如何大規模進行真實世界的神經科學研究：使用 EmotivLABS 的案例研究。
尼古拉斯·威廉姆斯醫生
更新於
2021年12月8日
如何大規模進行真實世界的神經科學研究：使用 EmotivLABS 的案例研究。
尼古拉斯·威廉姆斯醫生
更新於
2021年12月8日
如何大規模進行真實世界的神經科學研究：使用 EmotivLABS 的案例研究。
尼古拉斯·威廉姆斯醫生
更新於
2021年12月8日
當您想到神經科學研究時，您很可能會聯想到在大學或醫院裡，身穿白大褂的科學家運行大型且昂貴的醫療儀器的畫面。當然，某些神經科學方法，例如正電子發射斷層掃描 (PET)、功能性磁振造影 (fMRI) 和腦磁圖 (MEG)，確實需要這些龐大、複雜且價格不菲的系統。然而，腦電圖 (EEG) 系統通常體積較小且價格較低。這項技術已從紙質記錄和大型電腦演變成無線、便攜、易於設置且相對便宜的系統。除了較小的佔地面積和資金投入外，EEG 因其高時間解析度，已成為解碼大腦活動的主要工具。PET 和 fMRI 測量幾秒鐘內的大腦活動變化，而 EEG 則能檢測到毫秒級的活動變化，使其能夠探測到否則可能無法被發現的過程。
EEG 測量什麼？
當您的神經元放電時，它們會釋放微量的電能。當許多神經元在同一個區域內放電時（例如當您思考某事時），產生的電場在顱骨外部是可以檢測到的。EEG 系統利用這種現象，透過放置在頭皮上的感測器陣列，簡單地測量隨時間變化的電壓變化。您可以將這些感測器想像成微型麥克風，測量來自您大腦的電信號聲音。然後，我們可以將這些信號轉換為數字格式，在電腦上收集它們，並對其進行處理 and 分析，以推導出有意義的模式。
為什麼 EEG 很重要？
通常，我們不能僅僅透過詢問人們或觀察其行為來進行測量。即使我們可以詢問，人們也無法準確地報告。EEG 為我們提供了一個探測大腦的窗口；一個不受偏見、態度或信念影響的窗口。例如，如果您詢問某人是否感到放鬆，即使他們不放鬆，他們也可能傾向於回答是，因為人們往往不喜歡承認自己感到焦慮。
藉由觀察他們的 EEG，研究人員可能能夠確定此人實際上正處於代表非放鬆狀態的高激發狀態，與他們宣稱的相反。在實驗室中，EEG 經常用於測量低階認知過程，例如聽覺或視覺感知，這可以幫助研究人員更好地理解這些過程，或理解疾病如何影響大腦。這種類型的技術對於理解無法報告或可能被錯誤報告的現象至關重要。
我們為什麼要在實驗室之外進行 EEG 測量？
EEG 是一個用於理解大腦過程的優秀技術。大部分基於實驗室的 EEG 研究都致力於研究低階功能，例如感知和認知。實驗室是進行這類研究的理想環境，因為它們是高度受控的場所，研究人員可以在其中解釋並消除外部變量。然而，我們的一生並不是在實驗室裡度過的。我們是行走、說話、相互交流的個體，生活在充滿豐富而多樣化體驗的動態生活中。這一點使得將實驗室研究推廣到不受控制的環境變得困難。透過將技術帶出實驗室，我們可以在更接近我們實際生活方式的真實環境中，研究人類及其大腦活動。
在不久前，在實驗室之外進行 EEG 實驗是不可想像的。那些系統龐大，且必須與放大器、電源和數據傳輸裝置相連接。此外，設置這些系統費時且通常會讓參與者感到不舒服。技術的重大進步意味著系統可以建造得更小、成本更低且無線化。藉由這種提高的便攜性和降低的價格，高性價比且易於使用的 EEG 系統出現了顯著的普及。Emotiv 在此領域已經領先了十多年，是第一個將商用 EEG 系統推向市場的公司。在此期間，Emotiv 已經發布了六種不同的系統，從雙通道耳機到 32 通道研究帽。
這些商業系統的發展還產生了另一個影響：極大地提高了神經科學方法的普及度。神經科學不再僅限於學術界或臨床醫生。現在所有人都有能力購買這些系統在家庭中使用。不同人群的使用動機各不相同，包括休閒愛好者、業餘愛好者和民間科學家。此外，商業企業也迅速注意到利用這些系統部署在自家行業中的能力，而無需建立專門的內部神經科學部門。
EEG 的真實應用有哪些？
實驗室之外的 EEG 應用不勝枚舉且種類繁多。作為一種臨床工具，EEG 可以用於長期監測人們的認知功能，而無需他們前往機構。例如，研究支持將 EEG 作為失智症的生物標記 (Chatzikonstantinou et al., 2021)。此外，它甚至可以用於預測從輕度認知障礙到失智症的過渡 (Engedal et al., 2020)。在以老年人為主的群體中，持續的家庭 EEG 特別有幫助，因為定期前往研究機構對他們來說可能不太可行。
EEG 在實際應用中的另一個熱門例子是最近受到關注的運動中創傷性腦損傷。在高衝擊力的運動（如職業美式橄欖球）中，腦震盪是一種常見的傷害。腦震盪令人擔憂，因為它們往往會逃過臨床檢測，並對個人的認知功能產生有害影響。已有證據支持使用 EEG 來輔助腦震盪的診斷，並支持受傷後的臨床照護管理 (Corbin-Berrigan et al., 2020)。當然，在場邊配備便攜式 EEG 將是幫助團隊在球員福祉方面做出明智決策的強大工具。
商業企業也能從真實環境的 EEG 中大有斬獲。神經行銷學（Neuromarketing）是一個廣泛的術語，但通常與透過測量神經或其他生理信號來深入了解消費者偏好和預測行為相聯繫。使用 EEG 調查消費者需求的價值在於該方法能夠指數化客觀反應。有時人們報告的並非他們的真實感受，因為人們會受到各種偏見的影響。他們也可能強烈地想要取悅他人或避免尷尬。甚至問題的提問方式也會影響一個人對產品的看法。EEG 允許研究人員避開這些特徵，提供一個未經濾鏡、了解個人處理資訊方式的真實一瞥。透過利用這些數據流，公司可以增強或取代傳統的行銷工具。
真實環境 EEG 面臨哪些障礙？
成本可能是進行真實環境 EEG 實驗的最大障礙。儘管與其他腦造影工具相比不那麼昂貴，但 EEG 系統仍然可能很龐大且昂貴。要理解大量的數據需要處理和分析流程。數據集也必須以安全的方式儲存。這使得內部神經科學超出了許多小型公司的承受範圍。
在考慮人類研究的關鍵缺陷之一：代表性抽樣問題時，進行真實環境 EEG 的成本會進一步增加。許多研究受限於參與者招募的現實情況，通常默認採用便利抽樣（例如大學生）。這導致許多研究受到 “WEIRD” 問題的困擾，即大多數參與者是白人、受過教育、來自工業化地區、富有且居住在民主國家。單純將 EEG 移出實驗室並不能解決這個問題，而招募由具有不同文化、受教育水平、興趣和經驗的人組成的樣本之負擔，在資金和物流上可能令人望而卻步。
我該如何進行大規模的真實環境 EEG 實驗？
考慮到進行真實環境 EEG 的成本，許多人會設計成神經科學研究仍將是資金充足的學術機構和企業的領域。然而，除了用便攜式、低成本的 EEG 系統徹底改變行業格局外，Emotiv 還推出了 EmotivPRO Builder 和 EmotivLABS 平台，使公司能夠設計和進行大規模的神經科學實驗。EmotivPRO Builder 是一個直觀的圖形介面，讓用戶完全掌控實驗，並協助各種能力的用戶設計 EEG 研究。技術更精通的用戶還可以導入用 Python 語言編寫的 PsychoPy 實驗。
在建立實驗後，用戶可以將其部署到 EmotivLABS。這不僅是一個展示平台，還能透過其儀表板簡化參與者招募，並讓研究人員訪問廣泛的 Emotiv 貢獻者池。參與者付款也可以透過該平台處理。Emotiv 的貢獻者目前來自 84 個國家。近一半的人是雙語者，其背景包含廣泛的教育背景。
對於那些不確定如何最有效地利用神經科學力量的公司，可以聘請 Emotiv 的 Research as a Service 團隊進行諮詢。研究團隊將確定關鍵問題、設計實驗、招募參與者、收集、處理和分析數據，並針對研究結果生成個性化報告。在每一步過程中都歡迎您的投入。您與 Emotiv 研究團隊的合作代表了解決神經科學變革的真正端到端解決方案。
為了說明具體的使用案例，我們在下方介紹了一個近期合作的案例研究。
Mentimeter 效應：使用 EmotivLABS 進行真實環境 EEG 的案例研究
Mentimeter 是一個多媒體演示軟體平台。大多數人都對 Microsoft Powerpoint 很熟悉。無數的時間被花在發表觀眾扮演被動角色的 Powerpoint 簡報上。Mentimeter 也允許用戶使用文字、圖像、音訊和視訊傳達資訊，但有所不同。Mentimeter 與眾不同之處在於其能夠實現即時、互動式觀眾參與的功能。除了典型的投影片外，演講者還可以包含觀眾可以使用其個人設備進行互動的活動。例如，觀眾可以投票決定他們想在簡報中關注哪些內容。或者，他們可以對特定主題發表意見，或回答有關他們剛剛觀看內容的測驗問題。透過這種方式，Mentimeter 比 Powerpoint 帶來了更動態、更活潑的簡報。
Mentimeter 知道他們有一個特別的產品，而且人們可能覺得它更具吸引力。然而，他們不想僅僅依賴用戶的主觀報告。他們想要一些客觀、細緻的數據，以準確展示 Mentimeter 的特別之處。他們聯繫了 Emotiv 進行一項研究項目以尋找答案。與我們的研究團隊一起，我們確定了能直擊 Mentimeter 核心特色秘密的關鍵問題。
關鍵問題：
與傳統的 Powerpoint 簡報相比，Mentimeter 上的簡報吸引力高出多少？
Mentimeter 的哪些特殊功能最能吸引觀眾的注意力？
在簡報的過程中，注意力是如何受到影響的？是否會像長篇 Powerpoint 簡報那樣減退？
參與度（Engagement）和注意力（Attention）之間的關係是什麼？當人們參與其中時，會付出更多注意力嗎？
演講和簡報通常是關於學習新資訊並記住它。Mentimeter 能幫助我們更好地學習嗎？
為了解答這些問題，Emotiv 研究團隊設計了一個量身定制的實驗。通常，這類型的研究是透過將人們聚集在一個房間內，並在參與者觀看傳統簡報與 Mentimeter 簡報時，將 EEG 數據收集到本地電腦中。由於幾個原因，從單一地區招募參與者並將他們聚集在有限的空間中並非首選。
第一點是簡單的物流。為了來到我們的地點，參與者必須長途跋涉，這可能會限制志願者的數量。同樣地，從單一地區招募參與者可能會導致樣本不具代表性。第二個問題是公共衛生。在疫情期間，由於設置系統需要密切的人際接觸，EEG 研究受到了嚴格限制。透過組織一個利用 Emotiv 用戶群並將其部署在 EmotivLABS 平台上的遠端研究，我們得以避開這些問題。這使我們能夠進行一項安全的研究，捕獲來自全球用戶的數據，並利用 Emotiv 先進的機器學習演算法即時評估觀眾的參與度、注意力、興趣和認知壓力。
研究
為了評估 Mentimeter 效應，我們設計了一個實驗，讓參與者觀看兩場簡報；一場是用 Mentimeter 做的，另一場是用 Powerpoint 做的。當他們觀看簡報時，我們遠端收集 EEG 數據，並在參與度、注意力、興趣和認知壓力等領域評估他們的大腦活動。我們還收集了人口統計數據和自我報告調查數據。
參與者
本研究從 Emotiv 客戶群中招募了 28 名參與者，在網上透過電子郵件通訊和線上表單進行。這個樣本量低於我們的理想預期。然而，我們面臨嚴格的項目時程，因此值得注意的是我們能夠在短時間內招募到這個數量，這反映了使用 EmotivLABS 的參與者招募效率之高。經同意後，收集了統計數據，以便 Mentimeter 了解這些效應如何影響各種人群。
招募了來自 15 個以上不同國家的參與者，年齡介於 21 至 64 歲之間。全球線上招募還使我們能夠捕捉到廣泛的受教育水平、職業、音樂能力以及在相關主題上的專業知識。請參見圖 1-3 了解參與者特徵。
圖 1. 參與者人口統計數據。
圖 2. 參與者受教育水平和音樂能力。
圖 3. 主題知識的自我報告評分。
方法
一項招募調查透過電子郵件發送給 Emotiv 客戶群中任何可能對參與線上研究感興趣的人。使用視訊會議軟體，我們從一個說明會開始，向參與者解釋實驗將如何進行的基本知識。所有參與者在通話前設置好他們的 Emotiv EPOC、EPOC+ 或 EPOCX (https://www.emotiv.com/epoc-x/)，並在 Emotiv 研發總監進行快速數據質量檢查後，EmotivLABS 軟體會自動在整個錄製過程中追蹤他們的信號質量。
整個實驗是使用 Emotiv 網絡平台實驗生成器 (https://www.emotiv.com/emotivpro/build/) 建立的。EmotivLABS 平台引導參與者進行基準測試（安靜地坐著，睜眼和閉眼），填寫一些問卷以確定當天是否有任何可能影響 EEG 的因素，然後提示他們開始第一場簡報。Mentimeter 的代表 Oscar 就 2 個主題之一進行了網絡研討會。一場簡報是用 Mentimeter 做的，另一場是用 Powerpoint 做的。簡報的內容也不同；一場是「調和級數（The Harmonic Series）」，另一場是「音樂中的人工智能（Artificial Intelligence in Music）」。我們平衡了這些簡報條件，以確保任何效果不是歸因於內容，而是歸因於所使用的軟體（見圖 4）。
圖 4. 每組的平衡條件。
第二場簡報後，參與者完成了問卷，然後我們收集了最後一個階段的基準 EEG。請參見圖 5 了解方案流程概述。
圖 5. 實驗概述。
Emotiv 表現指標
Emotiv 表現指標 (Performance Metrics, PM) 是認知和情感狀態的神經生理學測量。它們是專有的機器學習演算法，提供聚合腦電圖 (EEG) 測量的即時數值；變化的腦電波振幅、空間分佈、神經元在大腦中放電的功率和頻率。
來自受控心理學實驗和現實生活場景中數百名個體的 EEG 數據已被收集並用於構建這些演算法。每個表現指標都是根據用戶自己大腦活動的「範圍」為其量身定制和縮放的（請參見圖 6 了解本研究中使用的 PM 概述）。
圖 6. Emotiv 表現指標概述
發現
Mentimeter vs Powerpoint: 整體 PM 模式
我們首先檢查了每場簡報整體上的群體級大腦活動。圖 7 顯示了 Mentimeter 簡報和 Powerpoint 簡報中每個 PM 的平均值。與 Powerpoint 相比，個體表現出統計學上顯著更低的無聊感，以及更高水平的參與度、注意力和認知負荷。在興趣水平上沒有統計學差異；然而，數值趨勢傾向於對 Mentimeter 簡報產生更多興趣。
圖 7. 整個簡報中按簡報平台比較的平均 PM。
然後，我們查看了個體在每場簡報中的反應。在圖 8 中，「較寬」的形狀表示在該數值上有更多的個別 PM 觀察值，「較窄」的形狀則表示在該數值上的 PM 觀察值較少。這些模式表明，Mentimeter 簡報激發的反應比 Powerpoint 更一致。換句話說，人們對 Mentimeter 的反應相似，但覺得 Powerpoint 更具兩極化。
圖 8. 按簡報平台比較的個體平均 PM 分佈。
Mentimeter vs Powerpoint: 隨時間變化的 PM
為了了解人們在簡報過程中的反應，我們計算了每個平台（Mentimeter 與 Powerpoint）和每種內容（AI 與調和級數）在每張投影片上的平均群體 PM 值。圖 9 顯示了最顯著的模式。
圖 9. 投影片中 PM 的時間進程。
對於 AI 內容，整個簡報中的無聊水平都較低。我們在調和級數內容中觀察到一個有趣的無聊感模式，無聊感在簡報中期上升，然後在接近尾聲時下降。這表明 Mentimeter 「活動」獨特、引人入勝的特性，有助於緩解在簡報過程中可能產生的日益增加的無聊感。
我們觀察到，在幾乎整場簡報的多數內容中，Mentimeter 的參與水平都更高。在總共 24 張投影片中，只有兩次 Mentimeter 的參與度不比 Powerpoint 高。
Mentimer 效應：將 Mentimeter 活動與 Powerpoint 投影片進行比較
雖然整體上我們發現人們對 Mentimeter 反應積極，但我們想要更深入地研究，看看特定的 Mentimeter 活動與 Powerpoint 投影片相比如何。Mentimeter 活動是鼓勵觀眾使用其行動裝置與簡報進行互動的實例。例如，參與者可能被問及他們對某個主題的個人觀點，或者他們被要求回答與簡報相關的測驗問題。圖 10 顯示了對 Mentimeter 活動和 Powerpoint 投影片觀察到的平均 PM。
圖 10. Mentimeter 活動和 Powerpoint 投影片 PM 值的比較。
我們觀察到，相對於 Powerpoint 投影片，Mentimeter 活動導致了更低的無聊感，以及更高的參與度、注意力、興趣和認知負荷。最顯著的效果體現在無聊感和參與度水平上，分別減少了 16% 和增加了 13%。
Mentimeter 效應：不同的 Mentimeter 活動相比如何？
雖然 Mentimeter 活動通常會在觀眾中引起積極的反應，但我們想知道某些活動是否比其他活動更好。Mentimeter 簡報包含三種類型的活動：觀點活動（詢問觀眾對某個主題的看法）、測驗活動（詢問觀眾與簡報內容相關的問題）以及影片活動（參與者觀看影片）。圖 11 顯示了每種活動類型的 PM 值。我們還包括了 Powerpoint 投影片作為對照。
圖 11. 每種 Mentimeter 活動類型的平均 PM。包含 Powerpoint 投影片的平均 PM 以進行比較。
與其他活動相比，觀點活動表現出最一致的效果，引起了最少的無聊感，以及最多的參與度、注意力、興趣和認知負荷。有趣的是，影片活動往往引起最多的無聊感，且參與度和注意力最少。
Mentimeter 效應：進一步觀察參與度
儘管所有 PM 都趨向於對 Mentimeter 簡報表現出積極的反應，但參與度的效果似乎最為一致。為了更細緻地觀察，我們對每個參與者展現其最大參與度 PM 的時間點進行了指標化。圖 12 顯示，較大數量的最大參與度數值出現在 Mentimeter 簡報期間。此外，70% 參與者的最大參與度得分發生在 Mentimeter 活動期間。
圖 12. 最大參與度 PM 的分佈。
Mentimeter 效應：比較客觀和主觀測量
雖然 EEG 可以指標化對刺激的客觀反應，但當這些量化指標因自我報告而得到加強時，就可以為效果提供有力論證。圖 13 顯示了實驗結束時提出的五個與參與度相關問題的主觀參與度得分。
圖 13. 參與者在 1-5 級李克特量表（Likert Scale，從 “完全不” 到 “極其”）上報告的主觀參與度得分。
對所有問題的回答都支持來自大腦數據的發現。相對於 Powerpoint 簡報，Mentimeter 簡報使參與者感到更深度參與簡報、與演講者的互動更多、對內容更感興趣、體驗到更多簡報的樂趣，並感覺好像在簡報中學到了更多新穎的內容。
Summary
在研究結束時，Emotiv 研究團隊向 Mentimeter 交付了一份關於該結果的詳細成果報告。這使 Mentimeter 能夠更好地了解他們的產品，以及是什麼讓它為其用戶帶來如此積極的體驗。Mentimeter 不僅獲得了證明其產品引起更高參與度、注意力、認知負荷同時降低無聊感的實證數據，還獲得了關於其哪些特殊功能最能吸引用戶的可行洞察。可在 https://www.mentimeter.com/campaigns/the-mentimeter-effect? 找到關於這項研究成果的 Mentimeter 撰文。
像 Mentimeter 效應這樣的研究僅僅代表了遠端、簡化和客體化 EEG 實驗的極小部分可能性。從評估消費者偏好到調查心理健康問題，Emotiv 研究套件是進行可擴展性 EEG 研究的理想平台。透過與我們的研究團隊合作，個人、公司和機構可以利用神經科學的力量深入了解人類群體。該解決方案代表了現代神經科學的理想答案不懼公共衛生危機、耐受預算縮減，並廣泛涵蓋全球社群。
當您想到神經科學研究時，您很可能會聯想到在大學或醫院裡，身穿白大褂的科學家運行大型且昂貴的醫療儀器的畫面。當然，某些神經科學方法，例如正電子發射斷層掃描 (PET)、功能性磁振造影 (fMRI) 和腦磁圖 (MEG)，確實需要這些龐大、複雜且價格不菲的系統。然而，腦電圖 (EEG) 系統通常體積較小且價格較低。這項技術已從紙質記錄和大型電腦演變成無線、便攜、易於設置且相對便宜的系統。除了較小的佔地面積和資金投入外，EEG 因其高時間解析度，已成為解碼大腦活動的主要工具。PET 和 fMRI 測量幾秒鐘內的大腦活動變化，而 EEG 則能檢測到毫秒級的活動變化，使其能夠探測到否則可能無法被發現的過程。
EEG 測量什麼？
當您的神經元放電時，它們會釋放微量的電能。當許多神經元在同一個區域內放電時（例如當您思考某事時），產生的電場在顱骨外部是可以檢測到的。EEG 系統利用這種現象，透過放置在頭皮上的感測器陣列，簡單地測量隨時間變化的電壓變化。您可以將這些感測器想像成微型麥克風，測量來自您大腦的電信號聲音。然後，我們可以將這些信號轉換為數字格式，在電腦上收集它們，並對其進行處理 and 分析，以推導出有意義的模式。
為什麼 EEG 很重要？
通常，我們不能僅僅透過詢問人們或觀察其行為來進行測量。即使我們可以詢問，人們也無法準確地報告。EEG 為我們提供了一個探測大腦的窗口；一個不受偏見、態度或信念影響的窗口。例如，如果您詢問某人是否感到放鬆，即使他們不放鬆，他們也可能傾向於回答是，因為人們往往不喜歡承認自己感到焦慮。
藉由觀察他們的 EEG，研究人員可能能夠確定此人實際上正處於代表非放鬆狀態的高激發狀態，與他們宣稱的相反。在實驗室中，EEG 經常用於測量低階認知過程，例如聽覺或視覺感知，這可以幫助研究人員更好地理解這些過程，或理解疾病如何影響大腦。這種類型的技術對於理解無法報告或可能被錯誤報告的現象至關重要。
我們為什麼要在實驗室之外進行 EEG 測量？
EEG 是一個用於理解大腦過程的優秀技術。大部分基於實驗室的 EEG 研究都致力於研究低階功能，例如感知和認知。實驗室是進行這類研究的理想環境，因為它們是高度受控的場所，研究人員可以在其中解釋並消除外部變量。然而，我們的一生並不是在實驗室裡度過的。我們是行走、說話、相互交流的個體，生活在充滿豐富而多樣化體驗的動態生活中。這一點使得將實驗室研究推廣到不受控制的環境變得困難。透過將技術帶出實驗室，我們可以在更接近我們實際生活方式的真實環境中，研究人類及其大腦活動。
在不久前，在實驗室之外進行 EEG 實驗是不可想像的。那些系統龐大，且必須與放大器、電源和數據傳輸裝置相連接。此外，設置這些系統費時且通常會讓參與者感到不舒服。技術的重大進步意味著系統可以建造得更小、成本更低且無線化。藉由這種提高的便攜性和降低的價格，高性價比且易於使用的 EEG 系統出現了顯著的普及。Emotiv 在此領域已經領先了十多年，是第一個將商用 EEG 系統推向市場的公司。在此期間，Emotiv 已經發布了六種不同的系統，從雙通道耳機到 32 通道研究帽。
這些商業系統的發展還產生了另一個影響：極大地提高了神經科學方法的普及度。神經科學不再僅限於學術界或臨床醫生。現在所有人都有能力購買這些系統在家庭中使用。不同人群的使用動機各不相同，包括休閒愛好者、業餘愛好者和民間科學家。此外，商業企業也迅速注意到利用這些系統部署在自家行業中的能力，而無需建立專門的內部神經科學部門。
EEG 的真實應用有哪些？
實驗室之外的 EEG 應用不勝枚舉且種類繁多。作為一種臨床工具，EEG 可以用於長期監測人們的認知功能，而無需他們前往機構。例如，研究支持將 EEG 作為失智症的生物標記 (Chatzikonstantinou et al., 2021)。此外，它甚至可以用於預測從輕度認知障礙到失智症的過渡 (Engedal et al., 2020)。在以老年人為主的群體中，持續的家庭 EEG 特別有幫助，因為定期前往研究機構對他們來說可能不太可行。
EEG 在實際應用中的另一個熱門例子是最近受到關注的運動中創傷性腦損傷。在高衝擊力的運動（如職業美式橄欖球）中，腦震盪是一種常見的傷害。腦震盪令人擔憂，因為它們往往會逃過臨床檢測，並對個人的認知功能產生有害影響。已有證據支持使用 EEG 來輔助腦震盪的診斷，並支持受傷後的臨床照護管理 (Corbin-Berrigan et al., 2020)。當然，在場邊配備便攜式 EEG 將是幫助團隊在球員福祉方面做出明智決策的強大工具。
商業企業也能從真實環境的 EEG 中大有斬獲。神經行銷學（Neuromarketing）是一個廣泛的術語，但通常與透過測量神經或其他生理信號來深入了解消費者偏好和預測行為相聯繫。使用 EEG 調查消費者需求的價值在於該方法能夠指數化客觀反應。有時人們報告的並非他們的真實感受，因為人們會受到各種偏見的影響。他們也可能強烈地想要取悅他人或避免尷尬。甚至問題的提問方式也會影響一個人對產品的看法。EEG 允許研究人員避開這些特徵，提供一個未經濾鏡、了解個人處理資訊方式的真實一瞥。透過利用這些數據流，公司可以增強或取代傳統的行銷工具。
真實環境 EEG 面臨哪些障礙？
成本可能是進行真實環境 EEG 實驗的最大障礙。儘管與其他腦造影工具相比不那麼昂貴，但 EEG 系統仍然可能很龐大且昂貴。要理解大量的數據需要處理和分析流程。數據集也必須以安全的方式儲存。這使得內部神經科學超出了許多小型公司的承受範圍。
在考慮人類研究的關鍵缺陷之一：代表性抽樣問題時，進行真實環境 EEG 的成本會進一步增加。許多研究受限於參與者招募的現實情況，通常默認採用便利抽樣（例如大學生）。這導致許多研究受到 “WEIRD” 問題的困擾，即大多數參與者是白人、受過教育、來自工業化地區、富有且居住在民主國家。單純將 EEG 移出實驗室並不能解決這個問題，而招募由具有不同文化、受教育水平、興趣和經驗的人組成的樣本之負擔，在資金和物流上可能令人望而卻步。
我該如何進行大規模的真實環境 EEG 實驗？
考慮到進行真實環境 EEG 的成本，許多人會設計成神經科學研究仍將是資金充足的學術機構和企業的領域。然而，除了用便攜式、低成本的 EEG 系統徹底改變行業格局外，Emotiv 還推出了 EmotivPRO Builder 和 EmotivLABS 平台，使公司能夠設計和進行大規模的神經科學實驗。EmotivPRO Builder 是一個直觀的圖形介面，讓用戶完全掌控實驗，並協助各種能力的用戶設計 EEG 研究。技術更精通的用戶還可以導入用 Python 語言編寫的 PsychoPy 實驗。
在建立實驗後，用戶可以將其部署到 EmotivLABS。這不僅是一個展示平台，還能透過其儀表板簡化參與者招募，並讓研究人員訪問廣泛的 Emotiv 貢獻者池。參與者付款也可以透過該平台處理。Emotiv 的貢獻者目前來自 84 個國家。近一半的人是雙語者，其背景包含廣泛的教育背景。
對於那些不確定如何最有效地利用神經科學力量的公司，可以聘請 Emotiv 的 Research as a Service 團隊進行諮詢。研究團隊將確定關鍵問題、設計實驗、招募參與者、收集、處理和分析數據，並針對研究結果生成個性化報告。在每一步過程中都歡迎您的投入。您與 Emotiv 研究團隊的合作代表了解決神經科學變革的真正端到端解決方案。
為了說明具體的使用案例，我們在下方介紹了一個近期合作的案例研究。
Mentimeter 效應：使用 EmotivLABS 進行真實環境 EEG 的案例研究
Mentimeter 是一個多媒體演示軟體平台。大多數人都對 Microsoft Powerpoint 很熟悉。無數的時間被花在發表觀眾扮演被動角色的 Powerpoint 簡報上。Mentimeter 也允許用戶使用文字、圖像、音訊和視訊傳達資訊，但有所不同。Mentimeter 與眾不同之處在於其能夠實現即時、互動式觀眾參與的功能。除了典型的投影片外，演講者還可以包含觀眾可以使用其個人設備進行互動的活動。例如，觀眾可以投票決定他們想在簡報中關注哪些內容。或者，他們可以對特定主題發表意見，或回答有關他們剛剛觀看內容的測驗問題。透過這種方式，Mentimeter 比 Powerpoint 帶來了更動態、更活潑的簡報。
Mentimeter 知道他們有一個特別的產品，而且人們可能覺得它更具吸引力。然而，他們不想僅僅依賴用戶的主觀報告。他們想要一些客觀、細緻的數據，以準確展示 Mentimeter 的特別之處。他們聯繫了 Emotiv 進行一項研究項目以尋找答案。與我們的研究團隊一起，我們確定了能直擊 Mentimeter 核心特色秘密的關鍵問題。
關鍵問題：
與傳統的 Powerpoint 簡報相比，Mentimeter 上的簡報吸引力高出多少？
Mentimeter 的哪些特殊功能最能吸引觀眾的注意力？
在簡報的過程中，注意力是如何受到影響的？是否會像長篇 Powerpoint 簡報那樣減退？
參與度（Engagement）和注意力（Attention）之間的關係是什麼？當人們參與其中時，會付出更多注意力嗎？
演講和簡報通常是關於學習新資訊並記住它。Mentimeter 能幫助我們更好地學習嗎？
為了解答這些問題，Emotiv 研究團隊設計了一個量身定制的實驗。通常，這類型的研究是透過將人們聚集在一個房間內，並在參與者觀看傳統簡報與 Mentimeter 簡報時，將 EEG 數據收集到本地電腦中。由於幾個原因，從單一地區招募參與者並將他們聚集在有限的空間中並非首選。
第一點是簡單的物流。為了來到我們的地點，參與者必須長途跋涉，這可能會限制志願者的數量。同樣地，從單一地區招募參與者可能會導致樣本不具代表性。第二個問題是公共衛生。在疫情期間，由於設置系統需要密切的人際接觸，EEG 研究受到了嚴格限制。透過組織一個利用 Emotiv 用戶群並將其部署在 EmotivLABS 平台上的遠端研究，我們得以避開這些問題。這使我們能夠進行一項安全的研究，捕獲來自全球用戶的數據，並利用 Emotiv 先進的機器學習演算法即時評估觀眾的參與度、注意力、興趣和認知壓力。
研究
為了評估 Mentimeter 效應，我們設計了一個實驗，讓參與者觀看兩場簡報；一場是用 Mentimeter 做的，另一場是用 Powerpoint 做的。當他們觀看簡報時，我們遠端收集 EEG 數據，並在參與度、注意力、興趣和認知壓力等領域評估他們的大腦活動。我們還收集了人口統計數據和自我報告調查數據。
參與者
本研究從 Emotiv 客戶群中招募了 28 名參與者，在網上透過電子郵件通訊和線上表單進行。這個樣本量低於我們的理想預期。然而，我們面臨嚴格的項目時程，因此值得注意的是我們能夠在短時間內招募到這個數量，這反映了使用 EmotivLABS 的參與者招募效率之高。經同意後，收集了統計數據，以便 Mentimeter 了解這些效應如何影響各種人群。
招募了來自 15 個以上不同國家的參與者，年齡介於 21 至 64 歲之間。全球線上招募還使我們能夠捕捉到廣泛的受教育水平、職業、音樂能力以及在相關主題上的專業知識。請參見圖 1-3 了解參與者特徵。
圖 1. 參與者人口統計數據。
圖 2. 參與者受教育水平和音樂能力。
圖 3. 主題知識的自我報告評分。
方法
一項招募調查透過電子郵件發送給 Emotiv 客戶群中任何可能對參與線上研究感興趣的人。使用視訊會議軟體，我們從一個說明會開始，向參與者解釋實驗將如何進行的基本知識。所有參與者在通話前設置好他們的 Emotiv EPOC、EPOC+ 或 EPOCX (https://www.emotiv.com/epoc-x/)，並在 Emotiv 研發總監進行快速數據質量檢查後，EmotivLABS 軟體會自動在整個錄製過程中追蹤他們的信號質量。
整個實驗是使用 Emotiv 網絡平台實驗生成器 (https://www.emotiv.com/emotivpro/build/) 建立的。EmotivLABS 平台引導參與者進行基準測試（安靜地坐著，睜眼和閉眼），填寫一些問卷以確定當天是否有任何可能影響 EEG 的因素，然後提示他們開始第一場簡報。Mentimeter 的代表 Oscar 就 2 個主題之一進行了網絡研討會。一場簡報是用 Mentimeter 做的，另一場是用 Powerpoint 做的。簡報的內容也不同；一場是「調和級數（The Harmonic Series）」，另一場是「音樂中的人工智能（Artificial Intelligence in Music）」。我們平衡了這些簡報條件，以確保任何效果不是歸因於內容，而是歸因於所使用的軟體（見圖 4）。
圖 4. 每組的平衡條件。
第二場簡報後，參與者完成了問卷，然後我們收集了最後一個階段的基準 EEG。請參見圖 5 了解方案流程概述。
圖 5. 實驗概述。
Emotiv 表現指標
Emotiv 表現指標 (Performance Metrics, PM) 是認知和情感狀態的神經生理學測量。它們是專有的機器學習演算法，提供聚合腦電圖 (EEG) 測量的即時數值；變化的腦電波振幅、空間分佈、神經元在大腦中放電的功率和頻率。
來自受控心理學實驗和現實生活場景中數百名個體的 EEG 數據已被收集並用於構建這些演算法。每個表現指標都是根據用戶自己大腦活動的「範圍」為其量身定制和縮放的（請參見圖 6 了解本研究中使用的 PM 概述）。
圖 6. Emotiv 表現指標概述
發現
Mentimeter vs Powerpoint: 整體 PM 模式
我們首先檢查了每場簡報整體上的群體級大腦活動。圖 7 顯示了 Mentimeter 簡報和 Powerpoint 簡報中每個 PM 的平均值。與 Powerpoint 相比，個體表現出統計學上顯著更低的無聊感，以及更高水平的參與度、注意力和認知負荷。在興趣水平上沒有統計學差異；然而，數值趨勢傾向於對 Mentimeter 簡報產生更多興趣。
圖 7. 整個簡報中按簡報平台比較的平均 PM。
然後，我們查看了個體在每場簡報中的反應。在圖 8 中，「較寬」的形狀表示在該數值上有更多的個別 PM 觀察值，「較窄」的形狀則表示在該數值上的 PM 觀察值較少。這些模式表明，Mentimeter 簡報激發的反應比 Powerpoint 更一致。換句話說，人們對 Mentimeter 的反應相似，但覺得 Powerpoint 更具兩極化。
圖 8. 按簡報平台比較的個體平均 PM 分佈。
Mentimeter vs Powerpoint: 隨時間變化的 PM
為了了解人們在簡報過程中的反應，我們計算了每個平台（Mentimeter 與 Powerpoint）和每種內容（AI 與調和級數）在每張投影片上的平均群體 PM 值。圖 9 顯示了最顯著的模式。
圖 9. 投影片中 PM 的時間進程。
對於 AI 內容，整個簡報中的無聊水平都較低。我們在調和級數內容中觀察到一個有趣的無聊感模式，無聊感在簡報中期上升，然後在接近尾聲時下降。這表明 Mentimeter 「活動」獨特、引人入勝的特性，有助於緩解在簡報過程中可能產生的日益增加的無聊感。
我們觀察到，在幾乎整場簡報的多數內容中，Mentimeter 的參與水平都更高。在總共 24 張投影片中，只有兩次 Mentimeter 的參與度不比 Powerpoint 高。
Mentimer 效應：將 Mentimeter 活動與 Powerpoint 投影片進行比較
雖然整體上我們發現人們對 Mentimeter 反應積極，但我們想要更深入地研究，看看特定的 Mentimeter 活動與 Powerpoint 投影片相比如何。Mentimeter 活動是鼓勵觀眾使用其行動裝置與簡報進行互動的實例。例如，參與者可能被問及他們對某個主題的個人觀點，或者他們被要求回答與簡報相關的測驗問題。圖 10 顯示了對 Mentimeter 活動和 Powerpoint 投影片觀察到的平均 PM。
圖 10. Mentimeter 活動和 Powerpoint 投影片 PM 值的比較。
我們觀察到，相對於 Powerpoint 投影片，Mentimeter 活動導致了更低的無聊感，以及更高的參與度、注意力、興趣和認知負荷。最顯著的效果體現在無聊感和參與度水平上，分別減少了 16% 和增加了 13%。
Mentimeter 效應：不同的 Mentimeter 活動相比如何？
雖然 Mentimeter 活動通常會在觀眾中引起積極的反應，但我們想知道某些活動是否比其他活動更好。Mentimeter 簡報包含三種類型的活動：觀點活動（詢問觀眾對某個主題的看法）、測驗活動（詢問觀眾與簡報內容相關的問題）以及影片活動（參與者觀看影片）。圖 11 顯示了每種活動類型的 PM 值。我們還包括了 Powerpoint 投影片作為對照。
圖 11. 每種 Mentimeter 活動類型的平均 PM。包含 Powerpoint 投影片的平均 PM 以進行比較。
與其他活動相比，觀點活動表現出最一致的效果，引起了最少的無聊感，以及最多的參與度、注意力、興趣和認知負荷。有趣的是，影片活動往往引起最多的無聊感，且參與度和注意力最少。
Mentimeter 效應：進一步觀察參與度
儘管所有 PM 都趨向於對 Mentimeter 簡報表現出積極的反應，但參與度的效果似乎最為一致。為了更細緻地觀察，我們對每個參與者展現其最大參與度 PM 的時間點進行了指標化。圖 12 顯示，較大數量的最大參與度數值出現在 Mentimeter 簡報期間。此外，70% 參與者的最大參與度得分發生在 Mentimeter 活動期間。
圖 12. 最大參與度 PM 的分佈。
Mentimeter 效應：比較客觀和主觀測量
雖然 EEG 可以指標化對刺激的客觀反應，但當這些量化指標因自我報告而得到加強時，就可以為效果提供有力論證。圖 13 顯示了實驗結束時提出的五個與參與度相關問題的主觀參與度得分。
圖 13. 參與者在 1-5 級李克特量表（Likert Scale，從 “完全不” 到 “極其”）上報告的主觀參與度得分。
對所有問題的回答都支持來自大腦數據的發現。相對於 Powerpoint 簡報，Mentimeter 簡報使參與者感到更深度參與簡報、與演講者的互動更多、對內容更感興趣、體驗到更多簡報的樂趣，並感覺好像在簡報中學到了更多新穎的內容。
Summary
在研究結束時，Emotiv 研究團隊向 Mentimeter 交付了一份關於該結果的詳細成果報告。這使 Mentimeter 能夠更好地了解他們的產品，以及是什麼讓它為其用戶帶來如此積極的體驗。Mentimeter 不僅獲得了證明其產品引起更高參與度、注意力、認知負荷同時降低無聊感的實證數據，還獲得了關於其哪些特殊功能最能吸引用戶的可行洞察。可在 https://www.mentimeter.com/campaigns/the-mentimeter-effect? 找到關於這項研究成果的 Mentimeter 撰文。
像 Mentimeter 效應這樣的研究僅僅代表了遠端、簡化和客體化 EEG 實驗的極小部分可能性。從評估消費者偏好到調查心理健康問題，Emotiv 研究套件是進行可擴展性 EEG 研究的理想平台。透過與我們的研究團隊合作，個人、公司和機構可以利用神經科學的力量深入了解人類群體。該解決方案代表了現代神經科學的理想答案不懼公共衛生危機、耐受預算縮減，並廣泛涵蓋全球社群。
當您想到神經科學研究時，您很可能會聯想到在大學或醫院裡，身穿白大褂的科學家運行大型且昂貴的醫療儀器的畫面。當然，某些神經科學方法，例如正電子發射斷層掃描 (PET)、功能性磁振造影 (fMRI) 和腦磁圖 (MEG)，確實需要這些龐大、複雜且價格不菲的系統。然而，腦電圖 (EEG) 系統通常體積較小且價格較低。這項技術已從紙質記錄和大型電腦演變成無線、便攜、易於設置且相對便宜的系統。除了較小的佔地面積和資金投入外，EEG 因其高時間解析度，已成為解碼大腦活動的主要工具。PET 和 fMRI 測量幾秒鐘內的大腦活動變化，而 EEG 則能檢測到毫秒級的活動變化，使其能夠探測到否則可能無法被發現的過程。
EEG 測量什麼？
當您的神經元放電時，它們會釋放微量的電能。當許多神經元在同一個區域內放電時（例如當您思考某事時），產生的電場在顱骨外部是可以檢測到的。EEG 系統利用這種現象，透過放置在頭皮上的感測器陣列，簡單地測量隨時間變化的電壓變化。您可以將這些感測器想像成微型麥克風，測量來自您大腦的電信號聲音。然後，我們可以將這些信號轉換為數字格式，在電腦上收集它們，並對其進行處理 and 分析，以推導出有意義的模式。
為什麼 EEG 很重要？
通常，我們不能僅僅透過詢問人們或觀察其行為來進行測量。即使我們可以詢問，人們也無法準確地報告。EEG 為我們提供了一個探測大腦的窗口；一個不受偏見、態度或信念影響的窗口。例如，如果您詢問某人是否感到放鬆，即使他們不放鬆，他們也可能傾向於回答是，因為人們往往不喜歡承認自己感到焦慮。
藉由觀察他們的 EEG，研究人員可能能夠確定此人實際上正處於代表非放鬆狀態的高激發狀態，與他們宣稱的相反。在實驗室中，EEG 經常用於測量低階認知過程，例如聽覺或視覺感知，這可以幫助研究人員更好地理解這些過程，或理解疾病如何影響大腦。這種類型的技術對於理解無法報告或可能被錯誤報告的現象至關重要。
我們為什麼要在實驗室之外進行 EEG 測量？
EEG 是一個用於理解大腦過程的優秀技術。大部分基於實驗室的 EEG 研究都致力於研究低階功能，例如感知和認知。實驗室是進行這類研究的理想環境，因為它們是高度受控的場所，研究人員可以在其中解釋並消除外部變量。然而，我們的一生並不是在實驗室裡度過的。我們是行走、說話、相互交流的個體，生活在充滿豐富而多樣化體驗的動態生活中。這一點使得將實驗室研究推廣到不受控制的環境變得困難。透過將技術帶出實驗室，我們可以在更接近我們實際生活方式的真實環境中，研究人類及其大腦活動。
在不久前，在實驗室之外進行 EEG 實驗是不可想像的。那些系統龐大，且必須與放大器、電源和數據傳輸裝置相連接。此外，設置這些系統費時且通常會讓參與者感到不舒服。技術的重大進步意味著系統可以建造得更小、成本更低且無線化。藉由這種提高的便攜性和降低的價格，高性價比且易於使用的 EEG 系統出現了顯著的普及。Emotiv 在此領域已經領先了十多年，是第一個將商用 EEG 系統推向市場的公司。在此期間，Emotiv 已經發布了六種不同的系統，從雙通道耳機到 32 通道研究帽。
這些商業系統的發展還產生了另一個影響：極大地提高了神經科學方法的普及度。神經科學不再僅限於學術界或臨床醫生。現在所有人都有能力購買這些系統在家庭中使用。不同人群的使用動機各不相同，包括休閒愛好者、業餘愛好者和民間科學家。此外，商業企業也迅速注意到利用這些系統部署在自家行業中的能力，而無需建立專門的內部神經科學部門。
EEG 的真實應用有哪些？
實驗室之外的 EEG 應用不勝枚舉且種類繁多。作為一種臨床工具，EEG 可以用於長期監測人們的認知功能，而無需他們前往機構。例如，研究支持將 EEG 作為失智症的生物標記 (Chatzikonstantinou et al., 2021)。此外，它甚至可以用於預測從輕度認知障礙到失智症的過渡 (Engedal et al., 2020)。在以老年人為主的群體中，持續的家庭 EEG 特別有幫助，因為定期前往研究機構對他們來說可能不太可行。
EEG 在實際應用中的另一個熱門例子是最近受到關注的運動中創傷性腦損傷。在高衝擊力的運動（如職業美式橄欖球）中，腦震盪是一種常見的傷害。腦震盪令人擔憂，因為它們往往會逃過臨床檢測，並對個人的認知功能產生有害影響。已有證據支持使用 EEG 來輔助腦震盪的診斷，並支持受傷後的臨床照護管理 (Corbin-Berrigan et al., 2020)。當然，在場邊配備便攜式 EEG 將是幫助團隊在球員福祉方面做出明智決策的強大工具。
商業企業也能從真實環境的 EEG 中大有斬獲。神經行銷學（Neuromarketing）是一個廣泛的術語，但通常與透過測量神經或其他生理信號來深入了解消費者偏好和預測行為相聯繫。使用 EEG 調查消費者需求的價值在於該方法能夠指數化客觀反應。有時人們報告的並非他們的真實感受，因為人們會受到各種偏見的影響。他們也可能強烈地想要取悅他人或避免尷尬。甚至問題的提問方式也會影響一個人對產品的看法。EEG 允許研究人員避開這些特徵，提供一個未經濾鏡、了解個人處理資訊方式的真實一瞥。透過利用這些數據流，公司可以增強或取代傳統的行銷工具。
真實環境 EEG 面臨哪些障礙？
成本可能是進行真實環境 EEG 實驗的最大障礙。儘管與其他腦造影工具相比不那麼昂貴，但 EEG 系統仍然可能很龐大且昂貴。要理解大量的數據需要處理和分析流程。數據集也必須以安全的方式儲存。這使得內部神經科學超出了許多小型公司的承受範圍。
在考慮人類研究的關鍵缺陷之一：代表性抽樣問題時，進行真實環境 EEG 的成本會進一步增加。許多研究受限於參與者招募的現實情況，通常默認採用便利抽樣（例如大學生）。這導致許多研究受到 “WEIRD” 問題的困擾，即大多數參與者是白人、受過教育、來自工業化地區、富有且居住在民主國家。單純將 EEG 移出實驗室並不能解決這個問題，而招募由具有不同文化、受教育水平、興趣和經驗的人組成的樣本之負擔，在資金和物流上可能令人望而卻步。
我該如何進行大規模的真實環境 EEG 實驗？
考慮到進行真實環境 EEG 的成本，許多人會設計成神經科學研究仍將是資金充足的學術機構和企業的領域。然而，除了用便攜式、低成本的 EEG 系統徹底改變行業格局外，Emotiv 還推出了 EmotivPRO Builder 和 EmotivLABS 平台，使公司能夠設計和進行大規模的神經科學實驗。EmotivPRO Builder 是一個直觀的圖形介面，讓用戶完全掌控實驗，並協助各種能力的用戶設計 EEG 研究。技術更精通的用戶還可以導入用 Python 語言編寫的 PsychoPy 實驗。
在建立實驗後，用戶可以將其部署到 EmotivLABS。這不僅是一個展示平台，還能透過其儀表板簡化參與者招募，並讓研究人員訪問廣泛的 Emotiv 貢獻者池。參與者付款也可以透過該平台處理。Emotiv 的貢獻者目前來自 84 個國家。近一半的人是雙語者，其背景包含廣泛的教育背景。
對於那些不確定如何最有效地利用神經科學力量的公司，可以聘請 Emotiv 的 Research as a Service 團隊進行諮詢。研究團隊將確定關鍵問題、設計實驗、招募參與者、收集、處理和分析數據，並針對研究結果生成個性化報告。在每一步過程中都歡迎您的投入。您與 Emotiv 研究團隊的合作代表了解決神經科學變革的真正端到端解決方案。
為了說明具體的使用案例，我們在下方介紹了一個近期合作的案例研究。
Mentimeter 效應：使用 EmotivLABS 進行真實環境 EEG 的案例研究
Mentimeter 是一個多媒體演示軟體平台。大多數人都對 Microsoft Powerpoint 很熟悉。無數的時間被花在發表觀眾扮演被動角色的 Powerpoint 簡報上。Mentimeter 也允許用戶使用文字、圖像、音訊和視訊傳達資訊，但有所不同。Mentimeter 與眾不同之處在於其能夠實現即時、互動式觀眾參與的功能。除了典型的投影片外，演講者還可以包含觀眾可以使用其個人設備進行互動的活動。例如，觀眾可以投票決定他們想在簡報中關注哪些內容。或者，他們可以對特定主題發表意見，或回答有關他們剛剛觀看內容的測驗問題。透過這種方式，Mentimeter 比 Powerpoint 帶來了更動態、更活潑的簡報。
Mentimeter 知道他們有一個特別的產品，而且人們可能覺得它更具吸引力。然而，他們不想僅僅依賴用戶的主觀報告。他們想要一些客觀、細緻的數據，以準確展示 Mentimeter 的特別之處。他們聯繫了 Emotiv 進行一項研究項目以尋找答案。與我們的研究團隊一起，我們確定了能直擊 Mentimeter 核心特色秘密的關鍵問題。
關鍵問題：
與傳統的 Powerpoint 簡報相比，Mentimeter 上的簡報吸引力高出多少？
Mentimeter 的哪些特殊功能最能吸引觀眾的注意力？
在簡報的過程中，注意力是如何受到影響的？是否會像長篇 Powerpoint 簡報那樣減退？
參與度（Engagement）和注意力（Attention）之間的關係是什麼？當人們參與其中時，會付出更多注意力嗎？
演講和簡報通常是關於學習新資訊並記住它。Mentimeter 能幫助我們更好地學習嗎？
為了解答這些問題，Emotiv 研究團隊設計了一個量身定制的實驗。通常，這類型的研究是透過將人們聚集在一個房間內，並在參與者觀看傳統簡報與 Mentimeter 簡報時，將 EEG 數據收集到本地電腦中。由於幾個原因，從單一地區招募參與者並將他們聚集在有限的空間中並非首選。
第一點是簡單的物流。為了來到我們的地點，參與者必須長途跋涉，這可能會限制志願者的數量。同樣地，從單一地區招募參與者可能會導致樣本不具代表性。第二個問題是公共衛生。在疫情期間，由於設置系統需要密切的人際接觸，EEG 研究受到了嚴格限制。透過組織一個利用 Emotiv 用戶群並將其部署在 EmotivLABS 平台上的遠端研究，我們得以避開這些問題。這使我們能夠進行一項安全的研究，捕獲來自全球用戶的數據，並利用 Emotiv 先進的機器學習演算法即時評估觀眾的參與度、注意力、興趣和認知壓力。
研究
為了評估 Mentimeter 效應，我們設計了一個實驗，讓參與者觀看兩場簡報；一場是用 Mentimeter 做的，另一場是用 Powerpoint 做的。當他們觀看簡報時，我們遠端收集 EEG 數據，並在參與度、注意力、興趣和認知壓力等領域評估他們的大腦活動。我們還收集了人口統計數據和自我報告調查數據。
參與者
本研究從 Emotiv 客戶群中招募了 28 名參與者，在網上透過電子郵件通訊和線上表單進行。這個樣本量低於我們的理想預期。然而，我們面臨嚴格的項目時程，因此值得注意的是我們能夠在短時間內招募到這個數量，這反映了使用 EmotivLABS 的參與者招募效率之高。經同意後，收集了統計數據，以便 Mentimeter 了解這些效應如何影響各種人群。
招募了來自 15 個以上不同國家的參與者，年齡介於 21 至 64 歲之間。全球線上招募還使我們能夠捕捉到廣泛的受教育水平、職業、音樂能力以及在相關主題上的專業知識。請參見圖 1-3 了解參與者特徵。
圖 1. 參與者人口統計數據。
圖 2. 參與者受教育水平和音樂能力。
圖 3. 主題知識的自我報告評分。
方法
一項招募調查透過電子郵件發送給 Emotiv 客戶群中任何可能對參與線上研究感興趣的人。使用視訊會議軟體，我們從一個說明會開始，向參與者解釋實驗將如何進行的基本知識。所有參與者在通話前設置好他們的 Emotiv EPOC、EPOC+ 或 EPOCX (https://www.emotiv.com/epoc-x/)，並在 Emotiv 研發總監進行快速數據質量檢查後，EmotivLABS 軟體會自動在整個錄製過程中追蹤他們的信號質量。
整個實驗是使用 Emotiv 網絡平台實驗生成器 (https://www.emotiv.com/emotivpro/build/) 建立的。EmotivLABS 平台引導參與者進行基準測試（安靜地坐著，睜眼和閉眼），填寫一些問卷以確定當天是否有任何可能影響 EEG 的因素，然後提示他們開始第一場簡報。Mentimeter 的代表 Oscar 就 2 個主題之一進行了網絡研討會。一場簡報是用 Mentimeter 做的，另一場是用 Powerpoint 做的。簡報的內容也不同；一場是「調和級數（The Harmonic Series）」，另一場是「音樂中的人工智能（Artificial Intelligence in Music）」。我們平衡了這些簡報條件，以確保任何效果不是歸因於內容，而是歸因於所使用的軟體（見圖 4）。
圖 4. 每組的平衡條件。
第二場簡報後，參與者完成了問卷，然後我們收集了最後一個階段的基準 EEG。請參見圖 5 了解方案流程概述。
圖 5. 實驗概述。
Emotiv 表現指標
Emotiv 表現指標 (Performance Metrics, PM) 是認知和情感狀態的神經生理學測量。它們是專有的機器學習演算法，提供聚合腦電圖 (EEG) 測量的即時數值；變化的腦電波振幅、空間分佈、神經元在大腦中放電的功率和頻率。
來自受控心理學實驗和現實生活場景中數百名個體的 EEG 數據已被收集並用於構建這些演算法。每個表現指標都是根據用戶自己大腦活動的「範圍」為其量身定制和縮放的（請參見圖 6 了解本研究中使用的 PM 概述）。
圖 6. Emotiv 表現指標概述
發現
Mentimeter vs Powerpoint: 整體 PM 模式
我們首先檢查了每場簡報整體上的群體級大腦活動。圖 7 顯示了 Mentimeter 簡報和 Powerpoint 簡報中每個 PM 的平均值。與 Powerpoint 相比，個體表現出統計學上顯著更低的無聊感，以及更高水平的參與度、注意力和認知負荷。在興趣水平上沒有統計學差異；然而，數值趨勢傾向於對 Mentimeter 簡報產生更多興趣。
圖 7. 整個簡報中按簡報平台比較的平均 PM。
然後，我們查看了個體在每場簡報中的反應。在圖 8 中，「較寬」的形狀表示在該數值上有更多的個別 PM 觀察值，「較窄」的形狀則表示在該數值上的 PM 觀察值較少。這些模式表明，Mentimeter 簡報激發的反應比 Powerpoint 更一致。換句話說，人們對 Mentimeter 的反應相似，但覺得 Powerpoint 更具兩極化。
圖 8. 按簡報平台比較的個體平均 PM 分佈。
Mentimeter vs Powerpoint: 隨時間變化的 PM
為了了解人們在簡報過程中的反應，我們計算了每個平台（Mentimeter 與 Powerpoint）和每種內容（AI 與調和級數）在每張投影片上的平均群體 PM 值。圖 9 顯示了最顯著的模式。
圖 9. 投影片中 PM 的時間進程。
對於 AI 內容，整個簡報中的無聊水平都較低。我們在調和級數內容中觀察到一個有趣的無聊感模式，無聊感在簡報中期上升，然後在接近尾聲時下降。這表明 Mentimeter 「活動」獨特、引人入勝的特性，有助於緩解在簡報過程中可能產生的日益增加的無聊感。
我們觀察到，在幾乎整場簡報的多數內容中，Mentimeter 的參與水平都更高。在總共 24 張投影片中，只有兩次 Mentimeter 的參與度不比 Powerpoint 高。
Mentimer 效應：將 Mentimeter 活動與 Powerpoint 投影片進行比較
雖然整體上我們發現人們對 Mentimeter 反應積極，但我們想要更深入地研究，看看特定的 Mentimeter 活動與 Powerpoint 投影片相比如何。Mentimeter 活動是鼓勵觀眾使用其行動裝置與簡報進行互動的實例。例如，參與者可能被問及他們對某個主題的個人觀點，或者他們被要求回答與簡報相關的測驗問題。圖 10 顯示了對 Mentimeter 活動和 Powerpoint 投影片觀察到的平均 PM。
圖 10. Mentimeter 活動和 Powerpoint 投影片 PM 值的比較。
我們觀察到，相對於 Powerpoint 投影片，Mentimeter 活動導致了更低的無聊感，以及更高的參與度、注意力、興趣和認知負荷。最顯著的效果體現在無聊感和參與度水平上，分別減少了 16% 和增加了 13%。
Mentimeter 效應：不同的 Mentimeter 活動相比如何？
雖然 Mentimeter 活動通常會在觀眾中引起積極的反應，但我們想知道某些活動是否比其他活動更好。Mentimeter 簡報包含三種類型的活動：觀點活動（詢問觀眾對某個主題的看法）、測驗活動（詢問觀眾與簡報內容相關的問題）以及影片活動（參與者觀看影片）。圖 11 顯示了每種活動類型的 PM 值。我們還包括了 Powerpoint 投影片作為對照。
圖 11. 每種 Mentimeter 活動類型的平均 PM。包含 Powerpoint 投影片的平均 PM 以進行比較。
與其他活動相比，觀點活動表現出最一致的效果，引起了最少的無聊感，以及最多的參與度、注意力、興趣和認知負荷。有趣的是，影片活動往往引起最多的無聊感，且參與度和注意力最少。
Mentimeter 效應：進一步觀察參與度
儘管所有 PM 都趨向於對 Mentimeter 簡報表現出積極的反應，但參與度的效果似乎最為一致。為了更細緻地觀察，我們對每個參與者展現其最大參與度 PM 的時間點進行了指標化。圖 12 顯示，較大數量的最大參與度數值出現在 Mentimeter 簡報期間。此外，70% 參與者的最大參與度得分發生在 Mentimeter 活動期間。
圖 12. 最大參與度 PM 的分佈。
Mentimeter 效應：比較客觀和主觀測量
雖然 EEG 可以指標化對刺激的客觀反應，但當這些量化指標因自我報告而得到加強時，就可以為效果提供有力論證。圖 13 顯示了實驗結束時提出的五個與參與度相關問題的主觀參與度得分。
圖 13. 參與者在 1-5 級李克特量表（Likert Scale，從 “完全不” 到 “極其”）上報告的主觀參與度得分。
對所有問題的回答都支持來自大腦數據的發現。相對於 Powerpoint 簡報，Mentimeter 簡報使參與者感到更深度參與簡報、與演講者的互動更多、對內容更感興趣、體驗到更多簡報的樂趣，並感覺好像在簡報中學到了更多新穎的內容。
Summary
在研究結束時，Emotiv 研究團隊向 Mentimeter 交付了一份關於該結果的詳細成果報告。這使 Mentimeter 能夠更好地了解他們的產品，以及是什麼讓它為其用戶帶來如此積極的體驗。Mentimeter 不僅獲得了證明其產品引起更高參與度、注意力、認知負荷同時降低無聊感的實證數據，還獲得了關於其哪些特殊功能最能吸引用戶的可行洞察。可在 https://www.mentimeter.com/campaigns/the-mentimeter-effect? 找到關於這項研究成果的 Mentimeter 撰文。
像 Mentimeter 效應這樣的研究僅僅代表了遠端、簡化和客體化 EEG 實驗的極小部分可能性。從評估消費者偏好到調查心理健康問題，Emotiv 研究套件是進行可擴展性 EEG 研究的理想平台。透過與我們的研究團隊合作，個人、公司和機構可以利用神經科學的力量深入了解人類群體。該解決方案代表了現代神經科學的理想答案不懼公共衛生危機、耐受預算縮減，並廣泛涵蓋全球社群。
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