A neurociência no banco do motorista - Emotiv

A neurociência no banco do motorista

Mehul Nayak

Atualizado em

28 de abr. de 2022

A neurociência no banco do motorista - Emotiv

A neurociência no banco do motorista

Mehul Nayak

Atualizado em

28 de abr. de 2022

A neurociência no banco do motorista - Emotiv

A neurociência no banco do motorista

Mehul Nayak

Atualizado em

28 de abr. de 2022

Escrito pelo Dr. Nikolas Williams, Cientista de Pesquisa da Emotiv.

Vários meses atrás, voltei para os EUA após oito anos morando no exterior. Parte de recomeçar significou comprar todas as coisas de que alguém precisa para a vida. Além de um sofá, cama e mesa de jantar, eu, claro, precisava de um carro. Considerando-me uma pessoa financeiramente inteligente, procurei exclusivamente por modelos mais antigos e econômicos, mas fui rapidamente desmoralizado pelos preços inflacionados e estoque escasso. O mercado de carros usados de 2021 estava efetivamente me forçando a comprar um novo, o que acabei fazendo. Meu desânimo por violar princípios básicos de finanças pessoais foi rapidamente substituído por um entusiasmo desenfreado pelo conforto e recursos que vieram com meu novo SUV da Toyota.

Fiquei particularmente fascinado com os recursos de direção autônoma sobre os quais, até então, eu só tinha lido. A direção assistida e o radar frontal tornaram as longas viagens moleza. Eu apenas tinha que manter os olhos na estrada e uma mão apoiada no volante, e meu carro basicamente dirigia sozinho. Somando-se a isso a prevenção de colisões, o monitoramento de ponto cego, as câmeras traseiras com um sistema de alerta para garantir que eu não desse marcha à ré em ninguém cruzando atrás de mim, este carro novo era objetivamente ordens de magnitude mais seguro do que os modelos de carros mais antigos que dirigi na maior parte da última década.

Os carros, é claro, ainda não se dirigem sozinhos. Embora tenham recursos autônomos e de segurança engenhosos, os carros ainda exigem supervisão do motorista e, quando necessário, intervenção. Estamos longe de remover o componente humano da direção, e é esse componente que é predominantemente responsável por acidentes e mortes de trânsito. Os humanos erram ao volante. Quer decidam que operar um veículo depois de beber é uma boa ideia, quer que correr é divertido, ou que precisam aguentar mais alguns quilômetros antes de encostar para descansar o corpo cansado, os humanos causam muitos incidentes automobilísticos evitáveis.

[block id="cta-shortcode-browse-eeg-headsets-v2"]

De acordo com a National Highway Traffic Safety Administration (NHTSA), houve 36.096 mortes no trânsito de veículos motorizados em 2019. Para 2020, estima-se que as mortes tenham sido superiores a 38.000 [1]. Uma grande porcentagem delas deve-se à direção de risco e, portanto, é evitável. A NHTSA identificou seis tipos de direção arriscada: excesso de velocidade, direção sob o efeito de álcool e drogas, não uso (ou uso incorreto) do cinto de segurança, direção distraída e direção sonolenta. Como dois terços de todas as mortes no trânsito podem ser atribuídos ao excesso de velocidade e à direção sob efeito de substâncias, muitas campanhas de intervenção visam corretamente combater esses riscos. No entanto, a direção distraída e sonolenta resulta em um número não trivial de mortes, com 3.142 mortes relacionadas à distração e 697 mortes relacionadas à sonolência em 2019 [2].

Usando a neurociência para medir a atenção no laboratório

Neurociência no banco do motorista - Usando a neurociência para medir a atenção no laboratório.

Os neurocientistas usam vários métodos para medir a atenção em laboratório. Um desses métodos aproveita o fato de que nosso cérebro libera pequenas quantidades de eletricidade à medida que seus neurônios disparam. Usando o eletroencefalograma (EEG), podemos medir as flutuações nessa eletricidade para entender quando e onde o cérebro está ativo. A velocidade, ou frequência, na qual essas flutuações ocorrem é conhecida como oscilações ou, mais comumente, ondas cerebrais. A frequência das ondas cerebrais pode fornecer informações sobre estados ou processos mentais.

Por exemplo, ondas cerebrais que oscilam entre 14 e 30 vezes por segundo (ou 14 a 30 Hz) são conhecidas como ondas beta e estão associadas a altos níveis de engajamento mental. As oscilações na faixa de 8 a 13 Hz são conhecidas como ondas alfa e geralmente estão presentes durante períodos de relaxamento ou atenção passiva. Por exemplo, você costuma ver ondas alfa quando uma pessoa está meditando. As ondas theta são oscilações entre 4 e 7 Hz e são vistas quando uma pessoa está profundamente relaxada ou sonolenta. As ondas mais lentas são as ondas delta (1 a 4 Hz) e são observadas quando uma pessoa está em sono profundo.

Veja o post relacionado O Guia Introdutório ao EEG

No laboratório, os cientistas podem medir o tempo, a magnitude e a frequência das ondas cerebrais para determinar o quão engajado ou desengajado o cérebro de uma pessoa está durante as tarefas. Por exemplo, quando uma pessoa vê ou ouve algo que estava observando, seu EEG mostra uma resposta muito específica chamada P300, que é uma onda de grande amplitude que ocorre cerca de 300 ms após o aparecimento do objeto [3]. Da mesma forma, uma diminuição nas oscilações alfa pode indicar que alguém está prestando muita atenção em alguma coisa [4]. Estar sonolento também produz assinaturas de EEG detectáveis por meio de alterações nas oscilações delta, theta e alfa [5].

Como podemos medir a atenção em um carro?

Em um veículo, podemos medir a atenção e a sonolência usando métodos comportamentais. Por exemplo, câmeras poderiam rastrear os olhos dos motoristas para garantir que eles estejam olhando para a estrada. Da mesma forma, as câmeras poderiam detectar quando a cabeça do motorista começa a cair, indicando que ele está com sono. No entanto, o fato de uma pessoa estar olhando para a estrada ou de sua cabeça não estar caindo não significa que ela esteja prestando atenção ou que não esteja fatigada. O EEG pode complementar a detecção desses estados perigosos. Pode até ser capaz de prevê-los antes que sejam detectáveis em termos comportamentais.

Neurociência no banco do motorista - O EEG pode complementar a detecção desses estados perigosos. Pode até ser capaz de prevê-los antes que sejam detectáveis em termos comportamentais.

Em 2020, pesquisadores realizaram uma revisão sistemática de estudos que usaram headsets de EEG comercialmente disponíveis para detectar sonolência em tempo real [6]. Eles relataram que o headset mais usado nesses tipos de estudos foi o fabricado pela Emotiv, seguido por Neurosky, Interaxon e OpenBCI. Para detecção de sonolência, eles descobriram que mesmo características básicas de EEG, como oscilações de frequência, poderiam ser usadas para detectar sonolência. No entanto, eles observam que, em muitos casos, “a otimização algorítmica continua necessária”, o que significa que os algoritmos de aprendizado de máquina resultaram em detecções mais precisas.

Aproveitando o EEG comercial e algoritmos de aprendizado de máquina para ajudar a nos manter mais seguros

A Emotiv tem sido líder em EEG comercial por mais de uma década. Durante esse tempo, desenvolveram sistemas de EEG em várias formas, desde toucas de pesquisa tradicionais de 32 canais até fones de ouvido intra-auriculares de 2 canais. Sistemas com formatos compactos, como os fones de ouvido MN8 ou o Insight, representam os primeiros passos em direção à neurotecnologia usável do dia a dia. Ao integrar esses tipos de hardware aos controles de automóveis, poderemos prevenir acidentes antes mesmo que os estados mentais contribuintes ocorram.

Neurociência no banco do motorista - Aproveitando o EEG comercial e algoritmos de aprendizado de máquina para ajudar a nos manter mais seguros.

Integrar hardware de EEG em veículos é apenas parte da solução. Para capitalizar os dados cerebrais adquiridos, precisamos processá-los em métricas úteis. Algoritmos sofisticados de aprendizado de máquina alcançam isso decodificando dados de EEG em recursos que podem indexar estados mentais específicos. Até o momento, a Emotiv desenvolveu sete dessas detecções: frustração, interesse, relaxamento, engajamento, excitação, atenção e estresse. Os engenheiros da Emotiv trabalharam em estreita colaboração com neurocientistas para desenvolver essas detecções por meio de estudos experimentais rigorosos que usam protocolos conhecidos por provocar esses estados. No domínio automobilístico, a Emotiv está atualmente ajustando uma detecção de distração do motorista desenvolvida em um simulador de direção. Isso ocorre após resultados promissores de uma colaboração com o Royal Automobile Club da Austrália Ocidental, que resultou em um carro movido a atenção que reduzia a velocidade quando a atenção diminuía [7]. Você pode encontrar alguns vídeos da colaboração e dos resultados no YouTube.

A neurociência e o futuro da direção

Neurociência no banco do motorista - A neurociência e o futuro da direção.

Desde intervenções precoces, como cintos de segurança e faixas sonoras, até as mais modernas, como frenagem automática de emergência e direção assistida, nossos carros se tornaram muito mais seguros. No entanto, o número de pessoas que morrem em acidentes todos os anos demonstra que temos um longo caminho a percorrer antes de chegarmos ao ponto em que os veículos possam ser considerados “seguros”. À medida que a tecnologia avança, nossos carros sem dúvida continuarão a se tornar mais seguros, mas enquanto os humanos forem os operadores predominantes dos veículos, continuará havendo acidentes causados por humanos. A tecnologia de EEG representa um caminho particularmente promissor para mitigar o fator humano, detectando indicadores sutis e intervindo antes que ocorram as condições causadoras de acidentes.

Referências

[1] National Center for Statistics and Analysis, “Early estimate of motor vehicle traffic fatalities in 2020.” National Highway Traffic Safety Administration, Maio 2021. Acessado em: 4 de janeiro de 2022. [Online]. Disponível em: https://crashstats.nhtsa.dot.gov/Api/Public/ViewPublication/813115

[2] National Center for Statistics and Analysis., “Overview of motor vehicle crashes in 2019.” National Highway Traffic Safety Administration, 2020.

[3] S. J. Luck e E. S. Kappenman, The Oxford handbook of event-related potential components. Oxford University Press, 2011.

[4] G. Thut, “Alpha-Band Electroencephalographic Activity over Occipital Cortex Indexes Visuospatial Attention Bias and Predicts Visual Target Detection,” J. Neurosci., vol. 26, nº 37, pp. 9494–9502, Set. 2006, doi: 10.1523/JNEUROSCI.0875-06.2006.

[5] C.-H. Chuang, C.-S. Huang, L.-W. Ko, e C.-T. Lin, “An EEG-based perceptual function integration network for application to drowsy driving,” Knowl.-Based Syst., vol. 80, pp. 143–152, Maio 2015, doi: 10.1016/j.knosys.2015.01.007.

[6] J. LaRocco, M. D. Le, e D.-G. Paeng, “A Systemic Review of Available Low-Cost EEG Headsets Used for Drowsiness Detection,” Front. Neuroinformatics, vol. 14, p. 42, 2020, doi: 10.3389/fninf.2020.553352.[7] “Australia researchers unveil ‘attention-powered’ car,” 2013. https://phys.org/news/2013-09-australia-unveil-attention-powered-car.html (acessado em 12 de janeiro de 2022).

Escrito pelo Dr. Nikolas Williams, Cientista de Pesquisa da Emotiv.

Vários meses atrás, voltei para os EUA após oito anos morando no exterior. Parte de recomeçar significou comprar todas as coisas de que alguém precisa para a vida. Além de um sofá, cama e mesa de jantar, eu, claro, precisava de um carro. Considerando-me uma pessoa financeiramente inteligente, procurei exclusivamente por modelos mais antigos e econômicos, mas fui rapidamente desmoralizado pelos preços inflacionados e estoque escasso. O mercado de carros usados de 2021 estava efetivamente me forçando a comprar um novo, o que acabei fazendo. Meu desânimo por violar princípios básicos de finanças pessoais foi rapidamente substituído por um entusiasmo desenfreado pelo conforto e recursos que vieram com meu novo SUV da Toyota.

Fiquei particularmente fascinado com os recursos de direção autônoma sobre os quais, até então, eu só tinha lido. A direção assistida e o radar frontal tornaram as longas viagens moleza. Eu apenas tinha que manter os olhos na estrada e uma mão apoiada no volante, e meu carro basicamente dirigia sozinho. Somando-se a isso a prevenção de colisões, o monitoramento de ponto cego, as câmeras traseiras com um sistema de alerta para garantir que eu não desse marcha à ré em ninguém cruzando atrás de mim, este carro novo era objetivamente ordens de magnitude mais seguro do que os modelos de carros mais antigos que dirigi na maior parte da última década.

Os carros, é claro, ainda não se dirigem sozinhos. Embora tenham recursos autônomos e de segurança engenhosos, os carros ainda exigem supervisão do motorista e, quando necessário, intervenção. Estamos longe de remover o componente humano da direção, e é esse componente que é predominantemente responsável por acidentes e mortes de trânsito. Os humanos erram ao volante. Quer decidam que operar um veículo depois de beber é uma boa ideia, quer que correr é divertido, ou que precisam aguentar mais alguns quilômetros antes de encostar para descansar o corpo cansado, os humanos causam muitos incidentes automobilísticos evitáveis.

[block id="cta-shortcode-browse-eeg-headsets-v2"]

De acordo com a National Highway Traffic Safety Administration (NHTSA), houve 36.096 mortes no trânsito de veículos motorizados em 2019. Para 2020, estima-se que as mortes tenham sido superiores a 38.000 [1]. Uma grande porcentagem delas deve-se à direção de risco e, portanto, é evitável. A NHTSA identificou seis tipos de direção arriscada: excesso de velocidade, direção sob o efeito de álcool e drogas, não uso (ou uso incorreto) do cinto de segurança, direção distraída e direção sonolenta. Como dois terços de todas as mortes no trânsito podem ser atribuídos ao excesso de velocidade e à direção sob efeito de substâncias, muitas campanhas de intervenção visam corretamente combater esses riscos. No entanto, a direção distraída e sonolenta resulta em um número não trivial de mortes, com 3.142 mortes relacionadas à distração e 697 mortes relacionadas à sonolência em 2019 [2].

Usando a neurociência para medir a atenção no laboratório

Neurociência no banco do motorista - Usando a neurociência para medir a atenção no laboratório.

Os neurocientistas usam vários métodos para medir a atenção em laboratório. Um desses métodos aproveita o fato de que nosso cérebro libera pequenas quantidades de eletricidade à medida que seus neurônios disparam. Usando o eletroencefalograma (EEG), podemos medir as flutuações nessa eletricidade para entender quando e onde o cérebro está ativo. A velocidade, ou frequência, na qual essas flutuações ocorrem é conhecida como oscilações ou, mais comumente, ondas cerebrais. A frequência das ondas cerebrais pode fornecer informações sobre estados ou processos mentais.

Por exemplo, ondas cerebrais que oscilam entre 14 e 30 vezes por segundo (ou 14 a 30 Hz) são conhecidas como ondas beta e estão associadas a altos níveis de engajamento mental. As oscilações na faixa de 8 a 13 Hz são conhecidas como ondas alfa e geralmente estão presentes durante períodos de relaxamento ou atenção passiva. Por exemplo, você costuma ver ondas alfa quando uma pessoa está meditando. As ondas theta são oscilações entre 4 e 7 Hz e são vistas quando uma pessoa está profundamente relaxada ou sonolenta. As ondas mais lentas são as ondas delta (1 a 4 Hz) e são observadas quando uma pessoa está em sono profundo.

Veja o post relacionado O Guia Introdutório ao EEG

No laboratório, os cientistas podem medir o tempo, a magnitude e a frequência das ondas cerebrais para determinar o quão engajado ou desengajado o cérebro de uma pessoa está durante as tarefas. Por exemplo, quando uma pessoa vê ou ouve algo que estava observando, seu EEG mostra uma resposta muito específica chamada P300, que é uma onda de grande amplitude que ocorre cerca de 300 ms após o aparecimento do objeto [3]. Da mesma forma, uma diminuição nas oscilações alfa pode indicar que alguém está prestando muita atenção em alguma coisa [4]. Estar sonolento também produz assinaturas de EEG detectáveis por meio de alterações nas oscilações delta, theta e alfa [5].

Como podemos medir a atenção em um carro?

Em um veículo, podemos medir a atenção e a sonolência usando métodos comportamentais. Por exemplo, câmeras poderiam rastrear os olhos dos motoristas para garantir que eles estejam olhando para a estrada. Da mesma forma, as câmeras poderiam detectar quando a cabeça do motorista começa a cair, indicando que ele está com sono. No entanto, o fato de uma pessoa estar olhando para a estrada ou de sua cabeça não estar caindo não significa que ela esteja prestando atenção ou que não esteja fatigada. O EEG pode complementar a detecção desses estados perigosos. Pode até ser capaz de prevê-los antes que sejam detectáveis em termos comportamentais.

Neurociência no banco do motorista - O EEG pode complementar a detecção desses estados perigosos. Pode até ser capaz de prevê-los antes que sejam detectáveis em termos comportamentais.

Em 2020, pesquisadores realizaram uma revisão sistemática de estudos que usaram headsets de EEG comercialmente disponíveis para detectar sonolência em tempo real [6]. Eles relataram que o headset mais usado nesses tipos de estudos foi o fabricado pela Emotiv, seguido por Neurosky, Interaxon e OpenBCI. Para detecção de sonolência, eles descobriram que mesmo características básicas de EEG, como oscilações de frequência, poderiam ser usadas para detectar sonolência. No entanto, eles observam que, em muitos casos, “a otimização algorítmica continua necessária”, o que significa que os algoritmos de aprendizado de máquina resultaram em detecções mais precisas.

Aproveitando o EEG comercial e algoritmos de aprendizado de máquina para ajudar a nos manter mais seguros

A Emotiv tem sido líder em EEG comercial por mais de uma década. Durante esse tempo, desenvolveram sistemas de EEG em várias formas, desde toucas de pesquisa tradicionais de 32 canais até fones de ouvido intra-auriculares de 2 canais. Sistemas com formatos compactos, como os fones de ouvido MN8 ou o Insight, representam os primeiros passos em direção à neurotecnologia usável do dia a dia. Ao integrar esses tipos de hardware aos controles de automóveis, poderemos prevenir acidentes antes mesmo que os estados mentais contribuintes ocorram.

Neurociência no banco do motorista - Aproveitando o EEG comercial e algoritmos de aprendizado de máquina para ajudar a nos manter mais seguros.

Integrar hardware de EEG em veículos é apenas parte da solução. Para capitalizar os dados cerebrais adquiridos, precisamos processá-los em métricas úteis. Algoritmos sofisticados de aprendizado de máquina alcançam isso decodificando dados de EEG em recursos que podem indexar estados mentais específicos. Até o momento, a Emotiv desenvolveu sete dessas detecções: frustração, interesse, relaxamento, engajamento, excitação, atenção e estresse. Os engenheiros da Emotiv trabalharam em estreita colaboração com neurocientistas para desenvolver essas detecções por meio de estudos experimentais rigorosos que usam protocolos conhecidos por provocar esses estados. No domínio automobilístico, a Emotiv está atualmente ajustando uma detecção de distração do motorista desenvolvida em um simulador de direção. Isso ocorre após resultados promissores de uma colaboração com o Royal Automobile Club da Austrália Ocidental, que resultou em um carro movido a atenção que reduzia a velocidade quando a atenção diminuía [7]. Você pode encontrar alguns vídeos da colaboração e dos resultados no YouTube.

A neurociência e o futuro da direção

Neurociência no banco do motorista - A neurociência e o futuro da direção.

Desde intervenções precoces, como cintos de segurança e faixas sonoras, até as mais modernas, como frenagem automática de emergência e direção assistida, nossos carros se tornaram muito mais seguros. No entanto, o número de pessoas que morrem em acidentes todos os anos demonstra que temos um longo caminho a percorrer antes de chegarmos ao ponto em que os veículos possam ser considerados “seguros”. À medida que a tecnologia avança, nossos carros sem dúvida continuarão a se tornar mais seguros, mas enquanto os humanos forem os operadores predominantes dos veículos, continuará havendo acidentes causados por humanos. A tecnologia de EEG representa um caminho particularmente promissor para mitigar o fator humano, detectando indicadores sutis e intervindo antes que ocorram as condições causadoras de acidentes.

Referências

[1] National Center for Statistics and Analysis, “Early estimate of motor vehicle traffic fatalities in 2020.” National Highway Traffic Safety Administration, Maio 2021. Acessado em: 4 de janeiro de 2022. [Online]. Disponível em: https://crashstats.nhtsa.dot.gov/Api/Public/ViewPublication/813115

[2] National Center for Statistics and Analysis., “Overview of motor vehicle crashes in 2019.” National Highway Traffic Safety Administration, 2020.

[3] S. J. Luck e E. S. Kappenman, The Oxford handbook of event-related potential components. Oxford University Press, 2011.

[4] G. Thut, “Alpha-Band Electroencephalographic Activity over Occipital Cortex Indexes Visuospatial Attention Bias and Predicts Visual Target Detection,” J. Neurosci., vol. 26, nº 37, pp. 9494–9502, Set. 2006, doi: 10.1523/JNEUROSCI.0875-06.2006.

[5] C.-H. Chuang, C.-S. Huang, L.-W. Ko, e C.-T. Lin, “An EEG-based perceptual function integration network for application to drowsy driving,” Knowl.-Based Syst., vol. 80, pp. 143–152, Maio 2015, doi: 10.1016/j.knosys.2015.01.007.

[6] J. LaRocco, M. D. Le, e D.-G. Paeng, “A Systemic Review of Available Low-Cost EEG Headsets Used for Drowsiness Detection,” Front. Neuroinformatics, vol. 14, p. 42, 2020, doi: 10.3389/fninf.2020.553352.[7] “Australia researchers unveil ‘attention-powered’ car,” 2013. https://phys.org/news/2013-09-australia-unveil-attention-powered-car.html (acessado em 12 de janeiro de 2022).

Escrito pelo Dr. Nikolas Williams, Cientista de Pesquisa da Emotiv.

Vários meses atrás, voltei para os EUA após oito anos morando no exterior. Parte de recomeçar significou comprar todas as coisas de que alguém precisa para a vida. Além de um sofá, cama e mesa de jantar, eu, claro, precisava de um carro. Considerando-me uma pessoa financeiramente inteligente, procurei exclusivamente por modelos mais antigos e econômicos, mas fui rapidamente desmoralizado pelos preços inflacionados e estoque escasso. O mercado de carros usados de 2021 estava efetivamente me forçando a comprar um novo, o que acabei fazendo. Meu desânimo por violar princípios básicos de finanças pessoais foi rapidamente substituído por um entusiasmo desenfreado pelo conforto e recursos que vieram com meu novo SUV da Toyota.

Fiquei particularmente fascinado com os recursos de direção autônoma sobre os quais, até então, eu só tinha lido. A direção assistida e o radar frontal tornaram as longas viagens moleza. Eu apenas tinha que manter os olhos na estrada e uma mão apoiada no volante, e meu carro basicamente dirigia sozinho. Somando-se a isso a prevenção de colisões, o monitoramento de ponto cego, as câmeras traseiras com um sistema de alerta para garantir que eu não desse marcha à ré em ninguém cruzando atrás de mim, este carro novo era objetivamente ordens de magnitude mais seguro do que os modelos de carros mais antigos que dirigi na maior parte da última década.

Os carros, é claro, ainda não se dirigem sozinhos. Embora tenham recursos autônomos e de segurança engenhosos, os carros ainda exigem supervisão do motorista e, quando necessário, intervenção. Estamos longe de remover o componente humano da direção, e é esse componente que é predominantemente responsável por acidentes e mortes de trânsito. Os humanos erram ao volante. Quer decidam que operar um veículo depois de beber é uma boa ideia, quer que correr é divertido, ou que precisam aguentar mais alguns quilômetros antes de encostar para descansar o corpo cansado, os humanos causam muitos incidentes automobilísticos evitáveis.

[block id="cta-shortcode-browse-eeg-headsets-v2"]

De acordo com a National Highway Traffic Safety Administration (NHTSA), houve 36.096 mortes no trânsito de veículos motorizados em 2019. Para 2020, estima-se que as mortes tenham sido superiores a 38.000 [1]. Uma grande porcentagem delas deve-se à direção de risco e, portanto, é evitável. A NHTSA identificou seis tipos de direção arriscada: excesso de velocidade, direção sob o efeito de álcool e drogas, não uso (ou uso incorreto) do cinto de segurança, direção distraída e direção sonolenta. Como dois terços de todas as mortes no trânsito podem ser atribuídos ao excesso de velocidade e à direção sob efeito de substâncias, muitas campanhas de intervenção visam corretamente combater esses riscos. No entanto, a direção distraída e sonolenta resulta em um número não trivial de mortes, com 3.142 mortes relacionadas à distração e 697 mortes relacionadas à sonolência em 2019 [2].

Usando a neurociência para medir a atenção no laboratório

Neurociência no banco do motorista - Usando a neurociência para medir a atenção no laboratório.

Os neurocientistas usam vários métodos para medir a atenção em laboratório. Um desses métodos aproveita o fato de que nosso cérebro libera pequenas quantidades de eletricidade à medida que seus neurônios disparam. Usando o eletroencefalograma (EEG), podemos medir as flutuações nessa eletricidade para entender quando e onde o cérebro está ativo. A velocidade, ou frequência, na qual essas flutuações ocorrem é conhecida como oscilações ou, mais comumente, ondas cerebrais. A frequência das ondas cerebrais pode fornecer informações sobre estados ou processos mentais.

Por exemplo, ondas cerebrais que oscilam entre 14 e 30 vezes por segundo (ou 14 a 30 Hz) são conhecidas como ondas beta e estão associadas a altos níveis de engajamento mental. As oscilações na faixa de 8 a 13 Hz são conhecidas como ondas alfa e geralmente estão presentes durante períodos de relaxamento ou atenção passiva. Por exemplo, você costuma ver ondas alfa quando uma pessoa está meditando. As ondas theta são oscilações entre 4 e 7 Hz e são vistas quando uma pessoa está profundamente relaxada ou sonolenta. As ondas mais lentas são as ondas delta (1 a 4 Hz) e são observadas quando uma pessoa está em sono profundo.

Veja o post relacionado O Guia Introdutório ao EEG

No laboratório, os cientistas podem medir o tempo, a magnitude e a frequência das ondas cerebrais para determinar o quão engajado ou desengajado o cérebro de uma pessoa está durante as tarefas. Por exemplo, quando uma pessoa vê ou ouve algo que estava observando, seu EEG mostra uma resposta muito específica chamada P300, que é uma onda de grande amplitude que ocorre cerca de 300 ms após o aparecimento do objeto [3]. Da mesma forma, uma diminuição nas oscilações alfa pode indicar que alguém está prestando muita atenção em alguma coisa [4]. Estar sonolento também produz assinaturas de EEG detectáveis por meio de alterações nas oscilações delta, theta e alfa [5].

Como podemos medir a atenção em um carro?

Em um veículo, podemos medir a atenção e a sonolência usando métodos comportamentais. Por exemplo, câmeras poderiam rastrear os olhos dos motoristas para garantir que eles estejam olhando para a estrada. Da mesma forma, as câmeras poderiam detectar quando a cabeça do motorista começa a cair, indicando que ele está com sono. No entanto, o fato de uma pessoa estar olhando para a estrada ou de sua cabeça não estar caindo não significa que ela esteja prestando atenção ou que não esteja fatigada. O EEG pode complementar a detecção desses estados perigosos. Pode até ser capaz de prevê-los antes que sejam detectáveis em termos comportamentais.

Neurociência no banco do motorista - O EEG pode complementar a detecção desses estados perigosos. Pode até ser capaz de prevê-los antes que sejam detectáveis em termos comportamentais.

Em 2020, pesquisadores realizaram uma revisão sistemática de estudos que usaram headsets de EEG comercialmente disponíveis para detectar sonolência em tempo real [6]. Eles relataram que o headset mais usado nesses tipos de estudos foi o fabricado pela Emotiv, seguido por Neurosky, Interaxon e OpenBCI. Para detecção de sonolência, eles descobriram que mesmo características básicas de EEG, como oscilações de frequência, poderiam ser usadas para detectar sonolência. No entanto, eles observam que, em muitos casos, “a otimização algorítmica continua necessária”, o que significa que os algoritmos de aprendizado de máquina resultaram em detecções mais precisas.

Aproveitando o EEG comercial e algoritmos de aprendizado de máquina para ajudar a nos manter mais seguros

A Emotiv tem sido líder em EEG comercial por mais de uma década. Durante esse tempo, desenvolveram sistemas de EEG em várias formas, desde toucas de pesquisa tradicionais de 32 canais até fones de ouvido intra-auriculares de 2 canais. Sistemas com formatos compactos, como os fones de ouvido MN8 ou o Insight, representam os primeiros passos em direção à neurotecnologia usável do dia a dia. Ao integrar esses tipos de hardware aos controles de automóveis, poderemos prevenir acidentes antes mesmo que os estados mentais contribuintes ocorram.

Neurociência no banco do motorista - Aproveitando o EEG comercial e algoritmos de aprendizado de máquina para ajudar a nos manter mais seguros.

Integrar hardware de EEG em veículos é apenas parte da solução. Para capitalizar os dados cerebrais adquiridos, precisamos processá-los em métricas úteis. Algoritmos sofisticados de aprendizado de máquina alcançam isso decodificando dados de EEG em recursos que podem indexar estados mentais específicos. Até o momento, a Emotiv desenvolveu sete dessas detecções: frustração, interesse, relaxamento, engajamento, excitação, atenção e estresse. Os engenheiros da Emotiv trabalharam em estreita colaboração com neurocientistas para desenvolver essas detecções por meio de estudos experimentais rigorosos que usam protocolos conhecidos por provocar esses estados. No domínio automobilístico, a Emotiv está atualmente ajustando uma detecção de distração do motorista desenvolvida em um simulador de direção. Isso ocorre após resultados promissores de uma colaboração com o Royal Automobile Club da Austrália Ocidental, que resultou em um carro movido a atenção que reduzia a velocidade quando a atenção diminuía [7]. Você pode encontrar alguns vídeos da colaboração e dos resultados no YouTube.

A neurociência e o futuro da direção

Neurociência no banco do motorista - A neurociência e o futuro da direção.

Desde intervenções precoces, como cintos de segurança e faixas sonoras, até as mais modernas, como frenagem automática de emergência e direção assistida, nossos carros se tornaram muito mais seguros. No entanto, o número de pessoas que morrem em acidentes todos os anos demonstra que temos um longo caminho a percorrer antes de chegarmos ao ponto em que os veículos possam ser considerados “seguros”. À medida que a tecnologia avança, nossos carros sem dúvida continuarão a se tornar mais seguros, mas enquanto os humanos forem os operadores predominantes dos veículos, continuará havendo acidentes causados por humanos. A tecnologia de EEG representa um caminho particularmente promissor para mitigar o fator humano, detectando indicadores sutis e intervindo antes que ocorram as condições causadoras de acidentes.

Referências

[1] National Center for Statistics and Analysis, “Early estimate of motor vehicle traffic fatalities in 2020.” National Highway Traffic Safety Administration, Maio 2021. Acessado em: 4 de janeiro de 2022. [Online]. Disponível em: https://crashstats.nhtsa.dot.gov/Api/Public/ViewPublication/813115

[2] National Center for Statistics and Analysis., “Overview of motor vehicle crashes in 2019.” National Highway Traffic Safety Administration, 2020.

[3] S. J. Luck e E. S. Kappenman, The Oxford handbook of event-related potential components. Oxford University Press, 2011.

[4] G. Thut, “Alpha-Band Electroencephalographic Activity over Occipital Cortex Indexes Visuospatial Attention Bias and Predicts Visual Target Detection,” J. Neurosci., vol. 26, nº 37, pp. 9494–9502, Set. 2006, doi: 10.1523/JNEUROSCI.0875-06.2006.

[5] C.-H. Chuang, C.-S. Huang, L.-W. Ko, e C.-T. Lin, “An EEG-based perceptual function integration network for application to drowsy driving,” Knowl.-Based Syst., vol. 80, pp. 143–152, Maio 2015, doi: 10.1016/j.knosys.2015.01.007.

[6] J. LaRocco, M. D. Le, e D.-G. Paeng, “A Systemic Review of Available Low-Cost EEG Headsets Used for Drowsiness Detection,” Front. Neuroinformatics, vol. 14, p. 42, 2020, doi: 10.3389/fninf.2020.553352.[7] “Australia researchers unveil ‘attention-powered’ car,” 2013. https://phys.org/news/2013-09-australia-unveil-attention-powered-car.html (acessado em 12 de janeiro de 2022).

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