Studie zeigt, dass eine Gehirn-computer-Schnittstelle können verbessern Sie Ihre Leistung

Unser Zustand der Erregung—sein ängstlich, aufgeregt oder ruhig—können erhebliche Auswirkungen auf unsere Fähigkeit, um optimale Entscheidungen, Urteile und Handlungen in der realen Welt dynamischen Umgebungen. Vorstellen, zum Beispiel, zu Fuß über einen Schwebebalken. Ihre Leistung—Geschwindigkeit über den Strahl und die Chancen, es über, ohne zu fallen aus—sind dramatisch besser, wenn der Strahl sitzt nur sechs Zentimeter über dem Boden, und Sie entspannt sind eher als terror-geplagten auf einem Strahl 60 Meter höher. Halten Sie in der zone der maximalen Leistung, deine Erregung wird, muss die moderaten, nicht zu hoch, so dass es schiebt Sie über den Rand.

Biomedizinische Ingenieure an der Columbia Engineering haben gezeigt—zum ersten mal—, dass Sie verwenden können, online-neurofeedback zum ändern einer einzelnen Erregung Staat zur Verbesserung der Leistung in einem anspruchsvollen sensomotorischen Aufgabe, wie das Fliegen eines Flugzeugs oder das fahren in suboptimalen Bedingungen. Die Forscher verwendeten ein brain-computer-interface (BCI) zu überwachen, durch Elektroenzephalographie (EEG) in Echtzeit, die Erregung Staaten von den Teilnehmern der Studie, wenn Sie eingebunden waren in ein virtual-reality-Antenne navigation Aufgabe. Das system generiert eine neurofeedback-signal, half den Teilnehmern, sich zu verringern, Ihre Erregung, die sich in besonders schwierigen flugsituationen, die wiederum verbessert die Teilnehmer auf die Leistung. Die Studie wurde heute veröffentlicht Proceedings of the National Academy of Sciences.

„Die ganze Frage, wie kann man sich in der zone, egal ob Sie ein baseball hitter oder ein stock trader oder ein Kämpfer-pilot, hat schon immer faszinierend,“ sagt Paul Sajda, professor für biomedical engineering (BME), in der Elektrotechnik, sowie der Radiologie, der die Studie leitete. „Unsere Arbeit zeigt, dass wir verwenden können, die feedback-Generierung von unserer eigenen Aktivität des Gehirns zu verlagern unsere Erregung Zustand in einer Weise, die deutlich Verbesserung unserer Leistung bei schwierigen Aufgaben—so können wir schlagen, home run oder landen auf einem Träger-deck, ohne abzustürzen.“

Die 20 Probanden wurden in der Studie eingebettet in einen virtual-reality-Szenario, die Sie zum navigieren eines simulierten Flugzeug durch die rechteckigen Grenzen. Bekannt als eine Grenze Vermeidung Aufgabe, diese anspruchsvolle sensorisch-motorischen Aufgabe, ein Modell erstellt, kognitive Belastungen, wie die Boxen schmäler, alle 30 Sekunden, dass eskalierte Erregung und schnell ergab, die im task-Fehler—fehlende oder Absturz in die Grenze. Aber wenn die Forscher verwendet, neurofeedback, die Probanden besser ab, waren in der Lage zu Fliegen, mehr während der Durchführung der schwierigen Aufgaben, die erforderlich hohen Niveau der visuellen und motorischen Koordination.

Es gab drei feedback-Bedingungen (BCI, Schein und schweigen) zufällig für jeden neuen Flug Versuch. In der BCI-Bedingung die Probanden hörten den Schall einer niedrigen rate synthetischen Herzschlag wurde kontinuierlich moduliert die Lautstärke, wie Sie eine Funktion von der Ebene der abgeleiteten task-abhängige Erregung, als decodiert, die aus dem EEG. Je höher die Erregung, desto lauter werden die feedback-und Umgekehrt. Die Teilnehmer haben die Aufgabe die Leistung in der BCI-Zustand, gemessen als Zeit und Entfernung, über die das Thema navigieren können, bevor Sie ausfällt, war eine Zunahme von rund 20 Prozent.

Teilnehmer der Studie navigiert ein virtuelles Flugzeug nach oben und unten durch einen Kurs der roten Felder, während wir aufgenommen haben, deren elektrische Gehirn-Aktivität von einer Elektroenzephalographie (EEG) cap (siehe oben). Die Teilnehmer wurden mehr und mehr aufgeregt, als das natürlich auch immer schwieriger wurde im Laufe der Zeit führen die meisten Teilnehmer zu miss eine der Boxen (also stürzte das Flugzeug) in der Mitte des Kurses (siehe Control -, Boden-panel). Wenn wir ein brain-computer-interface (BCI) basiert neurofeedback signal, dass sich Ihr Niveau von stress oder Erregung wurden die Teilnehmer in der Lage, verringern Sie Ihre Erregung-level, die im Begriff verbessert Ihre Arbeitsleistung. Credit: Josef Faller/Columbia Engineering

„Die gleichzeitige Messung der Pupillenerweiterung und der Herzfrequenz-Variabilität zeigte, dass neurofeedback in der Tat reduziert die Erregung, wodurch die Untertanen ruhig zu bleiben und Fliegen über den Punkt hinaus, an denen Sie normalerweise scheitern“, sagt Josef Faller, der Studie führen Autor und ein postdoctoral research scientist in BME. „Unsere Arbeit ist die erste demonstration eines BCI-system nutzt die online-neurofeedback zu verlagern Erregung Zustand und verbessern die Arbeitsleistung gemäß dem Yerkes-Dodson-Gesetz.“

Die Yerkes-Dodson-Gesetz ist ein gut etablierten und intensiv studierte Rechtswissenschaften in verhaltenspsychologie über die Beziehung zwischen Erregung und Leistung. Entwickelt im Jahr 1908, es sezt sich eine inverse Beziehung zwischen Erregung und Aufgabe die Leistung, dass es ist ein Zustand der Erregung, der sich optimal für behavioral Leistung in einer bestimmten Aufgabe. In dieser neuen Studie, die Forscher zeigten, dass Sie neurofeedback in Echtzeit zum bewegen einer einzelnen Erregung von der rechten Seite des Yerkes-Dodson-Kurve nach Links, in Richtung zu einem Zustand der verbesserte performance.

„Was ist spannend über unseren neuen Ansatz ist, dass es für verschiedene Aufgabenbereiche,“ Sajda fügt. „Dies umfasst klinische Anwendungen, die selbst-Regulierung als eine gezielte Behandlung, wie psychische Krankheit.“

Die Forscher untersuchen nun, wie neurofeedback kann verwendet werden, zu regulieren Erregung und emotion für klinische Bedingungen wie PTSD. Sie werden auch entdecken, wie Sie die online-überwachung von Erregung und kognitive Kontrolle zu informieren, human-agent-teaming, wenn Roboter und Mensch arbeiten zusammen in einem high-stress-situation wie eine Rettung. Wenn der Roboter Informationen über die menschliche Erregung Zustand, könnte es wählen, Ihre Aufgaben in einer Weise, die reduziert seine Teamkollegen die Erregung, schob Ihr/ihm in eine ideale performance-zone.