ईईजी अनुसंधान में 2 मुख्य चुनौतियाँ
मेहुल नायक
31 जन॰ 2023
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आधुनिक EEG अनुसंधान और विश्लेषण में क्या चुनौतियाँ हैं?
1925 में, जर्मन मनोचिकित्सक हंस बर्जर ने पहले मानव इलेक्ट्रोएन्सेफलोग्राम (EEG) को रिकॉर्ड किया। तब से, मस्तिष्क-कंप्यूटर इंटरफेस और गणना की तकनीक सुधर रही है।
यह पोस्ट EEG अनुसंधान में दो मुख्य चुनौतियों का अन्वेषण करती है, जो हैं:
पारंपरिक शैक्षणिक EEG अनुसंधान की लॉजिस्टिकल जटिलता, और
EEG हार्डवेयर में नवाचार।
पारंपरिक शैक्षणिक EEG अनुसंधान की लॉजिस्टिकल जटिलता
विशेष, कम वित्तपोषित, क्षेत्रीय-सीमित विषय जनसंख्या
चलो पहले इलेक्ट्रोएन्सेफलोग्राम (EEG) अनुसंधान को समझते हैं। EEG अनुसंधान और संज्ञानात्मक स्नायु विज्ञान अनुसंधान पद्धति में मानव मस्तिष्क की विद्युत गतिविधि को विषय के सिर की सतह पर जानबूझकर रखे गए, गैर-आक्रामक इलेक्ट्रोड का उपयोग करके रिकॉर्ड करना शामिल है। विभिन्न उत्तेजनाओं के संपर्क में आने वाले प्रयोगात्मक डिज़ाइन का उपयोग करके, मस्तिष्क के संकेतों में परिवर्तन का विश्लेषण किया जा सकता है और डेटा निकाला जा सकता है।
तालिका 1 EEG प्रौद्योगिकी के साथ किए गए अध्ययन और गतिविधियों का एक अवलोकन प्रदान करती है। EEG इलेक्ट्रोएन्सेफलोग्राफी के इस परिचयात्मक गाइड को पढ़ने के लिए स्वतंत्र महसूस करें।
तालिका 1: इलेक्ट्रोएन्सेफलोग्राम (EEG) अध्ययन के प्रकार ((Williams et al., 2020 से अपनाया गया)
मस्तिष्क-कंप्यूटर इंटरफेस (BCI) | ये अध्ययन मानव-कंप्यूटर इंटरएक्शन की जांच और उसे सक्षम करते हैं, जैसे कि एक हाथ या व्हीलचेयर को नियंत्रित करना या विकलांग रोगियों में संचार को सक्षम करना। |
नैदानिक | ये अध्ययन नैदानिक और चिकित्सीय अनुप्रयोगों के लिए EEG का उपयोग करते हैं। जिसमें मिर्गी के दौरे का पता लगाना या संज्ञानात्मक चिकित्सा में न्यूरोफीडबैक का उपयोग करना शामिल है। |
प्रयोगात्मक अनुसंधान | ये अध्ययन इलेक्ट्रोग्राम डेटा एकत्रित करते हैं ताकि एक गणितीय स्नायु विज्ञान प्रश्न या परिकल्पना का उत्तर दिया जा सके। |
हालांकि EEG को एक प्रभावी अनुसंधान उपकरण के रूप में व्यापक रूप से अपनाया गया है, लेकिन लॉजिस्टिक्स चुनौतीपूर्ण हो सकते हैं। अधिकांश वित्तपोषण एजेंसियाँ नैदानिक, अनुवादात्मक या व्यावहारिक अनुसंधान के लिए फंडिंग प्रदान करती हैं। हालाँकि, बुनियादी प्रयोगात्मक अनुसंधान के लिए कम फंडिंग होती है। कम फंडिंग प्रतिभागियों की भर्ती और मजबूत प्रयोगात्मक अनुसंधान करने की लॉजिस्टिकल कठिनाइयों को बढ़ा सकती है, जिसके परिणामस्वरूप छोटे सैंपल आकार होते हैं। ये छोटे सैंपल आकार सुविधाजनक रूप से एक सीमित भौगोलिक क्षेत्र से चुने जाते हैं।
इस परिघटना को WEIRD समस्या के रूप में जाना जाता है। यह पश्चिमी, शिक्षित, औद्योगिक, समृद्ध, और लोकतांत्रिक व्यक्तियों का संदर्भित करता है जो सामान्य शोध नमूनों का हिस्सा होते हैं। ये नमूना जनसंख्याएँ विशेष रूप से समावेशी नहीं होती हैं क्योंकि इनमें से अधिकांश लोग कॉलेज के परिसरों से आते हैं। यह WEIRD जनसांख्यिकी वास्तविक दुनिया की विविधता या उन अनूठे संज्ञानात्मक और भावनात्मक गुणों को प्रतिबिंबित नहीं करती है जो हमें मानव बनाते हैं।
एकत्रित रूप से, यह स्थिति प्रयोगों के व्यावहारिक महत्व और सामान्यीकरण को सीमित करती है। इस कारण से, इन अध्ययनों के निष्कर्षों को सभी मानव संज्ञान (जैसे, मानसिक कार्यभार, समस्या समाधान, आदि) के बारे में नए अंतर्दृष्टियों तक निकाला जाना कठिन है।
EEG हार्डवेयर में नवाचार
शोध-ग्रेड, पोर्टेबल, कम लागत का उपकरण जो वैश्विक स्तर पर उपलब्ध है
EEG उपकरण
पिछले कुछ वर्षों में, शोधकर्ताओं ने पोर्टेबल EEG उपकरणों के साथ स्नायु विज्ञान अनुसंधान में पारंपरिक बाधाओं को तोड़ा है। मस्तिष्क-कंप्यूटर इंटरफेस (BCI), मस्तिष्क-यांत्रिकी इंटरफेस (BMI), या मानव-कंप्यूटर इंटरफेस (HCI) ऐसा ही करते हैं। वे संज्ञानात्मक या भावनात्मक स्थितियों को पहचानने और पहचानने के लिए EEG संकेतों का उपयोग करते हैं। BCI तेजी से इस प्रकार का विकास कर रहा है जिससे मानव अपने वातावरण के साथ संवाद करने के तरीके में बदलाव आ रहा है। यह हार्डवेयर लघुकरण में प्रगति और डेटा-संसाधन एल्गोरिदम में सुधार द्वारा संचालित है। ये सिस्टम मानवों को न्यूरोफीडबैक के माध्यम से स्वयं को सुधारने में सक्षम बनाते हैं और भौतिक हस्तक्षेप के बिना अपने परिवेश के साथ संवाद करने के लिए प्रेरित करते हैं।
EEG उपकरणों का भविष्य
कम से कम पिछले एक दशक में, EEG हार्डवेयर में सामान्य प्रवृत्ति इन उपकरणों को छोटा, वायरलेस, पोर्टेबल और कम लागत के बनाने की रही है।
चित्र 1: EMOTIV का EPOC हेडसेट
चित्र 2: EMOTIV का EPOC फ्लेक्स हेडसेट
हालांकि, जो पहले एक महlaboratory, समर्पित प्रयोगशाला की आवश्यकता थी उसे पोर्टेबल, कम लागत वाले सिस्टम में परिवर्तित करने में चिंता के बिना नहीं आया है। कुछ वैज्ञानिकों ने EEG हेडसेट्स की वैधता, गुणवत्ता या व्यावहारिकता के बारे में चिंता जताई है। इस पर जांच करने के लिए, शोधकर्ताओं ने कई मान्यता अध्ययन किए हैं जो इन सिस्टम की वैज्ञानिक उपयोगिता को प्रदर्शित कर रहे हैं।
EEG हेडसेट्स की कम कीमत और पोर्टेबिलिटी ने कुछ विस्तृत अनुसंधान प्रश्नों को खोल दिया है जिन्हें अब वास्तविक स्थिति में उत्तर दिया जा सकता है। अर्थात, एक विषय की मस्तिष्क लहरों को वास्तविक दुनिया के परिस्थितियों में मापा जा सकता है, जबकि पारंपरिक हार्डवेयर की न्यूनतम गतिशीलता होती है। गति या खेल मनोविज्ञान में, यह एक ऐतिहासिक परिवर्तन है।
कल्पना कीजिए एक शोध समूह एक विशेष रूप से नमूदा सेट के कॉलेज के छात्रों में प्रतिक्रिया समय की जांच कर रहा है जो खेल खेलते हैं। वे यह पूछते हैं कि क्या सॉकर गोलकीपर अपने अन्य साथियों की तुलना में एक गेंद पर प्रतिक्रिया देने में तेज होते हैं। पारंपरिक अनुसंधान पैराजाइम में, इन विषयों को प्रयोगशाला में आना होगा, उन्हें संप्रेषित किया जाएगा, एक भौतिक स्क्रीन पर एक कार्य करना होगा, और हार्डवेयर बटन या कीस्ट्रोक के माध्यम से रिपोर्ट करना होगा। नए EEG उपकरणों के साथ, अब इसी प्रश्न को वास्तव में सॉकर के मैदान पर लागू और मापा जा सकता है।
कुल मिलाकर, EEG हार्डवेयर में ये नवाचार प्रयोगशाला के बाहर व्यावहारिक अनुप्रयोगों को खोलते हैं। इसके परिणामस्वरूप, उन्होंने स्नायु विज्ञान अनुसंधान की क्षमता और दायरे को बढ़ा दिया है।
नवाचार से मिलें – EMOTIV से मिलें
पिछले कुछ वर्षों में गहरे शिक्षण और अन्य मशीन-शिक्षण विश्लेषणों में रोमांचक विकास हुए हैं। इस कारण, एक बड़ा, मान्य, और गुणवत्ता डेटा सेट (n=1000+) का उपयोग इन कार्यक्रमों के मूल्य को लागू करने के लिए आवश्यक है। EEG अनुसंधान में सिग्नल-प्रोसेसिंग, वर्गीकरण, मान्यता, और प्रदर्शन मूल्यांकन की आवश्यकताओं को देखते हुए, अगर इन कृत्रिम बुद्धिमत्ता दृष्टिकोणों को लागू किया जाए तो डोमेन को लाभ होता है। वर्तमान प्रयोगात्मक अनुसंधान में पुनरावृत्त प्रकृति को पार करने के लिए बड़े डेटा की आवश्यकता होती है, विशेष रूप से न्यूरोडीजेनेरेटिव रोगों और मस्तिष्क-कंप्यूटर इंटरफेस के अधिक जटिल अंत में। अब तक, वह डेटा अनुपलब्ध रहा है.
संभावित नमूना जनसंख्या और उसके बाद
एकत्रित डेटा बढ़ाने के दो दृष्टिकोण हैं:
वैश्विक स्तर पर उपयोग किए जा सकने वाले अनुसंधान-ग्रेड, पोर्टेबल, कम लागत वाले EEG हार्डवेयर विकसित करें।
डेटा संग्रह, मान्यता, और स्वचालित विश्लेषण तकनीकों में सुधार करें।
चुनौतियों को समाप्त करें, परिवर्तनों के साथ बढ़ें। EMOTIV चुनें
पिछले दशक के दौरान EMOTIV के EEG नवाचारों की समीक्षा
स्नायु विज्ञान अनुसंधान और नैदानिक सेटिंग्स में EEG उपकरणों का उपयोग बढ़ता जा रहा है (चित्र 3 को देखें)। पिछले एक दशक से, EMOTIV ने अनुसंधान-ग्रेड, वायरलेस, पोर्टेबल, और अत्यंत उपयोगकर्ता के लिए अनुकूल EEG उपकरण विकसित किए हैं, जिनमें गुणवत्ता नियंत्रण उपलब्ध हैं, ताकि इन चुनौतियों का सामना किया जा सके।
चित्र 3 – "EEG" शामिल करने वाले प्रकाशनों की संख्या (1940 – 2021) न्यूरोसाइंस सूचना ढांचा के माध्यम से
हार्डवेयर विकास
अतिरिक्त रूप से, EEG हार्डवेयर गीले इलेक्ट्रोड से सूखे इलेक्ट्रोड में विकसित हुआ है। गीले इलेक्ट्रोड लगाने में समय लगाते हैं, पहनने में असुविधाजनक होते हैं, और गतिशीलता को सीमित करते हैं। सूखे या हाइब्रिड इलेक्ट्रोड के साथ हेडसेट तेज़ी से काम करते हैं, पोर्टेबल होते हैं, और निर्माण और संचालन के लिए काफी सस्ते होते हैं। ये तकनीकी प्रगति हमें न्यूरोलॉजिकल अनुसंधान में नए खोजों के करीब ला रही हैं, लेकिन हम अभी भी वहाँ नहीं हैं।
विविध नमूना सेट सुनिश्चित करें
EMOTIV आपकी अध्ययनों की विविधता बढ़ाने में मदद कर सकता है। EMOTIV EEG हेडसेट की EPOC श्रृंखला एक दशक से अधिक समय से अस्तित्व में है और इसे विश्व स्तर पर अनुसंधान संस्थानों द्वारा स्वतंत्र रूप से सत्यापित किया गया है। इन्हें विभिन्न अनुप्रयोगों में इस्तेमाल किया गया है, जैसे कि रोबोटिक अंगों और व्हीलचेयर को नियंत्रित करना, सुरक्षा प्रणालियों में जैविक उपयोगकर्ता प्रमाणीकरण, और संज्ञानात्मक और भावनात्मक मानसिक राज्यों की पहचान करना।
EMOTIV की वैश्विक उपयोग की क्षमता और कम वित्तीय बाधा उन लोगों के लिए अनुसंधान को सुविधाजनक बनाती है जिनके पास सीमित संसाधन हैं। उदाहरण के लिए, परमेश्वरन और थियागराजन ने भारत के ग्रामीण और शहरी सेटिंग्स में EMOTIV EEG उपकरण का उपयोग किया ताकि सामाजिक-आर्थिक स्थिति, प्रौद्योगिकी के संपर्क, और यात्रा अनुभव से संबंधित EEG हस्ताक्षरों में भिन्नताओं को प्रदर्शित किया जा सके।
आधुनिक EEG अनुसंधान और विश्लेषण में क्या चुनौतियाँ हैं?
1925 में, जर्मन मनोचिकित्सक हंस बर्जर ने पहले मानव इलेक्ट्रोएन्सेफलोग्राम (EEG) को रिकॉर्ड किया। तब से, मस्तिष्क-कंप्यूटर इंटरफेस और गणना की तकनीक सुधर रही है।
यह पोस्ट EEG अनुसंधान में दो मुख्य चुनौतियों का अन्वेषण करती है, जो हैं:
पारंपरिक शैक्षणिक EEG अनुसंधान की लॉजिस्टिकल जटिलता, और
EEG हार्डवेयर में नवाचार।
पारंपरिक शैक्षणिक EEG अनुसंधान की लॉजिस्टिकल जटिलता
विशेष, कम वित्तपोषित, क्षेत्रीय-सीमित विषय जनसंख्या
चलो पहले इलेक्ट्रोएन्सेफलोग्राम (EEG) अनुसंधान को समझते हैं। EEG अनुसंधान और संज्ञानात्मक स्नायु विज्ञान अनुसंधान पद्धति में मानव मस्तिष्क की विद्युत गतिविधि को विषय के सिर की सतह पर जानबूझकर रखे गए, गैर-आक्रामक इलेक्ट्रोड का उपयोग करके रिकॉर्ड करना शामिल है। विभिन्न उत्तेजनाओं के संपर्क में आने वाले प्रयोगात्मक डिज़ाइन का उपयोग करके, मस्तिष्क के संकेतों में परिवर्तन का विश्लेषण किया जा सकता है और डेटा निकाला जा सकता है।
तालिका 1 EEG प्रौद्योगिकी के साथ किए गए अध्ययन और गतिविधियों का एक अवलोकन प्रदान करती है। EEG इलेक्ट्रोएन्सेफलोग्राफी के इस परिचयात्मक गाइड को पढ़ने के लिए स्वतंत्र महसूस करें।
तालिका 1: इलेक्ट्रोएन्सेफलोग्राम (EEG) अध्ययन के प्रकार ((Williams et al., 2020 से अपनाया गया)
मस्तिष्क-कंप्यूटर इंटरफेस (BCI) | ये अध्ययन मानव-कंप्यूटर इंटरएक्शन की जांच और उसे सक्षम करते हैं, जैसे कि एक हाथ या व्हीलचेयर को नियंत्रित करना या विकलांग रोगियों में संचार को सक्षम करना। |
नैदानिक | ये अध्ययन नैदानिक और चिकित्सीय अनुप्रयोगों के लिए EEG का उपयोग करते हैं। जिसमें मिर्गी के दौरे का पता लगाना या संज्ञानात्मक चिकित्सा में न्यूरोफीडबैक का उपयोग करना शामिल है। |
प्रयोगात्मक अनुसंधान | ये अध्ययन इलेक्ट्रोग्राम डेटा एकत्रित करते हैं ताकि एक गणितीय स्नायु विज्ञान प्रश्न या परिकल्पना का उत्तर दिया जा सके। |
हालांकि EEG को एक प्रभावी अनुसंधान उपकरण के रूप में व्यापक रूप से अपनाया गया है, लेकिन लॉजिस्टिक्स चुनौतीपूर्ण हो सकते हैं। अधिकांश वित्तपोषण एजेंसियाँ नैदानिक, अनुवादात्मक या व्यावहारिक अनुसंधान के लिए फंडिंग प्रदान करती हैं। हालाँकि, बुनियादी प्रयोगात्मक अनुसंधान के लिए कम फंडिंग होती है। कम फंडिंग प्रतिभागियों की भर्ती और मजबूत प्रयोगात्मक अनुसंधान करने की लॉजिस्टिकल कठिनाइयों को बढ़ा सकती है, जिसके परिणामस्वरूप छोटे सैंपल आकार होते हैं। ये छोटे सैंपल आकार सुविधाजनक रूप से एक सीमित भौगोलिक क्षेत्र से चुने जाते हैं।
इस परिघटना को WEIRD समस्या के रूप में जाना जाता है। यह पश्चिमी, शिक्षित, औद्योगिक, समृद्ध, और लोकतांत्रिक व्यक्तियों का संदर्भित करता है जो सामान्य शोध नमूनों का हिस्सा होते हैं। ये नमूना जनसंख्याएँ विशेष रूप से समावेशी नहीं होती हैं क्योंकि इनमें से अधिकांश लोग कॉलेज के परिसरों से आते हैं। यह WEIRD जनसांख्यिकी वास्तविक दुनिया की विविधता या उन अनूठे संज्ञानात्मक और भावनात्मक गुणों को प्रतिबिंबित नहीं करती है जो हमें मानव बनाते हैं।
एकत्रित रूप से, यह स्थिति प्रयोगों के व्यावहारिक महत्व और सामान्यीकरण को सीमित करती है। इस कारण से, इन अध्ययनों के निष्कर्षों को सभी मानव संज्ञान (जैसे, मानसिक कार्यभार, समस्या समाधान, आदि) के बारे में नए अंतर्दृष्टियों तक निकाला जाना कठिन है।
EEG हार्डवेयर में नवाचार
शोध-ग्रेड, पोर्टेबल, कम लागत का उपकरण जो वैश्विक स्तर पर उपलब्ध है
EEG उपकरण
पिछले कुछ वर्षों में, शोधकर्ताओं ने पोर्टेबल EEG उपकरणों के साथ स्नायु विज्ञान अनुसंधान में पारंपरिक बाधाओं को तोड़ा है। मस्तिष्क-कंप्यूटर इंटरफेस (BCI), मस्तिष्क-यांत्रिकी इंटरफेस (BMI), या मानव-कंप्यूटर इंटरफेस (HCI) ऐसा ही करते हैं। वे संज्ञानात्मक या भावनात्मक स्थितियों को पहचानने और पहचानने के लिए EEG संकेतों का उपयोग करते हैं। BCI तेजी से इस प्रकार का विकास कर रहा है जिससे मानव अपने वातावरण के साथ संवाद करने के तरीके में बदलाव आ रहा है। यह हार्डवेयर लघुकरण में प्रगति और डेटा-संसाधन एल्गोरिदम में सुधार द्वारा संचालित है। ये सिस्टम मानवों को न्यूरोफीडबैक के माध्यम से स्वयं को सुधारने में सक्षम बनाते हैं और भौतिक हस्तक्षेप के बिना अपने परिवेश के साथ संवाद करने के लिए प्रेरित करते हैं।
EEG उपकरणों का भविष्य
कम से कम पिछले एक दशक में, EEG हार्डवेयर में सामान्य प्रवृत्ति इन उपकरणों को छोटा, वायरलेस, पोर्टेबल और कम लागत के बनाने की रही है।
चित्र 1: EMOTIV का EPOC हेडसेट
चित्र 2: EMOTIV का EPOC फ्लेक्स हेडसेट
हालांकि, जो पहले एक महlaboratory, समर्पित प्रयोगशाला की आवश्यकता थी उसे पोर्टेबल, कम लागत वाले सिस्टम में परिवर्तित करने में चिंता के बिना नहीं आया है। कुछ वैज्ञानिकों ने EEG हेडसेट्स की वैधता, गुणवत्ता या व्यावहारिकता के बारे में चिंता जताई है। इस पर जांच करने के लिए, शोधकर्ताओं ने कई मान्यता अध्ययन किए हैं जो इन सिस्टम की वैज्ञानिक उपयोगिता को प्रदर्शित कर रहे हैं।
EEG हेडसेट्स की कम कीमत और पोर्टेबिलिटी ने कुछ विस्तृत अनुसंधान प्रश्नों को खोल दिया है जिन्हें अब वास्तविक स्थिति में उत्तर दिया जा सकता है। अर्थात, एक विषय की मस्तिष्क लहरों को वास्तविक दुनिया के परिस्थितियों में मापा जा सकता है, जबकि पारंपरिक हार्डवेयर की न्यूनतम गतिशीलता होती है। गति या खेल मनोविज्ञान में, यह एक ऐतिहासिक परिवर्तन है।
कल्पना कीजिए एक शोध समूह एक विशेष रूप से नमूदा सेट के कॉलेज के छात्रों में प्रतिक्रिया समय की जांच कर रहा है जो खेल खेलते हैं। वे यह पूछते हैं कि क्या सॉकर गोलकीपर अपने अन्य साथियों की तुलना में एक गेंद पर प्रतिक्रिया देने में तेज होते हैं। पारंपरिक अनुसंधान पैराजाइम में, इन विषयों को प्रयोगशाला में आना होगा, उन्हें संप्रेषित किया जाएगा, एक भौतिक स्क्रीन पर एक कार्य करना होगा, और हार्डवेयर बटन या कीस्ट्रोक के माध्यम से रिपोर्ट करना होगा। नए EEG उपकरणों के साथ, अब इसी प्रश्न को वास्तव में सॉकर के मैदान पर लागू और मापा जा सकता है।
कुल मिलाकर, EEG हार्डवेयर में ये नवाचार प्रयोगशाला के बाहर व्यावहारिक अनुप्रयोगों को खोलते हैं। इसके परिणामस्वरूप, उन्होंने स्नायु विज्ञान अनुसंधान की क्षमता और दायरे को बढ़ा दिया है।
नवाचार से मिलें – EMOTIV से मिलें
पिछले कुछ वर्षों में गहरे शिक्षण और अन्य मशीन-शिक्षण विश्लेषणों में रोमांचक विकास हुए हैं। इस कारण, एक बड़ा, मान्य, और गुणवत्ता डेटा सेट (n=1000+) का उपयोग इन कार्यक्रमों के मूल्य को लागू करने के लिए आवश्यक है। EEG अनुसंधान में सिग्नल-प्रोसेसिंग, वर्गीकरण, मान्यता, और प्रदर्शन मूल्यांकन की आवश्यकताओं को देखते हुए, अगर इन कृत्रिम बुद्धिमत्ता दृष्टिकोणों को लागू किया जाए तो डोमेन को लाभ होता है। वर्तमान प्रयोगात्मक अनुसंधान में पुनरावृत्त प्रकृति को पार करने के लिए बड़े डेटा की आवश्यकता होती है, विशेष रूप से न्यूरोडीजेनेरेटिव रोगों और मस्तिष्क-कंप्यूटर इंटरफेस के अधिक जटिल अंत में। अब तक, वह डेटा अनुपलब्ध रहा है.
संभावित नमूना जनसंख्या और उसके बाद
एकत्रित डेटा बढ़ाने के दो दृष्टिकोण हैं:
वैश्विक स्तर पर उपयोग किए जा सकने वाले अनुसंधान-ग्रेड, पोर्टेबल, कम लागत वाले EEG हार्डवेयर विकसित करें।
डेटा संग्रह, मान्यता, और स्वचालित विश्लेषण तकनीकों में सुधार करें।
चुनौतियों को समाप्त करें, परिवर्तनों के साथ बढ़ें। EMOTIV चुनें
पिछले दशक के दौरान EMOTIV के EEG नवाचारों की समीक्षा
स्नायु विज्ञान अनुसंधान और नैदानिक सेटिंग्स में EEG उपकरणों का उपयोग बढ़ता जा रहा है (चित्र 3 को देखें)। पिछले एक दशक से, EMOTIV ने अनुसंधान-ग्रेड, वायरलेस, पोर्टेबल, और अत्यंत उपयोगकर्ता के लिए अनुकूल EEG उपकरण विकसित किए हैं, जिनमें गुणवत्ता नियंत्रण उपलब्ध हैं, ताकि इन चुनौतियों का सामना किया जा सके।
चित्र 3 – "EEG" शामिल करने वाले प्रकाशनों की संख्या (1940 – 2021) न्यूरोसाइंस सूचना ढांचा के माध्यम से
हार्डवेयर विकास
अतिरिक्त रूप से, EEG हार्डवेयर गीले इलेक्ट्रोड से सूखे इलेक्ट्रोड में विकसित हुआ है। गीले इलेक्ट्रोड लगाने में समय लगाते हैं, पहनने में असुविधाजनक होते हैं, और गतिशीलता को सीमित करते हैं। सूखे या हाइब्रिड इलेक्ट्रोड के साथ हेडसेट तेज़ी से काम करते हैं, पोर्टेबल होते हैं, और निर्माण और संचालन के लिए काफी सस्ते होते हैं। ये तकनीकी प्रगति हमें न्यूरोलॉजिकल अनुसंधान में नए खोजों के करीब ला रही हैं, लेकिन हम अभी भी वहाँ नहीं हैं।
विविध नमूना सेट सुनिश्चित करें
EMOTIV आपकी अध्ययनों की विविधता बढ़ाने में मदद कर सकता है। EMOTIV EEG हेडसेट की EPOC श्रृंखला एक दशक से अधिक समय से अस्तित्व में है और इसे विश्व स्तर पर अनुसंधान संस्थानों द्वारा स्वतंत्र रूप से सत्यापित किया गया है। इन्हें विभिन्न अनुप्रयोगों में इस्तेमाल किया गया है, जैसे कि रोबोटिक अंगों और व्हीलचेयर को नियंत्रित करना, सुरक्षा प्रणालियों में जैविक उपयोगकर्ता प्रमाणीकरण, और संज्ञानात्मक और भावनात्मक मानसिक राज्यों की पहचान करना।
EMOTIV की वैश्विक उपयोग की क्षमता और कम वित्तीय बाधा उन लोगों के लिए अनुसंधान को सुविधाजनक बनाती है जिनके पास सीमित संसाधन हैं। उदाहरण के लिए, परमेश्वरन और थियागराजन ने भारत के ग्रामीण और शहरी सेटिंग्स में EMOTIV EEG उपकरण का उपयोग किया ताकि सामाजिक-आर्थिक स्थिति, प्रौद्योगिकी के संपर्क, और यात्रा अनुभव से संबंधित EEG हस्ताक्षरों में भिन्नताओं को प्रदर्शित किया जा सके।
आधुनिक EEG अनुसंधान और विश्लेषण में क्या चुनौतियाँ हैं?
1925 में, जर्मन मनोचिकित्सक हंस बर्जर ने पहले मानव इलेक्ट्रोएन्सेफलोग्राम (EEG) को रिकॉर्ड किया। तब से, मस्तिष्क-कंप्यूटर इंटरफेस और गणना की तकनीक सुधर रही है।
यह पोस्ट EEG अनुसंधान में दो मुख्य चुनौतियों का अन्वेषण करती है, जो हैं:
पारंपरिक शैक्षणिक EEG अनुसंधान की लॉजिस्टिकल जटिलता, और
EEG हार्डवेयर में नवाचार।
पारंपरिक शैक्षणिक EEG अनुसंधान की लॉजिस्टिकल जटिलता
विशेष, कम वित्तपोषित, क्षेत्रीय-सीमित विषय जनसंख्या
चलो पहले इलेक्ट्रोएन्सेफलोग्राम (EEG) अनुसंधान को समझते हैं। EEG अनुसंधान और संज्ञानात्मक स्नायु विज्ञान अनुसंधान पद्धति में मानव मस्तिष्क की विद्युत गतिविधि को विषय के सिर की सतह पर जानबूझकर रखे गए, गैर-आक्रामक इलेक्ट्रोड का उपयोग करके रिकॉर्ड करना शामिल है। विभिन्न उत्तेजनाओं के संपर्क में आने वाले प्रयोगात्मक डिज़ाइन का उपयोग करके, मस्तिष्क के संकेतों में परिवर्तन का विश्लेषण किया जा सकता है और डेटा निकाला जा सकता है।
तालिका 1 EEG प्रौद्योगिकी के साथ किए गए अध्ययन और गतिविधियों का एक अवलोकन प्रदान करती है। EEG इलेक्ट्रोएन्सेफलोग्राफी के इस परिचयात्मक गाइड को पढ़ने के लिए स्वतंत्र महसूस करें।
तालिका 1: इलेक्ट्रोएन्सेफलोग्राम (EEG) अध्ययन के प्रकार ((Williams et al., 2020 से अपनाया गया)
मस्तिष्क-कंप्यूटर इंटरफेस (BCI) | ये अध्ययन मानव-कंप्यूटर इंटरएक्शन की जांच और उसे सक्षम करते हैं, जैसे कि एक हाथ या व्हीलचेयर को नियंत्रित करना या विकलांग रोगियों में संचार को सक्षम करना। |
नैदानिक | ये अध्ययन नैदानिक और चिकित्सीय अनुप्रयोगों के लिए EEG का उपयोग करते हैं। जिसमें मिर्गी के दौरे का पता लगाना या संज्ञानात्मक चिकित्सा में न्यूरोफीडबैक का उपयोग करना शामिल है। |
प्रयोगात्मक अनुसंधान | ये अध्ययन इलेक्ट्रोग्राम डेटा एकत्रित करते हैं ताकि एक गणितीय स्नायु विज्ञान प्रश्न या परिकल्पना का उत्तर दिया जा सके। |
हालांकि EEG को एक प्रभावी अनुसंधान उपकरण के रूप में व्यापक रूप से अपनाया गया है, लेकिन लॉजिस्टिक्स चुनौतीपूर्ण हो सकते हैं। अधिकांश वित्तपोषण एजेंसियाँ नैदानिक, अनुवादात्मक या व्यावहारिक अनुसंधान के लिए फंडिंग प्रदान करती हैं। हालाँकि, बुनियादी प्रयोगात्मक अनुसंधान के लिए कम फंडिंग होती है। कम फंडिंग प्रतिभागियों की भर्ती और मजबूत प्रयोगात्मक अनुसंधान करने की लॉजिस्टिकल कठिनाइयों को बढ़ा सकती है, जिसके परिणामस्वरूप छोटे सैंपल आकार होते हैं। ये छोटे सैंपल आकार सुविधाजनक रूप से एक सीमित भौगोलिक क्षेत्र से चुने जाते हैं।
इस परिघटना को WEIRD समस्या के रूप में जाना जाता है। यह पश्चिमी, शिक्षित, औद्योगिक, समृद्ध, और लोकतांत्रिक व्यक्तियों का संदर्भित करता है जो सामान्य शोध नमूनों का हिस्सा होते हैं। ये नमूना जनसंख्याएँ विशेष रूप से समावेशी नहीं होती हैं क्योंकि इनमें से अधिकांश लोग कॉलेज के परिसरों से आते हैं। यह WEIRD जनसांख्यिकी वास्तविक दुनिया की विविधता या उन अनूठे संज्ञानात्मक और भावनात्मक गुणों को प्रतिबिंबित नहीं करती है जो हमें मानव बनाते हैं।
एकत्रित रूप से, यह स्थिति प्रयोगों के व्यावहारिक महत्व और सामान्यीकरण को सीमित करती है। इस कारण से, इन अध्ययनों के निष्कर्षों को सभी मानव संज्ञान (जैसे, मानसिक कार्यभार, समस्या समाधान, आदि) के बारे में नए अंतर्दृष्टियों तक निकाला जाना कठिन है।
EEG हार्डवेयर में नवाचार
शोध-ग्रेड, पोर्टेबल, कम लागत का उपकरण जो वैश्विक स्तर पर उपलब्ध है
EEG उपकरण
पिछले कुछ वर्षों में, शोधकर्ताओं ने पोर्टेबल EEG उपकरणों के साथ स्नायु विज्ञान अनुसंधान में पारंपरिक बाधाओं को तोड़ा है। मस्तिष्क-कंप्यूटर इंटरफेस (BCI), मस्तिष्क-यांत्रिकी इंटरफेस (BMI), या मानव-कंप्यूटर इंटरफेस (HCI) ऐसा ही करते हैं। वे संज्ञानात्मक या भावनात्मक स्थितियों को पहचानने और पहचानने के लिए EEG संकेतों का उपयोग करते हैं। BCI तेजी से इस प्रकार का विकास कर रहा है जिससे मानव अपने वातावरण के साथ संवाद करने के तरीके में बदलाव आ रहा है। यह हार्डवेयर लघुकरण में प्रगति और डेटा-संसाधन एल्गोरिदम में सुधार द्वारा संचालित है। ये सिस्टम मानवों को न्यूरोफीडबैक के माध्यम से स्वयं को सुधारने में सक्षम बनाते हैं और भौतिक हस्तक्षेप के बिना अपने परिवेश के साथ संवाद करने के लिए प्रेरित करते हैं।
EEG उपकरणों का भविष्य
कम से कम पिछले एक दशक में, EEG हार्डवेयर में सामान्य प्रवृत्ति इन उपकरणों को छोटा, वायरलेस, पोर्टेबल और कम लागत के बनाने की रही है।
चित्र 1: EMOTIV का EPOC हेडसेट
चित्र 2: EMOTIV का EPOC फ्लेक्स हेडसेट
हालांकि, जो पहले एक महlaboratory, समर्पित प्रयोगशाला की आवश्यकता थी उसे पोर्टेबल, कम लागत वाले सिस्टम में परिवर्तित करने में चिंता के बिना नहीं आया है। कुछ वैज्ञानिकों ने EEG हेडसेट्स की वैधता, गुणवत्ता या व्यावहारिकता के बारे में चिंता जताई है। इस पर जांच करने के लिए, शोधकर्ताओं ने कई मान्यता अध्ययन किए हैं जो इन सिस्टम की वैज्ञानिक उपयोगिता को प्रदर्शित कर रहे हैं।
EEG हेडसेट्स की कम कीमत और पोर्टेबिलिटी ने कुछ विस्तृत अनुसंधान प्रश्नों को खोल दिया है जिन्हें अब वास्तविक स्थिति में उत्तर दिया जा सकता है। अर्थात, एक विषय की मस्तिष्क लहरों को वास्तविक दुनिया के परिस्थितियों में मापा जा सकता है, जबकि पारंपरिक हार्डवेयर की न्यूनतम गतिशीलता होती है। गति या खेल मनोविज्ञान में, यह एक ऐतिहासिक परिवर्तन है।
कल्पना कीजिए एक शोध समूह एक विशेष रूप से नमूदा सेट के कॉलेज के छात्रों में प्रतिक्रिया समय की जांच कर रहा है जो खेल खेलते हैं। वे यह पूछते हैं कि क्या सॉकर गोलकीपर अपने अन्य साथियों की तुलना में एक गेंद पर प्रतिक्रिया देने में तेज होते हैं। पारंपरिक अनुसंधान पैराजाइम में, इन विषयों को प्रयोगशाला में आना होगा, उन्हें संप्रेषित किया जाएगा, एक भौतिक स्क्रीन पर एक कार्य करना होगा, और हार्डवेयर बटन या कीस्ट्रोक के माध्यम से रिपोर्ट करना होगा। नए EEG उपकरणों के साथ, अब इसी प्रश्न को वास्तव में सॉकर के मैदान पर लागू और मापा जा सकता है।
कुल मिलाकर, EEG हार्डवेयर में ये नवाचार प्रयोगशाला के बाहर व्यावहारिक अनुप्रयोगों को खोलते हैं। इसके परिणामस्वरूप, उन्होंने स्नायु विज्ञान अनुसंधान की क्षमता और दायरे को बढ़ा दिया है।
नवाचार से मिलें – EMOTIV से मिलें
पिछले कुछ वर्षों में गहरे शिक्षण और अन्य मशीन-शिक्षण विश्लेषणों में रोमांचक विकास हुए हैं। इस कारण, एक बड़ा, मान्य, और गुणवत्ता डेटा सेट (n=1000+) का उपयोग इन कार्यक्रमों के मूल्य को लागू करने के लिए आवश्यक है। EEG अनुसंधान में सिग्नल-प्रोसेसिंग, वर्गीकरण, मान्यता, और प्रदर्शन मूल्यांकन की आवश्यकताओं को देखते हुए, अगर इन कृत्रिम बुद्धिमत्ता दृष्टिकोणों को लागू किया जाए तो डोमेन को लाभ होता है। वर्तमान प्रयोगात्मक अनुसंधान में पुनरावृत्त प्रकृति को पार करने के लिए बड़े डेटा की आवश्यकता होती है, विशेष रूप से न्यूरोडीजेनेरेटिव रोगों और मस्तिष्क-कंप्यूटर इंटरफेस के अधिक जटिल अंत में। अब तक, वह डेटा अनुपलब्ध रहा है.
संभावित नमूना जनसंख्या और उसके बाद
एकत्रित डेटा बढ़ाने के दो दृष्टिकोण हैं:
वैश्विक स्तर पर उपयोग किए जा सकने वाले अनुसंधान-ग्रेड, पोर्टेबल, कम लागत वाले EEG हार्डवेयर विकसित करें।
डेटा संग्रह, मान्यता, और स्वचालित विश्लेषण तकनीकों में सुधार करें।
चुनौतियों को समाप्त करें, परिवर्तनों के साथ बढ़ें। EMOTIV चुनें
पिछले दशक के दौरान EMOTIV के EEG नवाचारों की समीक्षा
स्नायु विज्ञान अनुसंधान और नैदानिक सेटिंग्स में EEG उपकरणों का उपयोग बढ़ता जा रहा है (चित्र 3 को देखें)। पिछले एक दशक से, EMOTIV ने अनुसंधान-ग्रेड, वायरलेस, पोर्टेबल, और अत्यंत उपयोगकर्ता के लिए अनुकूल EEG उपकरण विकसित किए हैं, जिनमें गुणवत्ता नियंत्रण उपलब्ध हैं, ताकि इन चुनौतियों का सामना किया जा सके।
चित्र 3 – "EEG" शामिल करने वाले प्रकाशनों की संख्या (1940 – 2021) न्यूरोसाइंस सूचना ढांचा के माध्यम से
हार्डवेयर विकास
अतिरिक्त रूप से, EEG हार्डवेयर गीले इलेक्ट्रोड से सूखे इलेक्ट्रोड में विकसित हुआ है। गीले इलेक्ट्रोड लगाने में समय लगाते हैं, पहनने में असुविधाजनक होते हैं, और गतिशीलता को सीमित करते हैं। सूखे या हाइब्रिड इलेक्ट्रोड के साथ हेडसेट तेज़ी से काम करते हैं, पोर्टेबल होते हैं, और निर्माण और संचालन के लिए काफी सस्ते होते हैं। ये तकनीकी प्रगति हमें न्यूरोलॉजिकल अनुसंधान में नए खोजों के करीब ला रही हैं, लेकिन हम अभी भी वहाँ नहीं हैं।
विविध नमूना सेट सुनिश्चित करें
EMOTIV आपकी अध्ययनों की विविधता बढ़ाने में मदद कर सकता है। EMOTIV EEG हेडसेट की EPOC श्रृंखला एक दशक से अधिक समय से अस्तित्व में है और इसे विश्व स्तर पर अनुसंधान संस्थानों द्वारा स्वतंत्र रूप से सत्यापित किया गया है। इन्हें विभिन्न अनुप्रयोगों में इस्तेमाल किया गया है, जैसे कि रोबोटिक अंगों और व्हीलचेयर को नियंत्रित करना, सुरक्षा प्रणालियों में जैविक उपयोगकर्ता प्रमाणीकरण, और संज्ञानात्मक और भावनात्मक मानसिक राज्यों की पहचान करना।
EMOTIV की वैश्विक उपयोग की क्षमता और कम वित्तीय बाधा उन लोगों के लिए अनुसंधान को सुविधाजनक बनाती है जिनके पास सीमित संसाधन हैं। उदाहरण के लिए, परमेश्वरन और थियागराजन ने भारत के ग्रामीण और शहरी सेटिंग्स में EMOTIV EEG उपकरण का उपयोग किया ताकि सामाजिक-आर्थिक स्थिति, प्रौद्योगिकी के संपर्क, और यात्रा अनुभव से संबंधित EEG हस्ताक्षरों में भिन्नताओं को प्रदर्शित किया जा सके।
