Evaluierung, ob Kinder einfache Gehirn-Computer-Schnittstellen nutzen können
Maverick Nguyen
Aktualisiert am
24.03.2019
Evaluierung, ob Kinder einfache Gehirn-Computer-Schnittstellen nutzen können
Maverick Nguyen
Aktualisiert am
24.03.2019
Evaluierung, ob Kinder einfache Gehirn-Computer-Schnittstellen nutzen können
Maverick Nguyen
Aktualisiert am
24.03.2019
Jack Zhang, Zeanna Jadavji, Ephrem Zewdie und Adam Kirton
Hintergrund: Die Möglichkeiten für schwerbehinderte Kinder mit intakter Kognition, mit ihrer Umwelt zu interagieren, sind extrem begrenzt. Ein Gehirn-Computer-Interface (BCI) hat das Potenzial, diesen Personen zu bedeutungsvoller Funktion, Kommunikation und Unabhängigkeit zu verhelfen. Während die pädiatrische Bevölkerung am meisten von der BCI-Technologie profitieren könnte, konzentrierte sich die Forschung bisher überwiegend auf Erwachsene.
Methoden: In dieser prospektiven Cross-Over-Studie quantifizierten wir die Fähigkeit gesunder Kinder im Schulalter, einfache Aufgaben mit einem einfachen, im Handel erhältlichen, EEG-basierten BCI auszuführen. Typischerweise entwickelte Kinder im Alter von 6–18 Jahren wurden aus der Gemeinschaft rekrutiert. Das BCI-Training bestand aus einer kurzen Einrichtung und einer EEG-Aufzeichnung, während spezifische Aufgaben mit einem kostengünstigen, im Handel erhältlichen BCI-System (Emotiv EPOC) ausgeführt wurden. Zwei Aufgaben wurden trainiert (das Steuern eines ferngesteuerten Autos und das Bewegen eines Computer-Cursors), jeweils unter Verwendung von zwei Strategien (sensomotorisch und visuelle Vorstellung). Das Hauptergebnis war der Kappa-Koeffizient zwischen der geforderten und der erreichten Leistung. Die Auswirkungen von Aufgabe, Strategie, Alter und Lernen wurden ebenfalls untersucht.
Ergebnisse: Sechsundzwanzig von dreißig Kindern schlossen die Studie ab (mittleres Alter 13,2 ± 3,6 Jahre, 27 % weiblich). Die Verträglichkeit war ausgezeichnet, wobei >90 % die Erfahrung als neutral oder angenehm einstuften. Ältere Kinder erreichten Leistungen, die mit denen von Erwachsenenstudien vergleichbar waren, die Leistung jüngerer Kinder war geringer, aber immer noch gut. Die Auto-Aufgabe zeigte im Vergleich zur Cursor-Aufgabe eine bessere Leistung (p= 0,027). Die Denkstrategie hing ebenfalls mit der Leistung zusammen, wobei visuelle Vorstellungsstrategien die sensomotorischen Ansätze übertrafen (p = 0,031).
Schlussfolgerung: Kinder können mit einfachen EEG-basierten BCI-Systemen schnell Kontrolle erlangen und mehrere Aufgaben ausführen. Die Leistung hängt von Strategie, Aufgabe und Alter ab. Ein solcher Erfolg im sich entwickelnden Gehirn macht die Erforschung solcher praktischen Systeme bei schwerbehinderten Kindern zwingend erforderlich.
Jack Zhang, Zeanna Jadavji, Ephrem Zewdie und Adam Kirton
Hintergrund: Die Möglichkeiten für schwerbehinderte Kinder mit intakter Kognition, mit ihrer Umwelt zu interagieren, sind extrem begrenzt. Ein Gehirn-Computer-Interface (BCI) hat das Potenzial, diesen Personen zu bedeutungsvoller Funktion, Kommunikation und Unabhängigkeit zu verhelfen. Während die pädiatrische Bevölkerung am meisten von der BCI-Technologie profitieren könnte, konzentrierte sich die Forschung bisher überwiegend auf Erwachsene.
Methoden: In dieser prospektiven Cross-Over-Studie quantifizierten wir die Fähigkeit gesunder Kinder im Schulalter, einfache Aufgaben mit einem einfachen, im Handel erhältlichen, EEG-basierten BCI auszuführen. Typischerweise entwickelte Kinder im Alter von 6–18 Jahren wurden aus der Gemeinschaft rekrutiert. Das BCI-Training bestand aus einer kurzen Einrichtung und einer EEG-Aufzeichnung, während spezifische Aufgaben mit einem kostengünstigen, im Handel erhältlichen BCI-System (Emotiv EPOC) ausgeführt wurden. Zwei Aufgaben wurden trainiert (das Steuern eines ferngesteuerten Autos und das Bewegen eines Computer-Cursors), jeweils unter Verwendung von zwei Strategien (sensomotorisch und visuelle Vorstellung). Das Hauptergebnis war der Kappa-Koeffizient zwischen der geforderten und der erreichten Leistung. Die Auswirkungen von Aufgabe, Strategie, Alter und Lernen wurden ebenfalls untersucht.
Ergebnisse: Sechsundzwanzig von dreißig Kindern schlossen die Studie ab (mittleres Alter 13,2 ± 3,6 Jahre, 27 % weiblich). Die Verträglichkeit war ausgezeichnet, wobei >90 % die Erfahrung als neutral oder angenehm einstuften. Ältere Kinder erreichten Leistungen, die mit denen von Erwachsenenstudien vergleichbar waren, die Leistung jüngerer Kinder war geringer, aber immer noch gut. Die Auto-Aufgabe zeigte im Vergleich zur Cursor-Aufgabe eine bessere Leistung (p= 0,027). Die Denkstrategie hing ebenfalls mit der Leistung zusammen, wobei visuelle Vorstellungsstrategien die sensomotorischen Ansätze übertrafen (p = 0,031).
Schlussfolgerung: Kinder können mit einfachen EEG-basierten BCI-Systemen schnell Kontrolle erlangen und mehrere Aufgaben ausführen. Die Leistung hängt von Strategie, Aufgabe und Alter ab. Ein solcher Erfolg im sich entwickelnden Gehirn macht die Erforschung solcher praktischen Systeme bei schwerbehinderten Kindern zwingend erforderlich.
Jack Zhang, Zeanna Jadavji, Ephrem Zewdie und Adam Kirton
Hintergrund: Die Möglichkeiten für schwerbehinderte Kinder mit intakter Kognition, mit ihrer Umwelt zu interagieren, sind extrem begrenzt. Ein Gehirn-Computer-Interface (BCI) hat das Potenzial, diesen Personen zu bedeutungsvoller Funktion, Kommunikation und Unabhängigkeit zu verhelfen. Während die pädiatrische Bevölkerung am meisten von der BCI-Technologie profitieren könnte, konzentrierte sich die Forschung bisher überwiegend auf Erwachsene.
Methoden: In dieser prospektiven Cross-Over-Studie quantifizierten wir die Fähigkeit gesunder Kinder im Schulalter, einfache Aufgaben mit einem einfachen, im Handel erhältlichen, EEG-basierten BCI auszuführen. Typischerweise entwickelte Kinder im Alter von 6–18 Jahren wurden aus der Gemeinschaft rekrutiert. Das BCI-Training bestand aus einer kurzen Einrichtung und einer EEG-Aufzeichnung, während spezifische Aufgaben mit einem kostengünstigen, im Handel erhältlichen BCI-System (Emotiv EPOC) ausgeführt wurden. Zwei Aufgaben wurden trainiert (das Steuern eines ferngesteuerten Autos und das Bewegen eines Computer-Cursors), jeweils unter Verwendung von zwei Strategien (sensomotorisch und visuelle Vorstellung). Das Hauptergebnis war der Kappa-Koeffizient zwischen der geforderten und der erreichten Leistung. Die Auswirkungen von Aufgabe, Strategie, Alter und Lernen wurden ebenfalls untersucht.
Ergebnisse: Sechsundzwanzig von dreißig Kindern schlossen die Studie ab (mittleres Alter 13,2 ± 3,6 Jahre, 27 % weiblich). Die Verträglichkeit war ausgezeichnet, wobei >90 % die Erfahrung als neutral oder angenehm einstuften. Ältere Kinder erreichten Leistungen, die mit denen von Erwachsenenstudien vergleichbar waren, die Leistung jüngerer Kinder war geringer, aber immer noch gut. Die Auto-Aufgabe zeigte im Vergleich zur Cursor-Aufgabe eine bessere Leistung (p= 0,027). Die Denkstrategie hing ebenfalls mit der Leistung zusammen, wobei visuelle Vorstellungsstrategien die sensomotorischen Ansätze übertrafen (p = 0,031).
Schlussfolgerung: Kinder können mit einfachen EEG-basierten BCI-Systemen schnell Kontrolle erlangen und mehrere Aufgaben ausführen. Die Leistung hängt von Strategie, Aufgabe und Alter ab. Ein solcher Erfolg im sich entwickelnden Gehirn macht die Erforschung solcher praktischen Systeme bei schwerbehinderten Kindern zwingend erforderlich.
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