Bewertung, ob Kinder einfache Gehirn-Computer-Schnittstellen nutzen können
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Jack Zhang, Zeanna Jadavji, Ephrem Zewdie und Adam Kirton
Hintergrund: Die Möglichkeiten für schwerbehinderte Kinder mit intakter Kognition, mit ihrer Umgebung zu interagieren, sind äußerst begrenzt. Eine Gehirn-Computer-Schnittstelle (BCI) hat das Potenzial, solchen Personen eine sinnvolle Funktion, Kommunikation und Unabhängigkeit zu ermöglichen. Während die pädiatrische Population möglicherweise am meisten von BCI-Technologie profitieren könnte, war die Forschung bisher überwiegend auf Erwachsene ausgerichtet.
Methoden: In dieser prospektiven Cross-Over-Studie quantifizierten wir die Fähigkeit gesunder schulpflichtiger Kinder, einfache Aufgaben mit einer grundlegenden, kommerziell erhältlichen, EEG-basierten BCI durchzuführen. Typisch entwickelte Kinder im Alter von 6 bis 18 Jahren wurden aus der Gemeinschaft rekrutiert. Das BCI-Training bestand aus einem kurzen Setup und EEG-Aufzeichnungen während der Ausführung spezifischer Aufgaben unter Verwendung eines kostengünstigen, kommerziell erhältlichen BCI-Systems (EMOTIV EPOC). Zwei Aufgaben wurden trainiert (Fahren mit einem ferngesteuerten Auto und Bewegen eines Computer-Cursors), jeweils mit zwei Strategien (sensorimotorisch und visuelle Vorstellung). Das primäre Ergebnis war der Kappa-Koeffizient zwischen geforderter und erreichter Leistung. Die Auswirkungen von Aufgabe, Strategie, Alter und Lernen wurden ebenfalls untersucht.
Ergebnisse: Sechsundzwanzig von dreißig Kindern schlossen die Studie ab (Durchschnittsalter 13,2 ± 3,6 Jahre, 27 % weiblich). Die Verträglichkeit war ausgezeichnet, wobei >90 % die Erfahrung als neutral oder angenehm berichteten. Ältere Kinder erzielten Leistungen, die mit den Studien an Erwachsenen vergleichbar waren, während das jüngere Alter mit geringeren, aber dennoch guten Leistungen assoziiert war. Die Autowerkauf zeigte eine höhere Leistung im Vergleich zur Cursor-Aufgabe (p= 0.027). Die Gedankenstrategie war ebenfalls mit der Leistung assoziiert, wobei visuelle Vorstellungstrategien sensorimotorische Ansätze übertroffen (p = 0.031).
Schlussfolgerung: Kinder können schnell die Kontrolle übernehmen und mehrere Aufgaben mithilfe einfacher EEG-basierter BCI-Systeme ausführen. Die Leistung hängt von Strategie, Aufgabe und Alter ab. Ein solcher Erfolg im sich entwickelnden Gehirn erfordert die Erforschung solcher praktischen Systeme bei schwerbehinderten Kindern.
Jack Zhang, Zeanna Jadavji, Ephrem Zewdie und Adam Kirton
Hintergrund: Die Möglichkeiten für schwerbehinderte Kinder mit intakter Kognition, mit ihrer Umgebung zu interagieren, sind äußerst begrenzt. Eine Gehirn-Computer-Schnittstelle (BCI) hat das Potenzial, solchen Personen eine sinnvolle Funktion, Kommunikation und Unabhängigkeit zu ermöglichen. Während die pädiatrische Population möglicherweise am meisten von BCI-Technologie profitieren könnte, war die Forschung bisher überwiegend auf Erwachsene ausgerichtet.
Methoden: In dieser prospektiven Cross-Over-Studie quantifizierten wir die Fähigkeit gesunder schulpflichtiger Kinder, einfache Aufgaben mit einer grundlegenden, kommerziell erhältlichen, EEG-basierten BCI durchzuführen. Typisch entwickelte Kinder im Alter von 6 bis 18 Jahren wurden aus der Gemeinschaft rekrutiert. Das BCI-Training bestand aus einem kurzen Setup und EEG-Aufzeichnungen während der Ausführung spezifischer Aufgaben unter Verwendung eines kostengünstigen, kommerziell erhältlichen BCI-Systems (EMOTIV EPOC). Zwei Aufgaben wurden trainiert (Fahren mit einem ferngesteuerten Auto und Bewegen eines Computer-Cursors), jeweils mit zwei Strategien (sensorimotorisch und visuelle Vorstellung). Das primäre Ergebnis war der Kappa-Koeffizient zwischen geforderter und erreichter Leistung. Die Auswirkungen von Aufgabe, Strategie, Alter und Lernen wurden ebenfalls untersucht.
Ergebnisse: Sechsundzwanzig von dreißig Kindern schlossen die Studie ab (Durchschnittsalter 13,2 ± 3,6 Jahre, 27 % weiblich). Die Verträglichkeit war ausgezeichnet, wobei >90 % die Erfahrung als neutral oder angenehm berichteten. Ältere Kinder erzielten Leistungen, die mit den Studien an Erwachsenen vergleichbar waren, während das jüngere Alter mit geringeren, aber dennoch guten Leistungen assoziiert war. Die Autowerkauf zeigte eine höhere Leistung im Vergleich zur Cursor-Aufgabe (p= 0.027). Die Gedankenstrategie war ebenfalls mit der Leistung assoziiert, wobei visuelle Vorstellungstrategien sensorimotorische Ansätze übertroffen (p = 0.031).
Schlussfolgerung: Kinder können schnell die Kontrolle übernehmen und mehrere Aufgaben mithilfe einfacher EEG-basierter BCI-Systeme ausführen. Die Leistung hängt von Strategie, Aufgabe und Alter ab. Ein solcher Erfolg im sich entwickelnden Gehirn erfordert die Erforschung solcher praktischen Systeme bei schwerbehinderten Kindern.
Jack Zhang, Zeanna Jadavji, Ephrem Zewdie und Adam Kirton
Hintergrund: Die Möglichkeiten für schwerbehinderte Kinder mit intakter Kognition, mit ihrer Umgebung zu interagieren, sind äußerst begrenzt. Eine Gehirn-Computer-Schnittstelle (BCI) hat das Potenzial, solchen Personen eine sinnvolle Funktion, Kommunikation und Unabhängigkeit zu ermöglichen. Während die pädiatrische Population möglicherweise am meisten von BCI-Technologie profitieren könnte, war die Forschung bisher überwiegend auf Erwachsene ausgerichtet.
Methoden: In dieser prospektiven Cross-Over-Studie quantifizierten wir die Fähigkeit gesunder schulpflichtiger Kinder, einfache Aufgaben mit einer grundlegenden, kommerziell erhältlichen, EEG-basierten BCI durchzuführen. Typisch entwickelte Kinder im Alter von 6 bis 18 Jahren wurden aus der Gemeinschaft rekrutiert. Das BCI-Training bestand aus einem kurzen Setup und EEG-Aufzeichnungen während der Ausführung spezifischer Aufgaben unter Verwendung eines kostengünstigen, kommerziell erhältlichen BCI-Systems (EMOTIV EPOC). Zwei Aufgaben wurden trainiert (Fahren mit einem ferngesteuerten Auto und Bewegen eines Computer-Cursors), jeweils mit zwei Strategien (sensorimotorisch und visuelle Vorstellung). Das primäre Ergebnis war der Kappa-Koeffizient zwischen geforderter und erreichter Leistung. Die Auswirkungen von Aufgabe, Strategie, Alter und Lernen wurden ebenfalls untersucht.
Ergebnisse: Sechsundzwanzig von dreißig Kindern schlossen die Studie ab (Durchschnittsalter 13,2 ± 3,6 Jahre, 27 % weiblich). Die Verträglichkeit war ausgezeichnet, wobei >90 % die Erfahrung als neutral oder angenehm berichteten. Ältere Kinder erzielten Leistungen, die mit den Studien an Erwachsenen vergleichbar waren, während das jüngere Alter mit geringeren, aber dennoch guten Leistungen assoziiert war. Die Autowerkauf zeigte eine höhere Leistung im Vergleich zur Cursor-Aufgabe (p= 0.027). Die Gedankenstrategie war ebenfalls mit der Leistung assoziiert, wobei visuelle Vorstellungstrategien sensorimotorische Ansätze übertroffen (p = 0.031).
Schlussfolgerung: Kinder können schnell die Kontrolle übernehmen und mehrere Aufgaben mithilfe einfacher EEG-basierter BCI-Systeme ausführen. Die Leistung hängt von Strategie, Aufgabe und Alter ab. Ein solcher Erfolg im sich entwickelnden Gehirn erfordert die Erforschung solcher praktischen Systeme bei schwerbehinderten Kindern.