如何进行大规模的真实世界神经科学研究：使用 EmotivLABS 的案例研究。
尼古拉斯·威廉姆斯医生
更新于
2021年12月8日
如何进行大规模的真实世界神经科学研究：使用 EmotivLABS 的案例研究。
尼古拉斯·威廉姆斯医生
更新于
2021年12月8日
如何进行大规模的真实世界神经科学研究：使用 EmotivLABS 的案例研究。
尼古拉斯·威廉姆斯医生
更新于
2021年12月8日
当您想到神经科学研究时，很可能会联想到身穿白大褂的科学家在大学或医院里操作庞大而昂贵的医学设备的画面。当然，诸如正电子发射断层扫描 (PET)、功能性磁共振成像 (fMRI) 和脑磁图 (MEG) 等一些神经科学方法，确实需要这些庞大而复杂的系统，并伴随着同样高昂的价格标签。然而，脑电图 (EEG) 系统通常体积更小，价格也更低。这项技术已经从纸质记录和大型计算机演变为了无线、移动、易于设置且相对便宜的系统。除了占地面积更小和资金投入更低之外，EEG 因其高时间分辨率而成为了解码大脑活动的主要工具。PET 和 fMRI 测量以秒为单位的大脑活动变化，而 EEG 却能够检测出以毫秒为单位发生的大脑活动变化，这使得它能够索引那些在其他情况下可能无法被检测到的过程。
脑电图 (EEG) 测量什么？
当您的神经元放电时，它们会释放微量的电能。当许多神经元在同一个区域同时放电时，比如当您思考某件事情时，所产生的电场就可以在大脑颅骨外被检测到。EEG 系统利用这种现象，通过使用放置在头皮上的传感器阵列来简单地测量电位随时间的变化情况。您可以把这些传感器想象成微小的麦克风，在测量来自您大脑的电音。然后我们可以将这些信号转换为数字形式，在计算机上收集它们，并对其进行处理和分析，以推断出有意义的模式。
为什么脑电图 (EEG) 很重要？
通常，我们不能仅仅通过询问人们或观察他们的行为来测量事务。即使我们可以询问他们，人们的报告也不准确。EEG 为我们提供了一个洞察大脑的窗口；一个不受偏见、态度或信念影响的窗口。例如，如果您问某人是否感到放松，即使他们不放松，他们也可能倾向于说是，因为人们通常不喜欢承认自己感到焦虑。
通过观察他们的 EEG，研究人员可能能够确定，与他们自己的说法相反，此人实际上正处于高度 arousal 状态，这表明了其处于非放松状态。在实验室中，EEG 经常被用来测量低级认知过程，例如听觉或视觉感知，这可以帮助研究人员更好地理解这些过程或了解疾病是如何影响大脑的。这种技术对于理解那些无法报告或可能被误报的现象至关重要。
我们为什么要在实验室外进行电生理量度 (EEG)？
EEG 技术是理解大脑过程的一项绝佳技术。许多基于实验室的 EEG 研究都旨在调查诸如感知和认知等低级功能。实验室是进行这种研究的理想环境，因为它们是高度受控的场所，研究人员可以在其中解释并消除外部变量。然而，我们并不能一辈子都生活在实验室里。我们是行走、交谈、互动的人，过着以丰富和多样化体验为特征的动态生活。这一事实使得将实验室研究推广到不受控的环境中变得困难。通过将技术带出实验室，我们可以在更接近我们实际生活方式的真实世界环境中检查人们及其大脑活动。
在不很久以前，在实验室之外进行 EEG 实验是不可想象的。这些系统庞大，且必须系在放大器、电源和数据传输单元上。此外，建立这些系统既耗时又往往会让参与者感到不舒服。技术的重大进步意味着，系统可以设计得更小、成本更低且无线。通过提高便携性和降低价格标签，高性价比且易于使用的 EEG 系统获得了显著的普及。Emotiv 在该领域已经处于领先地位十多年，率先将首个商用 EEG 系统推向市场。在此期间，Emotiv 已经发布了六种不同的系统，涵盖了从双通道耳机到 32 通道的科研脑电帽。
这些商业系统的开发还产生了另一个影响：戏剧性地提高了神经科学方法的普及率。神经科学不再仅仅是学者或临床医生的专属。现在，所有人都有能力购买这些系统在家中使用。在不同的人口统计数据中，这样做的动力是多种多样的，包括康乐活动家、业余爱好者和民间科学家。此外，商业企业也很快注意到可以利用这些系统部署在他们的行业中，而不需要有专门的内部神经科学部门。
脑电图 (EEG) 有哪些现实世界的应用？
实验场外的 EEG 应用多而广泛。作为一种临床工具，EEG 可以用于纵向监测人们的认知功能，而不需要他们到机构就诊。例如，研究支持将 EEG 作为痴呆症的生物标记（Chatzikonstantinou 等人，2021 年）。此外，它甚至可以用来预测从轻度认知障碍到痴呆症的过渡（Engedal 等人，2020 年）。对于这些主要由老年人组成的群体来说，持续的家庭 EEG 会特别有帮助，因为对于他们来说，定期前往研究机构可能并不可行。
在户外应用 EEG 的另一个热门例子是最近在体育运动中引起的对脑外伤的关注。在美式橄榄球等高对抗运动中，脑震荡是一种常见的伤害。脑震荡是令人担忧的，因为它们通常逃过临床检测，并可能对个人的认知功能产生恶劣的影响。有证据支持应用 EEG 来诊断脑震荡以及支持运动伤害后的临床管理（Corbin-Berrigan 等人，2020 年）。当然，在赛场边配备便携式 EEG 将是协助车队就球员的福利做出良好决定的强大工具。
商业企业也可以从现实世界的 EEG 中获益菲浅。神经营销学（Neuromarketing）是一个广泛的词汇，但通常与通过测量神经或其他生理信号来深入观察消费者的喜好和预测其行为联系在一起。使用 EEG 调查消费者愿望的价值，在于该方法具有索引客观反应的能力。有时候，人们报告的东西实际上并不是他们的切身感受，因为人们会受到各种各样偏见的影响。他们也可能强烈希望讨好他人或避免尴尬。甚至问题的措辞方式也可能影响一个人对产品的看法。EEG 允许研究人员避开这些特征，提供一个未经过滤的、对个体处理信息方式的洞察。通过利用这些数据流，企业可以增强或取代传统的营销工具。
在现实世界中应用脑电图 (EEG) 会有哪些障碍？
成本也许是在现实世界中开展 EEG 实验的最大障碍。虽然比其他大脑成像工具便宜，但 EEG 系统仍然可能庞大且昂贵。要理解海量数据的意义，需要处理和分析管道，而数据集也必须以安全的方式存储。这使得内部的神经科学研发成为了许多较小企业由于财力无法企及的目标。
在考虑人类研究的关键缺陷之一：代表性抽样问题时，开展现实世界 EEG 的成本会被进一步放大。许多研究都受到招募参与者这一现实的制约，而这往往默认为了便利抽样（例如大学生）。这就导致许多研究饱受“WEIRD”（西方、受教育、工业化、富有和民主）问题的困扰，其中大多数参与者都是西方（W）、受教育（E）程度高、来自工业化（I）地区、富有（R）且居住在民主（D）国家。单纯将 EEG 移出实验室并不能解决这个问题，而招募由不同文化、教育水平、兴趣和经验的人群组成的样本，其负担在资金和后勤上可能是高得令人望洋兴叹的。
我该如何在规模上开展现实世界的脑电图 (EEG) 实验？
鉴于在现实世界中进行 EEG 的高昂成本，许多人会认为神经科学研究仍然是资金充足的学术机构和企业的专利。然而，除了利用便携式、低成本的 EEG 系统来彻底改变行业格局外，Emotiv 还在推出了 EmotivPRO Builder 和 EmotivLABS 平台，使企业能够设计和开展大规模的神经科学实验。EmotivPRO Builder 是一个直观的图形化界面，可以给用户完全的实验掌控权，并能够协助任何能力水平的用户设计 EEG 研究。技术水平较高的用户还可以导入使用 Python 语言编写的 PsychoPy 实验。
在创建好实验之后，用户可以在 EmotivLABS 上进行部署。这不仅是一个演示平台，而且还能通过其仪表盘来简化参与者招募工作，并为研究人员提供广泛的 Emotiv 实验参与者库。参与者的酬金也可以通过该平台来处理。Emotiv 实验参与者库目前由来自 84 个国家的志愿者组成。几乎半数的人都是双语者，而且包含了广泛教育背景的人们。
对于那些不确定该如何最好地利用神经科学力量的企业，可以聘请 Emotiv 研究即服务（Research as a Service）团队进行咨询。该研究团队将确定核心问题，设计实验，招募参与者，收集、处理并分析数据，然后根据研究结果出具定制的报告。在这个过程的每一步，都非常欢迎您的投入。您与 Emotiv 研究团队的合作实现了与神经科学革命接轨的真正端到端解决方案。
为了说明具体的使用案例，我们在下方介绍了一个近期合作伙伴的案例研究。
Mentimeter 效应：使用 EmotivLABS 进行现实世界脑电图 (EEG) 测量的案例研究
Mentimeter 是一个多媒体演示软件平台。大多数人都对 Microsoft Powerpoint 非常熟悉。无数个小时被奉献在了发表幻灯片（Powerpoint）演讲上，观众在其中扮演了被动的角色。Mentimeter 也允许用户使用文本、图形、音频和视频传达信息，但它有着独特的设计。Mentimeter 与众不同之处在于它能够实现现场即时互动的观众参与功能。除了典型的幻灯片之外，演讲者还可以插入可让观众使用个人设备与其互动的事件。例如，听众可以就他们想在演讲中侧重于什么内容进行投票。或者，他们也可以对某个特定的主题发表他们的看法，或就会议刚看过的内容回答测验问题。Mentimeter 用这种方式能够带来比 Powerpoint 更加生动活泼、多变幻的演讲。
Mentimeter 知道他们拥有特别的产品，而且人们可能会发现它能让人更有参与感。然而，他们不想仅仅依赖于来自其用户的的主观反馈。他们想要一些客观的、细颗粒度的数据，来展示到底是什么让 Mentimeter 如此特别。他们联系了 Emotiv 来开展一个研究项目，从而寻找答案。结合自我们的研究团队，我们确定了触及 Mentimeter 特殊秘方核心的关键问题。
关键问题：
与传统的幻灯片演示相比，多媒体演示软件 Mentimeter 上的演示的参与度要高出多少？
Mentimeter 的哪些特殊功能最能吸引观众的注意力？
在演示过程中，注意力是如何受到影响的？它会像人们对长篇 Powerpoint 演示那样渐渐减退吗？
参与度和注意力之间有着怎样的关系？当人们参与其中时，他们会更加专注吗？
讲座和演示往往是为了学习新的资讯并记住它。Mentimeter 会帮助我们更好地学习吗？
为了回答这些问题，Emotiv 研究团队设计了一个个性化的实验。通常这类研究的做法是，在参与者观看传统演示与 Mentimeter 演示时，将个体聚集在一间房间里并把 EEG 数据收集到一部本地计算机。出于几个原因，从单个地区招募参与者并将其聚集在狭小的空间里并不是一个好的选择。
第一，出于简单的物流后勤原因。要来到我们的地点，参与者必须旅行，这可能会限制志愿者的数量。同样，从单一区域招募参与者可能会导致收集到的样本不具有代表性。第二是公共卫生问题。在新型冠状病毒（Covid）大流行期间，由于建立系统需要密切的人际接触，EEG 研究受到了严重的限制。通过组织一次远程研究来利用 Emotiv 用户群，并部署在 EmotivLABS 平台上，我们便成功避开了这些阻碍。这使我们能够进行一项安全的研究，捕捉来自世界各地用户的数据，并利用 Emotiv 先进的机器学习算法来实时评估受众的参与度、注意力、兴趣和认知压力。
该项研究
为了评估 Mentimeter 效应，我们设计了一个实验，在这个实验中，人们观看了两场展示；一场是使用 Mentimeter 做的，另一场则是用 Powerpoint 做的。在他们观看展示的时候，我们远程收集了 EEG 数据，并评估了他们在参与度、注意力、兴趣和认知压力领域的大脑活动。我们还收集了人口统计数据和自我报告调查数据。
参与者
本研究通过电子邮件和在线表格在 Emotiv 客户群以及互联网上招募了 28 名参与者。这一样本量虽然低于我们的预期。但是，由于该项目的日程表十分紧凑，因此值得注意的是我们确实能在短时间内招募到了这样的参与人数，这反映了使用 EmotivLABS 进行研究参与者招募的高效率。在获得同意的情况下，我们收集了人口统计学数据，以便 Mentimeter 了解这些效应如何对各种人产生影响。
我们招募了来自 15 个以上不同国家的参与者，年龄在 21 岁至 64 岁之间。通过互联网在全世界范围内的招募，也使得我们能够捕捉到在相关的专业话题范畴内，不同教育水平、职业、音乐能力和专长的广泛特征。关于参与者的特征，请参见图 1 至图 3。
图 1。参与者人口统计学特征。
图 2。参与者教育水平和音乐能力。
图 3。对相关话题知识掌握情况的自我报告评级。
方法
我们通过电子邮件向可能对参与在线研究感兴趣的任何 Emotiv 顾客群发送了一份招募调查。利用视频会议软件，我们从一个向参与者解释具体将如何开展实验的基本情况介绍会开始。在进行通话之前，所有的参与者先设置好了他们的 Emotiv EPOC、EPOC+ 或 EPOCX (https://www.emotiv.com/epoc-x/) 脑电仪。在 Emotiv 的研究总监进行快的数据质量检查后，EmotivLABS 软件就会自动跟踪他们整个记录过程中的信号质量。
整个实验是使用 Emotiv 的网页平台实验生成器 (https://www.emotiv.com/emotivpro/build/) 来搭建的。EmotivLABS 平台引导参与者获取了基线脑电数据（静静地坐着并睁眼和闭眼），完成了几份问卷以确定是否有任何因素可能会干预当天的 EEG 记录，然后提示他们开始第一场公开演示。Mentimeter 的代表 Oscar 演示了 2 个主题之一的网络研讨会。一个演示是在 Mentimeter 上做的，另一个则是用 Powerpoint 做的。演示还包含了不同的内容；一个是下“谐波系列（The Harmonic Series）”，另一个是“音乐中的人工智能（Artificial Intelligence in Music）”。我们对这些演示条件进行了平衡处理，以确保产生的任何效果不会归因于展示的内容，而是由使用的软件所致（见图 4）。
图 4。每组的平衡对照条件。
在第二场演示之后，参与者完成了问卷，然后我们收集了最后的基线脑电数据细节。方案的概述，见图 5。
图 5。实验概述。
Emotiv 性能指标（Performance Metrics）
Emotiv 性能指标（PM）是认知和情感状态的神经生理学指标。它们是专有的机器学习算法，能够提供聚合脑电图（EEG）测量结果的实时数据；包括大脑中神经元放电的变体脑电波波幅、空间分布、功率和频率。
这些算法的建立收集并采用自数百名在受控心理实验和现实生活环境中的个体的 EEG 数据。每个性能指标都是根据个人用户本身的大脑活动“范围”进行缩放和定制的（在这项研究中使用的 PM 的概述，见图 6）。
图 6。Emotiv 性能指标概述
研究成果
Mentimeter 与 Powerpoint：整体性能指标（PM）运行模式
我们首先统观每场演示在大脑活动的群体水平表现。图 7 展现了 Mentimeter 指出演示和 Powerpoint 演示在每个 PM 的平均值。与 Powerpoint 相比，个体表现出了在统计学上显著更低的无聊程度，以及更高的参与度、注意力和认知负荷。在兴趣度水平水平上没有统计学上的差异；然而数字上的趋势更倾向于对 Mentimeter 的演示感到更多兴趣。
图 7。由不同演示平台在整个演讲过程中的平均 PM 比较。
接着我们查看了个体对每个演示的响应。在图 8 中，“更宽”的形状表示该数值下有个体 PM 的观测值较多，而“更窄”的形状则表示该数值下个体 PM 的观测值较少。这些图形样式表明了 Mentimeter 演示激发的各人反应较之 Powerpoint 差异更小，更为一致。换句话说，人们对 Mentimeter 带来的反应彼此相似，但认为 Powerpoint 更有分歧性。
图 8。由演讲演示平台进行对照得出的个体平均 PM 分布状况。
Mentimeter 与 Powerpoint：性能指标（PMs）随时间变化的走势
为了了解人们在演示过程中的响应情况，我们为每个平台（Mentimeter 与 Powerpoint）以及每项内容（人工智能与谐波）计算了在每张幻灯片上的平均团队 PM 状态。图 9 展现了最明显的走势特征。
图 9。不同幻灯片中间 PMs 随时间变化的走势。
关于人工智能的内容，无聊程度在整个演示过程中处于较低水平。我们在关于谐波的内容里观察到一件有趣的无聊模式，在那里，无聊情绪在展示的中间上升，然后在尾声又降下来。有些暗示表明了 Mentimeter “事件”具有独特、引人入胜的特质，它帮助减轻了在演示过程中可能会累积的倦态和无聊。
我们在接近几乎全程的演示中观察到，在两种类型内容的展示上，Mentimeter 的参与度水平比其他形式均要更高。在总共 24 张幻灯片中，只有两处地方表现为 Mentimeter 参与度没有高于 Powerpoint。
Mentimer 效应：将 Mentimeter 事件与 PowerPoint 幻灯片进行比较
虽然大体上我们发现人们对 Mentimeter 响应积极，但我们希望发掘得更深，看看具体的 Mentimeter 事件与 PowerPoint 幻灯片的对比情况。Mentimeter 事件是那些在当中鼓励观众使用个人的移动设备与演示进行互动的实例。比如，参与者被问到对某主题的个人意见，或者被要求回答一个与演示演讲内容相关的竞答问题。图 10 展现了在 Mentimeter 状态以及在 Powerpoint 形式中所记录到到平均 PM 值。
图 10。Mentimeter 事件和 Powerpoint 幻灯片的 PM 数值比较。
我们观察到，相对于 PowerPoint 幻灯片，Mentimeter 互动带来了更低的无聊程度、更高的参与度、注意力、兴趣度和认知承载负荷。最大的成效体现在无聊和参与度水平上，两者的数值分别减少了 16% 和增加了 13%。
Mentimeter 效应：不同的 Mentimeter 事件之间对比如置？
虽然 Mentimeter 互动事件基本上让观众产生了积极响应，我们依然想知道是否有些类型的事件比其他的形式产生了更好的效果。Mentimeter 演示包含三种类型的事件：意见事件，其中要求观众说出他们对某主题的看法；竞答事件，在当中询问观众有关演示内容的竞答测试题；以及视频事件，其中参与者观看了一段视频。图 11 展示了每种事件类型的 PM 数据。我们同样将 PowerPoint 幻灯片纳入以作对比。
图 11。每种 Mentimeter 互动种类的 PM 均值。同时包含了 Powerpoint 的 PM 幻灯片之均值，以便进行对照。
相较于其他事件，意见事件在引发最少的无聊和引发最多参与度、注意力、兴趣及认知负荷方面，呈现出最为稳定一致的效果。有趣的是，视频事件往往能激发起最多的不适和最少参与度及注意力。
Mentimeter 效应：进一步探究参与度
即便所有的性能指标都在对 Mentimeter 演示显露出积极响应的趋势，然而参与度的效果看上去是最为稳定一致的。为了看得更清晰，我们将每位参与者表现出最大参与度 PM 指标的时点进行了定位整理。图 12 展示了更多的最大参与度数值发生在 Mentimeter 表现过程中。另外，有 70% 参与者的最大参与度分值发生于 Mentimeter 互动事件中。
图 12。最大的参与度 PM 指标分布情况。
Mentimeter 效应：客观数据与主观评定比较
尽管 EEG 可以测定客观对于刺激的反应，但如果伴有主观自我报告的事实依据，便会给效果带来不言而喻的说服力。图 13 展现了实验结束时提出的五个关于互动相关问题的主观参与分值。
图 13。由参与者在 1-5 阶李克特量表上（从“完全没有”到“非常极具”）主观给出的关于参与情况的报告分值。
对于所有问题的回答，皆应证了来自脑部数据的研究成果。较之 PowerPoint 宣讲，使用 Mentimeter 的演示让参与者感到在演示中获得了更多参与度，与演讲人之间有了更多的良性互动，在演讲内容上倾注了额外的兴趣，在享受演示上得到了更充足愉快的体验，并感觉在演示期间自己汲取了更多的新颖信息。
总结
在本案调查研究完成后，Emotiv 的研究团队向 Mentimeter 出具一份深入的研究成果报告。这使得 Mentimeter 能够越发深刻、透彻地理解自己的产品以及是什么为他们的广泛用户带来了如此美妙的体验。不仅向 Mentimeter 提交了能够证实他们产品唤起更高参与感、关注集中、认知承载、同时也降低疲倦感的实证结果，而且还提供了可以直接付诸行动的切实建议，涉及了到底他们的哪些特异性功能获得了来自用户的极度热心与最频繁使用。有关该项研究成果的 Mentimeter 全文发表，可以访问以下网站查阅 https://www.mentimeter.com/campaigns/the-mentimeter-effect?
像 Mentimeter 效应这类研究仅仅体现了对于实现安全、简单、个性化 EEG 大规模研究的极少一部分可能性。从评估消费者偏好到深入调查心理健康，Emotiv 科学研究所提供的套件是对于开展规模化 EEG 探索的完美载体。与我们的研发团队紧密协作，各界人士、商业公司和大学团体均可以有效利用来自当代神经科学的信息宝库，获得关于人类行为的真实科学洞察。这套解决方案不仅对现代神经科学提出了完美答案，并且免受公共卫生事件危机的束缚困扰，对预算在缩减和短缺的情况下依旧有坚韧适应力，让来自全球不同社区都广泛地包容接纳进来。
当您想到神经科学研究时，很可能会联想到身穿白大褂的科学家在大学或医院里操作庞大而昂贵的医学设备的画面。当然，诸如正电子发射断层扫描 (PET)、功能性磁共振成像 (fMRI) 和脑磁图 (MEG) 等一些神经科学方法，确实需要这些庞大而复杂的系统，并伴随着同样高昂的价格标签。然而，脑电图 (EEG) 系统通常体积更小，价格也更低。这项技术已经从纸质记录和大型计算机演变为了无线、移动、易于设置且相对便宜的系统。除了占地面积更小和资金投入更低之外，EEG 因其高时间分辨率而成为了解码大脑活动的主要工具。PET 和 fMRI 测量以秒为单位的大脑活动变化，而 EEG 却能够检测出以毫秒为单位发生的大脑活动变化，这使得它能够索引那些在其他情况下可能无法被检测到的过程。
脑电图 (EEG) 测量什么？
当您的神经元放电时，它们会释放微量的电能。当许多神经元在同一个区域同时放电时，比如当您思考某件事情时，所产生的电场就可以在大脑颅骨外被检测到。EEG 系统利用这种现象，通过使用放置在头皮上的传感器阵列来简单地测量电位随时间的变化情况。您可以把这些传感器想象成微小的麦克风，在测量来自您大脑的电音。然后我们可以将这些信号转换为数字形式，在计算机上收集它们，并对其进行处理和分析，以推断出有意义的模式。
为什么脑电图 (EEG) 很重要？
通常，我们不能仅仅通过询问人们或观察他们的行为来测量事务。即使我们可以询问他们，人们的报告也不准确。EEG 为我们提供了一个洞察大脑的窗口；一个不受偏见、态度或信念影响的窗口。例如，如果您问某人是否感到放松，即使他们不放松，他们也可能倾向于说是，因为人们通常不喜欢承认自己感到焦虑。
通过观察他们的 EEG，研究人员可能能够确定，与他们自己的说法相反，此人实际上正处于高度 arousal 状态，这表明了其处于非放松状态。在实验室中，EEG 经常被用来测量低级认知过程，例如听觉或视觉感知，这可以帮助研究人员更好地理解这些过程或了解疾病是如何影响大脑的。这种技术对于理解那些无法报告或可能被误报的现象至关重要。
我们为什么要在实验室外进行电生理量度 (EEG)？
EEG 技术是理解大脑过程的一项绝佳技术。许多基于实验室的 EEG 研究都旨在调查诸如感知和认知等低级功能。实验室是进行这种研究的理想环境，因为它们是高度受控的场所，研究人员可以在其中解释并消除外部变量。然而，我们并不能一辈子都生活在实验室里。我们是行走、交谈、互动的人，过着以丰富和多样化体验为特征的动态生活。这一事实使得将实验室研究推广到不受控的环境中变得困难。通过将技术带出实验室，我们可以在更接近我们实际生活方式的真实世界环境中检查人们及其大脑活动。
在不很久以前，在实验室之外进行 EEG 实验是不可想象的。这些系统庞大，且必须系在放大器、电源和数据传输单元上。此外，建立这些系统既耗时又往往会让参与者感到不舒服。技术的重大进步意味着，系统可以设计得更小、成本更低且无线。通过提高便携性和降低价格标签，高性价比且易于使用的 EEG 系统获得了显著的普及。Emotiv 在该领域已经处于领先地位十多年，率先将首个商用 EEG 系统推向市场。在此期间，Emotiv 已经发布了六种不同的系统，涵盖了从双通道耳机到 32 通道的科研脑电帽。
这些商业系统的开发还产生了另一个影响：戏剧性地提高了神经科学方法的普及率。神经科学不再仅仅是学者或临床医生的专属。现在，所有人都有能力购买这些系统在家中使用。在不同的人口统计数据中，这样做的动力是多种多样的，包括康乐活动家、业余爱好者和民间科学家。此外，商业企业也很快注意到可以利用这些系统部署在他们的行业中，而不需要有专门的内部神经科学部门。
脑电图 (EEG) 有哪些现实世界的应用？
实验场外的 EEG 应用多而广泛。作为一种临床工具，EEG 可以用于纵向监测人们的认知功能，而不需要他们到机构就诊。例如，研究支持将 EEG 作为痴呆症的生物标记（Chatzikonstantinou 等人，2021 年）。此外，它甚至可以用来预测从轻度认知障碍到痴呆症的过渡（Engedal 等人，2020 年）。对于这些主要由老年人组成的群体来说，持续的家庭 EEG 会特别有帮助，因为对于他们来说，定期前往研究机构可能并不可行。
在户外应用 EEG 的另一个热门例子是最近在体育运动中引起的对脑外伤的关注。在美式橄榄球等高对抗运动中，脑震荡是一种常见的伤害。脑震荡是令人担忧的，因为它们通常逃过临床检测，并可能对个人的认知功能产生恶劣的影响。有证据支持应用 EEG 来诊断脑震荡以及支持运动伤害后的临床管理（Corbin-Berrigan 等人，2020 年）。当然，在赛场边配备便携式 EEG 将是协助车队就球员的福利做出良好决定的强大工具。
商业企业也可以从现实世界的 EEG 中获益菲浅。神经营销学（Neuromarketing）是一个广泛的词汇，但通常与通过测量神经或其他生理信号来深入观察消费者的喜好和预测其行为联系在一起。使用 EEG 调查消费者愿望的价值，在于该方法具有索引客观反应的能力。有时候，人们报告的东西实际上并不是他们的切身感受，因为人们会受到各种各样偏见的影响。他们也可能强烈希望讨好他人或避免尴尬。甚至问题的措辞方式也可能影响一个人对产品的看法。EEG 允许研究人员避开这些特征，提供一个未经过滤的、对个体处理信息方式的洞察。通过利用这些数据流，企业可以增强或取代传统的营销工具。
在现实世界中应用脑电图 (EEG) 会有哪些障碍？
成本也许是在现实世界中开展 EEG 实验的最大障碍。虽然比其他大脑成像工具便宜，但 EEG 系统仍然可能庞大且昂贵。要理解海量数据的意义，需要处理和分析管道，而数据集也必须以安全的方式存储。这使得内部的神经科学研发成为了许多较小企业由于财力无法企及的目标。
在考虑人类研究的关键缺陷之一：代表性抽样问题时，开展现实世界 EEG 的成本会被进一步放大。许多研究都受到招募参与者这一现实的制约，而这往往默认为了便利抽样（例如大学生）。这就导致许多研究饱受“WEIRD”（西方、受教育、工业化、富有和民主）问题的困扰，其中大多数参与者都是西方（W）、受教育（E）程度高、来自工业化（I）地区、富有（R）且居住在民主（D）国家。单纯将 EEG 移出实验室并不能解决这个问题，而招募由不同文化、教育水平、兴趣和经验的人群组成的样本，其负担在资金和后勤上可能是高得令人望洋兴叹的。
我该如何在规模上开展现实世界的脑电图 (EEG) 实验？
鉴于在现实世界中进行 EEG 的高昂成本，许多人会认为神经科学研究仍然是资金充足的学术机构和企业的专利。然而，除了利用便携式、低成本的 EEG 系统来彻底改变行业格局外，Emotiv 还在推出了 EmotivPRO Builder 和 EmotivLABS 平台，使企业能够设计和开展大规模的神经科学实验。EmotivPRO Builder 是一个直观的图形化界面，可以给用户完全的实验掌控权，并能够协助任何能力水平的用户设计 EEG 研究。技术水平较高的用户还可以导入使用 Python 语言编写的 PsychoPy 实验。
在创建好实验之后，用户可以在 EmotivLABS 上进行部署。这不仅是一个演示平台，而且还能通过其仪表盘来简化参与者招募工作，并为研究人员提供广泛的 Emotiv 实验参与者库。参与者的酬金也可以通过该平台来处理。Emotiv 实验参与者库目前由来自 84 个国家的志愿者组成。几乎半数的人都是双语者，而且包含了广泛教育背景的人们。
对于那些不确定该如何最好地利用神经科学力量的企业，可以聘请 Emotiv 研究即服务（Research as a Service）团队进行咨询。该研究团队将确定核心问题，设计实验，招募参与者，收集、处理并分析数据，然后根据研究结果出具定制的报告。在这个过程的每一步，都非常欢迎您的投入。您与 Emotiv 研究团队的合作实现了与神经科学革命接轨的真正端到端解决方案。
为了说明具体的使用案例，我们在下方介绍了一个近期合作伙伴的案例研究。
Mentimeter 效应：使用 EmotivLABS 进行现实世界脑电图 (EEG) 测量的案例研究
Mentimeter 是一个多媒体演示软件平台。大多数人都对 Microsoft Powerpoint 非常熟悉。无数个小时被奉献在了发表幻灯片（Powerpoint）演讲上，观众在其中扮演了被动的角色。Mentimeter 也允许用户使用文本、图形、音频和视频传达信息，但它有着独特的设计。Mentimeter 与众不同之处在于它能够实现现场即时互动的观众参与功能。除了典型的幻灯片之外，演讲者还可以插入可让观众使用个人设备与其互动的事件。例如，听众可以就他们想在演讲中侧重于什么内容进行投票。或者，他们也可以对某个特定的主题发表他们的看法，或就会议刚看过的内容回答测验问题。Mentimeter 用这种方式能够带来比 Powerpoint 更加生动活泼、多变幻的演讲。
Mentimeter 知道他们拥有特别的产品，而且人们可能会发现它能让人更有参与感。然而，他们不想仅仅依赖于来自其用户的的主观反馈。他们想要一些客观的、细颗粒度的数据，来展示到底是什么让 Mentimeter 如此特别。他们联系了 Emotiv 来开展一个研究项目，从而寻找答案。结合自我们的研究团队，我们确定了触及 Mentimeter 特殊秘方核心的关键问题。
关键问题：
与传统的幻灯片演示相比，多媒体演示软件 Mentimeter 上的演示的参与度要高出多少？
Mentimeter 的哪些特殊功能最能吸引观众的注意力？
在演示过程中，注意力是如何受到影响的？它会像人们对长篇 Powerpoint 演示那样渐渐减退吗？
参与度和注意力之间有着怎样的关系？当人们参与其中时，他们会更加专注吗？
讲座和演示往往是为了学习新的资讯并记住它。Mentimeter 会帮助我们更好地学习吗？
为了回答这些问题，Emotiv 研究团队设计了一个个性化的实验。通常这类研究的做法是，在参与者观看传统演示与 Mentimeter 演示时，将个体聚集在一间房间里并把 EEG 数据收集到一部本地计算机。出于几个原因，从单个地区招募参与者并将其聚集在狭小的空间里并不是一个好的选择。
第一，出于简单的物流后勤原因。要来到我们的地点，参与者必须旅行，这可能会限制志愿者的数量。同样，从单一区域招募参与者可能会导致收集到的样本不具有代表性。第二是公共卫生问题。在新型冠状病毒（Covid）大流行期间，由于建立系统需要密切的人际接触，EEG 研究受到了严重的限制。通过组织一次远程研究来利用 Emotiv 用户群，并部署在 EmotivLABS 平台上，我们便成功避开了这些阻碍。这使我们能够进行一项安全的研究，捕捉来自世界各地用户的数据，并利用 Emotiv 先进的机器学习算法来实时评估受众的参与度、注意力、兴趣和认知压力。
该项研究
为了评估 Mentimeter 效应，我们设计了一个实验，在这个实验中，人们观看了两场展示；一场是使用 Mentimeter 做的，另一场则是用 Powerpoint 做的。在他们观看展示的时候，我们远程收集了 EEG 数据，并评估了他们在参与度、注意力、兴趣和认知压力领域的大脑活动。我们还收集了人口统计数据和自我报告调查数据。
参与者
本研究通过电子邮件和在线表格在 Emotiv 客户群以及互联网上招募了 28 名参与者。这一样本量虽然低于我们的预期。但是，由于该项目的日程表十分紧凑，因此值得注意的是我们确实能在短时间内招募到了这样的参与人数，这反映了使用 EmotivLABS 进行研究参与者招募的高效率。在获得同意的情况下，我们收集了人口统计学数据，以便 Mentimeter 了解这些效应如何对各种人产生影响。
我们招募了来自 15 个以上不同国家的参与者，年龄在 21 岁至 64 岁之间。通过互联网在全世界范围内的招募，也使得我们能够捕捉到在相关的专业话题范畴内，不同教育水平、职业、音乐能力和专长的广泛特征。关于参与者的特征，请参见图 1 至图 3。
图 1。参与者人口统计学特征。
图 2。参与者教育水平和音乐能力。
图 3。对相关话题知识掌握情况的自我报告评级。
方法
我们通过电子邮件向可能对参与在线研究感兴趣的任何 Emotiv 顾客群发送了一份招募调查。利用视频会议软件，我们从一个向参与者解释具体将如何开展实验的基本情况介绍会开始。在进行通话之前，所有的参与者先设置好了他们的 Emotiv EPOC、EPOC+ 或 EPOCX (https://www.emotiv.com/epoc-x/) 脑电仪。在 Emotiv 的研究总监进行快的数据质量检查后，EmotivLABS 软件就会自动跟踪他们整个记录过程中的信号质量。
整个实验是使用 Emotiv 的网页平台实验生成器 (https://www.emotiv.com/emotivpro/build/) 来搭建的。EmotivLABS 平台引导参与者获取了基线脑电数据（静静地坐着并睁眼和闭眼），完成了几份问卷以确定是否有任何因素可能会干预当天的 EEG 记录，然后提示他们开始第一场公开演示。Mentimeter 的代表 Oscar 演示了 2 个主题之一的网络研讨会。一个演示是在 Mentimeter 上做的，另一个则是用 Powerpoint 做的。演示还包含了不同的内容；一个是下“谐波系列（The Harmonic Series）”，另一个是“音乐中的人工智能（Artificial Intelligence in Music）”。我们对这些演示条件进行了平衡处理，以确保产生的任何效果不会归因于展示的内容，而是由使用的软件所致（见图 4）。
图 4。每组的平衡对照条件。
在第二场演示之后，参与者完成了问卷，然后我们收集了最后的基线脑电数据细节。方案的概述，见图 5。
图 5。实验概述。
Emotiv 性能指标（Performance Metrics）
Emotiv 性能指标（PM）是认知和情感状态的神经生理学指标。它们是专有的机器学习算法，能够提供聚合脑电图（EEG）测量结果的实时数据；包括大脑中神经元放电的变体脑电波波幅、空间分布、功率和频率。
这些算法的建立收集并采用自数百名在受控心理实验和现实生活环境中的个体的 EEG 数据。每个性能指标都是根据个人用户本身的大脑活动“范围”进行缩放和定制的（在这项研究中使用的 PM 的概述，见图 6）。
图 6。Emotiv 性能指标概述
研究成果
Mentimeter 与 Powerpoint：整体性能指标（PM）运行模式
我们首先统观每场演示在大脑活动的群体水平表现。图 7 展现了 Mentimeter 指出演示和 Powerpoint 演示在每个 PM 的平均值。与 Powerpoint 相比，个体表现出了在统计学上显著更低的无聊程度，以及更高的参与度、注意力和认知负荷。在兴趣度水平水平上没有统计学上的差异；然而数字上的趋势更倾向于对 Mentimeter 的演示感到更多兴趣。
图 7。由不同演示平台在整个演讲过程中的平均 PM 比较。
接着我们查看了个体对每个演示的响应。在图 8 中，“更宽”的形状表示该数值下有个体 PM 的观测值较多，而“更窄”的形状则表示该数值下个体 PM 的观测值较少。这些图形样式表明了 Mentimeter 演示激发的各人反应较之 Powerpoint 差异更小，更为一致。换句话说，人们对 Mentimeter 带来的反应彼此相似，但认为 Powerpoint 更有分歧性。
图 8。由演讲演示平台进行对照得出的个体平均 PM 分布状况。
Mentimeter 与 Powerpoint：性能指标（PMs）随时间变化的走势
为了了解人们在演示过程中的响应情况，我们为每个平台（Mentimeter 与 Powerpoint）以及每项内容（人工智能与谐波）计算了在每张幻灯片上的平均团队 PM 状态。图 9 展现了最明显的走势特征。
图 9。不同幻灯片中间 PMs 随时间变化的走势。
关于人工智能的内容，无聊程度在整个演示过程中处于较低水平。我们在关于谐波的内容里观察到一件有趣的无聊模式，在那里，无聊情绪在展示的中间上升，然后在尾声又降下来。有些暗示表明了 Mentimeter “事件”具有独特、引人入胜的特质，它帮助减轻了在演示过程中可能会累积的倦态和无聊。
我们在接近几乎全程的演示中观察到，在两种类型内容的展示上，Mentimeter 的参与度水平比其他形式均要更高。在总共 24 张幻灯片中，只有两处地方表现为 Mentimeter 参与度没有高于 Powerpoint。
Mentimer 效应：将 Mentimeter 事件与 PowerPoint 幻灯片进行比较
虽然大体上我们发现人们对 Mentimeter 响应积极，但我们希望发掘得更深，看看具体的 Mentimeter 事件与 PowerPoint 幻灯片的对比情况。Mentimeter 事件是那些在当中鼓励观众使用个人的移动设备与演示进行互动的实例。比如，参与者被问到对某主题的个人意见，或者被要求回答一个与演示演讲内容相关的竞答问题。图 10 展现了在 Mentimeter 状态以及在 Powerpoint 形式中所记录到到平均 PM 值。
图 10。Mentimeter 事件和 Powerpoint 幻灯片的 PM 数值比较。
我们观察到，相对于 PowerPoint 幻灯片，Mentimeter 互动带来了更低的无聊程度、更高的参与度、注意力、兴趣度和认知承载负荷。最大的成效体现在无聊和参与度水平上，两者的数值分别减少了 16% 和增加了 13%。
Mentimeter 效应：不同的 Mentimeter 事件之间对比如置？
虽然 Mentimeter 互动事件基本上让观众产生了积极响应，我们依然想知道是否有些类型的事件比其他的形式产生了更好的效果。Mentimeter 演示包含三种类型的事件：意见事件，其中要求观众说出他们对某主题的看法；竞答事件，在当中询问观众有关演示内容的竞答测试题；以及视频事件，其中参与者观看了一段视频。图 11 展示了每种事件类型的 PM 数据。我们同样将 PowerPoint 幻灯片纳入以作对比。
图 11。每种 Mentimeter 互动种类的 PM 均值。同时包含了 Powerpoint 的 PM 幻灯片之均值，以便进行对照。
相较于其他事件，意见事件在引发最少的无聊和引发最多参与度、注意力、兴趣及认知负荷方面，呈现出最为稳定一致的效果。有趣的是，视频事件往往能激发起最多的不适和最少参与度及注意力。
Mentimeter 效应：进一步探究参与度
即便所有的性能指标都在对 Mentimeter 演示显露出积极响应的趋势，然而参与度的效果看上去是最为稳定一致的。为了看得更清晰，我们将每位参与者表现出最大参与度 PM 指标的时点进行了定位整理。图 12 展示了更多的最大参与度数值发生在 Mentimeter 表现过程中。另外，有 70% 参与者的最大参与度分值发生于 Mentimeter 互动事件中。
图 12。最大的参与度 PM 指标分布情况。
Mentimeter 效应：客观数据与主观评定比较
尽管 EEG 可以测定客观对于刺激的反应，但如果伴有主观自我报告的事实依据，便会给效果带来不言而喻的说服力。图 13 展现了实验结束时提出的五个关于互动相关问题的主观参与分值。
图 13。由参与者在 1-5 阶李克特量表上（从“完全没有”到“非常极具”）主观给出的关于参与情况的报告分值。
对于所有问题的回答，皆应证了来自脑部数据的研究成果。较之 PowerPoint 宣讲，使用 Mentimeter 的演示让参与者感到在演示中获得了更多参与度，与演讲人之间有了更多的良性互动，在演讲内容上倾注了额外的兴趣，在享受演示上得到了更充足愉快的体验，并感觉在演示期间自己汲取了更多的新颖信息。
总结
在本案调查研究完成后，Emotiv 的研究团队向 Mentimeter 出具一份深入的研究成果报告。这使得 Mentimeter 能够越发深刻、透彻地理解自己的产品以及是什么为他们的广泛用户带来了如此美妙的体验。不仅向 Mentimeter 提交了能够证实他们产品唤起更高参与感、关注集中、认知承载、同时也降低疲倦感的实证结果，而且还提供了可以直接付诸行动的切实建议，涉及了到底他们的哪些特异性功能获得了来自用户的极度热心与最频繁使用。有关该项研究成果的 Mentimeter 全文发表，可以访问以下网站查阅 https://www.mentimeter.com/campaigns/the-mentimeter-effect?
像 Mentimeter 效应这类研究仅仅体现了对于实现安全、简单、个性化 EEG 大规模研究的极少一部分可能性。从评估消费者偏好到深入调查心理健康，Emotiv 科学研究所提供的套件是对于开展规模化 EEG 探索的完美载体。与我们的研发团队紧密协作，各界人士、商业公司和大学团体均可以有效利用来自当代神经科学的信息宝库，获得关于人类行为的真实科学洞察。这套解决方案不仅对现代神经科学提出了完美答案，并且免受公共卫生事件危机的束缚困扰，对预算在缩减和短缺的情况下依旧有坚韧适应力，让来自全球不同社区都广泛地包容接纳进来。
当您想到神经科学研究时，很可能会联想到身穿白大褂的科学家在大学或医院里操作庞大而昂贵的医学设备的画面。当然，诸如正电子发射断层扫描 (PET)、功能性磁共振成像 (fMRI) 和脑磁图 (MEG) 等一些神经科学方法，确实需要这些庞大而复杂的系统，并伴随着同样高昂的价格标签。然而，脑电图 (EEG) 系统通常体积更小，价格也更低。这项技术已经从纸质记录和大型计算机演变为了无线、移动、易于设置且相对便宜的系统。除了占地面积更小和资金投入更低之外，EEG 因其高时间分辨率而成为了解码大脑活动的主要工具。PET 和 fMRI 测量以秒为单位的大脑活动变化，而 EEG 却能够检测出以毫秒为单位发生的大脑活动变化，这使得它能够索引那些在其他情况下可能无法被检测到的过程。
脑电图 (EEG) 测量什么？
当您的神经元放电时，它们会释放微量的电能。当许多神经元在同一个区域同时放电时，比如当您思考某件事情时，所产生的电场就可以在大脑颅骨外被检测到。EEG 系统利用这种现象，通过使用放置在头皮上的传感器阵列来简单地测量电位随时间的变化情况。您可以把这些传感器想象成微小的麦克风，在测量来自您大脑的电音。然后我们可以将这些信号转换为数字形式，在计算机上收集它们，并对其进行处理和分析，以推断出有意义的模式。
为什么脑电图 (EEG) 很重要？
通常，我们不能仅仅通过询问人们或观察他们的行为来测量事务。即使我们可以询问他们，人们的报告也不准确。EEG 为我们提供了一个洞察大脑的窗口；一个不受偏见、态度或信念影响的窗口。例如，如果您问某人是否感到放松，即使他们不放松，他们也可能倾向于说是，因为人们通常不喜欢承认自己感到焦虑。
通过观察他们的 EEG，研究人员可能能够确定，与他们自己的说法相反，此人实际上正处于高度 arousal 状态，这表明了其处于非放松状态。在实验室中，EEG 经常被用来测量低级认知过程，例如听觉或视觉感知，这可以帮助研究人员更好地理解这些过程或了解疾病是如何影响大脑的。这种技术对于理解那些无法报告或可能被误报的现象至关重要。
我们为什么要在实验室外进行电生理量度 (EEG)？
EEG 技术是理解大脑过程的一项绝佳技术。许多基于实验室的 EEG 研究都旨在调查诸如感知和认知等低级功能。实验室是进行这种研究的理想环境，因为它们是高度受控的场所，研究人员可以在其中解释并消除外部变量。然而，我们并不能一辈子都生活在实验室里。我们是行走、交谈、互动的人，过着以丰富和多样化体验为特征的动态生活。这一事实使得将实验室研究推广到不受控的环境中变得困难。通过将技术带出实验室，我们可以在更接近我们实际生活方式的真实世界环境中检查人们及其大脑活动。
在不很久以前，在实验室之外进行 EEG 实验是不可想象的。这些系统庞大，且必须系在放大器、电源和数据传输单元上。此外，建立这些系统既耗时又往往会让参与者感到不舒服。技术的重大进步意味着，系统可以设计得更小、成本更低且无线。通过提高便携性和降低价格标签，高性价比且易于使用的 EEG 系统获得了显著的普及。Emotiv 在该领域已经处于领先地位十多年，率先将首个商用 EEG 系统推向市场。在此期间，Emotiv 已经发布了六种不同的系统，涵盖了从双通道耳机到 32 通道的科研脑电帽。
这些商业系统的开发还产生了另一个影响：戏剧性地提高了神经科学方法的普及率。神经科学不再仅仅是学者或临床医生的专属。现在，所有人都有能力购买这些系统在家中使用。在不同的人口统计数据中，这样做的动力是多种多样的，包括康乐活动家、业余爱好者和民间科学家。此外，商业企业也很快注意到可以利用这些系统部署在他们的行业中，而不需要有专门的内部神经科学部门。
脑电图 (EEG) 有哪些现实世界的应用？
实验场外的 EEG 应用多而广泛。作为一种临床工具，EEG 可以用于纵向监测人们的认知功能，而不需要他们到机构就诊。例如，研究支持将 EEG 作为痴呆症的生物标记（Chatzikonstantinou 等人，2021 年）。此外，它甚至可以用来预测从轻度认知障碍到痴呆症的过渡（Engedal 等人，2020 年）。对于这些主要由老年人组成的群体来说，持续的家庭 EEG 会特别有帮助，因为对于他们来说，定期前往研究机构可能并不可行。
在户外应用 EEG 的另一个热门例子是最近在体育运动中引起的对脑外伤的关注。在美式橄榄球等高对抗运动中，脑震荡是一种常见的伤害。脑震荡是令人担忧的，因为它们通常逃过临床检测，并可能对个人的认知功能产生恶劣的影响。有证据支持应用 EEG 来诊断脑震荡以及支持运动伤害后的临床管理（Corbin-Berrigan 等人，2020 年）。当然，在赛场边配备便携式 EEG 将是协助车队就球员的福利做出良好决定的强大工具。
商业企业也可以从现实世界的 EEG 中获益菲浅。神经营销学（Neuromarketing）是一个广泛的词汇，但通常与通过测量神经或其他生理信号来深入观察消费者的喜好和预测其行为联系在一起。使用 EEG 调查消费者愿望的价值，在于该方法具有索引客观反应的能力。有时候，人们报告的东西实际上并不是他们的切身感受，因为人们会受到各种各样偏见的影响。他们也可能强烈希望讨好他人或避免尴尬。甚至问题的措辞方式也可能影响一个人对产品的看法。EEG 允许研究人员避开这些特征，提供一个未经过滤的、对个体处理信息方式的洞察。通过利用这些数据流，企业可以增强或取代传统的营销工具。
在现实世界中应用脑电图 (EEG) 会有哪些障碍？
成本也许是在现实世界中开展 EEG 实验的最大障碍。虽然比其他大脑成像工具便宜，但 EEG 系统仍然可能庞大且昂贵。要理解海量数据的意义，需要处理和分析管道，而数据集也必须以安全的方式存储。这使得内部的神经科学研发成为了许多较小企业由于财力无法企及的目标。
在考虑人类研究的关键缺陷之一：代表性抽样问题时，开展现实世界 EEG 的成本会被进一步放大。许多研究都受到招募参与者这一现实的制约，而这往往默认为了便利抽样（例如大学生）。这就导致许多研究饱受“WEIRD”（西方、受教育、工业化、富有和民主）问题的困扰，其中大多数参与者都是西方（W）、受教育（E）程度高、来自工业化（I）地区、富有（R）且居住在民主（D）国家。单纯将 EEG 移出实验室并不能解决这个问题，而招募由不同文化、教育水平、兴趣和经验的人群组成的样本，其负担在资金和后勤上可能是高得令人望洋兴叹的。
我该如何在规模上开展现实世界的脑电图 (EEG) 实验？
鉴于在现实世界中进行 EEG 的高昂成本，许多人会认为神经科学研究仍然是资金充足的学术机构和企业的专利。然而，除了利用便携式、低成本的 EEG 系统来彻底改变行业格局外，Emotiv 还在推出了 EmotivPRO Builder 和 EmotivLABS 平台，使企业能够设计和开展大规模的神经科学实验。EmotivPRO Builder 是一个直观的图形化界面，可以给用户完全的实验掌控权，并能够协助任何能力水平的用户设计 EEG 研究。技术水平较高的用户还可以导入使用 Python 语言编写的 PsychoPy 实验。
在创建好实验之后，用户可以在 EmotivLABS 上进行部署。这不仅是一个演示平台，而且还能通过其仪表盘来简化参与者招募工作，并为研究人员提供广泛的 Emotiv 实验参与者库。参与者的酬金也可以通过该平台来处理。Emotiv 实验参与者库目前由来自 84 个国家的志愿者组成。几乎半数的人都是双语者，而且包含了广泛教育背景的人们。
对于那些不确定该如何最好地利用神经科学力量的企业，可以聘请 Emotiv 研究即服务（Research as a Service）团队进行咨询。该研究团队将确定核心问题，设计实验，招募参与者，收集、处理并分析数据，然后根据研究结果出具定制的报告。在这个过程的每一步，都非常欢迎您的投入。您与 Emotiv 研究团队的合作实现了与神经科学革命接轨的真正端到端解决方案。
为了说明具体的使用案例，我们在下方介绍了一个近期合作伙伴的案例研究。
Mentimeter 效应：使用 EmotivLABS 进行现实世界脑电图 (EEG) 测量的案例研究
Mentimeter 是一个多媒体演示软件平台。大多数人都对 Microsoft Powerpoint 非常熟悉。无数个小时被奉献在了发表幻灯片（Powerpoint）演讲上，观众在其中扮演了被动的角色。Mentimeter 也允许用户使用文本、图形、音频和视频传达信息，但它有着独特的设计。Mentimeter 与众不同之处在于它能够实现现场即时互动的观众参与功能。除了典型的幻灯片之外，演讲者还可以插入可让观众使用个人设备与其互动的事件。例如，听众可以就他们想在演讲中侧重于什么内容进行投票。或者，他们也可以对某个特定的主题发表他们的看法，或就会议刚看过的内容回答测验问题。Mentimeter 用这种方式能够带来比 Powerpoint 更加生动活泼、多变幻的演讲。
Mentimeter 知道他们拥有特别的产品，而且人们可能会发现它能让人更有参与感。然而，他们不想仅仅依赖于来自其用户的的主观反馈。他们想要一些客观的、细颗粒度的数据，来展示到底是什么让 Mentimeter 如此特别。他们联系了 Emotiv 来开展一个研究项目，从而寻找答案。结合自我们的研究团队，我们确定了触及 Mentimeter 特殊秘方核心的关键问题。
关键问题：
与传统的幻灯片演示相比，多媒体演示软件 Mentimeter 上的演示的参与度要高出多少？
Mentimeter 的哪些特殊功能最能吸引观众的注意力？
在演示过程中，注意力是如何受到影响的？它会像人们对长篇 Powerpoint 演示那样渐渐减退吗？
参与度和注意力之间有着怎样的关系？当人们参与其中时，他们会更加专注吗？
讲座和演示往往是为了学习新的资讯并记住它。Mentimeter 会帮助我们更好地学习吗？
为了回答这些问题，Emotiv 研究团队设计了一个个性化的实验。通常这类研究的做法是，在参与者观看传统演示与 Mentimeter 演示时，将个体聚集在一间房间里并把 EEG 数据收集到一部本地计算机。出于几个原因，从单个地区招募参与者并将其聚集在狭小的空间里并不是一个好的选择。
第一，出于简单的物流后勤原因。要来到我们的地点，参与者必须旅行，这可能会限制志愿者的数量。同样，从单一区域招募参与者可能会导致收集到的样本不具有代表性。第二是公共卫生问题。在新型冠状病毒（Covid）大流行期间，由于建立系统需要密切的人际接触，EEG 研究受到了严重的限制。通过组织一次远程研究来利用 Emotiv 用户群，并部署在 EmotivLABS 平台上，我们便成功避开了这些阻碍。这使我们能够进行一项安全的研究，捕捉来自世界各地用户的数据，并利用 Emotiv 先进的机器学习算法来实时评估受众的参与度、注意力、兴趣和认知压力。
该项研究
为了评估 Mentimeter 效应，我们设计了一个实验，在这个实验中，人们观看了两场展示；一场是使用 Mentimeter 做的，另一场则是用 Powerpoint 做的。在他们观看展示的时候，我们远程收集了 EEG 数据，并评估了他们在参与度、注意力、兴趣和认知压力领域的大脑活动。我们还收集了人口统计数据和自我报告调查数据。
参与者
本研究通过电子邮件和在线表格在 Emotiv 客户群以及互联网上招募了 28 名参与者。这一样本量虽然低于我们的预期。但是，由于该项目的日程表十分紧凑，因此值得注意的是我们确实能在短时间内招募到了这样的参与人数，这反映了使用 EmotivLABS 进行研究参与者招募的高效率。在获得同意的情况下，我们收集了人口统计学数据，以便 Mentimeter 了解这些效应如何对各种人产生影响。
我们招募了来自 15 个以上不同国家的参与者，年龄在 21 岁至 64 岁之间。通过互联网在全世界范围内的招募，也使得我们能够捕捉到在相关的专业话题范畴内，不同教育水平、职业、音乐能力和专长的广泛特征。关于参与者的特征，请参见图 1 至图 3。
图 1。参与者人口统计学特征。
图 2。参与者教育水平和音乐能力。
图 3。对相关话题知识掌握情况的自我报告评级。
方法
我们通过电子邮件向可能对参与在线研究感兴趣的任何 Emotiv 顾客群发送了一份招募调查。利用视频会议软件，我们从一个向参与者解释具体将如何开展实验的基本情况介绍会开始。在进行通话之前，所有的参与者先设置好了他们的 Emotiv EPOC、EPOC+ 或 EPOCX (https://www.emotiv.com/epoc-x/) 脑电仪。在 Emotiv 的研究总监进行快的数据质量检查后，EmotivLABS 软件就会自动跟踪他们整个记录过程中的信号质量。
整个实验是使用 Emotiv 的网页平台实验生成器 (https://www.emotiv.com/emotivpro/build/) 来搭建的。EmotivLABS 平台引导参与者获取了基线脑电数据（静静地坐着并睁眼和闭眼），完成了几份问卷以确定是否有任何因素可能会干预当天的 EEG 记录，然后提示他们开始第一场公开演示。Mentimeter 的代表 Oscar 演示了 2 个主题之一的网络研讨会。一个演示是在 Mentimeter 上做的，另一个则是用 Powerpoint 做的。演示还包含了不同的内容；一个是下“谐波系列（The Harmonic Series）”，另一个是“音乐中的人工智能（Artificial Intelligence in Music）”。我们对这些演示条件进行了平衡处理，以确保产生的任何效果不会归因于展示的内容，而是由使用的软件所致（见图 4）。
图 4。每组的平衡对照条件。
在第二场演示之后，参与者完成了问卷，然后我们收集了最后的基线脑电数据细节。方案的概述，见图 5。
图 5。实验概述。
Emotiv 性能指标（Performance Metrics）
Emotiv 性能指标（PM）是认知和情感状态的神经生理学指标。它们是专有的机器学习算法，能够提供聚合脑电图（EEG）测量结果的实时数据；包括大脑中神经元放电的变体脑电波波幅、空间分布、功率和频率。
这些算法的建立收集并采用自数百名在受控心理实验和现实生活环境中的个体的 EEG 数据。每个性能指标都是根据个人用户本身的大脑活动“范围”进行缩放和定制的（在这项研究中使用的 PM 的概述，见图 6）。
图 6。Emotiv 性能指标概述
研究成果
Mentimeter 与 Powerpoint：整体性能指标（PM）运行模式
我们首先统观每场演示在大脑活动的群体水平表现。图 7 展现了 Mentimeter 指出演示和 Powerpoint 演示在每个 PM 的平均值。与 Powerpoint 相比，个体表现出了在统计学上显著更低的无聊程度，以及更高的参与度、注意力和认知负荷。在兴趣度水平水平上没有统计学上的差异；然而数字上的趋势更倾向于对 Mentimeter 的演示感到更多兴趣。
图 7。由不同演示平台在整个演讲过程中的平均 PM 比较。
接着我们查看了个体对每个演示的响应。在图 8 中，“更宽”的形状表示该数值下有个体 PM 的观测值较多，而“更窄”的形状则表示该数值下个体 PM 的观测值较少。这些图形样式表明了 Mentimeter 演示激发的各人反应较之 Powerpoint 差异更小，更为一致。换句话说，人们对 Mentimeter 带来的反应彼此相似，但认为 Powerpoint 更有分歧性。
图 8。由演讲演示平台进行对照得出的个体平均 PM 分布状况。
Mentimeter 与 Powerpoint：性能指标（PMs）随时间变化的走势
为了了解人们在演示过程中的响应情况，我们为每个平台（Mentimeter 与 Powerpoint）以及每项内容（人工智能与谐波）计算了在每张幻灯片上的平均团队 PM 状态。图 9 展现了最明显的走势特征。
图 9。不同幻灯片中间 PMs 随时间变化的走势。
关于人工智能的内容，无聊程度在整个演示过程中处于较低水平。我们在关于谐波的内容里观察到一件有趣的无聊模式，在那里，无聊情绪在展示的中间上升，然后在尾声又降下来。有些暗示表明了 Mentimeter “事件”具有独特、引人入胜的特质，它帮助减轻了在演示过程中可能会累积的倦态和无聊。
我们在接近几乎全程的演示中观察到，在两种类型内容的展示上，Mentimeter 的参与度水平比其他形式均要更高。在总共 24 张幻灯片中，只有两处地方表现为 Mentimeter 参与度没有高于 Powerpoint。
Mentimer 效应：将 Mentimeter 事件与 PowerPoint 幻灯片进行比较
虽然大体上我们发现人们对 Mentimeter 响应积极，但我们希望发掘得更深，看看具体的 Mentimeter 事件与 PowerPoint 幻灯片的对比情况。Mentimeter 事件是那些在当中鼓励观众使用个人的移动设备与演示进行互动的实例。比如，参与者被问到对某主题的个人意见，或者被要求回答一个与演示演讲内容相关的竞答问题。图 10 展现了在 Mentimeter 状态以及在 Powerpoint 形式中所记录到到平均 PM 值。
图 10。Mentimeter 事件和 Powerpoint 幻灯片的 PM 数值比较。
我们观察到，相对于 PowerPoint 幻灯片，Mentimeter 互动带来了更低的无聊程度、更高的参与度、注意力、兴趣度和认知承载负荷。最大的成效体现在无聊和参与度水平上，两者的数值分别减少了 16% 和增加了 13%。
Mentimeter 效应：不同的 Mentimeter 事件之间对比如置？
虽然 Mentimeter 互动事件基本上让观众产生了积极响应，我们依然想知道是否有些类型的事件比其他的形式产生了更好的效果。Mentimeter 演示包含三种类型的事件：意见事件，其中要求观众说出他们对某主题的看法；竞答事件，在当中询问观众有关演示内容的竞答测试题；以及视频事件，其中参与者观看了一段视频。图 11 展示了每种事件类型的 PM 数据。我们同样将 PowerPoint 幻灯片纳入以作对比。
图 11。每种 Mentimeter 互动种类的 PM 均值。同时包含了 Powerpoint 的 PM 幻灯片之均值，以便进行对照。
相较于其他事件，意见事件在引发最少的无聊和引发最多参与度、注意力、兴趣及认知负荷方面，呈现出最为稳定一致的效果。有趣的是，视频事件往往能激发起最多的不适和最少参与度及注意力。
Mentimeter 效应：进一步探究参与度
即便所有的性能指标都在对 Mentimeter 演示显露出积极响应的趋势，然而参与度的效果看上去是最为稳定一致的。为了看得更清晰，我们将每位参与者表现出最大参与度 PM 指标的时点进行了定位整理。图 12 展示了更多的最大参与度数值发生在 Mentimeter 表现过程中。另外，有 70% 参与者的最大参与度分值发生于 Mentimeter 互动事件中。
图 12。最大的参与度 PM 指标分布情况。
Mentimeter 效应：客观数据与主观评定比较
尽管 EEG 可以测定客观对于刺激的反应，但如果伴有主观自我报告的事实依据，便会给效果带来不言而喻的说服力。图 13 展现了实验结束时提出的五个关于互动相关问题的主观参与分值。
图 13。由参与者在 1-5 阶李克特量表上（从“完全没有”到“非常极具”）主观给出的关于参与情况的报告分值。
对于所有问题的回答，皆应证了来自脑部数据的研究成果。较之 PowerPoint 宣讲，使用 Mentimeter 的演示让参与者感到在演示中获得了更多参与度，与演讲人之间有了更多的良性互动，在演讲内容上倾注了额外的兴趣，在享受演示上得到了更充足愉快的体验，并感觉在演示期间自己汲取了更多的新颖信息。
总结
在本案调查研究完成后，Emotiv 的研究团队向 Mentimeter 出具一份深入的研究成果报告。这使得 Mentimeter 能够越发深刻、透彻地理解自己的产品以及是什么为他们的广泛用户带来了如此美妙的体验。不仅向 Mentimeter 提交了能够证实他们产品唤起更高参与感、关注集中、认知承载、同时也降低疲倦感的实证结果，而且还提供了可以直接付诸行动的切实建议，涉及了到底他们的哪些特异性功能获得了来自用户的极度热心与最频繁使用。有关该项研究成果的 Mentimeter 全文发表，可以访问以下网站查阅 https://www.mentimeter.com/campaigns/the-mentimeter-effect?
像 Mentimeter 效应这类研究仅仅体现了对于实现安全、简单、个性化 EEG 大规模研究的极少一部分可能性。从评估消费者偏好到深入调查心理健康，Emotiv 科学研究所提供的套件是对于开展规模化 EEG 探索的完美载体。与我们的研发团队紧密协作，各界人士、商业公司和大学团体均可以有效利用来自当代神经科学的信息宝库，获得关于人类行为的真实科学洞察。这套解决方案不仅对现代神经科学提出了完美答案，并且免受公共卫生事件危机的束缚困扰，对预算在缩减和短缺的情况下依旧有坚韧适应力，让来自全球不同社区都广泛地包容接纳进来。
继续阅读