Echtzeit zu bewerten.

Die Studie

Um den Mentimeter-Effekt zu bewerten, entwarfen wir ein Experiment, bei dem sich die Personen zwei Präsentationen ansahen; eine mit Mentimeter und die andere mit Powerpoint. Während sie sich die Präsentationen ansahen, erfassten wir ortsunabhängig EEG-Daten und bewerteten ihre Gehirnaktivität in den Bereichen Engagement, Aufmerksamkeit, Interesse und kognitiver Stress. Wir sammelten auch demografische Daten und Daten aus Umfragen zur Selbsteinschätzung.

Teilnehmer

Achtundzwanzig Teilnehmer wurden für die Studie aus dem Emotiv-Kundenstamm rekrutiert, online über E-Mail-Kommunikation und Online-Formulare. Diese Stichprobengröße war geringer, als wir es uns gewünscht hätten. Da wir jedoch unter einem strengen Zeitplan für das Projekt standen, ist es bemerkenswert, dass wir diese Anzahl in kurzer Zeit rekrutieren konnten, was die Effizienz der Teilnehmerrekrutierung mit EmotivLABS widerspiegelt. Mit Einverständnis wurden demografische Daten erhoben, damit Mentimeter verstehen konnte, wie sich diese Effekte auf eine Vielzahl von Menschen auswirken würden.

Es wurden Teilnehmer aus über 15 verschiedenen Ländern rekrutiert, im Alter von 21 bis 64 Jahren. Die weltweite Online-Rekrutierung ermöglichte es uns außerdem, ein breites Spektrum an Bildungsniveaus, Berufen, musikalischen Fähigkeiten und Fachwissen zu den relevanten Themen abzudecken. Siehe Abbildungen 1 bis 3 für die Merkmale der Teilnehmer.

Abbildung 1. Demografische Daten der Teilnehmer.

Abbildung 2. Bildungsstand und musikalische Fähigkeiten der Teilnehmer.

Abbildung 3. Selbsteingeschätztes Wissen zu den Themen.

Methode

Eine Rekrutierungsumfrage wurde per E-Mail an den Emotiv-Kundenstamm an alle gesendet, die an einer Teilnahme an einer Online-Studie interessiert sein könnten. Mithilfe von Videokonferenzsoftware begannen wir mit einer Einführungsveranstaltung, in der wir den Teilnehmern die Grundlagen der Durchführung des Experiments erklärten. Alle Teilnehmer richteten vor dem Anruf ihr Emotiv EPOC, EPOC+ oder EPOCX (https://www.emotiv.com/epoc-x/) ein, und nach einer kurzen Überprüfung der Datenqualität durch den Director of Research von Emotiv verfolgte die EmotivLABS-Software automatisch deren Signalqualität während der gesamten Aufzeichnung.

Das gesamte Experiment wurde mit dem Emotiv Web-Platform Experiment Builder (https://www.emotiv.com/emotivpro/build/) erstellt. Die EmotivLABS-Plattform führte die Teilnehmer durch die Baseline (stilles Sitzen mit offenen und geschlossenen Augen), einige Fragebögen, um festzustellen, ob es am jeweiligen Tag Faktoren gab, die das EEG beeinflussen könnten, und forderte sie dann auf, mit ihrer ersten Präsentation zu beginnen. Ein Vertreter von Mentimeter, Oscar, präsentierte ein Webinar zu einem von 2 Themen. Eine Präsentation wurde mit Mentimeter und die andere mit Powerpoint durchgeführt. Die Präsentationen hatten auch unterschiedliche Inhalte; eine war „The Harmonic Series“ und die andere „Artificial Intelligence in Music“. Wir haben diese Präsentationsbedingungen ausbalanciert, um sicherzustellen, dass eventuelle Effekte nicht auf den Inhalt, sondern auf die verwendete Software zurückzuführen sind (siehe Abbildung 4).

Abbildung 4. Ausgeglichene Bedingungen für jede Gruppe.

Nach der zweiten Präsentation füllten die Teilnehmer den Fragebogen aus, und anschließend erfassten wir eine letzte Sitzung des Baseline-EEGs. Siehe Abbildung 5 für eine Übersicht über das Protokoll.

Abbildung 5. Versuchsübersicht.

Emotiv Performance Metrics

Emotiv Performance Metrics (PM) sind neurophysiologische Maße für kognitive und affektive Zustände. Es handelt sich um proprietäre Algorithmen des maschinellen Lernens, die Echtzeitwerte aggregierter Elektroenzephalographie-Messungen (EEG) liefern; variierende Gehirnwellenamplituden, räumliche Verteilungen, Leistungen und Frequenzen feuern im Gehirn von Neuronen.

EEG-Daten von Hunderten von Personen in kontrollierten psychologischen Experimenten und realen Umgebungen wurden gesammelt und zur Erstellung dieser Algorithmen verwendet. Jede der Leistungsmetriken wird auf der Grundlage der eigenen „Bandbreite“ der Gehirnaktivität des einzelnen Benutzers skaliert und maßgeschneidert (siehe Abbildung 6 für eine Übersicht der in dieser Studie verwendeten PMs).

Abbildung 6. Übersicht der Emotiv Performance Metrics

Ergebnisse

Mentimeter vs. Powerpoint: Allgemeine PM-Muster

Wir untersuchten zunächst die Gehirnaktivität auf Gruppenebene über jede der Präsentationen als Ganzes. Abbildung 7 zeigt den Durchschnitt jedes PM für Mentimeter-Präsentationen und Powerpoint-Präsentationen. Im Vergleich zu Powerpoint zeigten die Personen statistisch signifikant geringere Werte an Langeweile sowie höhere Werte an Engagement, Aufmerksamkeit und kognitiver Belastung. Es gab keinen statistischen Unterschied beim Interesse; der numerische Trend neigte jedoch zu mehr Interesse bei der Mentimeter-Präsentation.

Abbildung 7. Durchschnittliche PM über die gesamte Präsentation im Vergleich nach Präsentationsplattform.

Wir haben uns dann angesehen, wie die einzelnen Personen auf die jeweiligen Präsentationen reagierten. In Abbildung 8 weisen „breitere“ Formen auf mehr individuelle PM-Beobachtungen bei diesem Wert hin und „schmalere“ Formen auf weniger PM-Beobachtungen bei diesem Wert. Diese Muster legten nahe, dass die Mentimeter-Präsentationen homogenere Reaktionen hervorriefen als Powerpoint. Mit anderen Worten: Die Reaktionen auf Mentimeter waren ähnlich, während Powerpoint als polarisierender empfunden wurde.

Abbildung 8. Verteilung der individuellen durchschnittlichen PMs im Vergleich nach Präsentationsplattform.

Mentimeter vs. Powerpoint: PMs im Zeitverlauf

Um ein Gefühl dafür zu bekommen, wie die Teilnehmer im Verlauf der Präsentation reagierten, berechneten wir die durchschnittlichen PM-Werte der Gruppe für jede Folie für jede der Plattformen (Mentimeter vs. Powerpoint) und jeden Inhalt (KI vs. Harmonics). Abbildung 9 zeigt die auffälligsten Muster.

Abbildung 9. Zeitlicher Verlauf der PMs über die Folien hinweg.

Bei den KI-Inhalten war die Langeweile über die gesamte Präsentation hinweg geringer. Wir beobachteten ein interessantes Langeweile-Muster bei den Harmonics-Inhalten, wo die Langeweile zur Mitte der Präsentation hin anstieg und dann wieder abfiel. Dies deutete darauf hin, dass der einzigartige, einbindende Charakter von Mentimeter-„Events“ dazu beitrug, aufkommende Langeweile abzumildern, die im Verlauf einer Präsentation auftreten kann.

Wir beobachteten Engagement-Werte, die bei Mentimeter bei beiden Inhaltsarten über fast die gesamte Präsentation hinweg höher waren. Von den insgesamt 24 Folien gab es nur zwei Fälle, in denen das Engagement bei Mentimeter nicht höher war als bei Powerpoint.

Der Mentimeter-Effekt: Vergleich von Mentimeter-Events mit Powerpoint-Folien

Obwohl wir insgesamt feststellten, dass die Menschen positiv auf Mentimeter reagierten, wollten wir tiefer graben und sehen, wie sich die spezifischen Mentimeter-Events im Vergleich zu den Powerpoint-Folien verhielten. Mentimeter-Events sind Situationen, in denen das Publikum ermutigt wird, über seine Mobilgeräte mit der Präsentation zu interagieren. Beispielsweise wurden die Teilnehmer nach ihrer persönlichen Meinung zu einem Thema gefragt oder sie wurden gebeten, eine Quizfrage im Zusammenhang mit der Präsentation zu beantworten. Abbildung 10 zeigt die durchschnittliche PM, die für Mentimeter-Events und Powerpoint-Folien beobachtet wurde.

Abbildung 10. Vergleich der PM-Werte für Mentimeter-Events und Powerpoint-Folien.

Wir beobachteten, dass Mentimeter-Events im Vergleich zu Powerpoint-Folien zu weniger Langeweile und mehr Engagement, Aufmerksamkeit, Interesse und kognitiver Belastung führten. Die größten Effekte zeigten sich bei der Langeweile und dem Engagement, die um 16 % sanken beziehungsweise um 13 % stiegen.

Der Mentimeter-Effekt: Wie schneiden die verschiedenen Mentimeter-Events im Vergleich ab?

Während Mentimeter-Events im Allgemeinen positive Reaktionen beim Publikum hervorriefen, wollten wir wissen, ob einige Events besser waren als andere. Die Mentimeter-Präsentationen enthielten drei Arten von Events: Meinungs-Events, bei denen das Publikum nach seiner Meinung zu einem Thema gefragt wurde; Quiz-Events, bei denen dem Publikum Fragen zum Inhalt der Präsentation gestellt wurden; und Video-Events, bei denen sich die Teilnehmer ein Video ansahen. Abbildung 11 zeigt die PM-Werte für jeden Event-Typ. Zum Vergleich haben wir auch Powerpoint-Folien aufgenommen.

Abbildung 11. Mittlere PM für jeden Mentimeter-Event-Typ. Mittlere PM für Powerpoint-Folie zum Vergleich enthalten.

Meinungs-Events zeigten die konsistenteste Wirkung, indem sie im Vergleich zu den anderen Events am wenigsten Langeweile und am meisten Engagement, Aufmerksamkeit, Interesse und kognitive Belastung hervorriefen. Interessanterweise neigten Video-Events dazu, am meisten Langeweile und am wenigsten Engagement und Aufmerksamkeit hervorzurufen.

Der Mentimeter-Effekt: Ein genauerer Blick auf das Engagement

Obwohl alle PMs in Richtung einer positiven Reaktion auf Mentimeter-Präsentationen tendierten, schien das Engagement den konsistentesten Effekt zu haben. Um dies genauer zu untersuchen, haben wir den Punkt erfasst, an dem jeder Teilnehmer sein maximales Engagement-PM zeigte. Abbildung 12 zeigt, dass eine größere Anzahl maximaler Engagement-Werte während der Mentimeter-Präsentation auftrat. Darüber hinaus traten 70 % der maximalen Engagement-Werte der Teilnehmer während eines Mentimeter-Events auf.

Abbildung 12. Verteilung der maximalen Engagement-PM.

Der Mentimeter-Effekt: Vergleich von objektiven und subjektiven Messungen

Während das EEG objektive Reaktionen auf Reize indizieren kann, liefern Fälle, in denen diese Maße durch Selbstberichte untermauert werden, überzeugende Beweise für Effekte. Abbildung 13 zeigt die subjektiven Engagement-Werte für die fünf auf das Engagement bezogenen Fragen, die am Ende des Experiments gestellt wurden.

Abbildung 13. Subjektive Engagement-Werte, wie sie von den Teilnehmern auf einer 1–5-Likert-Skala von „Überhaupt nicht“ bis „Äußerst“ angegeben wurden.


Die Antworten auf alle Fragen stützten die Ergebnisse der Gehirndaten. Im Vergleich zu Powerpoint-Präsentationen führten Mentimeter-Präsentationen dazu, dass sich die Teilnehmer stärker an den Präsentationen beteiligt fühlten, sich stärker auf den Präsentator einließen, mehr Interesse am Inhalt zeigten, mehr Freude an der Präsentation empfanden und das Gefühl hatten, während der Präsentation mehr neue Inhalte gelernt zu haben.

Zusammenfassung

Am Ende der Studie übergab das Emotiv-Forschungsteam Mentimeter einen detaillierten Bericht über die Ergebnisse. Dies ermöglichte es Mentimeter, ihr Produkt besser zu verstehen und zu erfahren, was es für ihre Nutzer zu einer so positiven Erfahrung machte. Mentimeter erhielt nicht nur empirische Daten, die zeigten, dass ihr Produkt ein höheres Engagement, mehr Aufmerksamkeit und eine höhere kognitive Belastung hervorrief und gleichzeitig die Langeweile verringerte, sondern auch verwertbare Erkenntnisse darüber, welche ihrer besonderen Funktionen die Nutzer am meisten fesselten. Der Bericht von Mentimeter über die Studienergebnisse ist zu finden unter https://www.mentimeter.com/campaigns/the-mentimeter-effect?

Studien wie der Mentimeter-Effekt stellen nur einen winzigen Bruchteil der Möglichkeiten für ortsunabhängige, optimierte und personalisierte EEG-Experimente dar. Von der Bewertung von Verbraucherpräferenzen bis hin zur Untersuchung von psychischen Gesundheitsproblemen ist die Emotiv-Forschungssuite die ideale Plattform für skalierbare EEG-Forschung. In Zusammenarbeit mit unserem Forschungsteam können Einzelpersonen, Unternehmen und Institutionen die Kraft der Neurowissenschaft nutzen, um Einblicke in die menschliche Bevölkerung zu gewinnen. Diese Lösung stellt die ideale Antwort auf die moderne Neurowissenschaft dar, die immun gegen Krisen im Bereich der öffentlichen Gesundheit, resistent gegen schrumpfende Budgets und offen für eine globale Gemeinschaft ist.


Karte der globalen Projekte von EMOTIV EPOC

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