大規模な現実世界の神経科学研究を実施する方法：EmotivLABSを使用した事例研究。
クォク・ミン・ライ
2021/12/08
共有:
ニコラス・ウィリアムズ博士,
EMOTIV研究科学者。
神経科学研究を考えると、白衣を着た科学者が大学や病院で高価な医療機器を操作する画像が思い浮かぶことでしょう。確かに、ポジトロン放出断層撮影（PET）、機能的磁気共鳴画像法（fMRI）、および磁気脳波計（MEG）などのいくつかの神経科学的手法は、同様に高価格の大型で複雑なシステムを必要とします。しかし、脳波計（EEG）システムは一般的に小型で安価です。この技術は、紙による記録と大型コンピュータから、ワイヤレスで持ち運びやすく、簡単にセットアップできる比較的安価なシステムへと進化しました。小型で低コストであることに加え、EEGは高い時間分解能により脳活動を解読するための主要なツールとして浮上してきました。PETやfMRIが脳活動の変化を秒単位で測定するのに対し、EEGはミリ秒単位で起こる活動の変化を検出でき、そのため未検出のプロセスを指標化することが可能です。
EEGは何を測定するのか？
ニューロンが発火すると、微小な電気が放出されます。同じ領域で多くのニューロンが同時に発火する際、あなたが何かを考えている時のように、その結果生じる電場は頭蓋骨の外でも検出可能です。EEGシステムは、スカルプ上に配置されたセンサーの配列を使用して時間を通じて電圧変化を測定することによって、この現象を利用します。これらのセンサーは、あなたの脳からの電気音を測定する小さなマイクロフォンのように考えることができます。その後、これらの信号をデジタル形式に変換し、コンピュータに収集し、処理して分析し、有意なパターンを引き出すことができます。
EEGはなぜ重要か？
しばしば、私たちは人々に尋ねたり、彼らの行動を観察したりするだけで物事を測定することができません。たとえ尋ねることができたとしても、人々は正確に報告しないことがよくあります。EEGは脳を覗く窓を私たちに提供します; 偏見、態度、または信念に影響されない窓です。たとえば、誰かにリラックスしているかどうか尋ねた場合、彼らがリラックスしていなくても、彼らはそう思うことが多いため、はいと答える傾向があります。
EEGを観察することで、研究者はその人が、自身の主張とは対照的に、実際にはリラックスしていない状態を示す高い覚醒レベルを経験していることを判断できるかもしれません。実験室では、EEGはしばしば聴覚または視覚の知覚のような低次の認知プロセスを測定するために使用され、これにより研究者はこれらのプロセスをよりよく理解することができるか、または病気が脳にどのように影響するかを理解することができます。この種の技術は、報告できないか、誤報される可能性がある現象を理解するために重要です。
なぜ実験室外でEEGを実施するのか？
EEG技術は脳のプロセスを理解するために優れた技術です。実験室でのEEG研究の多くは、認知や知覚などの低次機能の調査に向けられています。実験室は、外部変数を考慮し取り除くことができる非常に制御された環境であるため、これに理想的な場所です。しかし、私たちは実験室の中で生活しているわけではなく、私たちは動的な生活を送り、豊かで多様な経験を持つ存在です。この事実は、実験室の研究を制御されていない環境に一般化することを困難にします。技術を実験室の外に持ち出すことで、私たちは人々と彼らの脳の活動を、私たちが実際に生活する方法に近い現実の環境で調査できるようになります。
つい最近まで、実験室の外でEEG実験を行うことは考えられないことでした。このシステムは大型で、増幅器、電源、データ送信ユニットに接続される必要があります。さらに、これらのシステムのセットアップは時間がかかり、参加者にはしばしば不快な思いをさせていました。技術の主要な進歩により、システムはより小型化され、コストを低く抑え、ワイヤレスで構築できるようになりました。このポータビリティの向上と価格の低下により、コストフレンドリーで使いやすいEEGシステムが著しく普及しました。EMOTIVは、この分野で10年以上のリーダーであり、初の商業ベースのEEGシステムを市場に投入してきました。この間に、EMOTIVは2チャンネルのイヤフォンから32チャンネルの研究用キャップまで、6つの異なるシステムをリリースしています。
これらの商業システムの開発は別の効果ももたらしました。神経科学的手法へのアクセスの劇的な向上です。もはや神経科学は学者や臨床医だけのものではありません。すべての人々が自宅で使用するためにこれらのシステムを購入する手段を持っています。その動機は人口統計に応じて異なり、娯楽愛好者、趣味のある人々、市民科学者などが含まれます。また、商業企業もこれらのシステムを自社の業界に展開するために活用する能力に気づき始めています。専任の社内神経科学部門が必要ありません。
EEGの現実の応用は何ですか？
実験室の外でのEEGの応用は多数かつ多様です。臨床ツールとして、EEGは人々の認知機能を長期的に監視するために使用でき、施設に通うことを必要としません。たとえば、研究はEEGを認知症のバイオマーカーとして支持しています（Chatzikonstantinou et al., 2021）。さらに、軽度の認知障害から認知症への移行を予測するためにも使用できることがあります（Engedal et al., 2020）。一貫した在宅EEGは、定期的に研究施設に通うことが実現不可能な高齢者で主に構成されるこれらの人口に特に役立つでしょう。
最近のEEGの実応用として、高インパクトスポーツにおける外傷性脳損傷の注目が挙げられます。プロのサッカーのような高インパクトスポーツでは、脳震盪は一般的な怪我です。脳震盪は臨床的検出を逃れることが多く、個人の認知機能に有害な影響を与えるため懸念されています。Evidenceは、脳震盪の診断を支援し、傷害後の臨床的管理をサポートするためにEEGの使用を支持しています（Corbin-Berrigan et al., 2020）。間違いなく、サイドラインにおけるポータブルEEGの存在は、チームが選手の福祉に関して良い判断を下すのを支援するための強力なツールとなるでしょう。
商業企業も現実のEEGから多くを得ることができます。神経マーケティングは広範な用語ですが、一般には消費者の好みへの洞察を得たり、神経または他の生理的信号を測定することで行動を予測したりすることに関連しています。消費者の欲求を調査するためにEEGを使用する価値は、この方法が客観的な反応を指標化する能力にあります。時には、人々が報告する内容が実際に彼らの感情であるとは限りません。人々は多様なバイアスにさらされるためです。また、他人を喜ばせたいという強い欲求や、恥を避けたいという気持ちを抱えることもあります。質問の仕方さえ、消費者が商品の認識に影響を与える場合があります。EEGは研究者にこれらの特性を回避する手段を提供し、個々の情報の処理に関する無フィルターの視覚を提供します。これらのデータストリームを活用することで、企業は従来のマーケティングツールを補強したり置き換えたりできます。
現実のEEGの障害は何ですか？
コストはおそらく現実のEEG実験を行う上で最大の障害です。他の脳画像化ツールよりも安価ですが、EEGシステムはまだ大型で高価な場合があります。大量のデータを理解するためには、処理と分析のパイプラインが必要です。データセットは安全に保存される必要があります。このため、多くの小規模企業にとって社内神経科学は手が届かないものとなっています。
現実のEEGのコストは、重要な人間研究の短所の1つを考慮する際にさらに複雑になります: 代表サンプリングの問題です。多くの研究は、利便性（例: 大学の学生）に依存している現実に制約されます。このため、多くの研究は「WEIRD」問題に悩まされ、ほとんどの参加者は白人、教育を受けた、工業化した地域から来ている、裕福で、民主主義に住んでいます。EEGを実験室の外に移動させることはこの問題を解決せず、さまざまな文化、教育レベル、興味、経験を持った人々で構成されるサンプルを募集する過程は、経済的にも物流的にも負担をかけることがあります。
スケールでリアルワールドEEGを実施するにはどうすればよいですか？
リアルワールドEEGを実施するコストを考えると、多くの人々は神経科学研究が資金が豊富な学術機関や企業の領域に留まるだろうと推測するでしょう。しかし、EMOTIVはポータブルで低コストのEEGシステムでこの風景を革命化するだけでなく、企業が大規模な神経科学実験を設計し実施できるEmotivPRO BuilderおよびEmotivLABSプラットフォームを立ち上げました。EmotivPRO Builderは、ユーザーが実験を完全に制御できる直感的なグラフィカルインターフェイスを提供し、すべての能力のユーザーがEEG研究を設計するのを容易にします。もっと技術に精通したユーザーは、Python言語で書かれたPsychoPyの実験をインポートすることもできます。
実験を構築した後、ユーザーはEmotivLABSでそれを実施できます。これは単なるプレゼンテーションプラットフォームではなく、ダッシュボードを通じて参加者の募集を円滑化し、研究者に幅広いEMOTIVの貢献者プールへのアクセスを提供します。参加者の報酬もこのプラットフォームで処理できます。EMOTIVの貢献者プールは現在84カ国からの参加者で構成されており、ほぼ半数がバイリンガルで、幅広い教育的背景を持つ人々が含まれています。
神経科学の力を最大限に活用する方法がわからない企業のために、EMOTIV Research as a Serviceチームを利用して相談が可能です。研究チームが重要な質問を特定し、実験を設計し、参加者を募集し、データを収集、処理、分析し、結果に基づいた個別のレポートを作成します。あなたの意見はすべてのステップで歓迎されます。EMOTIV研究チームとのパートナーシップは、神経科学革命に関与するための真のエンドツーエンドソリューションを提供します。
具体的なユースケースを例として、以下に最近のパートナーシップのケーススタディを示します。
メンティメーター効果: EmotivLABSを使用した実世界のEEGのケーススタディ
メンティメーターは、マルチメディアプレゼンテーションソフトウェアプラットフォームです。ほとんどの人はMicrosoft Powerpointに精通しています。数え切れないほどの時間が、観客が受動的な役割を果たすPowerpointプレゼンテーションを行うことに費やされています。メンティメーターでは、ユーザーはテキスト、画像、音声、ビデオを使用して情報を伝えることができますが、ひとつの仕掛けがあります。メンティメーターが自らの特長で差別化されているのは、観客のライブでインタラクティブな参加を可能にする機能によります。通常のスライドに加え、発表者は観客が自身のデバイスを使用して相互作用できるイベントを含めることができます。たとえば、観客はプレゼンテーションで取り上げてほしい内容を投票することができます。また、特定のトピックに関して意見を述べたり、視聴した内容に関するクイズの質問に答えたりすることもできます。このように、メンティメーターはPowerpointよりも動的で活気に満ちたプレゼンテーションを可能にします。
メンティメーターは特別な製品を持つことを知っていて、人々がそれをより魅力的だと感じる可能性が高いことを理解していました。しかし、彼らはユーザーからの主観的な報告だけに頼りたくありませんでした。彼らは、メンティメーターが特別である理由を具体的に示す客観的かつ詳細なデータを望んでいました。彼らはEMOTIVにアプローチし、これに対する回答を見つけるための研究プロジェクトを実施しました。私たちの研究チームと協力して、メンティメーターの特別な魅力を突き止めるための重要な質問を特定しました。
重要な質問:
メンティメーターによるプレゼンテーションは、従来のパワーポイントプレゼンテーションと比較してどれほど魅力的ですか？
メンティメーターの特別な機能のうち、どの機能が最も観客の注目を集めますか？
プレゼンテーションの過程で注意はどのように影響されますか？ 長いPowerpointプレゼンテーションでは期待されるように、注意は減退するのでしょうか？
エンゲージメントと注意の関係は何ですか？ 人々はエンゲージメントが高いとき、より多くの注意を払いませんか？
講義やプレゼンテーションは通常、新しい情報を学び、それを保持することについてです。メンティメーターは私たちが学ぶのを助けますか？
これらの質問に答えるために、EMOTIV研究チームは特別な実験を考案しました。通常、この種の研究は、個人を部屋に集めて、参加者が従来のプレゼンテーションとメンティメーターのプレゼンテーションを視聴する際に EEG データをローカルコンピュータに収集する形で行われます。単一の地域から参加者を募集し、限られたスペースに集めることは、多くの理由から好ましくありませんでした。
最初の理由は単純な物流です。私たちの場所に来るには、参加者は移動する必要があり、多くのボランティアを制限する可能性があります。同様に、単一の地域から参加者を集めることは、代表性のないサンプルを生む恐れがあります。2つ目の問題は公共健康の問題です。パンデミックの最中、 EEG 研究はシステム設定に必要な密接な人間的接触のために厳しく制限されました。EMOTIVのユーザーベースを活用し、EmotivLABSプラットフォームでリモート研究を組織することで、これらの問題を回避できました。これにより、私たちは世界中のユーザーからデータをキャプチャし、EMOTIVの高度な機械学習アルゴリズムを活用して、リアルタイムで観客のエンゲージメント、注意、興味、認知的ストレスを評価できる安全な研究を実施することができました。
研究
メンティメーターの効果を評価するために、人々が2つのプレゼンテーションを視聴する実験を設計しました。1つはメンティメーターを使用し、もう1つはPowerpointを使用しました。プレゼンテーションを視聴する際に、私たちはリモートでEEGデータを収集し、エンゲージメント、注意、興味、認知的ストレスの各ドメインにおける脳の活動を評価しました。また、人口統計データと自己報告の調査データも収集しました。
参加者
28人の参加者がEMOTIVの顧客基盤から、電子メールコミュニケーションとオンラインフォームを通じて募集されました。このサンプルサイズは私たちが望んだほど大きくなかったものの、プロジェクトの厳しいスケジュールの下でこの数を短期間で募集できたことは注目に値し、EmotivLABSの参加者リクルートの効率を反映しています。参加の同意を得て、人口統計データを収集し、メンティメーターがさまざまな人々にどのように影響を及ぼすかを理解する手助けをしました。
21歳から64歳まで、15か国以上から参加者を募集しました。オンラインでの世界的な募集により、教育レベル、職業、音楽的能力、関連トピックの専門知識が多様なデータを取得できました。参加者の特性は図1–3に示されます。
図1. 参加者の人口統計。
図2. 参加者の教育レベルと音楽的能力。
図3. トピックに関する知識の自己報告評価。
方法
募集調査がEMOTIVの顧客基盤に電子メールを通じて送信され、オンライン研究に参加する意欲のある人々に向けられました。ビデオ会議ソフトウェアを使用して、実験がどのように実施されるかの基礎を参加者に説明するオリエンテーションセッションから始めました。すべての参加者は、コールの前に自分のEMOTIV EPOC、EPOC+またはEPOCX（https://www.emotiv.com/epoc-x/）をセットアップし、Emotivの研究ディレクターによるデータ品質の迅速なチェックの後、EmotivLABSソフトウェアは録音中に信号品質を自動的に追跡しました。
実験全体は、EMOTIVのWebプラットフォーム実験ビルダーを使用して構築されました（https://www.emotiv.com/emotivpro/build/）。EmotivLABSプラットフォームが参加者を、基準（静かに座って目を閉じたり、目を開けたりする）、 EEGに影響を与える可能性がある事柄を確立するためのいくつかの質問票を経て、最初のプレゼンテーションを開始するよう促しました。メンティメーターの代表者オスカーが2つのトピックのいずれかに関するウェビナーを行いました。1つのプレゼンテーションはメンティメーターを使用し、もう1つはPowerpointを使用しました。プレゼンテーションはまた、内容が異なっていました; 1つは「調和級数」、もう1つは「音楽における人工知能」でした。これらのプレゼンテーション条件を対照させ、効果がコンテンツではなく使用されるソフトウェアに起因することを確認しました（図4を参照）。
図4. 各グループの対照条件。
2回目のプレゼンテーションの後、参加者は質問票を完了し、最後のセッションで基準EEGを収集しました。プロトコルの概要は図5に示されています。
図5. 実験の概要。
Emotivパフォーマンスメトリック
EMOTIV パフォーマンスメトリック (PM) は、認知的および感情的状態の神経生理学的測定値です。これらは、リアルタイムでの脳波計 (EEG) 測定値を集約したもので、神経が脳内で発火している際の脳波の振幅、空間分布、パワー、および周波数の異常を提供する独自の機械学習アルゴリズムです。
制御された心理実験および実生活における何百人もの個人から収集されたEEGデータが、これらのアルゴリズムを構築するために使用されました。各パフォーマンスメトリックは、それぞれの「範囲」の脳活動に基づいて個々のユーザーにスケーリングおよび調整されています（図6を参照）。
図6. EMOTIVパフォーマンスメトリックの概要
発見
メンティメーター対パワーポイント: 全体的なPMパターン
最初に、各プレゼンテーションのグループレベルの脳活動を調査しました。図7は、メンティメーターのプレゼンテーションとパワーポイントのプレゼンテーションそれぞれのPMの平均を示しています。パワーポイントと比較して、個人は統計的に有意な低い退屈感、そして高いエンゲージメント、注意、そして認知負荷を示しました。興味レベルにおいては統計的に有意な差はありませんでしたが、数値トレンドはメンティメーターのプレゼンテーションに対する興味がより高いことを示しました。
図7. プレゼンテーションプラットフォーム別の各プレゼンテーションにおける平均PM。
次に、各プレゼンテーションに対する個人の反応を見ました。図8の「幅広い」形状は、特定のPM観察がその値で多く見られることを示しており、「細い」形状は、その値での観察が少ないことを示しています。これらのパターンは、メンティメーターのプレゼンテーションがパワーポイントよりも均一な反応を引き起こすことを示唆しています。言い換えれば、人々はメンティメーターに似た反応を示しましたが、パワーポイントはより極端な反応が見られました。
図8. プレゼンテーションプラットフォーム別の個人平均PM分布。
メンティメーター対パワーポイント: PMの時間的変化
人々が各プレゼンテーションの過程でどのように反応したかを把握するために、私たちは各スライドでのグループPM平均値を計算しました（メンティメーター対パワーポイント）と各内容（AI対ハーモニクス）。図9には最も顕著なパターンが示されています。
図9. スライド間のPMの時間経過。
AIコンテンツでは、退屈感レベルは全体のプレゼンテーションを通じて低いものでした。ハーモニクスの内容においては、ボードでは中間に向かって上昇し、その後減少するという興味深いパターンが見られました。これは、メンティメーターの「イベント」のユニークで魅力的な特性が、プレゼンテーションの過程で生じる可能性のある退屈感の蓄積を軽減するのに役立ったことを示唆しています。
監視したところ、メンティメーターでは両方のタイプのコンテンツにおいてほぼ全プレゼンテーションにわたってエンゲージメントレベルが高いことが観察されました。24スライドのうち、メンティメーターのエンゲージメントがパワーポイントよりも高くないのは2回だけでした。
メンティメーター効果: メンティメーターイベントとパワーポイントスライドの比較
全体として、私たちは人々がメンティメーターに良い反応を示していることがわかりましたが、特定のメンティメーターイベントがパワーポイントのスライドと比較してどのようになるかさらに掘り下げたくなりました。メンティメーターのイベントは、観客が自分のモバイルデバイスを使用してプレゼンテーションと相互作用することを奨励される場合です。たとえば、参加者はトピックに対する彼らの個人的な意見について質問されたり、プレゼンテーションに関連するクイズの質問に答えたりすることがありました。図10は、メンティメーターイベントとパワーポイントスライドにおける観察されたPMの平均を示しています。
図10. メンティメーターイベントとパワーポイントスライドのPM値の比較。
パワーポイントのスライドと比較して、メンティメーターのイベントは退屈感が低く、エンゲージメント、注意、興味、認知的負荷が高いことがもたらされました。最大の効果は、退屈感とエンゲージメントレベルに見られ、それぞれ16％の減少と13％の増加がありました。
メンティメーター効果: さまざまなメンティメーターイベントの比較
メンティメーターのイベントは一般的に観衆に対して好意的な反応を引き起こしましたが、一部のイベントが他のイベントよりも優れているか知りたいと思いました。メンティメーターのプレゼンテーションには、観客にトピックに関する意見を求めるオピニオンイベント、プレゼンテーションの内容に関する質問を求めるクイズイベント、および参加者がビデオを視聴するビデオイベントの3つのタイプのイベントが含まれていました。図11では、各イベントタイプのPM値を示しています。パワーポイントのスライドも比較のために含めました。
図11. 各メンティメーターイベントタイプの平均PM。比較のためパワーポイントスライドの平均PMも含めました。
オピニオンイベントは、他のイベントと比較して退屈感を最も少なく、エンゲージメント、注意、興味、認知的負荷を最も多く引き出すことにより、最も一貫した効果を示しました。興味深いことに、ビデオイベントは、最も退屈感を呼び起こし、最もエンゲージメントと注意が低かった傾向がありました。
メンティメーター効果: エンゲージメントの詳細な分析
PMはすべてメンティメーター発表に対する好意的な反応に傾いていましたが、エンゲージメントは最も一貫した効果を示しました。詳細に分析するために、各参加者が最大のエンゲージメントPMを示した時点をインデックス化しました。図12は、より多くの最大エンゲージメント値がメンティメーターのプレゼンテーション中に発生したことを示しています。さらに、参加者の70％の最大エンゲージメントスコアはメンティメーターのイベント中に発生しました。
図12. 最大エンゲージメントPMの分布。
メンティメーター効果: 客観的測定と主観的測定の比較
EEGは刺激に対する客観的な反応を指標化できますが、これらの測定が自己報告によって裏付けられる場合は、効果を示すための説得力のある証拠が得られます。図13は、実験の最後に参加者に提示されたエンゲージメント関連の質問5つの主観的スコアを示しています。
図13. 参加者によって報告された主観的エンゲージメントスコア(1から「まったく」から「非常に」までのリッカート尺度)。
すべての質問への反応は脳データからの発見を支持しました。パワーポイントのプレゼンテーションと比較して、メンティメーターのプレゼンテーションでは、参加者はプレゼンテーションに対してより多く関与し、発表者に対してもより関与し、内容に対する興味が増し、プレゼンテーションで新しい情報をより多く学んだと感じました。
要約
研究の結論として、EMOTIV研究チームは発見に関する詳細な報告書をメンティメーターに提供しました。これにより、メンティメーターは製品をより深く理解し、それがユーザーにとってどのようにポジティブな体験となるかを知ることができました。メンティメーターは自社製品が高いエンゲージメント、注意、認知負荷を引き起こし、退屈感を低減することを示す実証データを受け取るだけでなく、ユーザーとの間で最も魅力的な特別な機能についての実用的な洞察も得ました。メンティメーターの研究結果に関する文書はhttps://www.mentimeter.com/campaigns/the-mentimeter-effect?でご覧いただけます。
メンティメーター効果のような研究は、リモートで、効率的で、個別化されたEEG実験の可能性のほんの一部を示すものです。消費者の好みを評価することからメンタルヘルス問題まで、EMOTIV研究スイートはスケーラブルなEEG研究に最適なプラットフォームです。私たちの研究チームとのコラボレーションにより、個人、企業、機関は神経科学の力を活用して人類への洞察を得ることができます。このソリューションは、公共の健康危機に強く、予算の縮小に対しても耐性があり、世界的なコミュニティの幅広い受け入れを可能にする現代神経科学にとって理想的な回答を提供します。
ニコラス・ウィリアムズ博士,
EMOTIV研究科学者。
神経科学研究を考えると、白衣を着た科学者が大学や病院で高価な医療機器を操作する画像が思い浮かぶことでしょう。確かに、ポジトロン放出断層撮影（PET）、機能的磁気共鳴画像法（fMRI）、および磁気脳波計（MEG）などのいくつかの神経科学的手法は、同様に高価格の大型で複雑なシステムを必要とします。しかし、脳波計（EEG）システムは一般的に小型で安価です。この技術は、紙による記録と大型コンピュータから、ワイヤレスで持ち運びやすく、簡単にセットアップできる比較的安価なシステムへと進化しました。小型で低コストであることに加え、EEGは高い時間分解能により脳活動を解読するための主要なツールとして浮上してきました。PETやfMRIが脳活動の変化を秒単位で測定するのに対し、EEGはミリ秒単位で起こる活動の変化を検出でき、そのため未検出のプロセスを指標化することが可能です。
EEGは何を測定するのか？
ニューロンが発火すると、微小な電気が放出されます。同じ領域で多くのニューロンが同時に発火する際、あなたが何かを考えている時のように、その結果生じる電場は頭蓋骨の外でも検出可能です。EEGシステムは、スカルプ上に配置されたセンサーの配列を使用して時間を通じて電圧変化を測定することによって、この現象を利用します。これらのセンサーは、あなたの脳からの電気音を測定する小さなマイクロフォンのように考えることができます。その後、これらの信号をデジタル形式に変換し、コンピュータに収集し、処理して分析し、有意なパターンを引き出すことができます。
EEGはなぜ重要か？
しばしば、私たちは人々に尋ねたり、彼らの行動を観察したりするだけで物事を測定することができません。たとえ尋ねることができたとしても、人々は正確に報告しないことがよくあります。EEGは脳を覗く窓を私たちに提供します; 偏見、態度、または信念に影響されない窓です。たとえば、誰かにリラックスしているかどうか尋ねた場合、彼らがリラックスしていなくても、彼らはそう思うことが多いため、はいと答える傾向があります。
EEGを観察することで、研究者はその人が、自身の主張とは対照的に、実際にはリラックスしていない状態を示す高い覚醒レベルを経験していることを判断できるかもしれません。実験室では、EEGはしばしば聴覚または視覚の知覚のような低次の認知プロセスを測定するために使用され、これにより研究者はこれらのプロセスをよりよく理解することができるか、または病気が脳にどのように影響するかを理解することができます。この種の技術は、報告できないか、誤報される可能性がある現象を理解するために重要です。
なぜ実験室外でEEGを実施するのか？
EEG技術は脳のプロセスを理解するために優れた技術です。実験室でのEEG研究の多くは、認知や知覚などの低次機能の調査に向けられています。実験室は、外部変数を考慮し取り除くことができる非常に制御された環境であるため、これに理想的な場所です。しかし、私たちは実験室の中で生活しているわけではなく、私たちは動的な生活を送り、豊かで多様な経験を持つ存在です。この事実は、実験室の研究を制御されていない環境に一般化することを困難にします。技術を実験室の外に持ち出すことで、私たちは人々と彼らの脳の活動を、私たちが実際に生活する方法に近い現実の環境で調査できるようになります。
つい最近まで、実験室の外でEEG実験を行うことは考えられないことでした。このシステムは大型で、増幅器、電源、データ送信ユニットに接続される必要があります。さらに、これらのシステムのセットアップは時間がかかり、参加者にはしばしば不快な思いをさせていました。技術の主要な進歩により、システムはより小型化され、コストを低く抑え、ワイヤレスで構築できるようになりました。このポータビリティの向上と価格の低下により、コストフレンドリーで使いやすいEEGシステムが著しく普及しました。EMOTIVは、この分野で10年以上のリーダーであり、初の商業ベースのEEGシステムを市場に投入してきました。この間に、EMOTIVは2チャンネルのイヤフォンから32チャンネルの研究用キャップまで、6つの異なるシステムをリリースしています。
これらの商業システムの開発は別の効果ももたらしました。神経科学的手法へのアクセスの劇的な向上です。もはや神経科学は学者や臨床医だけのものではありません。すべての人々が自宅で使用するためにこれらのシステムを購入する手段を持っています。その動機は人口統計に応じて異なり、娯楽愛好者、趣味のある人々、市民科学者などが含まれます。また、商業企業もこれらのシステムを自社の業界に展開するために活用する能力に気づき始めています。専任の社内神経科学部門が必要ありません。
EEGの現実の応用は何ですか？
実験室の外でのEEGの応用は多数かつ多様です。臨床ツールとして、EEGは人々の認知機能を長期的に監視するために使用でき、施設に通うことを必要としません。たとえば、研究はEEGを認知症のバイオマーカーとして支持しています（Chatzikonstantinou et al., 2021）。さらに、軽度の認知障害から認知症への移行を予測するためにも使用できることがあります（Engedal et al., 2020）。一貫した在宅EEGは、定期的に研究施設に通うことが実現不可能な高齢者で主に構成されるこれらの人口に特に役立つでしょう。
最近のEEGの実応用として、高インパクトスポーツにおける外傷性脳損傷の注目が挙げられます。プロのサッカーのような高インパクトスポーツでは、脳震盪は一般的な怪我です。脳震盪は臨床的検出を逃れることが多く、個人の認知機能に有害な影響を与えるため懸念されています。Evidenceは、脳震盪の診断を支援し、傷害後の臨床的管理をサポートするためにEEGの使用を支持しています（Corbin-Berrigan et al., 2020）。間違いなく、サイドラインにおけるポータブルEEGの存在は、チームが選手の福祉に関して良い判断を下すのを支援するための強力なツールとなるでしょう。
商業企業も現実のEEGから多くを得ることができます。神経マーケティングは広範な用語ですが、一般には消費者の好みへの洞察を得たり、神経または他の生理的信号を測定することで行動を予測したりすることに関連しています。消費者の欲求を調査するためにEEGを使用する価値は、この方法が客観的な反応を指標化する能力にあります。時には、人々が報告する内容が実際に彼らの感情であるとは限りません。人々は多様なバイアスにさらされるためです。また、他人を喜ばせたいという強い欲求や、恥を避けたいという気持ちを抱えることもあります。質問の仕方さえ、消費者が商品の認識に影響を与える場合があります。EEGは研究者にこれらの特性を回避する手段を提供し、個々の情報の処理に関する無フィルターの視覚を提供します。これらのデータストリームを活用することで、企業は従来のマーケティングツールを補強したり置き換えたりできます。
現実のEEGの障害は何ですか？
コストはおそらく現実のEEG実験を行う上で最大の障害です。他の脳画像化ツールよりも安価ですが、EEGシステムはまだ大型で高価な場合があります。大量のデータを理解するためには、処理と分析のパイプラインが必要です。データセットは安全に保存される必要があります。このため、多くの小規模企業にとって社内神経科学は手が届かないものとなっています。
現実のEEGのコストは、重要な人間研究の短所の1つを考慮する際にさらに複雑になります: 代表サンプリングの問題です。多くの研究は、利便性（例: 大学の学生）に依存している現実に制約されます。このため、多くの研究は「WEIRD」問題に悩まされ、ほとんどの参加者は白人、教育を受けた、工業化した地域から来ている、裕福で、民主主義に住んでいます。EEGを実験室の外に移動させることはこの問題を解決せず、さまざまな文化、教育レベル、興味、経験を持った人々で構成されるサンプルを募集する過程は、経済的にも物流的にも負担をかけることがあります。
スケールでリアルワールドEEGを実施するにはどうすればよいですか？
リアルワールドEEGを実施するコストを考えると、多くの人々は神経科学研究が資金が豊富な学術機関や企業の領域に留まるだろうと推測するでしょう。しかし、EMOTIVはポータブルで低コストのEEGシステムでこの風景を革命化するだけでなく、企業が大規模な神経科学実験を設計し実施できるEmotivPRO BuilderおよびEmotivLABSプラットフォームを立ち上げました。EmotivPRO Builderは、ユーザーが実験を完全に制御できる直感的なグラフィカルインターフェイスを提供し、すべての能力のユーザーがEEG研究を設計するのを容易にします。もっと技術に精通したユーザーは、Python言語で書かれたPsychoPyの実験をインポートすることもできます。
実験を構築した後、ユーザーはEmotivLABSでそれを実施できます。これは単なるプレゼンテーションプラットフォームではなく、ダッシュボードを通じて参加者の募集を円滑化し、研究者に幅広いEMOTIVの貢献者プールへのアクセスを提供します。参加者の報酬もこのプラットフォームで処理できます。EMOTIVの貢献者プールは現在84カ国からの参加者で構成されており、ほぼ半数がバイリンガルで、幅広い教育的背景を持つ人々が含まれています。
神経科学の力を最大限に活用する方法がわからない企業のために、EMOTIV Research as a Serviceチームを利用して相談が可能です。研究チームが重要な質問を特定し、実験を設計し、参加者を募集し、データを収集、処理、分析し、結果に基づいた個別のレポートを作成します。あなたの意見はすべてのステップで歓迎されます。EMOTIV研究チームとのパートナーシップは、神経科学革命に関与するための真のエンドツーエンドソリューションを提供します。
具体的なユースケースを例として、以下に最近のパートナーシップのケーススタディを示します。
メンティメーター効果: EmotivLABSを使用した実世界のEEGのケーススタディ
メンティメーターは、マルチメディアプレゼンテーションソフトウェアプラットフォームです。ほとんどの人はMicrosoft Powerpointに精通しています。数え切れないほどの時間が、観客が受動的な役割を果たすPowerpointプレゼンテーションを行うことに費やされています。メンティメーターでは、ユーザーはテキスト、画像、音声、ビデオを使用して情報を伝えることができますが、ひとつの仕掛けがあります。メンティメーターが自らの特長で差別化されているのは、観客のライブでインタラクティブな参加を可能にする機能によります。通常のスライドに加え、発表者は観客が自身のデバイスを使用して相互作用できるイベントを含めることができます。たとえば、観客はプレゼンテーションで取り上げてほしい内容を投票することができます。また、特定のトピックに関して意見を述べたり、視聴した内容に関するクイズの質問に答えたりすることもできます。このように、メンティメーターはPowerpointよりも動的で活気に満ちたプレゼンテーションを可能にします。
メンティメーターは特別な製品を持つことを知っていて、人々がそれをより魅力的だと感じる可能性が高いことを理解していました。しかし、彼らはユーザーからの主観的な報告だけに頼りたくありませんでした。彼らは、メンティメーターが特別である理由を具体的に示す客観的かつ詳細なデータを望んでいました。彼らはEMOTIVにアプローチし、これに対する回答を見つけるための研究プロジェクトを実施しました。私たちの研究チームと協力して、メンティメーターの特別な魅力を突き止めるための重要な質問を特定しました。
重要な質問:
メンティメーターによるプレゼンテーションは、従来のパワーポイントプレゼンテーションと比較してどれほど魅力的ですか？
メンティメーターの特別な機能のうち、どの機能が最も観客の注目を集めますか？
プレゼンテーションの過程で注意はどのように影響されますか？ 長いPowerpointプレゼンテーションでは期待されるように、注意は減退するのでしょうか？
エンゲージメントと注意の関係は何ですか？ 人々はエンゲージメントが高いとき、より多くの注意を払いませんか？
講義やプレゼンテーションは通常、新しい情報を学び、それを保持することについてです。メンティメーターは私たちが学ぶのを助けますか？
これらの質問に答えるために、EMOTIV研究チームは特別な実験を考案しました。通常、この種の研究は、個人を部屋に集めて、参加者が従来のプレゼンテーションとメンティメーターのプレゼンテーションを視聴する際に EEG データをローカルコンピュータに収集する形で行われます。単一の地域から参加者を募集し、限られたスペースに集めることは、多くの理由から好ましくありませんでした。
最初の理由は単純な物流です。私たちの場所に来るには、参加者は移動する必要があり、多くのボランティアを制限する可能性があります。同様に、単一の地域から参加者を集めることは、代表性のないサンプルを生む恐れがあります。2つ目の問題は公共健康の問題です。パンデミックの最中、 EEG 研究はシステム設定に必要な密接な人間的接触のために厳しく制限されました。EMOTIVのユーザーベースを活用し、EmotivLABSプラットフォームでリモート研究を組織することで、これらの問題を回避できました。これにより、私たちは世界中のユーザーからデータをキャプチャし、EMOTIVの高度な機械学習アルゴリズムを活用して、リアルタイムで観客のエンゲージメント、注意、興味、認知的ストレスを評価できる安全な研究を実施することができました。
研究
メンティメーターの効果を評価するために、人々が2つのプレゼンテーションを視聴する実験を設計しました。1つはメンティメーターを使用し、もう1つはPowerpointを使用しました。プレゼンテーションを視聴する際に、私たちはリモートでEEGデータを収集し、エンゲージメント、注意、興味、認知的ストレスの各ドメインにおける脳の活動を評価しました。また、人口統計データと自己報告の調査データも収集しました。
参加者
28人の参加者がEMOTIVの顧客基盤から、電子メールコミュニケーションとオンラインフォームを通じて募集されました。このサンプルサイズは私たちが望んだほど大きくなかったものの、プロジェクトの厳しいスケジュールの下でこの数を短期間で募集できたことは注目に値し、EmotivLABSの参加者リクルートの効率を反映しています。参加の同意を得て、人口統計データを収集し、メンティメーターがさまざまな人々にどのように影響を及ぼすかを理解する手助けをしました。
21歳から64歳まで、15か国以上から参加者を募集しました。オンラインでの世界的な募集により、教育レベル、職業、音楽的能力、関連トピックの専門知識が多様なデータを取得できました。参加者の特性は図1–3に示されます。
図1. 参加者の人口統計。
図2. 参加者の教育レベルと音楽的能力。
図3. トピックに関する知識の自己報告評価。
方法
募集調査がEMOTIVの顧客基盤に電子メールを通じて送信され、オンライン研究に参加する意欲のある人々に向けられました。ビデオ会議ソフトウェアを使用して、実験がどのように実施されるかの基礎を参加者に説明するオリエンテーションセッションから始めました。すべての参加者は、コールの前に自分のEMOTIV EPOC、EPOC+またはEPOCX（https://www.emotiv.com/epoc-x/）をセットアップし、Emotivの研究ディレクターによるデータ品質の迅速なチェックの後、EmotivLABSソフトウェアは録音中に信号品質を自動的に追跡しました。
実験全体は、EMOTIVのWebプラットフォーム実験ビルダーを使用して構築されました（https://www.emotiv.com/emotivpro/build/）。EmotivLABSプラットフォームが参加者を、基準（静かに座って目を閉じたり、目を開けたりする）、 EEGに影響を与える可能性がある事柄を確立するためのいくつかの質問票を経て、最初のプレゼンテーションを開始するよう促しました。メンティメーターの代表者オスカーが2つのトピックのいずれかに関するウェビナーを行いました。1つのプレゼンテーションはメンティメーターを使用し、もう1つはPowerpointを使用しました。プレゼンテーションはまた、内容が異なっていました; 1つは「調和級数」、もう1つは「音楽における人工知能」でした。これらのプレゼンテーション条件を対照させ、効果がコンテンツではなく使用されるソフトウェアに起因することを確認しました（図4を参照）。
図4. 各グループの対照条件。
2回目のプレゼンテーションの後、参加者は質問票を完了し、最後のセッションで基準EEGを収集しました。プロトコルの概要は図5に示されています。
図5. 実験の概要。
Emotivパフォーマンスメトリック
EMOTIV パフォーマンスメトリック (PM) は、認知的および感情的状態の神経生理学的測定値です。これらは、リアルタイムでの脳波計 (EEG) 測定値を集約したもので、神経が脳内で発火している際の脳波の振幅、空間分布、パワー、および周波数の異常を提供する独自の機械学習アルゴリズムです。
制御された心理実験および実生活における何百人もの個人から収集されたEEGデータが、これらのアルゴリズムを構築するために使用されました。各パフォーマンスメトリックは、それぞれの「範囲」の脳活動に基づいて個々のユーザーにスケーリングおよび調整されています（図6を参照）。
図6. EMOTIVパフォーマンスメトリックの概要
発見
メンティメーター対パワーポイント: 全体的なPMパターン
最初に、各プレゼンテーションのグループレベルの脳活動を調査しました。図7は、メンティメーターのプレゼンテーションとパワーポイントのプレゼンテーションそれぞれのPMの平均を示しています。パワーポイントと比較して、個人は統計的に有意な低い退屈感、そして高いエンゲージメント、注意、そして認知負荷を示しました。興味レベルにおいては統計的に有意な差はありませんでしたが、数値トレンドはメンティメーターのプレゼンテーションに対する興味がより高いことを示しました。
図7. プレゼンテーションプラットフォーム別の各プレゼンテーションにおける平均PM。
次に、各プレゼンテーションに対する個人の反応を見ました。図8の「幅広い」形状は、特定のPM観察がその値で多く見られることを示しており、「細い」形状は、その値での観察が少ないことを示しています。これらのパターンは、メンティメーターのプレゼンテーションがパワーポイントよりも均一な反応を引き起こすことを示唆しています。言い換えれば、人々はメンティメーターに似た反応を示しましたが、パワーポイントはより極端な反応が見られました。
図8. プレゼンテーションプラットフォーム別の個人平均PM分布。
メンティメーター対パワーポイント: PMの時間的変化
人々が各プレゼンテーションの過程でどのように反応したかを把握するために、私たちは各スライドでのグループPM平均値を計算しました（メンティメーター対パワーポイント）と各内容（AI対ハーモニクス）。図9には最も顕著なパターンが示されています。
図9. スライド間のPMの時間経過。
AIコンテンツでは、退屈感レベルは全体のプレゼンテーションを通じて低いものでした。ハーモニクスの内容においては、ボードでは中間に向かって上昇し、その後減少するという興味深いパターンが見られました。これは、メンティメーターの「イベント」のユニークで魅力的な特性が、プレゼンテーションの過程で生じる可能性のある退屈感の蓄積を軽減するのに役立ったことを示唆しています。
監視したところ、メンティメーターでは両方のタイプのコンテンツにおいてほぼ全プレゼンテーションにわたってエンゲージメントレベルが高いことが観察されました。24スライドのうち、メンティメーターのエンゲージメントがパワーポイントよりも高くないのは2回だけでした。
メンティメーター効果: メンティメーターイベントとパワーポイントスライドの比較
全体として、私たちは人々がメンティメーターに良い反応を示していることがわかりましたが、特定のメンティメーターイベントがパワーポイントのスライドと比較してどのようになるかさらに掘り下げたくなりました。メンティメーターのイベントは、観客が自分のモバイルデバイスを使用してプレゼンテーションと相互作用することを奨励される場合です。たとえば、参加者はトピックに対する彼らの個人的な意見について質問されたり、プレゼンテーションに関連するクイズの質問に答えたりすることがありました。図10は、メンティメーターイベントとパワーポイントスライドにおける観察されたPMの平均を示しています。
図10. メンティメーターイベントとパワーポイントスライドのPM値の比較。
パワーポイントのスライドと比較して、メンティメーターのイベントは退屈感が低く、エンゲージメント、注意、興味、認知的負荷が高いことがもたらされました。最大の効果は、退屈感とエンゲージメントレベルに見られ、それぞれ16％の減少と13％の増加がありました。
メンティメーター効果: さまざまなメンティメーターイベントの比較
メンティメーターのイベントは一般的に観衆に対して好意的な反応を引き起こしましたが、一部のイベントが他のイベントよりも優れているか知りたいと思いました。メンティメーターのプレゼンテーションには、観客にトピックに関する意見を求めるオピニオンイベント、プレゼンテーションの内容に関する質問を求めるクイズイベント、および参加者がビデオを視聴するビデオイベントの3つのタイプのイベントが含まれていました。図11では、各イベントタイプのPM値を示しています。パワーポイントのスライドも比較のために含めました。
図11. 各メンティメーターイベントタイプの平均PM。比較のためパワーポイントスライドの平均PMも含めました。
オピニオンイベントは、他のイベントと比較して退屈感を最も少なく、エンゲージメント、注意、興味、認知的負荷を最も多く引き出すことにより、最も一貫した効果を示しました。興味深いことに、ビデオイベントは、最も退屈感を呼び起こし、最もエンゲージメントと注意が低かった傾向がありました。
メンティメーター効果: エンゲージメントの詳細な分析
PMはすべてメンティメーター発表に対する好意的な反応に傾いていましたが、エンゲージメントは最も一貫した効果を示しました。詳細に分析するために、各参加者が最大のエンゲージメントPMを示した時点をインデックス化しました。図12は、より多くの最大エンゲージメント値がメンティメーターのプレゼンテーション中に発生したことを示しています。さらに、参加者の70％の最大エンゲージメントスコアはメンティメーターのイベント中に発生しました。
図12. 最大エンゲージメントPMの分布。
メンティメーター効果: 客観的測定と主観的測定の比較
EEGは刺激に対する客観的な反応を指標化できますが、これらの測定が自己報告によって裏付けられる場合は、効果を示すための説得力のある証拠が得られます。図13は、実験の最後に参加者に提示されたエンゲージメント関連の質問5つの主観的スコアを示しています。
図13. 参加者によって報告された主観的エンゲージメントスコア(1から「まったく」から「非常に」までのリッカート尺度)。
すべての質問への反応は脳データからの発見を支持しました。パワーポイントのプレゼンテーションと比較して、メンティメーターのプレゼンテーションでは、参加者はプレゼンテーションに対してより多く関与し、発表者に対してもより関与し、内容に対する興味が増し、プレゼンテーションで新しい情報をより多く学んだと感じました。
要約
研究の結論として、EMOTIV研究チームは発見に関する詳細な報告書をメンティメーターに提供しました。これにより、メンティメーターは製品をより深く理解し、それがユーザーにとってどのようにポジティブな体験となるかを知ることができました。メンティメーターは自社製品が高いエンゲージメント、注意、認知負荷を引き起こし、退屈感を低減することを示す実証データを受け取るだけでなく、ユーザーとの間で最も魅力的な特別な機能についての実用的な洞察も得ました。メンティメーターの研究結果に関する文書はhttps://www.mentimeter.com/campaigns/the-mentimeter-effect?でご覧いただけます。
メンティメーター効果のような研究は、リモートで、効率的で、個別化されたEEG実験の可能性のほんの一部を示すものです。消費者の好みを評価することからメンタルヘルス問題まで、EMOTIV研究スイートはスケーラブルなEEG研究に最適なプラットフォームです。私たちの研究チームとのコラボレーションにより、個人、企業、機関は神経科学の力を活用して人類への洞察を得ることができます。このソリューションは、公共の健康危機に強く、予算の縮小に対しても耐性があり、世界的なコミュニティの幅広い受け入れを可能にする現代神経科学にとって理想的な回答を提供します。
ニコラス・ウィリアムズ博士,
EMOTIV研究科学者。
神経科学研究を考えると、白衣を着た科学者が大学や病院で高価な医療機器を操作する画像が思い浮かぶことでしょう。確かに、ポジトロン放出断層撮影（PET）、機能的磁気共鳴画像法（fMRI）、および磁気脳波計（MEG）などのいくつかの神経科学的手法は、同様に高価格の大型で複雑なシステムを必要とします。しかし、脳波計（EEG）システムは一般的に小型で安価です。この技術は、紙による記録と大型コンピュータから、ワイヤレスで持ち運びやすく、簡単にセットアップできる比較的安価なシステムへと進化しました。小型で低コストであることに加え、EEGは高い時間分解能により脳活動を解読するための主要なツールとして浮上してきました。PETやfMRIが脳活動の変化を秒単位で測定するのに対し、EEGはミリ秒単位で起こる活動の変化を検出でき、そのため未検出のプロセスを指標化することが可能です。
EEGは何を測定するのか？
ニューロンが発火すると、微小な電気が放出されます。同じ領域で多くのニューロンが同時に発火する際、あなたが何かを考えている時のように、その結果生じる電場は頭蓋骨の外でも検出可能です。EEGシステムは、スカルプ上に配置されたセンサーの配列を使用して時間を通じて電圧変化を測定することによって、この現象を利用します。これらのセンサーは、あなたの脳からの電気音を測定する小さなマイクロフォンのように考えることができます。その後、これらの信号をデジタル形式に変換し、コンピュータに収集し、処理して分析し、有意なパターンを引き出すことができます。
EEGはなぜ重要か？
しばしば、私たちは人々に尋ねたり、彼らの行動を観察したりするだけで物事を測定することができません。たとえ尋ねることができたとしても、人々は正確に報告しないことがよくあります。EEGは脳を覗く窓を私たちに提供します; 偏見、態度、または信念に影響されない窓です。たとえば、誰かにリラックスしているかどうか尋ねた場合、彼らがリラックスしていなくても、彼らはそう思うことが多いため、はいと答える傾向があります。
EEGを観察することで、研究者はその人が、自身の主張とは対照的に、実際にはリラックスしていない状態を示す高い覚醒レベルを経験していることを判断できるかもしれません。実験室では、EEGはしばしば聴覚または視覚の知覚のような低次の認知プロセスを測定するために使用され、これにより研究者はこれらのプロセスをよりよく理解することができるか、または病気が脳にどのように影響するかを理解することができます。この種の技術は、報告できないか、誤報される可能性がある現象を理解するために重要です。
なぜ実験室外でEEGを実施するのか？
EEG技術は脳のプロセスを理解するために優れた技術です。実験室でのEEG研究の多くは、認知や知覚などの低次機能の調査に向けられています。実験室は、外部変数を考慮し取り除くことができる非常に制御された環境であるため、これに理想的な場所です。しかし、私たちは実験室の中で生活しているわけではなく、私たちは動的な生活を送り、豊かで多様な経験を持つ存在です。この事実は、実験室の研究を制御されていない環境に一般化することを困難にします。技術を実験室の外に持ち出すことで、私たちは人々と彼らの脳の活動を、私たちが実際に生活する方法に近い現実の環境で調査できるようになります。
つい最近まで、実験室の外でEEG実験を行うことは考えられないことでした。このシステムは大型で、増幅器、電源、データ送信ユニットに接続される必要があります。さらに、これらのシステムのセットアップは時間がかかり、参加者にはしばしば不快な思いをさせていました。技術の主要な進歩により、システムはより小型化され、コストを低く抑え、ワイヤレスで構築できるようになりました。このポータビリティの向上と価格の低下により、コストフレンドリーで使いやすいEEGシステムが著しく普及しました。EMOTIVは、この分野で10年以上のリーダーであり、初の商業ベースのEEGシステムを市場に投入してきました。この間に、EMOTIVは2チャンネルのイヤフォンから32チャンネルの研究用キャップまで、6つの異なるシステムをリリースしています。
これらの商業システムの開発は別の効果ももたらしました。神経科学的手法へのアクセスの劇的な向上です。もはや神経科学は学者や臨床医だけのものではありません。すべての人々が自宅で使用するためにこれらのシステムを購入する手段を持っています。その動機は人口統計に応じて異なり、娯楽愛好者、趣味のある人々、市民科学者などが含まれます。また、商業企業もこれらのシステムを自社の業界に展開するために活用する能力に気づき始めています。専任の社内神経科学部門が必要ありません。
EEGの現実の応用は何ですか？
実験室の外でのEEGの応用は多数かつ多様です。臨床ツールとして、EEGは人々の認知機能を長期的に監視するために使用でき、施設に通うことを必要としません。たとえば、研究はEEGを認知症のバイオマーカーとして支持しています（Chatzikonstantinou et al., 2021）。さらに、軽度の認知障害から認知症への移行を予測するためにも使用できることがあります（Engedal et al., 2020）。一貫した在宅EEGは、定期的に研究施設に通うことが実現不可能な高齢者で主に構成されるこれらの人口に特に役立つでしょう。
最近のEEGの実応用として、高インパクトスポーツにおける外傷性脳損傷の注目が挙げられます。プロのサッカーのような高インパクトスポーツでは、脳震盪は一般的な怪我です。脳震盪は臨床的検出を逃れることが多く、個人の認知機能に有害な影響を与えるため懸念されています。Evidenceは、脳震盪の診断を支援し、傷害後の臨床的管理をサポートするためにEEGの使用を支持しています（Corbin-Berrigan et al., 2020）。間違いなく、サイドラインにおけるポータブルEEGの存在は、チームが選手の福祉に関して良い判断を下すのを支援するための強力なツールとなるでしょう。
商業企業も現実のEEGから多くを得ることができます。神経マーケティングは広範な用語ですが、一般には消費者の好みへの洞察を得たり、神経または他の生理的信号を測定することで行動を予測したりすることに関連しています。消費者の欲求を調査するためにEEGを使用する価値は、この方法が客観的な反応を指標化する能力にあります。時には、人々が報告する内容が実際に彼らの感情であるとは限りません。人々は多様なバイアスにさらされるためです。また、他人を喜ばせたいという強い欲求や、恥を避けたいという気持ちを抱えることもあります。質問の仕方さえ、消費者が商品の認識に影響を与える場合があります。EEGは研究者にこれらの特性を回避する手段を提供し、個々の情報の処理に関する無フィルターの視覚を提供します。これらのデータストリームを活用することで、企業は従来のマーケティングツールを補強したり置き換えたりできます。
現実のEEGの障害は何ですか？
コストはおそらく現実のEEG実験を行う上で最大の障害です。他の脳画像化ツールよりも安価ですが、EEGシステムはまだ大型で高価な場合があります。大量のデータを理解するためには、処理と分析のパイプラインが必要です。データセットは安全に保存される必要があります。このため、多くの小規模企業にとって社内神経科学は手が届かないものとなっています。
現実のEEGのコストは、重要な人間研究の短所の1つを考慮する際にさらに複雑になります: 代表サンプリングの問題です。多くの研究は、利便性（例: 大学の学生）に依存している現実に制約されます。このため、多くの研究は「WEIRD」問題に悩まされ、ほとんどの参加者は白人、教育を受けた、工業化した地域から来ている、裕福で、民主主義に住んでいます。EEGを実験室の外に移動させることはこの問題を解決せず、さまざまな文化、教育レベル、興味、経験を持った人々で構成されるサンプルを募集する過程は、経済的にも物流的にも負担をかけることがあります。
スケールでリアルワールドEEGを実施するにはどうすればよいですか？
リアルワールドEEGを実施するコストを考えると、多くの人々は神経科学研究が資金が豊富な学術機関や企業の領域に留まるだろうと推測するでしょう。しかし、EMOTIVはポータブルで低コストのEEGシステムでこの風景を革命化するだけでなく、企業が大規模な神経科学実験を設計し実施できるEmotivPRO BuilderおよびEmotivLABSプラットフォームを立ち上げました。EmotivPRO Builderは、ユーザーが実験を完全に制御できる直感的なグラフィカルインターフェイスを提供し、すべての能力のユーザーがEEG研究を設計するのを容易にします。もっと技術に精通したユーザーは、Python言語で書かれたPsychoPyの実験をインポートすることもできます。
実験を構築した後、ユーザーはEmotivLABSでそれを実施できます。これは単なるプレゼンテーションプラットフォームではなく、ダッシュボードを通じて参加者の募集を円滑化し、研究者に幅広いEMOTIVの貢献者プールへのアクセスを提供します。参加者の報酬もこのプラットフォームで処理できます。EMOTIVの貢献者プールは現在84カ国からの参加者で構成されており、ほぼ半数がバイリンガルで、幅広い教育的背景を持つ人々が含まれています。
神経科学の力を最大限に活用する方法がわからない企業のために、EMOTIV Research as a Serviceチームを利用して相談が可能です。研究チームが重要な質問を特定し、実験を設計し、参加者を募集し、データを収集、処理、分析し、結果に基づいた個別のレポートを作成します。あなたの意見はすべてのステップで歓迎されます。EMOTIV研究チームとのパートナーシップは、神経科学革命に関与するための真のエンドツーエンドソリューションを提供します。
具体的なユースケースを例として、以下に最近のパートナーシップのケーススタディを示します。
メンティメーター効果: EmotivLABSを使用した実世界のEEGのケーススタディ
メンティメーターは、マルチメディアプレゼンテーションソフトウェアプラットフォームです。ほとんどの人はMicrosoft Powerpointに精通しています。数え切れないほどの時間が、観客が受動的な役割を果たすPowerpointプレゼンテーションを行うことに費やされています。メンティメーターでは、ユーザーはテキスト、画像、音声、ビデオを使用して情報を伝えることができますが、ひとつの仕掛けがあります。メンティメーターが自らの特長で差別化されているのは、観客のライブでインタラクティブな参加を可能にする機能によります。通常のスライドに加え、発表者は観客が自身のデバイスを使用して相互作用できるイベントを含めることができます。たとえば、観客はプレゼンテーションで取り上げてほしい内容を投票することができます。また、特定のトピックに関して意見を述べたり、視聴した内容に関するクイズの質問に答えたりすることもできます。このように、メンティメーターはPowerpointよりも動的で活気に満ちたプレゼンテーションを可能にします。
メンティメーターは特別な製品を持つことを知っていて、人々がそれをより魅力的だと感じる可能性が高いことを理解していました。しかし、彼らはユーザーからの主観的な報告だけに頼りたくありませんでした。彼らは、メンティメーターが特別である理由を具体的に示す客観的かつ詳細なデータを望んでいました。彼らはEMOTIVにアプローチし、これに対する回答を見つけるための研究プロジェクトを実施しました。私たちの研究チームと協力して、メンティメーターの特別な魅力を突き止めるための重要な質問を特定しました。
重要な質問:
メンティメーターによるプレゼンテーションは、従来のパワーポイントプレゼンテーションと比較してどれほど魅力的ですか？
メンティメーターの特別な機能のうち、どの機能が最も観客の注目を集めますか？
プレゼンテーションの過程で注意はどのように影響されますか？ 長いPowerpointプレゼンテーションでは期待されるように、注意は減退するのでしょうか？
エンゲージメントと注意の関係は何ですか？ 人々はエンゲージメントが高いとき、より多くの注意を払いませんか？
講義やプレゼンテーションは通常、新しい情報を学び、それを保持することについてです。メンティメーターは私たちが学ぶのを助けますか？
これらの質問に答えるために、EMOTIV研究チームは特別な実験を考案しました。通常、この種の研究は、個人を部屋に集めて、参加者が従来のプレゼンテーションとメンティメーターのプレゼンテーションを視聴する際に EEG データをローカルコンピュータに収集する形で行われます。単一の地域から参加者を募集し、限られたスペースに集めることは、多くの理由から好ましくありませんでした。
最初の理由は単純な物流です。私たちの場所に来るには、参加者は移動する必要があり、多くのボランティアを制限する可能性があります。同様に、単一の地域から参加者を集めることは、代表性のないサンプルを生む恐れがあります。2つ目の問題は公共健康の問題です。パンデミックの最中、 EEG 研究はシステム設定に必要な密接な人間的接触のために厳しく制限されました。EMOTIVのユーザーベースを活用し、EmotivLABSプラットフォームでリモート研究を組織することで、これらの問題を回避できました。これにより、私たちは世界中のユーザーからデータをキャプチャし、EMOTIVの高度な機械学習アルゴリズムを活用して、リアルタイムで観客のエンゲージメント、注意、興味、認知的ストレスを評価できる安全な研究を実施することができました。
研究
メンティメーターの効果を評価するために、人々が2つのプレゼンテーションを視聴する実験を設計しました。1つはメンティメーターを使用し、もう1つはPowerpointを使用しました。プレゼンテーションを視聴する際に、私たちはリモートでEEGデータを収集し、エンゲージメント、注意、興味、認知的ストレスの各ドメインにおける脳の活動を評価しました。また、人口統計データと自己報告の調査データも収集しました。
参加者
28人の参加者がEMOTIVの顧客基盤から、電子メールコミュニケーションとオンラインフォームを通じて募集されました。このサンプルサイズは私たちが望んだほど大きくなかったものの、プロジェクトの厳しいスケジュールの下でこの数を短期間で募集できたことは注目に値し、EmotivLABSの参加者リクルートの効率を反映しています。参加の同意を得て、人口統計データを収集し、メンティメーターがさまざまな人々にどのように影響を及ぼすかを理解する手助けをしました。
21歳から64歳まで、15か国以上から参加者を募集しました。オンラインでの世界的な募集により、教育レベル、職業、音楽的能力、関連トピックの専門知識が多様なデータを取得できました。参加者の特性は図1–3に示されます。
図1. 参加者の人口統計。
図2. 参加者の教育レベルと音楽的能力。
図3. トピックに関する知識の自己報告評価。
方法
募集調査がEMOTIVの顧客基盤に電子メールを通じて送信され、オンライン研究に参加する意欲のある人々に向けられました。ビデオ会議ソフトウェアを使用して、実験がどのように実施されるかの基礎を参加者に説明するオリエンテーションセッションから始めました。すべての参加者は、コールの前に自分のEMOTIV EPOC、EPOC+またはEPOCX（https://www.emotiv.com/epoc-x/）をセットアップし、Emotivの研究ディレクターによるデータ品質の迅速なチェックの後、EmotivLABSソフトウェアは録音中に信号品質を自動的に追跡しました。
実験全体は、EMOTIVのWebプラットフォーム実験ビルダーを使用して構築されました（https://www.emotiv.com/emotivpro/build/）。EmotivLABSプラットフォームが参加者を、基準（静かに座って目を閉じたり、目を開けたりする）、 EEGに影響を与える可能性がある事柄を確立するためのいくつかの質問票を経て、最初のプレゼンテーションを開始するよう促しました。メンティメーターの代表者オスカーが2つのトピックのいずれかに関するウェビナーを行いました。1つのプレゼンテーションはメンティメーターを使用し、もう1つはPowerpointを使用しました。プレゼンテーションはまた、内容が異なっていました; 1つは「調和級数」、もう1つは「音楽における人工知能」でした。これらのプレゼンテーション条件を対照させ、効果がコンテンツではなく使用されるソフトウェアに起因することを確認しました（図4を参照）。
図4. 各グループの対照条件。
2回目のプレゼンテーションの後、参加者は質問票を完了し、最後のセッションで基準EEGを収集しました。プロトコルの概要は図5に示されています。
図5. 実験の概要。
Emotivパフォーマンスメトリック
EMOTIV パフォーマンスメトリック (PM) は、認知的および感情的状態の神経生理学的測定値です。これらは、リアルタイムでの脳波計 (EEG) 測定値を集約したもので、神経が脳内で発火している際の脳波の振幅、空間分布、パワー、および周波数の異常を提供する独自の機械学習アルゴリズムです。
制御された心理実験および実生活における何百人もの個人から収集されたEEGデータが、これらのアルゴリズムを構築するために使用されました。各パフォーマンスメトリックは、それぞれの「範囲」の脳活動に基づいて個々のユーザーにスケーリングおよび調整されています（図6を参照）。
図6. EMOTIVパフォーマンスメトリックの概要
発見
メンティメーター対パワーポイント: 全体的なPMパターン
最初に、各プレゼンテーションのグループレベルの脳活動を調査しました。図7は、メンティメーターのプレゼンテーションとパワーポイントのプレゼンテーションそれぞれのPMの平均を示しています。パワーポイントと比較して、個人は統計的に有意な低い退屈感、そして高いエンゲージメント、注意、そして認知負荷を示しました。興味レベルにおいては統計的に有意な差はありませんでしたが、数値トレンドはメンティメーターのプレゼンテーションに対する興味がより高いことを示しました。
図7. プレゼンテーションプラットフォーム別の各プレゼンテーションにおける平均PM。
次に、各プレゼンテーションに対する個人の反応を見ました。図8の「幅広い」形状は、特定のPM観察がその値で多く見られることを示しており、「細い」形状は、その値での観察が少ないことを示しています。これらのパターンは、メンティメーターのプレゼンテーションがパワーポイントよりも均一な反応を引き起こすことを示唆しています。言い換えれば、人々はメンティメーターに似た反応を示しましたが、パワーポイントはより極端な反応が見られました。
図8. プレゼンテーションプラットフォーム別の個人平均PM分布。
メンティメーター対パワーポイント: PMの時間的変化
人々が各プレゼンテーションの過程でどのように反応したかを把握するために、私たちは各スライドでのグループPM平均値を計算しました（メンティメーター対パワーポイント）と各内容（AI対ハーモニクス）。図9には最も顕著なパターンが示されています。
図9. スライド間のPMの時間経過。
AIコンテンツでは、退屈感レベルは全体のプレゼンテーションを通じて低いものでした。ハーモニクスの内容においては、ボードでは中間に向かって上昇し、その後減少するという興味深いパターンが見られました。これは、メンティメーターの「イベント」のユニークで魅力的な特性が、プレゼンテーションの過程で生じる可能性のある退屈感の蓄積を軽減するのに役立ったことを示唆しています。
監視したところ、メンティメーターでは両方のタイプのコンテンツにおいてほぼ全プレゼンテーションにわたってエンゲージメントレベルが高いことが観察されました。24スライドのうち、メンティメーターのエンゲージメントがパワーポイントよりも高くないのは2回だけでした。
メンティメーター効果: メンティメーターイベントとパワーポイントスライドの比較
全体として、私たちは人々がメンティメーターに良い反応を示していることがわかりましたが、特定のメンティメーターイベントがパワーポイントのスライドと比較してどのようになるかさらに掘り下げたくなりました。メンティメーターのイベントは、観客が自分のモバイルデバイスを使用してプレゼンテーションと相互作用することを奨励される場合です。たとえば、参加者はトピックに対する彼らの個人的な意見について質問されたり、プレゼンテーションに関連するクイズの質問に答えたりすることがありました。図10は、メンティメーターイベントとパワーポイントスライドにおける観察されたPMの平均を示しています。
図10. メンティメーターイベントとパワーポイントスライドのPM値の比較。
パワーポイントのスライドと比較して、メンティメーターのイベントは退屈感が低く、エンゲージメント、注意、興味、認知的負荷が高いことがもたらされました。最大の効果は、退屈感とエンゲージメントレベルに見られ、それぞれ16％の減少と13％の増加がありました。
メンティメーター効果: さまざまなメンティメーターイベントの比較
メンティメーターのイベントは一般的に観衆に対して好意的な反応を引き起こしましたが、一部のイベントが他のイベントよりも優れているか知りたいと思いました。メンティメーターのプレゼンテーションには、観客にトピックに関する意見を求めるオピニオンイベント、プレゼンテーションの内容に関する質問を求めるクイズイベント、および参加者がビデオを視聴するビデオイベントの3つのタイプのイベントが含まれていました。図11では、各イベントタイプのPM値を示しています。パワーポイントのスライドも比較のために含めました。
図11. 各メンティメーターイベントタイプの平均PM。比較のためパワーポイントスライドの平均PMも含めました。
オピニオンイベントは、他のイベントと比較して退屈感を最も少なく、エンゲージメント、注意、興味、認知的負荷を最も多く引き出すことにより、最も一貫した効果を示しました。興味深いことに、ビデオイベントは、最も退屈感を呼び起こし、最もエンゲージメントと注意が低かった傾向がありました。
メンティメーター効果: エンゲージメントの詳細な分析
PMはすべてメンティメーター発表に対する好意的な反応に傾いていましたが、エンゲージメントは最も一貫した効果を示しました。詳細に分析するために、各参加者が最大のエンゲージメントPMを示した時点をインデックス化しました。図12は、より多くの最大エンゲージメント値がメンティメーターのプレゼンテーション中に発生したことを示しています。さらに、参加者の70％の最大エンゲージメントスコアはメンティメーターのイベント中に発生しました。
図12. 最大エンゲージメントPMの分布。
メンティメーター効果: 客観的測定と主観的測定の比較
EEGは刺激に対する客観的な反応を指標化できますが、これらの測定が自己報告によって裏付けられる場合は、効果を示すための説得力のある証拠が得られます。図13は、実験の最後に参加者に提示されたエンゲージメント関連の質問5つの主観的スコアを示しています。
図13. 参加者によって報告された主観的エンゲージメントスコア(1から「まったく」から「非常に」までのリッカート尺度)。
すべての質問への反応は脳データからの発見を支持しました。パワーポイントのプレゼンテーションと比較して、メンティメーターのプレゼンテーションでは、参加者はプレゼンテーションに対してより多く関与し、発表者に対してもより関与し、内容に対する興味が増し、プレゼンテーションで新しい情報をより多く学んだと感じました。
要約
研究の結論として、EMOTIV研究チームは発見に関する詳細な報告書をメンティメーターに提供しました。これにより、メンティメーターは製品をより深く理解し、それがユーザーにとってどのようにポジティブな体験となるかを知ることができました。メンティメーターは自社製品が高いエンゲージメント、注意、認知負荷を引き起こし、退屈感を低減することを示す実証データを受け取るだけでなく、ユーザーとの間で最も魅力的な特別な機能についての実用的な洞察も得ました。メンティメーターの研究結果に関する文書はhttps://www.mentimeter.com/campaigns/the-mentimeter-effect?でご覧いただけます。
メンティメーター効果のような研究は、リモートで、効率的で、個別化されたEEG実験の可能性のほんの一部を示すものです。消費者の好みを評価することからメンタルヘルス問題まで、EMOTIV研究スイートはスケーラブルなEEG研究に最適なプラットフォームです。私たちの研究チームとのコラボレーションにより、個人、企業、機関は神経科学の力を活用して人類への洞察を得ることができます。このソリューションは、公共の健康危機に強く、予算の縮小に対しても耐性があり、世界的なコミュニティの幅広い受け入れを可能にする現代神経科学にとって理想的な回答を提供します。
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*免責事項 – EMOTIV製品は、研究用途および個人的な使用のみを目的としています。当社の製品は、EU指令93/42/EECで定義されている医療機器として販売されていません。当社の製品は、病気の診断や治療を目的として設計または意図されていません。
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