Wie man großangelegte neurowissenschaftliche Forschung in der realen Welt durchführt: Eine Fallstudie mit EmotivLABS.

Quoc Minh Lai

08.12.2021

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Dr. Nikolas Williams,

EMOTIV Forschungswissenschaftler.

Wenn Sie an neurowissenschaftliche Forschung denken, stellen Sie sich wahrscheinlich Bilder von Wissenschaftlern in weißen Kitteln vor, die große, teure medizinische Maschinen an einer Universität oder in einem Krankenhaus bedienen. Sicherlich erfordern einige neurowissenschaftliche Methoden, wie die Positronen-Emissions-Tomographie (PET), funktionelle Magnetresonanztomographie (fMRI) und Magnetoenzephalographie (MEG), diese großen, komplexen Systeme, die mit ähnlich hohen Kosten verbunden sind. Elektroenzephalographie (EEG)-Systeme sind jedoch im Allgemeinen kleiner und kostengünstiger. Die Technologie hat sich von Papieraufzeichnungen und großen Computern zu drahtlosen, mobilen, einfach einzurichtenden und relativ kostengünstigen Systemen weiterentwickelt. Neben dem kleineren Platzbedarf und den geringeren Kosten hat sich EEG als führendes Instrument zur Dekodierung von Gehirnaktivitäten aufgrund seiner hohen zeitlichen Auflösung etabliert. Während PET und fMRI Änderungen der Gehirnaktivität über Sekunden messen, kann EEG Änderungen der Aktivität erkennen, die in Millisekunden auftreten, wodurch es in der Lage ist, Prozesse zu indexieren, die andernfalls unentdeckt bleiben könnten.

Was misst EEG?

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

Warum ist EEG wichtig?

Häufig können wir Dinge nicht einfach messen, indem wir Menschen fragen oder ihr Verhalten beobachten. Selbst wenn wir sie fragen können, berichten Menschen nicht immer genau. EEG ermöglicht uns einen Einblick in das Gehirn; ein Einblick, der nicht von Vorurteilen, Einstellungen oder Überzeugungen beeinflusst ist. Wenn Sie beispielsweise jemanden fragen, ob er sich entspannt fühlt, könnte es sein, dass, selbst wenn er es nicht ist, er geneigt ist, Ja zu sagen, weil es den Menschen oft unangenehm ist, zuzugeben, wenn sie ängstlich sind.

Durch die Beobachtung ihres EEGs kann ein Forscher möglicherweise feststellen, dass die Person, entgegen ihrer Behauptung, tatsächlich eine hohe Erregung erlebt, die einen nicht entspannten Zustand anzeigt. Im Labor wird EEG häufig verwendet, um niedriggradige kognitive Prozesse wie auditorische oder visuelle Wahrnehmung zu messen, was den Forschern hilft, diese Prozesse besser zu verstehen oder zu verstehen, wie Erkrankungen das Gehirn beeinflussen. Diese Art von Technologie ist entscheidend, um Phänomene zu verstehen, die nicht berichtet werden können oder wahrscheinlich falsch berichtet werden.

Warum würden wir EEG außerhalb des Labors durchführen?

EEG-Technologie ist eine hervorragende Technologie, um Gehirnprozesse zu verstehen. Ein großer Teil der im Labor durchgeführten EEG-Forschung zielt darauf ab, niedriggradige Funktionen wie Wahrnehmung und Kognition zu untersuchen. Labors sind eine ideale Umgebung dafür, da sie stark kontrollierte Orte sind, in denen Forscher externe Variablen berücksichtigen und ausschließen können. Wir verbringen jedoch nicht unser Leben innerhalb eines Labors. Wir sind gehende, sprechende, interagierende Wesen, die dynamische Leben führen, die durch reiche und vielfältige Erfahrungen gekennzeichnet sind. Diese Tatsache macht es schwierig, Laborgestützte Studien auf unkontrollierte Umgebungen zu verallgemeinern. Durch die Verlagerung der Technologie aus dem Labor können wir Menschen und ihre Gehirnaktivität in realen Umgebungen untersuchen, die näher an der Art sind, wie wir tatsächlich leben.

Vor nicht allzu langer Zeit war es undenkbar, EEG-Experimente außerhalb des Labors durchzuführen. Die Systeme waren groß und mussten an Verstärker, Stromversorgungen und Datenübertragungseinheiten angeschlossen werden. Außerdem war das Einrichten dieser Systeme zeitaufwendig und oft unangenehm für die Teilnehmer. Durch bedeutende technologische Fortschritte konnten Systeme gebaut werden, die kleiner, kostengünstiger und kabellos sind. Durch diese erhöhte Portabilität und den gesenkten Preis ist die Verbreitung kosteneffektiver und benutzerfreundlicher EEG-Systeme stark angestiegen. EMOTIV ist seit über einem Jahrzehnt ein Vorreiter in diesem Bereich und hat das erste kommerziell verfügbare EEG-System auf den Markt gebracht. In dieser Zeit hat EMOTIV sechs verschiedene Systeme veröffentlicht, die von zwei Kanälen Kopfhörern bis zu 32-Kanal-Forschungskappen reichen.

Die Entwicklung dieser kommerziellen Systeme hat einen weiteren Effekt: Dramatisch erhöhte Zugänglichkeit zu neurowissenschaftlichen Methoden. Neurowissenschaften sind nicht länger ausschließlich für Akademiker oder Kliniker. Alle Menschen haben jetzt die Möglichkeit, diese Systeme für den Einsatz zu Hause zu erwerben. Die Beweggründe dafür variieren zwischen den demografischen Gruppen und umfassen Freizeitnutzer, Enthusiasten und Bürgerwissenschaftler. Darüber hinaus nehmen kommerzielle Unternehmen schnell Notiz von der Möglichkeit, diese Systeme in ihren Branchen ohne den Bedarf an spezialisierten neurowissenschaftlichen Abteilungen einzusetzen.

Was sind die Anwendungen von EEG in der realen Welt?

EEG-Anwendungen außerhalb des Labors sind zahlreich und vielfältig. Als klinisches Instrument kann EEG verwendet werden, um die kognitive Funktion von Menschen langfristig zu überwachen, ohne dass sie eine Einrichtung aufsuchen müssen. Zum Beispiel hat die Forschung EEG als Biomarker für Demenz unterstützt (Chatzikonstantinou et al., 2021). Darüber hinaus kann es sogar verwendet werden, um den Übergang von leichten kognitiven Beeinträchtigungen zu Demenz vorherzusagen (Engedal et al., 2020). Konsistentes EEG zu Hause wäre besonders hilfreich in diesen Bevölkerungsgruppen, die überwiegend aus älteren Erwachsenen bestehen, für die regelmäßige Reisen zu einer Forschungseinrichtung möglicherweise nicht machbar sind.

Ein anderes aktuelles Beispiel für eine EEG-Anwendung in der Praxis ist die kürzlich geschaffene Aufmerksamkeit für traumatische Hirnverletzungen im Sport. In Hochrisikosportarten wie professionellem Fußball sind Gehirnerschütterungen eine häufige Verletzung. Gehirnerschütterungen sind besorgniserregend, da sie oft klinisch nicht erkannt werden und die kognitive Funktion des Einzelnen schädigen können. Beweise haben die Verwendung von EEG zur Unterstützung der Diagnose von Gehirnerschütterungen und zur Unterstützung des klinischen Managements nach einer Verletzung befürwortet (Corbin-Berrigan et al., 2020). Sicherlich wäre die Anwesenheit von tragbarem EEG an der Seitenlinie ein leistungsstarkes Werkzeug zur Unterstützung von Teams, gute Entscheidungen bezüglich des Wohlergehens ihrer Spieler zu treffen.

Kommerzielle Unternehmen haben ebenfalls viel zu gewinnen von EEG in der realen Welt. Neuromarketing ist ein weit gefasster Begriff, wird jedoch im Allgemeinen damit in Verbindung gebracht, Einsicht in Verbraucherpräferenzen zu gewinnen und Verhalten vorherzusagen, indem neuronale oder andere physiologische Signale gemessen werden. Der Wert der Verwendung von EEG zur Untersuchung von Verbraucherwünschen liegt in der Fähigkeit der Methode, objektive Reaktionen zu indexieren. Manchmal berichten die Menschen nicht tatsächlich, wie sie sich fühlen, da sie einer Vielzahl von Vorurteilen unterliegen. Sie können auch ein starkes Bedürfnis haben, anderen zu gefallen oder Peinlichkeiten zu vermeiden. Sogar die Art und Weise, wie eine Frage formuliert ist, kann beeinflussen, wie eine Person ein Produkt wahrnimmt. EEG ermöglicht es Forschern, diese Eigenschaften zu umgehen und einen unverfälschten Einblick in die Art und Weise zu erhalten, wie eine Person Informationen verarbeitet. Durch die Nutzung dieser Datenströme können Unternehmen traditionelle Marketinginstrumente ergänzen oder ersetzen.

Was sind einige Hindernisse für EEG in der realen Welt?

Die Kosten sind vielleicht das größte Hindernis für die Durchführung von EEG-Experimenten in der realen Welt. Obwohl EEG-Systeme weniger teuer sind als andere Gehirnbildgebungsverfahren, können sie immer noch groß und teuer sein. Um die große Menge an Daten sinnvoll zu nutzen, sind Verarbeitungs- und Analysepipeline erforderlich. Die Datensätze müssen auch sicher aufbewahrt werden. Dies schließt interne Neurowissenschaften für viele kleinere Unternehmen aus.

Die Kosten für die Durchführung von EEG in der realen Welt werden weiter erhöht, wenn man ein kritisch wichtiges Manko der menschlichen Forschung berücksichtigt: Das Problem der repräsentativen Stichprobenauswahl. Viele Studien leiden unter den realen Gegebenheiten der Teilnehmerrekrutierung, die oft darauf basiert, was bequem ist (z. B. Universitätsstudenten). Dies führt dazu, dass viele Studien unter dem "WEIRD"-Problem leiden, bei dem die meisten Teilnehmer weiß, gebildet, aus industrialisierten Regionen, reich und in Demokratien lebend sind. Einfaches Verlagerung von EEG außerhalb des Labors löst dieses Problem nicht, und die Herausforderung, Proben aus Menschen mit unterschiedlichen Kulturen, Bildungsniveaus, Interessen und Erfahrungen zu rekrutieren, kann finanziell und logistisch prohibitiv sein.

Wie kann ich EEG in der realen Welt im großen Maßstab durchführen?

Angesichts der Kosten für die Durchführung von EEG in der realen Welt würden viele annehmen, dass neurowissenschaftliche Studien das Gebiet von wohlhabend finanzierten akademischen Institutionen und Unternehmen bleiben würden. Allerdings hat EMOTIV, zusätzlich zur Revolutionierung der Landschaft mit tragbaren, kostengünstigen EEG-Systemen, die Plattformen EmotivPRO Builder und EmotivLABS ins Leben gerufen, die es Unternehmen ermöglichen, großangelegte neurowissenschaftliche Experimente zu entwerfen und durchzuführen. EmotivPRO Builder ist eine intuitive, grafische Benutzeroberfläche, die den Benutzern die vollständige Kontrolle über ein Experiment gibt und es Benutzern aller Fähigkeiten erleichtert, EEG-Studien zu entwerfen. Der technisch versierter Nutzer kann auch PsychoPy-Experimente, die in der Programmiersprache Python geschrieben wurden, importieren.

Nachdem ein Experiment erstellt wurde, können die Benutzer es auf EmotivLABS bereitstellen. Dies ist nicht nur eine Präsentationsplattform, sondern vereinfacht auch die Teilnehmerrekrutierung über ihre Dashboards und gibt Forschern Zugriff auf den breiten EMOTIV-Mitwirkendenpool. Die Teilnehmerzahlungen können ebenfalls über die Plattform verwaltet werden. Der EMOTIV-Mitwirkendenpool stammt derzeit aus 84 Ländern. Fast die Hälfte ist zweisprachig und umfasst Menschen mit einer breiten Palette von Bildungsniveaus.

Für Unternehmen, die unsicher sind, wie sie die Kraft der Neurowissenschaften am besten nutzen können, kann das EMOTIV Research as a Service-Team konsultiert werden. Das Forschungsteam wird die entscheidenden Fragen identifizieren, ein Experiment entwerfen, Teilnehmer rekrutieren, Daten sammeln, verarbeiten und analysieren und personalisierte Berichte zu den Ergebnissen erstellen. Ihr Beitrag wird in jedem Schritt willkommen geheißen. Ihre Partnerschaft mit dem EMOTIV-Forschungsteam stellt eine wirklich umfassende Lösung zur Nutzung der neurowissenschaftlichen Revolution dar.

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

Der Mentimeter-Effekt: Eine Fallstudie zu EEG in der realen Welt unter Verwendung von EmotivLABS

Mentimeter ist eine Multimedia-Präsentationssoftware-Plattform. Die meisten Menschen sind mit Microsoft Powerpoint vertraut. Unzählige Stunden wurden darauf verwendet, Powerpoint-Präsentationen zu halten, bei denen das Publikum eine passive Rolle spielt. Mentimeter ermöglicht es den Benutzern auch, Informationen mithilfe von Text, Bildern, Audio und Video zu übermitteln, jedoch mit einem Twist. Wo sich Mentimeter abhebt, ist durch die Funktionen, die eine live-interaktive Publikumsbeteiligung ermöglichen. Neben den typischen Folien können Präsentatoren Ereignisse einfügen, mit denen das Publikum über ihre persönlichen Geräte interagieren kann. Beispielsweise können die Mitglieder des Publikums abstimmen, auf welchen Inhalt sie sich in der Präsentation konzentrieren möchten. Oder vielleicht können sie ihre Meinung zu einem bestimmten Thema äußern oder Quizfragen zu dem beantworten, was sie gerade gesehen haben. Auf diese Weise ermöglicht Mentimeter dynamischere, lebendigere Präsentationen als Powerpoint.

Mentimeter wusste, dass sie ein besonderes Produkt hatten und dass die Menschen es wahrscheinlich ansprechender finden würden. Sie wollten jedoch nicht ausschließlich auf subjektive Berichte ihrer Benutzer angewiesen sein. Sie wollten objektive, granulare Daten, die genau zeigen, was Mentimeter so besonders macht. Sie wandten sich an EMOTIV, um ein Forschungsprojekt durchzuführen, um diese Antworten zu finden. In Zusammenarbeit mit unserem Forschungsteam identifizierten wir Schlüsselfragen, die den Kern der besonderen Stärken von Mentimeter ergründen würden.

Schlüsselfragen:

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

  • Welche von Mentimeters besonderen Funktionen fesseln die größte Aufmerksamkeit des Publikums?

  • Wie wird die Aufmerksamkeit im Verlauf der Präsentation beeinflusst? Lässt sie nach, wie man es von einer langen Powerpoint-Präsentation erwarten würde?

  • Was ist die Beziehung zwischen Engagement und Aufmerksamkeit? Achten die Leute mehr darauf, wenn sie engagiert sind?

  • Vorträge und Präsentationen dienen oft dem Lernen neuer Informationen und deren Beibehaltung. Hilft Mentimeter uns, besser zu lernen?

Um diese Fragen zu beantworten, entwarf das EMOTIV-Forschungsteam ein maßgeschneidertes Experiment. Typischerweise würde diese Art von Studie durch das Versammeln von Personen in einem Raum durchgeführt werden und EEG-Daten an einen lokalen Computer sammeln, während die Teilnehmer eine traditionelle Präsentation im Vergleich zu einer Mentimeter-Präsentation ansahen. Es war jedoch aus mehreren Gründen nicht wünschenswert, die Teilnehmer aus einer einzelnen Region zu rekrutieren und sie in einem begrenzten Raum zu versammeln.

Der erste Grund waren einfache logistische Überlegungen. Um zu unserem Standort zu gelangen, müssten die Teilnehmer reisen, was die Anzahl der Freiwilligen einschränken könnte. Darüber hinaus könnte die Rekrutierung von Teilnehmern aus einer einzigen Region zu einer nicht repräsentativen Stichprobe führen. Das zweite Problem war eines der öffentlichen Gesundheit. Während einer Pandemie war die EEG-Forschung stark eingeschränkt, da der enge persönliche Kontakt erforderlich war, um die Systeme einzurichten. Durch die Organisation einer Fernstudie, die die EMOTIV-Benutzerbasis nutzt und auf der EmotivLABS-Plattform bereitgestellt wird, konnten wir diese Probleme umgehen. Dies ermöglichte uns, eine sichere Studie durchzuführen, die Daten von Benutzern auf der ganzen Welt erfasste und die hochentwickelten Algorithmen von EMOTIV zur Beurteilung des Publikumsengagements, der Aufmerksamkeit, des Interesses und des kognitiven Stresses in Echtzeit nutzte.

Die Studie

Um den Mentimeter-Effekt zu bewerten, entwarfen wir ein Experiment, in dem die Menschen zwei Präsentationen ansahen; eine mit Mentimeter und die andere mit Powerpoint. Während sie die Präsentationen ansahen, sammelten wir aus der Ferne EEG-Daten und bewerteten ihre Gehirnaktivität in den Bereichen Engagement, Aufmerksamkeit, Interesse und kognitiver Stress. Wir sammelten auch demografische Daten und Umfragedaten zur Selbstmeldung.

Teilnehmer

28 Teilnehmer wurden für die Studie aus der EMOTIV-Kundenbasis online über E-Mail-Kommunikation und Online-Formulare rekrutiert. Diese Stichprobengröße war niedriger, als wir es bevorzugt hätten. Da wir jedoch einen strengen Zeitplan für das Projekt hatten, ist es bemerkenswert, dass wir diese Anzahl innerhalb eines kurzen Zeitraums rekrutieren konnten, und dies spiegelt die Effizienz der Teilnehmerrekrutierung mit EmotivLABS wider. Mit Zustimmung wurden demografische Daten gesammelt, damit Mentimeter verstehen konnte, wie diese Effekte eine Vielzahl von Menschen beeinflussen würden.

Teilnehmer aus über 15 verschiedenen Ländern wurden rekrutiert, wobei die Altersgruppe von 21 bis 64 Jahren reicht. Die weltweite Online-Rekrutierung ermöglichte es uns auch, eine Vielzahl von Bildungsniveaus, Berufen, musikalischen Fähigkeiten und Fachkenntnissen zu erfassen. Siehe Abbildung 1-3 für die Merkmale der Teilnehmer.



Abbildung 1. Demografische Daten der Teilnehmer.



Abbildung 2. Bildungsniveau der Teilnehmer und musikalische Fähigkeiten.



Abbildung 3. Selbstberichtete Bewertungen des Wissens über Themen.

Methode

Eine Rekrutierungsumfrage wurde per E-Mail an die EMOTIV-Kundenbasis gesendet, um alle Interessierten zur Teilnahme an einer Online-Studie zu bewegen. Mithilfe von Videokonferenzsoftware begannen wir mit einer Orientierungssitzung, in der wir den Teilnehmern die Grundlagen erklärten, wie das Experiment durchgeführt werden würde. Alle Teilnehmer richteten ihr EMOTIV EPOC, EPOC+ oder EPOCX (https://www.emotiv.com/epoc-x/) vor dem Anruf ein, und nach einer kurzen Datenqualitätsprüfung durch den Forschungsdirektor von Emotiv verfolgte die EmotivLABS-Software automatisch während der Aufnahme ihre Signalqualität.

Das gesamte Experiment wurde unter Verwendung des Experimentbaukastens der EMOTIV-Webplattform aufgebaut (https://www.emotiv.com/emotivpro/build/). Die EmotivLABS-Plattform leitete die Teilnehmer durch die Basislinie (still sitzen mit offenen Augen und geschlossenen Augen), einige Fragebögen, um festzustellen, ob es an diesem Tag Faktoren gab, die das EEG beeinflussen könnten, und dann forderte sie sie auf, ihre erste Präsentation zu beginnen. Ein Vertreter von Mentimeter, Oscar, hielt ein Webinar zu einem von zwei Themen. Eine Präsentation wurde mit Mentimeter und die andere mit Powerpoint gehalten. Die Präsentationen enthielten auch unterschiedliche Inhalte; eine war „Die harmonische Reihe“ und die andere war „Künstliche Intelligenz in der Musik“. Wir haben diese Präsentationsbedingungen gegeneinander ausgeglichen, um sicherzustellen, dass etwaige Effekte nicht dem Inhalt, sondern der verwendeten Software zugeschrieben werden (siehe Abbildung 4).



Abbildung 4. Ausgewogene Bedingungen für jede Gruppe.

Nach der zweiten Präsentation füllten die Teilnehmer den Fragebogen aus, und dann sammelten wir eine letzte Sitzung der Basislinien-EEG. Siehe Abbildung 5 für einen Überblick über das Protokoll.



Abbildung 5. Überblick über das Experiment.

EMOTIV-Leistungskennzahlen

Die EMOTIV-Leistungskennzahlen (PM) sind neurophysiologische Maße für kognitive und affektive Zustände. Sie sind proprietäre maschinelle Lernalgorithmen, die Echtzeitwerte aggregierter elektroenzephalographischer (EEG)-Maße bereitstellen; Varianten von Gehirnwellenamplituden, räumliche Verteilungen, Leistungen und Frequenzen von Neuronen, die im Gehirn feuern.

EEG-Daten von Hunderte von Individuen in kontrollierten psychologischen Experimenten und realen Situationen wurden gesammelt und verwendet, um diese Algorithmen zu entwickeln. Jede der Leistungskennzahlen ist skaliert und auf den einzelnen Benutzer basierend auf ihrem eigenen „Bereich“ der Gehirnaktivität zugeschnitten (siehe Abbildung 6 für einen Überblick über die in dieser Studie verwendeten PMs).



Abbildung 6. Übersicht der EMOTIV-Leistungskennzahlen

Ergebnisse

Mentimeter vs Powerpoint: Gesamte PM-Muster

Zunächst untersuchten wir die Gehirnaktivität auf Gruppenebene über jede der Präsentationen hinweg. Abbildung 7 zeigt den Durchschnitt jeder PM für Mentimeter-Präsentationen und Powerpoint-Präsentationen. Im Vergleich zu Powerpoint zeigten die Individuen statistisch signifikant niedrigere Werte für Langeweile und höhere Werte für Engagement, Aufmerksamkeit und kognitive Belastung. Es gab keinen statistischen Unterschied in den Interessensniveaus; jedoch neigte der numerische Trend zu mehr Interesse an der Mentimeter-Präsentation.



Abbildung 7. Durchschnittliche PM über die gesamte Präsentation verglichen nach Präsentationsplattform.

Wir haben dann untersucht, wie die Menschen auf jede der Präsentationen reagierten. In Abbildung 8 deuten „weitere“ Formen auf mehr individuelle PM-Beobachtungen bei diesem Wert hin, und „schmalere“ Formen deuten auf weniger PM-Beobachtungen bei diesem Wert hin. Diese Muster legen nahe, dass die Mentimeter-Präsentationen homogenere Reaktionen hervorriefen als Powerpoint. Mit anderen Worten, die Menschen reagierten ähnlich auf Mentimeter, fanden Powerpoint jedoch differenzierter.



Abbildung 8. Einzelne durchschnittliche PM-Verteilungen verglichen nach Präsentationsplattform.

Mentimeter vs Powerpoint: PMs über die Zeit

Um ein Gefühl dafür zu bekommen, wie die Menschen im Verlauf der Präsentation reagieren, haben wir die durchschnittlichen Gruppen-PM-Werte über jede Folie für jede der Plattformen (Mentimeter vs Powerpoint) und jede der Inhalte (KI vs Harmonien) berechnet. Abbildung 9 zeigt die bemerkenswertesten Muster.



Abbildung 9. Zeitverlauf der PMs über Folien.

Für den KI-Inhalt waren die Langeweilewerte über die gesamte Präsentation hinweg niedriger. Wir beobachteten ein interessantes Langeweile-Muster im Harmonieninhalt, bei dem die Langeweile im Laufe der Präsentation zunahm und dann abnahm. Dies deutete darauf hin, dass die einzigartigen, ansprechenden Eigenschaften von Mentimeter-"Ereignissen" dazu beitrugen, die zunehmende Langeweile, die im Verlauf einer Präsentation auftreten kann, zu allevieren.

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

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

Obwohl wir insgesamt festgestellt haben, dass die Menschen positiv auf Mentimeter reagierten, wollten wir tiefer graben und sehen, wie sich die spezifischen Mentimeter-Ereignisse im Vergleich zu den Powerpoint-Folien schlugen. Mentimeter-Ereignisse sind Fälle, in denen das Publikum ermutigt wird, mit der Präsentation über ihre mobilen Geräte zu interagieren. Beispielsweise könnten die Teilnehmer nach ihrer persönlichen Meinung zu einem Thema gefragt werden oder sie wurden gebeten, eine Quizfrage zu beantworten, die sich auf die Präsentation bezog. Abbildung 10 zeigt die durchschnittlichen PM, die bei Mentimeter-Ereignissen und Powerpoint-Folien beobachtet wurden.



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

Wir beobachteten, dass Mentimeter-Ereignisse im Vergleich zu Powerpoint-Folien zu geringerer Langeweile und höherem Engagement, Aufmerksamkeit, Interesse und kognitiver Belastung führten. Die größten Effekte waren bei Langeweile- und Engagementwerten zu beobachten, die um 16 % bzw. 13 % gesenkt bzw. erhöht wurden.

Der Mentimeter-Effekt: Wie schneiden die verschiedenen Mentimeter-Ereignisse ab?

Obwohl Mentimeter-Ereignisse im Allgemeinen positive Reaktionen im Publikum hervorriefen, wollten wir wissen, ob einige Ereignisse besser waren als andere. Die Mentimeter-Präsentationen enthielten drei Arten von Ereignissen: Meinungsereignisse, bei denen das Publikum nach seiner Meinung zu einem Thema gefragt wurde; Quizereignisse, bei denen das Publikum Fragen zum Inhalt der Präsentation gestellt wurden; und Videoereignisse, bei denen die Teilnehmer ein Video ansahen. Abbildung 11 zeigt die PM-Werte für jede der Ereignistypen. Wir haben auch Powerpoint-Folien als Vergleich einbezogen.



Abbildung 11. Durchschnittliche PM für jeden Mentimeter-Ereignistyp. Durchschnittliche PM für Powerpoint-Folien zum Vergleich.

Meinungsereignisse zeigten den konsistentesten Effekt, indem sie die geringste Langeweile und das höchste Engagement, die höchste Aufmerksamkeit, das höchste Interesse und die höchste kognitive Belastung im Vergleich zu den anderen Ereignissen hervorriefen. Interessanterweise neigten Videoereignisse dazu, die meiste Langeweile und die geringste Engagement- und Aufmerksamkeitsrate hervorzurufen.

Der Mentimeter-Effekt: Ein näherer Blick auf das Engagement

Obwohl alle PM tendenziell positive Reaktionen auf Mentimeter-Präsentationen zeigten, schien Engagement den konsistentesten Effekt zu haben. Um einen näheren Blick zu werfen, haben wir den Punkt indexiert, an dem jeder Teilnehmer sein maximales Engagement-PM zeigte. Abbildung 12 zeigt, dass eine größere Anzahl von maximalen Engagementwerten während der Mentimeter-Präsentation auftrat. Darüber hinaus traten 70 % der maximalen Engagementwerte der Teilnehmer während eines Mentimeter-Ereignisses auf.



Abbildung 12. Verteilung der maximalen Engagement-PM.

Der Mentimeter-Effekt: Vergleich objektiver und subjektiver Maßnahmen

Während EEG objektive Reaktionen auf Reize indexieren kann, liefern Fälle, in denen diese Maßnahmen durch Selbstberichte unterstützt werden, überzeugende Hinweise auf Effekte. Abbildung 13 zeigt subjektive Engagementwerte für die fünf engagementbezogenen Fragen, die am Ende des Experiments präsentiert wurden.



Abbildung 13. Subjektive Engagementwerte, wie sie von den Teilnehmern auf einer 1-5 Likert-Skala von "Überhaupt nicht" bis "Extrem" angegeben wurden.

Die Antworten auf alle Fragen unterstützten die Ergebnisse der Gehirndaten. Im Vergleich zu Powerpoint-Präsentationen führten Mentimeter-Präsentationen dazu, dass die Teilnehmer sich stärker mit den Präsentationen, dem Präsentator, dem Inhalt und dem Gefühl, mehr neuartige Inhalte während der Präsentation gelernt zu haben, identifizieren konnten.

Zusammenfassung

Am Ende der Studie lieferte das EMOTIV-Forschungsteam einen detaillierten Bericht zu den Ergebnissen an Mentimeter. Dies ermöglichte es Mentimeter, ihr Produkt besser zu verstehen und was es für ihre Benutzer zu einem positiven Erlebnis machte. Mentimeter erhielt nicht nur empirische Daten, die zeigten, dass ihr Produkt ein höheres Engagement, eine höhere Aufmerksamkeit und eine höhere kognitive Belastung hervorrief, während gleichzeitig die Langeweile gesenkt wurde, sondern es bot auch umsetzbare Erkenntnisse darüber, welche ihrer speziellen Funktionen am ansprechendsten für die Benutzer waren. Der Mentimeter-Bericht 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 fernbediente, schlanke und personalisierte EEG-Experimente dar. Von der Bewertung der Verbraucherpräferenzen bis zur Untersuchung von psychischen Gesundheitsfragen ist die EMOTIV-Forschungssuite die ideale Plattform für skalierbare EEG-Forschung. In Zusammenarbeit mit unserem Forschungsteam können Einzelpersonen, Unternehmen und Institutionen die Kraft der Neurowissenschaften nutzen, um Einblicke in die menschliche Bevölkerung zu gewinnen. Diese Lösung stellt die ideale Antwort auf moderne Neurowissenschaften dar, die gegen Gesundheitskrisen immun ist, resistent gegen schrumpfende Budgets und breiter für eine globale Gemeinschaft zugänglich ist.

Dr. Nikolas Williams,

EMOTIV Forschungswissenschaftler.

Wenn Sie an neurowissenschaftliche Forschung denken, stellen Sie sich wahrscheinlich Bilder von Wissenschaftlern in weißen Kitteln vor, die große, teure medizinische Maschinen an einer Universität oder in einem Krankenhaus bedienen. Sicherlich erfordern einige neurowissenschaftliche Methoden, wie die Positronen-Emissions-Tomographie (PET), funktionelle Magnetresonanztomographie (fMRI) und Magnetoenzephalographie (MEG), diese großen, komplexen Systeme, die mit ähnlich hohen Kosten verbunden sind. Elektroenzephalographie (EEG)-Systeme sind jedoch im Allgemeinen kleiner und kostengünstiger. Die Technologie hat sich von Papieraufzeichnungen und großen Computern zu drahtlosen, mobilen, einfach einzurichtenden und relativ kostengünstigen Systemen weiterentwickelt. Neben dem kleineren Platzbedarf und den geringeren Kosten hat sich EEG als führendes Instrument zur Dekodierung von Gehirnaktivitäten aufgrund seiner hohen zeitlichen Auflösung etabliert. Während PET und fMRI Änderungen der Gehirnaktivität über Sekunden messen, kann EEG Änderungen der Aktivität erkennen, die in Millisekunden auftreten, wodurch es in der Lage ist, Prozesse zu indexieren, die andernfalls unentdeckt bleiben könnten.

Was misst EEG?

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

Warum ist EEG wichtig?

Häufig können wir Dinge nicht einfach messen, indem wir Menschen fragen oder ihr Verhalten beobachten. Selbst wenn wir sie fragen können, berichten Menschen nicht immer genau. EEG ermöglicht uns einen Einblick in das Gehirn; ein Einblick, der nicht von Vorurteilen, Einstellungen oder Überzeugungen beeinflusst ist. Wenn Sie beispielsweise jemanden fragen, ob er sich entspannt fühlt, könnte es sein, dass, selbst wenn er es nicht ist, er geneigt ist, Ja zu sagen, weil es den Menschen oft unangenehm ist, zuzugeben, wenn sie ängstlich sind.

Durch die Beobachtung ihres EEGs kann ein Forscher möglicherweise feststellen, dass die Person, entgegen ihrer Behauptung, tatsächlich eine hohe Erregung erlebt, die einen nicht entspannten Zustand anzeigt. Im Labor wird EEG häufig verwendet, um niedriggradige kognitive Prozesse wie auditorische oder visuelle Wahrnehmung zu messen, was den Forschern hilft, diese Prozesse besser zu verstehen oder zu verstehen, wie Erkrankungen das Gehirn beeinflussen. Diese Art von Technologie ist entscheidend, um Phänomene zu verstehen, die nicht berichtet werden können oder wahrscheinlich falsch berichtet werden.

Warum würden wir EEG außerhalb des Labors durchführen?

EEG-Technologie ist eine hervorragende Technologie, um Gehirnprozesse zu verstehen. Ein großer Teil der im Labor durchgeführten EEG-Forschung zielt darauf ab, niedriggradige Funktionen wie Wahrnehmung und Kognition zu untersuchen. Labors sind eine ideale Umgebung dafür, da sie stark kontrollierte Orte sind, in denen Forscher externe Variablen berücksichtigen und ausschließen können. Wir verbringen jedoch nicht unser Leben innerhalb eines Labors. Wir sind gehende, sprechende, interagierende Wesen, die dynamische Leben führen, die durch reiche und vielfältige Erfahrungen gekennzeichnet sind. Diese Tatsache macht es schwierig, Laborgestützte Studien auf unkontrollierte Umgebungen zu verallgemeinern. Durch die Verlagerung der Technologie aus dem Labor können wir Menschen und ihre Gehirnaktivität in realen Umgebungen untersuchen, die näher an der Art sind, wie wir tatsächlich leben.

Vor nicht allzu langer Zeit war es undenkbar, EEG-Experimente außerhalb des Labors durchzuführen. Die Systeme waren groß und mussten an Verstärker, Stromversorgungen und Datenübertragungseinheiten angeschlossen werden. Außerdem war das Einrichten dieser Systeme zeitaufwendig und oft unangenehm für die Teilnehmer. Durch bedeutende technologische Fortschritte konnten Systeme gebaut werden, die kleiner, kostengünstiger und kabellos sind. Durch diese erhöhte Portabilität und den gesenkten Preis ist die Verbreitung kosteneffektiver und benutzerfreundlicher EEG-Systeme stark angestiegen. EMOTIV ist seit über einem Jahrzehnt ein Vorreiter in diesem Bereich und hat das erste kommerziell verfügbare EEG-System auf den Markt gebracht. In dieser Zeit hat EMOTIV sechs verschiedene Systeme veröffentlicht, die von zwei Kanälen Kopfhörern bis zu 32-Kanal-Forschungskappen reichen.

Die Entwicklung dieser kommerziellen Systeme hat einen weiteren Effekt: Dramatisch erhöhte Zugänglichkeit zu neurowissenschaftlichen Methoden. Neurowissenschaften sind nicht länger ausschließlich für Akademiker oder Kliniker. Alle Menschen haben jetzt die Möglichkeit, diese Systeme für den Einsatz zu Hause zu erwerben. Die Beweggründe dafür variieren zwischen den demografischen Gruppen und umfassen Freizeitnutzer, Enthusiasten und Bürgerwissenschaftler. Darüber hinaus nehmen kommerzielle Unternehmen schnell Notiz von der Möglichkeit, diese Systeme in ihren Branchen ohne den Bedarf an spezialisierten neurowissenschaftlichen Abteilungen einzusetzen.

Was sind die Anwendungen von EEG in der realen Welt?

EEG-Anwendungen außerhalb des Labors sind zahlreich und vielfältig. Als klinisches Instrument kann EEG verwendet werden, um die kognitive Funktion von Menschen langfristig zu überwachen, ohne dass sie eine Einrichtung aufsuchen müssen. Zum Beispiel hat die Forschung EEG als Biomarker für Demenz unterstützt (Chatzikonstantinou et al., 2021). Darüber hinaus kann es sogar verwendet werden, um den Übergang von leichten kognitiven Beeinträchtigungen zu Demenz vorherzusagen (Engedal et al., 2020). Konsistentes EEG zu Hause wäre besonders hilfreich in diesen Bevölkerungsgruppen, die überwiegend aus älteren Erwachsenen bestehen, für die regelmäßige Reisen zu einer Forschungseinrichtung möglicherweise nicht machbar sind.

Ein anderes aktuelles Beispiel für eine EEG-Anwendung in der Praxis ist die kürzlich geschaffene Aufmerksamkeit für traumatische Hirnverletzungen im Sport. In Hochrisikosportarten wie professionellem Fußball sind Gehirnerschütterungen eine häufige Verletzung. Gehirnerschütterungen sind besorgniserregend, da sie oft klinisch nicht erkannt werden und die kognitive Funktion des Einzelnen schädigen können. Beweise haben die Verwendung von EEG zur Unterstützung der Diagnose von Gehirnerschütterungen und zur Unterstützung des klinischen Managements nach einer Verletzung befürwortet (Corbin-Berrigan et al., 2020). Sicherlich wäre die Anwesenheit von tragbarem EEG an der Seitenlinie ein leistungsstarkes Werkzeug zur Unterstützung von Teams, gute Entscheidungen bezüglich des Wohlergehens ihrer Spieler zu treffen.

Kommerzielle Unternehmen haben ebenfalls viel zu gewinnen von EEG in der realen Welt. Neuromarketing ist ein weit gefasster Begriff, wird jedoch im Allgemeinen damit in Verbindung gebracht, Einsicht in Verbraucherpräferenzen zu gewinnen und Verhalten vorherzusagen, indem neuronale oder andere physiologische Signale gemessen werden. Der Wert der Verwendung von EEG zur Untersuchung von Verbraucherwünschen liegt in der Fähigkeit der Methode, objektive Reaktionen zu indexieren. Manchmal berichten die Menschen nicht tatsächlich, wie sie sich fühlen, da sie einer Vielzahl von Vorurteilen unterliegen. Sie können auch ein starkes Bedürfnis haben, anderen zu gefallen oder Peinlichkeiten zu vermeiden. Sogar die Art und Weise, wie eine Frage formuliert ist, kann beeinflussen, wie eine Person ein Produkt wahrnimmt. EEG ermöglicht es Forschern, diese Eigenschaften zu umgehen und einen unverfälschten Einblick in die Art und Weise zu erhalten, wie eine Person Informationen verarbeitet. Durch die Nutzung dieser Datenströme können Unternehmen traditionelle Marketinginstrumente ergänzen oder ersetzen.

Was sind einige Hindernisse für EEG in der realen Welt?

Die Kosten sind vielleicht das größte Hindernis für die Durchführung von EEG-Experimenten in der realen Welt. Obwohl EEG-Systeme weniger teuer sind als andere Gehirnbildgebungsverfahren, können sie immer noch groß und teuer sein. Um die große Menge an Daten sinnvoll zu nutzen, sind Verarbeitungs- und Analysepipeline erforderlich. Die Datensätze müssen auch sicher aufbewahrt werden. Dies schließt interne Neurowissenschaften für viele kleinere Unternehmen aus.

Die Kosten für die Durchführung von EEG in der realen Welt werden weiter erhöht, wenn man ein kritisch wichtiges Manko der menschlichen Forschung berücksichtigt: Das Problem der repräsentativen Stichprobenauswahl. Viele Studien leiden unter den realen Gegebenheiten der Teilnehmerrekrutierung, die oft darauf basiert, was bequem ist (z. B. Universitätsstudenten). Dies führt dazu, dass viele Studien unter dem "WEIRD"-Problem leiden, bei dem die meisten Teilnehmer weiß, gebildet, aus industrialisierten Regionen, reich und in Demokratien lebend sind. Einfaches Verlagerung von EEG außerhalb des Labors löst dieses Problem nicht, und die Herausforderung, Proben aus Menschen mit unterschiedlichen Kulturen, Bildungsniveaus, Interessen und Erfahrungen zu rekrutieren, kann finanziell und logistisch prohibitiv sein.

Wie kann ich EEG in der realen Welt im großen Maßstab durchführen?

Angesichts der Kosten für die Durchführung von EEG in der realen Welt würden viele annehmen, dass neurowissenschaftliche Studien das Gebiet von wohlhabend finanzierten akademischen Institutionen und Unternehmen bleiben würden. Allerdings hat EMOTIV, zusätzlich zur Revolutionierung der Landschaft mit tragbaren, kostengünstigen EEG-Systemen, die Plattformen EmotivPRO Builder und EmotivLABS ins Leben gerufen, die es Unternehmen ermöglichen, großangelegte neurowissenschaftliche Experimente zu entwerfen und durchzuführen. EmotivPRO Builder ist eine intuitive, grafische Benutzeroberfläche, die den Benutzern die vollständige Kontrolle über ein Experiment gibt und es Benutzern aller Fähigkeiten erleichtert, EEG-Studien zu entwerfen. Der technisch versierter Nutzer kann auch PsychoPy-Experimente, die in der Programmiersprache Python geschrieben wurden, importieren.

Nachdem ein Experiment erstellt wurde, können die Benutzer es auf EmotivLABS bereitstellen. Dies ist nicht nur eine Präsentationsplattform, sondern vereinfacht auch die Teilnehmerrekrutierung über ihre Dashboards und gibt Forschern Zugriff auf den breiten EMOTIV-Mitwirkendenpool. Die Teilnehmerzahlungen können ebenfalls über die Plattform verwaltet werden. Der EMOTIV-Mitwirkendenpool stammt derzeit aus 84 Ländern. Fast die Hälfte ist zweisprachig und umfasst Menschen mit einer breiten Palette von Bildungsniveaus.

Für Unternehmen, die unsicher sind, wie sie die Kraft der Neurowissenschaften am besten nutzen können, kann das EMOTIV Research as a Service-Team konsultiert werden. Das Forschungsteam wird die entscheidenden Fragen identifizieren, ein Experiment entwerfen, Teilnehmer rekrutieren, Daten sammeln, verarbeiten und analysieren und personalisierte Berichte zu den Ergebnissen erstellen. Ihr Beitrag wird in jedem Schritt willkommen geheißen. Ihre Partnerschaft mit dem EMOTIV-Forschungsteam stellt eine wirklich umfassende Lösung zur Nutzung der neurowissenschaftlichen Revolution dar.

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

Der Mentimeter-Effekt: Eine Fallstudie zu EEG in der realen Welt unter Verwendung von EmotivLABS

Mentimeter ist eine Multimedia-Präsentationssoftware-Plattform. Die meisten Menschen sind mit Microsoft Powerpoint vertraut. Unzählige Stunden wurden darauf verwendet, Powerpoint-Präsentationen zu halten, bei denen das Publikum eine passive Rolle spielt. Mentimeter ermöglicht es den Benutzern auch, Informationen mithilfe von Text, Bildern, Audio und Video zu übermitteln, jedoch mit einem Twist. Wo sich Mentimeter abhebt, ist durch die Funktionen, die eine live-interaktive Publikumsbeteiligung ermöglichen. Neben den typischen Folien können Präsentatoren Ereignisse einfügen, mit denen das Publikum über ihre persönlichen Geräte interagieren kann. Beispielsweise können die Mitglieder des Publikums abstimmen, auf welchen Inhalt sie sich in der Präsentation konzentrieren möchten. Oder vielleicht können sie ihre Meinung zu einem bestimmten Thema äußern oder Quizfragen zu dem beantworten, was sie gerade gesehen haben. Auf diese Weise ermöglicht Mentimeter dynamischere, lebendigere Präsentationen als Powerpoint.

Mentimeter wusste, dass sie ein besonderes Produkt hatten und dass die Menschen es wahrscheinlich ansprechender finden würden. Sie wollten jedoch nicht ausschließlich auf subjektive Berichte ihrer Benutzer angewiesen sein. Sie wollten objektive, granulare Daten, die genau zeigen, was Mentimeter so besonders macht. Sie wandten sich an EMOTIV, um ein Forschungsprojekt durchzuführen, um diese Antworten zu finden. In Zusammenarbeit mit unserem Forschungsteam identifizierten wir Schlüsselfragen, die den Kern der besonderen Stärken von Mentimeter ergründen würden.

Schlüsselfragen:

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

  • Welche von Mentimeters besonderen Funktionen fesseln die größte Aufmerksamkeit des Publikums?

  • Wie wird die Aufmerksamkeit im Verlauf der Präsentation beeinflusst? Lässt sie nach, wie man es von einer langen Powerpoint-Präsentation erwarten würde?

  • Was ist die Beziehung zwischen Engagement und Aufmerksamkeit? Achten die Leute mehr darauf, wenn sie engagiert sind?

  • Vorträge und Präsentationen dienen oft dem Lernen neuer Informationen und deren Beibehaltung. Hilft Mentimeter uns, besser zu lernen?

Um diese Fragen zu beantworten, entwarf das EMOTIV-Forschungsteam ein maßgeschneidertes Experiment. Typischerweise würde diese Art von Studie durch das Versammeln von Personen in einem Raum durchgeführt werden und EEG-Daten an einen lokalen Computer sammeln, während die Teilnehmer eine traditionelle Präsentation im Vergleich zu einer Mentimeter-Präsentation ansahen. Es war jedoch aus mehreren Gründen nicht wünschenswert, die Teilnehmer aus einer einzelnen Region zu rekrutieren und sie in einem begrenzten Raum zu versammeln.

Der erste Grund waren einfache logistische Überlegungen. Um zu unserem Standort zu gelangen, müssten die Teilnehmer reisen, was die Anzahl der Freiwilligen einschränken könnte. Darüber hinaus könnte die Rekrutierung von Teilnehmern aus einer einzigen Region zu einer nicht repräsentativen Stichprobe führen. Das zweite Problem war eines der öffentlichen Gesundheit. Während einer Pandemie war die EEG-Forschung stark eingeschränkt, da der enge persönliche Kontakt erforderlich war, um die Systeme einzurichten. Durch die Organisation einer Fernstudie, die die EMOTIV-Benutzerbasis nutzt und auf der EmotivLABS-Plattform bereitgestellt wird, konnten wir diese Probleme umgehen. Dies ermöglichte uns, eine sichere Studie durchzuführen, die Daten von Benutzern auf der ganzen Welt erfasste und die hochentwickelten Algorithmen von EMOTIV zur Beurteilung des Publikumsengagements, der Aufmerksamkeit, des Interesses und des kognitiven Stresses in Echtzeit nutzte.

Die Studie

Um den Mentimeter-Effekt zu bewerten, entwarfen wir ein Experiment, in dem die Menschen zwei Präsentationen ansahen; eine mit Mentimeter und die andere mit Powerpoint. Während sie die Präsentationen ansahen, sammelten wir aus der Ferne EEG-Daten und bewerteten ihre Gehirnaktivität in den Bereichen Engagement, Aufmerksamkeit, Interesse und kognitiver Stress. Wir sammelten auch demografische Daten und Umfragedaten zur Selbstmeldung.

Teilnehmer

28 Teilnehmer wurden für die Studie aus der EMOTIV-Kundenbasis online über E-Mail-Kommunikation und Online-Formulare rekrutiert. Diese Stichprobengröße war niedriger, als wir es bevorzugt hätten. Da wir jedoch einen strengen Zeitplan für das Projekt hatten, ist es bemerkenswert, dass wir diese Anzahl innerhalb eines kurzen Zeitraums rekrutieren konnten, und dies spiegelt die Effizienz der Teilnehmerrekrutierung mit EmotivLABS wider. Mit Zustimmung wurden demografische Daten gesammelt, damit Mentimeter verstehen konnte, wie diese Effekte eine Vielzahl von Menschen beeinflussen würden.

Teilnehmer aus über 15 verschiedenen Ländern wurden rekrutiert, wobei die Altersgruppe von 21 bis 64 Jahren reicht. Die weltweite Online-Rekrutierung ermöglichte es uns auch, eine Vielzahl von Bildungsniveaus, Berufen, musikalischen Fähigkeiten und Fachkenntnissen zu erfassen. Siehe Abbildung 1-3 für die Merkmale der Teilnehmer.



Abbildung 1. Demografische Daten der Teilnehmer.



Abbildung 2. Bildungsniveau der Teilnehmer und musikalische Fähigkeiten.



Abbildung 3. Selbstberichtete Bewertungen des Wissens über Themen.

Methode

Eine Rekrutierungsumfrage wurde per E-Mail an die EMOTIV-Kundenbasis gesendet, um alle Interessierten zur Teilnahme an einer Online-Studie zu bewegen. Mithilfe von Videokonferenzsoftware begannen wir mit einer Orientierungssitzung, in der wir den Teilnehmern die Grundlagen erklärten, wie das Experiment durchgeführt werden würde. Alle Teilnehmer richteten ihr EMOTIV EPOC, EPOC+ oder EPOCX (https://www.emotiv.com/epoc-x/) vor dem Anruf ein, und nach einer kurzen Datenqualitätsprüfung durch den Forschungsdirektor von Emotiv verfolgte die EmotivLABS-Software automatisch während der Aufnahme ihre Signalqualität.

Das gesamte Experiment wurde unter Verwendung des Experimentbaukastens der EMOTIV-Webplattform aufgebaut (https://www.emotiv.com/emotivpro/build/). Die EmotivLABS-Plattform leitete die Teilnehmer durch die Basislinie (still sitzen mit offenen Augen und geschlossenen Augen), einige Fragebögen, um festzustellen, ob es an diesem Tag Faktoren gab, die das EEG beeinflussen könnten, und dann forderte sie sie auf, ihre erste Präsentation zu beginnen. Ein Vertreter von Mentimeter, Oscar, hielt ein Webinar zu einem von zwei Themen. Eine Präsentation wurde mit Mentimeter und die andere mit Powerpoint gehalten. Die Präsentationen enthielten auch unterschiedliche Inhalte; eine war „Die harmonische Reihe“ und die andere war „Künstliche Intelligenz in der Musik“. Wir haben diese Präsentationsbedingungen gegeneinander ausgeglichen, um sicherzustellen, dass etwaige Effekte nicht dem Inhalt, sondern der verwendeten Software zugeschrieben werden (siehe Abbildung 4).



Abbildung 4. Ausgewogene Bedingungen für jede Gruppe.

Nach der zweiten Präsentation füllten die Teilnehmer den Fragebogen aus, und dann sammelten wir eine letzte Sitzung der Basislinien-EEG. Siehe Abbildung 5 für einen Überblick über das Protokoll.



Abbildung 5. Überblick über das Experiment.

EMOTIV-Leistungskennzahlen

Die EMOTIV-Leistungskennzahlen (PM) sind neurophysiologische Maße für kognitive und affektive Zustände. Sie sind proprietäre maschinelle Lernalgorithmen, die Echtzeitwerte aggregierter elektroenzephalographischer (EEG)-Maße bereitstellen; Varianten von Gehirnwellenamplituden, räumliche Verteilungen, Leistungen und Frequenzen von Neuronen, die im Gehirn feuern.

EEG-Daten von Hunderte von Individuen in kontrollierten psychologischen Experimenten und realen Situationen wurden gesammelt und verwendet, um diese Algorithmen zu entwickeln. Jede der Leistungskennzahlen ist skaliert und auf den einzelnen Benutzer basierend auf ihrem eigenen „Bereich“ der Gehirnaktivität zugeschnitten (siehe Abbildung 6 für einen Überblick über die in dieser Studie verwendeten PMs).



Abbildung 6. Übersicht der EMOTIV-Leistungskennzahlen

Ergebnisse

Mentimeter vs Powerpoint: Gesamte PM-Muster

Zunächst untersuchten wir die Gehirnaktivität auf Gruppenebene über jede der Präsentationen hinweg. Abbildung 7 zeigt den Durchschnitt jeder PM für Mentimeter-Präsentationen und Powerpoint-Präsentationen. Im Vergleich zu Powerpoint zeigten die Individuen statistisch signifikant niedrigere Werte für Langeweile und höhere Werte für Engagement, Aufmerksamkeit und kognitive Belastung. Es gab keinen statistischen Unterschied in den Interessensniveaus; jedoch neigte der numerische Trend zu mehr Interesse an der Mentimeter-Präsentation.



Abbildung 7. Durchschnittliche PM über die gesamte Präsentation verglichen nach Präsentationsplattform.

Wir haben dann untersucht, wie die Menschen auf jede der Präsentationen reagierten. In Abbildung 8 deuten „weitere“ Formen auf mehr individuelle PM-Beobachtungen bei diesem Wert hin, und „schmalere“ Formen deuten auf weniger PM-Beobachtungen bei diesem Wert hin. Diese Muster legen nahe, dass die Mentimeter-Präsentationen homogenere Reaktionen hervorriefen als Powerpoint. Mit anderen Worten, die Menschen reagierten ähnlich auf Mentimeter, fanden Powerpoint jedoch differenzierter.



Abbildung 8. Einzelne durchschnittliche PM-Verteilungen verglichen nach Präsentationsplattform.

Mentimeter vs Powerpoint: PMs über die Zeit

Um ein Gefühl dafür zu bekommen, wie die Menschen im Verlauf der Präsentation reagieren, haben wir die durchschnittlichen Gruppen-PM-Werte über jede Folie für jede der Plattformen (Mentimeter vs Powerpoint) und jede der Inhalte (KI vs Harmonien) berechnet. Abbildung 9 zeigt die bemerkenswertesten Muster.



Abbildung 9. Zeitverlauf der PMs über Folien.

Für den KI-Inhalt waren die Langeweilewerte über die gesamte Präsentation hinweg niedriger. Wir beobachteten ein interessantes Langeweile-Muster im Harmonieninhalt, bei dem die Langeweile im Laufe der Präsentation zunahm und dann abnahm. Dies deutete darauf hin, dass die einzigartigen, ansprechenden Eigenschaften von Mentimeter-"Ereignissen" dazu beitrugen, die zunehmende Langeweile, die im Verlauf einer Präsentation auftreten kann, zu allevieren.

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

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

Obwohl wir insgesamt festgestellt haben, dass die Menschen positiv auf Mentimeter reagierten, wollten wir tiefer graben und sehen, wie sich die spezifischen Mentimeter-Ereignisse im Vergleich zu den Powerpoint-Folien schlugen. Mentimeter-Ereignisse sind Fälle, in denen das Publikum ermutigt wird, mit der Präsentation über ihre mobilen Geräte zu interagieren. Beispielsweise könnten die Teilnehmer nach ihrer persönlichen Meinung zu einem Thema gefragt werden oder sie wurden gebeten, eine Quizfrage zu beantworten, die sich auf die Präsentation bezog. Abbildung 10 zeigt die durchschnittlichen PM, die bei Mentimeter-Ereignissen und Powerpoint-Folien beobachtet wurden.



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

Wir beobachteten, dass Mentimeter-Ereignisse im Vergleich zu Powerpoint-Folien zu geringerer Langeweile und höherem Engagement, Aufmerksamkeit, Interesse und kognitiver Belastung führten. Die größten Effekte waren bei Langeweile- und Engagementwerten zu beobachten, die um 16 % bzw. 13 % gesenkt bzw. erhöht wurden.

Der Mentimeter-Effekt: Wie schneiden die verschiedenen Mentimeter-Ereignisse ab?

Obwohl Mentimeter-Ereignisse im Allgemeinen positive Reaktionen im Publikum hervorriefen, wollten wir wissen, ob einige Ereignisse besser waren als andere. Die Mentimeter-Präsentationen enthielten drei Arten von Ereignissen: Meinungsereignisse, bei denen das Publikum nach seiner Meinung zu einem Thema gefragt wurde; Quizereignisse, bei denen das Publikum Fragen zum Inhalt der Präsentation gestellt wurden; und Videoereignisse, bei denen die Teilnehmer ein Video ansahen. Abbildung 11 zeigt die PM-Werte für jede der Ereignistypen. Wir haben auch Powerpoint-Folien als Vergleich einbezogen.



Abbildung 11. Durchschnittliche PM für jeden Mentimeter-Ereignistyp. Durchschnittliche PM für Powerpoint-Folien zum Vergleich.

Meinungsereignisse zeigten den konsistentesten Effekt, indem sie die geringste Langeweile und das höchste Engagement, die höchste Aufmerksamkeit, das höchste Interesse und die höchste kognitive Belastung im Vergleich zu den anderen Ereignissen hervorriefen. Interessanterweise neigten Videoereignisse dazu, die meiste Langeweile und die geringste Engagement- und Aufmerksamkeitsrate hervorzurufen.

Der Mentimeter-Effekt: Ein näherer Blick auf das Engagement

Obwohl alle PM tendenziell positive Reaktionen auf Mentimeter-Präsentationen zeigten, schien Engagement den konsistentesten Effekt zu haben. Um einen näheren Blick zu werfen, haben wir den Punkt indexiert, an dem jeder Teilnehmer sein maximales Engagement-PM zeigte. Abbildung 12 zeigt, dass eine größere Anzahl von maximalen Engagementwerten während der Mentimeter-Präsentation auftrat. Darüber hinaus traten 70 % der maximalen Engagementwerte der Teilnehmer während eines Mentimeter-Ereignisses auf.



Abbildung 12. Verteilung der maximalen Engagement-PM.

Der Mentimeter-Effekt: Vergleich objektiver und subjektiver Maßnahmen

Während EEG objektive Reaktionen auf Reize indexieren kann, liefern Fälle, in denen diese Maßnahmen durch Selbstberichte unterstützt werden, überzeugende Hinweise auf Effekte. Abbildung 13 zeigt subjektive Engagementwerte für die fünf engagementbezogenen Fragen, die am Ende des Experiments präsentiert wurden.



Abbildung 13. Subjektive Engagementwerte, wie sie von den Teilnehmern auf einer 1-5 Likert-Skala von "Überhaupt nicht" bis "Extrem" angegeben wurden.

Die Antworten auf alle Fragen unterstützten die Ergebnisse der Gehirndaten. Im Vergleich zu Powerpoint-Präsentationen führten Mentimeter-Präsentationen dazu, dass die Teilnehmer sich stärker mit den Präsentationen, dem Präsentator, dem Inhalt und dem Gefühl, mehr neuartige Inhalte während der Präsentation gelernt zu haben, identifizieren konnten.

Zusammenfassung

Am Ende der Studie lieferte das EMOTIV-Forschungsteam einen detaillierten Bericht zu den Ergebnissen an Mentimeter. Dies ermöglichte es Mentimeter, ihr Produkt besser zu verstehen und was es für ihre Benutzer zu einem positiven Erlebnis machte. Mentimeter erhielt nicht nur empirische Daten, die zeigten, dass ihr Produkt ein höheres Engagement, eine höhere Aufmerksamkeit und eine höhere kognitive Belastung hervorrief, während gleichzeitig die Langeweile gesenkt wurde, sondern es bot auch umsetzbare Erkenntnisse darüber, welche ihrer speziellen Funktionen am ansprechendsten für die Benutzer waren. Der Mentimeter-Bericht 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 fernbediente, schlanke und personalisierte EEG-Experimente dar. Von der Bewertung der Verbraucherpräferenzen bis zur Untersuchung von psychischen Gesundheitsfragen ist die EMOTIV-Forschungssuite die ideale Plattform für skalierbare EEG-Forschung. In Zusammenarbeit mit unserem Forschungsteam können Einzelpersonen, Unternehmen und Institutionen die Kraft der Neurowissenschaften nutzen, um Einblicke in die menschliche Bevölkerung zu gewinnen. Diese Lösung stellt die ideale Antwort auf moderne Neurowissenschaften dar, die gegen Gesundheitskrisen immun ist, resistent gegen schrumpfende Budgets und breiter für eine globale Gemeinschaft zugänglich ist.

Dr. Nikolas Williams,

EMOTIV Forschungswissenschaftler.

Wenn Sie an neurowissenschaftliche Forschung denken, stellen Sie sich wahrscheinlich Bilder von Wissenschaftlern in weißen Kitteln vor, die große, teure medizinische Maschinen an einer Universität oder in einem Krankenhaus bedienen. Sicherlich erfordern einige neurowissenschaftliche Methoden, wie die Positronen-Emissions-Tomographie (PET), funktionelle Magnetresonanztomographie (fMRI) und Magnetoenzephalographie (MEG), diese großen, komplexen Systeme, die mit ähnlich hohen Kosten verbunden sind. Elektroenzephalographie (EEG)-Systeme sind jedoch im Allgemeinen kleiner und kostengünstiger. Die Technologie hat sich von Papieraufzeichnungen und großen Computern zu drahtlosen, mobilen, einfach einzurichtenden und relativ kostengünstigen Systemen weiterentwickelt. Neben dem kleineren Platzbedarf und den geringeren Kosten hat sich EEG als führendes Instrument zur Dekodierung von Gehirnaktivitäten aufgrund seiner hohen zeitlichen Auflösung etabliert. Während PET und fMRI Änderungen der Gehirnaktivität über Sekunden messen, kann EEG Änderungen der Aktivität erkennen, die in Millisekunden auftreten, wodurch es in der Lage ist, Prozesse zu indexieren, die andernfalls unentdeckt bleiben könnten.

Was misst EEG?

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

Warum ist EEG wichtig?

Häufig können wir Dinge nicht einfach messen, indem wir Menschen fragen oder ihr Verhalten beobachten. Selbst wenn wir sie fragen können, berichten Menschen nicht immer genau. EEG ermöglicht uns einen Einblick in das Gehirn; ein Einblick, der nicht von Vorurteilen, Einstellungen oder Überzeugungen beeinflusst ist. Wenn Sie beispielsweise jemanden fragen, ob er sich entspannt fühlt, könnte es sein, dass, selbst wenn er es nicht ist, er geneigt ist, Ja zu sagen, weil es den Menschen oft unangenehm ist, zuzugeben, wenn sie ängstlich sind.

Durch die Beobachtung ihres EEGs kann ein Forscher möglicherweise feststellen, dass die Person, entgegen ihrer Behauptung, tatsächlich eine hohe Erregung erlebt, die einen nicht entspannten Zustand anzeigt. Im Labor wird EEG häufig verwendet, um niedriggradige kognitive Prozesse wie auditorische oder visuelle Wahrnehmung zu messen, was den Forschern hilft, diese Prozesse besser zu verstehen oder zu verstehen, wie Erkrankungen das Gehirn beeinflussen. Diese Art von Technologie ist entscheidend, um Phänomene zu verstehen, die nicht berichtet werden können oder wahrscheinlich falsch berichtet werden.

Warum würden wir EEG außerhalb des Labors durchführen?

EEG-Technologie ist eine hervorragende Technologie, um Gehirnprozesse zu verstehen. Ein großer Teil der im Labor durchgeführten EEG-Forschung zielt darauf ab, niedriggradige Funktionen wie Wahrnehmung und Kognition zu untersuchen. Labors sind eine ideale Umgebung dafür, da sie stark kontrollierte Orte sind, in denen Forscher externe Variablen berücksichtigen und ausschließen können. Wir verbringen jedoch nicht unser Leben innerhalb eines Labors. Wir sind gehende, sprechende, interagierende Wesen, die dynamische Leben führen, die durch reiche und vielfältige Erfahrungen gekennzeichnet sind. Diese Tatsache macht es schwierig, Laborgestützte Studien auf unkontrollierte Umgebungen zu verallgemeinern. Durch die Verlagerung der Technologie aus dem Labor können wir Menschen und ihre Gehirnaktivität in realen Umgebungen untersuchen, die näher an der Art sind, wie wir tatsächlich leben.

Vor nicht allzu langer Zeit war es undenkbar, EEG-Experimente außerhalb des Labors durchzuführen. Die Systeme waren groß und mussten an Verstärker, Stromversorgungen und Datenübertragungseinheiten angeschlossen werden. Außerdem war das Einrichten dieser Systeme zeitaufwendig und oft unangenehm für die Teilnehmer. Durch bedeutende technologische Fortschritte konnten Systeme gebaut werden, die kleiner, kostengünstiger und kabellos sind. Durch diese erhöhte Portabilität und den gesenkten Preis ist die Verbreitung kosteneffektiver und benutzerfreundlicher EEG-Systeme stark angestiegen. EMOTIV ist seit über einem Jahrzehnt ein Vorreiter in diesem Bereich und hat das erste kommerziell verfügbare EEG-System auf den Markt gebracht. In dieser Zeit hat EMOTIV sechs verschiedene Systeme veröffentlicht, die von zwei Kanälen Kopfhörern bis zu 32-Kanal-Forschungskappen reichen.

Die Entwicklung dieser kommerziellen Systeme hat einen weiteren Effekt: Dramatisch erhöhte Zugänglichkeit zu neurowissenschaftlichen Methoden. Neurowissenschaften sind nicht länger ausschließlich für Akademiker oder Kliniker. Alle Menschen haben jetzt die Möglichkeit, diese Systeme für den Einsatz zu Hause zu erwerben. Die Beweggründe dafür variieren zwischen den demografischen Gruppen und umfassen Freizeitnutzer, Enthusiasten und Bürgerwissenschaftler. Darüber hinaus nehmen kommerzielle Unternehmen schnell Notiz von der Möglichkeit, diese Systeme in ihren Branchen ohne den Bedarf an spezialisierten neurowissenschaftlichen Abteilungen einzusetzen.

Was sind die Anwendungen von EEG in der realen Welt?

EEG-Anwendungen außerhalb des Labors sind zahlreich und vielfältig. Als klinisches Instrument kann EEG verwendet werden, um die kognitive Funktion von Menschen langfristig zu überwachen, ohne dass sie eine Einrichtung aufsuchen müssen. Zum Beispiel hat die Forschung EEG als Biomarker für Demenz unterstützt (Chatzikonstantinou et al., 2021). Darüber hinaus kann es sogar verwendet werden, um den Übergang von leichten kognitiven Beeinträchtigungen zu Demenz vorherzusagen (Engedal et al., 2020). Konsistentes EEG zu Hause wäre besonders hilfreich in diesen Bevölkerungsgruppen, die überwiegend aus älteren Erwachsenen bestehen, für die regelmäßige Reisen zu einer Forschungseinrichtung möglicherweise nicht machbar sind.

Ein anderes aktuelles Beispiel für eine EEG-Anwendung in der Praxis ist die kürzlich geschaffene Aufmerksamkeit für traumatische Hirnverletzungen im Sport. In Hochrisikosportarten wie professionellem Fußball sind Gehirnerschütterungen eine häufige Verletzung. Gehirnerschütterungen sind besorgniserregend, da sie oft klinisch nicht erkannt werden und die kognitive Funktion des Einzelnen schädigen können. Beweise haben die Verwendung von EEG zur Unterstützung der Diagnose von Gehirnerschütterungen und zur Unterstützung des klinischen Managements nach einer Verletzung befürwortet (Corbin-Berrigan et al., 2020). Sicherlich wäre die Anwesenheit von tragbarem EEG an der Seitenlinie ein leistungsstarkes Werkzeug zur Unterstützung von Teams, gute Entscheidungen bezüglich des Wohlergehens ihrer Spieler zu treffen.

Kommerzielle Unternehmen haben ebenfalls viel zu gewinnen von EEG in der realen Welt. Neuromarketing ist ein weit gefasster Begriff, wird jedoch im Allgemeinen damit in Verbindung gebracht, Einsicht in Verbraucherpräferenzen zu gewinnen und Verhalten vorherzusagen, indem neuronale oder andere physiologische Signale gemessen werden. Der Wert der Verwendung von EEG zur Untersuchung von Verbraucherwünschen liegt in der Fähigkeit der Methode, objektive Reaktionen zu indexieren. Manchmal berichten die Menschen nicht tatsächlich, wie sie sich fühlen, da sie einer Vielzahl von Vorurteilen unterliegen. Sie können auch ein starkes Bedürfnis haben, anderen zu gefallen oder Peinlichkeiten zu vermeiden. Sogar die Art und Weise, wie eine Frage formuliert ist, kann beeinflussen, wie eine Person ein Produkt wahrnimmt. EEG ermöglicht es Forschern, diese Eigenschaften zu umgehen und einen unverfälschten Einblick in die Art und Weise zu erhalten, wie eine Person Informationen verarbeitet. Durch die Nutzung dieser Datenströme können Unternehmen traditionelle Marketinginstrumente ergänzen oder ersetzen.

Was sind einige Hindernisse für EEG in der realen Welt?

Die Kosten sind vielleicht das größte Hindernis für die Durchführung von EEG-Experimenten in der realen Welt. Obwohl EEG-Systeme weniger teuer sind als andere Gehirnbildgebungsverfahren, können sie immer noch groß und teuer sein. Um die große Menge an Daten sinnvoll zu nutzen, sind Verarbeitungs- und Analysepipeline erforderlich. Die Datensätze müssen auch sicher aufbewahrt werden. Dies schließt interne Neurowissenschaften für viele kleinere Unternehmen aus.

Die Kosten für die Durchführung von EEG in der realen Welt werden weiter erhöht, wenn man ein kritisch wichtiges Manko der menschlichen Forschung berücksichtigt: Das Problem der repräsentativen Stichprobenauswahl. Viele Studien leiden unter den realen Gegebenheiten der Teilnehmerrekrutierung, die oft darauf basiert, was bequem ist (z. B. Universitätsstudenten). Dies führt dazu, dass viele Studien unter dem "WEIRD"-Problem leiden, bei dem die meisten Teilnehmer weiß, gebildet, aus industrialisierten Regionen, reich und in Demokratien lebend sind. Einfaches Verlagerung von EEG außerhalb des Labors löst dieses Problem nicht, und die Herausforderung, Proben aus Menschen mit unterschiedlichen Kulturen, Bildungsniveaus, Interessen und Erfahrungen zu rekrutieren, kann finanziell und logistisch prohibitiv sein.

Wie kann ich EEG in der realen Welt im großen Maßstab durchführen?

Angesichts der Kosten für die Durchführung von EEG in der realen Welt würden viele annehmen, dass neurowissenschaftliche Studien das Gebiet von wohlhabend finanzierten akademischen Institutionen und Unternehmen bleiben würden. Allerdings hat EMOTIV, zusätzlich zur Revolutionierung der Landschaft mit tragbaren, kostengünstigen EEG-Systemen, die Plattformen EmotivPRO Builder und EmotivLABS ins Leben gerufen, die es Unternehmen ermöglichen, großangelegte neurowissenschaftliche Experimente zu entwerfen und durchzuführen. EmotivPRO Builder ist eine intuitive, grafische Benutzeroberfläche, die den Benutzern die vollständige Kontrolle über ein Experiment gibt und es Benutzern aller Fähigkeiten erleichtert, EEG-Studien zu entwerfen. Der technisch versierter Nutzer kann auch PsychoPy-Experimente, die in der Programmiersprache Python geschrieben wurden, importieren.

Nachdem ein Experiment erstellt wurde, können die Benutzer es auf EmotivLABS bereitstellen. Dies ist nicht nur eine Präsentationsplattform, sondern vereinfacht auch die Teilnehmerrekrutierung über ihre Dashboards und gibt Forschern Zugriff auf den breiten EMOTIV-Mitwirkendenpool. Die Teilnehmerzahlungen können ebenfalls über die Plattform verwaltet werden. Der EMOTIV-Mitwirkendenpool stammt derzeit aus 84 Ländern. Fast die Hälfte ist zweisprachig und umfasst Menschen mit einer breiten Palette von Bildungsniveaus.

Für Unternehmen, die unsicher sind, wie sie die Kraft der Neurowissenschaften am besten nutzen können, kann das EMOTIV Research as a Service-Team konsultiert werden. Das Forschungsteam wird die entscheidenden Fragen identifizieren, ein Experiment entwerfen, Teilnehmer rekrutieren, Daten sammeln, verarbeiten und analysieren und personalisierte Berichte zu den Ergebnissen erstellen. Ihr Beitrag wird in jedem Schritt willkommen geheißen. Ihre Partnerschaft mit dem EMOTIV-Forschungsteam stellt eine wirklich umfassende Lösung zur Nutzung der neurowissenschaftlichen Revolution dar.

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

Der Mentimeter-Effekt: Eine Fallstudie zu EEG in der realen Welt unter Verwendung von EmotivLABS

Mentimeter ist eine Multimedia-Präsentationssoftware-Plattform. Die meisten Menschen sind mit Microsoft Powerpoint vertraut. Unzählige Stunden wurden darauf verwendet, Powerpoint-Präsentationen zu halten, bei denen das Publikum eine passive Rolle spielt. Mentimeter ermöglicht es den Benutzern auch, Informationen mithilfe von Text, Bildern, Audio und Video zu übermitteln, jedoch mit einem Twist. Wo sich Mentimeter abhebt, ist durch die Funktionen, die eine live-interaktive Publikumsbeteiligung ermöglichen. Neben den typischen Folien können Präsentatoren Ereignisse einfügen, mit denen das Publikum über ihre persönlichen Geräte interagieren kann. Beispielsweise können die Mitglieder des Publikums abstimmen, auf welchen Inhalt sie sich in der Präsentation konzentrieren möchten. Oder vielleicht können sie ihre Meinung zu einem bestimmten Thema äußern oder Quizfragen zu dem beantworten, was sie gerade gesehen haben. Auf diese Weise ermöglicht Mentimeter dynamischere, lebendigere Präsentationen als Powerpoint.

Mentimeter wusste, dass sie ein besonderes Produkt hatten und dass die Menschen es wahrscheinlich ansprechender finden würden. Sie wollten jedoch nicht ausschließlich auf subjektive Berichte ihrer Benutzer angewiesen sein. Sie wollten objektive, granulare Daten, die genau zeigen, was Mentimeter so besonders macht. Sie wandten sich an EMOTIV, um ein Forschungsprojekt durchzuführen, um diese Antworten zu finden. In Zusammenarbeit mit unserem Forschungsteam identifizierten wir Schlüsselfragen, die den Kern der besonderen Stärken von Mentimeter ergründen würden.

Schlüsselfragen:

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

  • Welche von Mentimeters besonderen Funktionen fesseln die größte Aufmerksamkeit des Publikums?

  • Wie wird die Aufmerksamkeit im Verlauf der Präsentation beeinflusst? Lässt sie nach, wie man es von einer langen Powerpoint-Präsentation erwarten würde?

  • Was ist die Beziehung zwischen Engagement und Aufmerksamkeit? Achten die Leute mehr darauf, wenn sie engagiert sind?

  • Vorträge und Präsentationen dienen oft dem Lernen neuer Informationen und deren Beibehaltung. Hilft Mentimeter uns, besser zu lernen?

Um diese Fragen zu beantworten, entwarf das EMOTIV-Forschungsteam ein maßgeschneidertes Experiment. Typischerweise würde diese Art von Studie durch das Versammeln von Personen in einem Raum durchgeführt werden und EEG-Daten an einen lokalen Computer sammeln, während die Teilnehmer eine traditionelle Präsentation im Vergleich zu einer Mentimeter-Präsentation ansahen. Es war jedoch aus mehreren Gründen nicht wünschenswert, die Teilnehmer aus einer einzelnen Region zu rekrutieren und sie in einem begrenzten Raum zu versammeln.

Der erste Grund waren einfache logistische Überlegungen. Um zu unserem Standort zu gelangen, müssten die Teilnehmer reisen, was die Anzahl der Freiwilligen einschränken könnte. Darüber hinaus könnte die Rekrutierung von Teilnehmern aus einer einzigen Region zu einer nicht repräsentativen Stichprobe führen. Das zweite Problem war eines der öffentlichen Gesundheit. Während einer Pandemie war die EEG-Forschung stark eingeschränkt, da der enge persönliche Kontakt erforderlich war, um die Systeme einzurichten. Durch die Organisation einer Fernstudie, die die EMOTIV-Benutzerbasis nutzt und auf der EmotivLABS-Plattform bereitgestellt wird, konnten wir diese Probleme umgehen. Dies ermöglichte uns, eine sichere Studie durchzuführen, die Daten von Benutzern auf der ganzen Welt erfasste und die hochentwickelten Algorithmen von EMOTIV zur Beurteilung des Publikumsengagements, der Aufmerksamkeit, des Interesses und des kognitiven Stresses in Echtzeit nutzte.

Die Studie

Um den Mentimeter-Effekt zu bewerten, entwarfen wir ein Experiment, in dem die Menschen zwei Präsentationen ansahen; eine mit Mentimeter und die andere mit Powerpoint. Während sie die Präsentationen ansahen, sammelten wir aus der Ferne EEG-Daten und bewerteten ihre Gehirnaktivität in den Bereichen Engagement, Aufmerksamkeit, Interesse und kognitiver Stress. Wir sammelten auch demografische Daten und Umfragedaten zur Selbstmeldung.

Teilnehmer

28 Teilnehmer wurden für die Studie aus der EMOTIV-Kundenbasis online über E-Mail-Kommunikation und Online-Formulare rekrutiert. Diese Stichprobengröße war niedriger, als wir es bevorzugt hätten. Da wir jedoch einen strengen Zeitplan für das Projekt hatten, ist es bemerkenswert, dass wir diese Anzahl innerhalb eines kurzen Zeitraums rekrutieren konnten, und dies spiegelt die Effizienz der Teilnehmerrekrutierung mit EmotivLABS wider. Mit Zustimmung wurden demografische Daten gesammelt, damit Mentimeter verstehen konnte, wie diese Effekte eine Vielzahl von Menschen beeinflussen würden.

Teilnehmer aus über 15 verschiedenen Ländern wurden rekrutiert, wobei die Altersgruppe von 21 bis 64 Jahren reicht. Die weltweite Online-Rekrutierung ermöglichte es uns auch, eine Vielzahl von Bildungsniveaus, Berufen, musikalischen Fähigkeiten und Fachkenntnissen zu erfassen. Siehe Abbildung 1-3 für die Merkmale der Teilnehmer.



Abbildung 1. Demografische Daten der Teilnehmer.



Abbildung 2. Bildungsniveau der Teilnehmer und musikalische Fähigkeiten.



Abbildung 3. Selbstberichtete Bewertungen des Wissens über Themen.

Methode

Eine Rekrutierungsumfrage wurde per E-Mail an die EMOTIV-Kundenbasis gesendet, um alle Interessierten zur Teilnahme an einer Online-Studie zu bewegen. Mithilfe von Videokonferenzsoftware begannen wir mit einer Orientierungssitzung, in der wir den Teilnehmern die Grundlagen erklärten, wie das Experiment durchgeführt werden würde. Alle Teilnehmer richteten ihr EMOTIV EPOC, EPOC+ oder EPOCX (https://www.emotiv.com/epoc-x/) vor dem Anruf ein, und nach einer kurzen Datenqualitätsprüfung durch den Forschungsdirektor von Emotiv verfolgte die EmotivLABS-Software automatisch während der Aufnahme ihre Signalqualität.

Das gesamte Experiment wurde unter Verwendung des Experimentbaukastens der EMOTIV-Webplattform aufgebaut (https://www.emotiv.com/emotivpro/build/). Die EmotivLABS-Plattform leitete die Teilnehmer durch die Basislinie (still sitzen mit offenen Augen und geschlossenen Augen), einige Fragebögen, um festzustellen, ob es an diesem Tag Faktoren gab, die das EEG beeinflussen könnten, und dann forderte sie sie auf, ihre erste Präsentation zu beginnen. Ein Vertreter von Mentimeter, Oscar, hielt ein Webinar zu einem von zwei Themen. Eine Präsentation wurde mit Mentimeter und die andere mit Powerpoint gehalten. Die Präsentationen enthielten auch unterschiedliche Inhalte; eine war „Die harmonische Reihe“ und die andere war „Künstliche Intelligenz in der Musik“. Wir haben diese Präsentationsbedingungen gegeneinander ausgeglichen, um sicherzustellen, dass etwaige Effekte nicht dem Inhalt, sondern der verwendeten Software zugeschrieben werden (siehe Abbildung 4).



Abbildung 4. Ausgewogene Bedingungen für jede Gruppe.

Nach der zweiten Präsentation füllten die Teilnehmer den Fragebogen aus, und dann sammelten wir eine letzte Sitzung der Basislinien-EEG. Siehe Abbildung 5 für einen Überblick über das Protokoll.



Abbildung 5. Überblick über das Experiment.

EMOTIV-Leistungskennzahlen

Die EMOTIV-Leistungskennzahlen (PM) sind neurophysiologische Maße für kognitive und affektive Zustände. Sie sind proprietäre maschinelle Lernalgorithmen, die Echtzeitwerte aggregierter elektroenzephalographischer (EEG)-Maße bereitstellen; Varianten von Gehirnwellenamplituden, räumliche Verteilungen, Leistungen und Frequenzen von Neuronen, die im Gehirn feuern.

EEG-Daten von Hunderte von Individuen in kontrollierten psychologischen Experimenten und realen Situationen wurden gesammelt und verwendet, um diese Algorithmen zu entwickeln. Jede der Leistungskennzahlen ist skaliert und auf den einzelnen Benutzer basierend auf ihrem eigenen „Bereich“ der Gehirnaktivität zugeschnitten (siehe Abbildung 6 für einen Überblick über die in dieser Studie verwendeten PMs).



Abbildung 6. Übersicht der EMOTIV-Leistungskennzahlen

Ergebnisse

Mentimeter vs Powerpoint: Gesamte PM-Muster

Zunächst untersuchten wir die Gehirnaktivität auf Gruppenebene über jede der Präsentationen hinweg. Abbildung 7 zeigt den Durchschnitt jeder PM für Mentimeter-Präsentationen und Powerpoint-Präsentationen. Im Vergleich zu Powerpoint zeigten die Individuen statistisch signifikant niedrigere Werte für Langeweile und höhere Werte für Engagement, Aufmerksamkeit und kognitive Belastung. Es gab keinen statistischen Unterschied in den Interessensniveaus; jedoch neigte der numerische Trend zu mehr Interesse an der Mentimeter-Präsentation.



Abbildung 7. Durchschnittliche PM über die gesamte Präsentation verglichen nach Präsentationsplattform.

Wir haben dann untersucht, wie die Menschen auf jede der Präsentationen reagierten. In Abbildung 8 deuten „weitere“ Formen auf mehr individuelle PM-Beobachtungen bei diesem Wert hin, und „schmalere“ Formen deuten auf weniger PM-Beobachtungen bei diesem Wert hin. Diese Muster legen nahe, dass die Mentimeter-Präsentationen homogenere Reaktionen hervorriefen als Powerpoint. Mit anderen Worten, die Menschen reagierten ähnlich auf Mentimeter, fanden Powerpoint jedoch differenzierter.



Abbildung 8. Einzelne durchschnittliche PM-Verteilungen verglichen nach Präsentationsplattform.

Mentimeter vs Powerpoint: PMs über die Zeit

Um ein Gefühl dafür zu bekommen, wie die Menschen im Verlauf der Präsentation reagieren, haben wir die durchschnittlichen Gruppen-PM-Werte über jede Folie für jede der Plattformen (Mentimeter vs Powerpoint) und jede der Inhalte (KI vs Harmonien) berechnet. Abbildung 9 zeigt die bemerkenswertesten Muster.



Abbildung 9. Zeitverlauf der PMs über Folien.

Für den KI-Inhalt waren die Langeweilewerte über die gesamte Präsentation hinweg niedriger. Wir beobachteten ein interessantes Langeweile-Muster im Harmonieninhalt, bei dem die Langeweile im Laufe der Präsentation zunahm und dann abnahm. Dies deutete darauf hin, dass die einzigartigen, ansprechenden Eigenschaften von Mentimeter-"Ereignissen" dazu beitrugen, die zunehmende Langeweile, die im Verlauf einer Präsentation auftreten kann, zu allevieren.

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

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

Obwohl wir insgesamt festgestellt haben, dass die Menschen positiv auf Mentimeter reagierten, wollten wir tiefer graben und sehen, wie sich die spezifischen Mentimeter-Ereignisse im Vergleich zu den Powerpoint-Folien schlugen. Mentimeter-Ereignisse sind Fälle, in denen das Publikum ermutigt wird, mit der Präsentation über ihre mobilen Geräte zu interagieren. Beispielsweise könnten die Teilnehmer nach ihrer persönlichen Meinung zu einem Thema gefragt werden oder sie wurden gebeten, eine Quizfrage zu beantworten, die sich auf die Präsentation bezog. Abbildung 10 zeigt die durchschnittlichen PM, die bei Mentimeter-Ereignissen und Powerpoint-Folien beobachtet wurden.



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

Wir beobachteten, dass Mentimeter-Ereignisse im Vergleich zu Powerpoint-Folien zu geringerer Langeweile und höherem Engagement, Aufmerksamkeit, Interesse und kognitiver Belastung führten. Die größten Effekte waren bei Langeweile- und Engagementwerten zu beobachten, die um 16 % bzw. 13 % gesenkt bzw. erhöht wurden.

Der Mentimeter-Effekt: Wie schneiden die verschiedenen Mentimeter-Ereignisse ab?

Obwohl Mentimeter-Ereignisse im Allgemeinen positive Reaktionen im Publikum hervorriefen, wollten wir wissen, ob einige Ereignisse besser waren als andere. Die Mentimeter-Präsentationen enthielten drei Arten von Ereignissen: Meinungsereignisse, bei denen das Publikum nach seiner Meinung zu einem Thema gefragt wurde; Quizereignisse, bei denen das Publikum Fragen zum Inhalt der Präsentation gestellt wurden; und Videoereignisse, bei denen die Teilnehmer ein Video ansahen. Abbildung 11 zeigt die PM-Werte für jede der Ereignistypen. Wir haben auch Powerpoint-Folien als Vergleich einbezogen.



Abbildung 11. Durchschnittliche PM für jeden Mentimeter-Ereignistyp. Durchschnittliche PM für Powerpoint-Folien zum Vergleich.

Meinungsereignisse zeigten den konsistentesten Effekt, indem sie die geringste Langeweile und das höchste Engagement, die höchste Aufmerksamkeit, das höchste Interesse und die höchste kognitive Belastung im Vergleich zu den anderen Ereignissen hervorriefen. Interessanterweise neigten Videoereignisse dazu, die meiste Langeweile und die geringste Engagement- und Aufmerksamkeitsrate hervorzurufen.

Der Mentimeter-Effekt: Ein näherer Blick auf das Engagement

Obwohl alle PM tendenziell positive Reaktionen auf Mentimeter-Präsentationen zeigten, schien Engagement den konsistentesten Effekt zu haben. Um einen näheren Blick zu werfen, haben wir den Punkt indexiert, an dem jeder Teilnehmer sein maximales Engagement-PM zeigte. Abbildung 12 zeigt, dass eine größere Anzahl von maximalen Engagementwerten während der Mentimeter-Präsentation auftrat. Darüber hinaus traten 70 % der maximalen Engagementwerte der Teilnehmer während eines Mentimeter-Ereignisses auf.



Abbildung 12. Verteilung der maximalen Engagement-PM.

Der Mentimeter-Effekt: Vergleich objektiver und subjektiver Maßnahmen

Während EEG objektive Reaktionen auf Reize indexieren kann, liefern Fälle, in denen diese Maßnahmen durch Selbstberichte unterstützt werden, überzeugende Hinweise auf Effekte. Abbildung 13 zeigt subjektive Engagementwerte für die fünf engagementbezogenen Fragen, die am Ende des Experiments präsentiert wurden.



Abbildung 13. Subjektive Engagementwerte, wie sie von den Teilnehmern auf einer 1-5 Likert-Skala von "Überhaupt nicht" bis "Extrem" angegeben wurden.

Die Antworten auf alle Fragen unterstützten die Ergebnisse der Gehirndaten. Im Vergleich zu Powerpoint-Präsentationen führten Mentimeter-Präsentationen dazu, dass die Teilnehmer sich stärker mit den Präsentationen, dem Präsentator, dem Inhalt und dem Gefühl, mehr neuartige Inhalte während der Präsentation gelernt zu haben, identifizieren konnten.

Zusammenfassung

Am Ende der Studie lieferte das EMOTIV-Forschungsteam einen detaillierten Bericht zu den Ergebnissen an Mentimeter. Dies ermöglichte es Mentimeter, ihr Produkt besser zu verstehen und was es für ihre Benutzer zu einem positiven Erlebnis machte. Mentimeter erhielt nicht nur empirische Daten, die zeigten, dass ihr Produkt ein höheres Engagement, eine höhere Aufmerksamkeit und eine höhere kognitive Belastung hervorrief, während gleichzeitig die Langeweile gesenkt wurde, sondern es bot auch umsetzbare Erkenntnisse darüber, welche ihrer speziellen Funktionen am ansprechendsten für die Benutzer waren. Der Mentimeter-Bericht 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 fernbediente, schlanke und personalisierte EEG-Experimente dar. Von der Bewertung der Verbraucherpräferenzen bis zur Untersuchung von psychischen Gesundheitsfragen ist die EMOTIV-Forschungssuite die ideale Plattform für skalierbare EEG-Forschung. In Zusammenarbeit mit unserem Forschungsteam können Einzelpersonen, Unternehmen und Institutionen die Kraft der Neurowissenschaften nutzen, um Einblicke in die menschliche Bevölkerung zu gewinnen. Diese Lösung stellt die ideale Antwort auf moderne Neurowissenschaften dar, die gegen Gesundheitskrisen immun ist, resistent gegen schrumpfende Budgets und breiter für eine globale Gemeinschaft zugänglich ist.