文摘
最近神经成像技术的理论和技术的进步现在允许使用记录大脑电活动为非最终用户负担得起的和用户友好的设备。越来越多的教育工作者和艺术家已经开始使用脑电图(EEG)控制多媒体和生活艺术的内容。在本文中,我们引入一个新的概念基于脑机接口(BCI)技术:Brainarium。Brainarium是一种新的教学和艺术工具,可提供和说明科学知识,以及科学探索的新框架。Brainarium由便携式天文馆是大脑被用作比喻的装置。这是通过将多媒体内容在天文馆圆顶和显示脑电图数据实时记录从一个主题使用脑机接口(BMI)技术。系统已经证明通过几个表演涉及一个主题之间的交互控制体重指数,一个音乐家,观众在一系列的展览和研讨会在学校。我们报告反馈134参与者填写问卷对他们的经验。我们的结果显示改进的主观学习与传统的方法相比,改进的娱乐价值,提高吸收的材料,和小的不适。
1。介绍
这个世纪,新的脑成像技术的发展,这让我们更好地了解我们的大脑功能,当我们经历不同的心理状态。大脑出现作为一个关键综合的器官,各种输入同时加工和组合:感受外界刺激的刺激,也就是说,来自外部世界的刺激,本体感受的输入,提供身体状态信息,或内感受器的输入,如思想、情感、和其他内部经验(1]。这个处理是终生学习的结果,塑造,通过我们的相互作用和适应我们的神经系统与世界(2]。
发现的一些核心流程的潜在的脑电活动,我们发现了一种新的方式看待生物的大脑,获得的见解的功能感知和内部空间。当数千组神经元在大脑中,坐在面向彼此亲密的距离,在同一个方向,同步发射,他们联合电活动加起来并生成一个电场,足以被捕获在头皮上。由于电子技术的发展,信号处理,计算机科学,我们现在可以记录不同的电脑节奏毫秒精度和实时处理这个活动通过将电极在受试者的头上。脑电图(EEG)的技术现在广泛应用在基础和临床研究,以及诊断工具在临床环境。除了基础研究和临床应用,EEG节律最近用于实时控制计算机。脑机接口(BMI)或大脑计算机接口(BCI) [3- - - - - -5)特征的脑电图活动模式在特定的心理活动被映射到一个给定的计算机命令。一些BCI系统允许控制机械装置,图形界面或视频游戏使用的想法。科目可以自愿学习培训特定的大脑脑电波模式为了正确病理大脑的活动。这个特定范围的应用程序称为neurofeedback或神经病治疗6- - - - - -8]。
当脑电图开始被记录在1930年代,研究人员发现大脑中几种典型的节奏可以在头皮表面记录电活动。第一个“脑电波”被脑电图的父亲,伯杰(9]。计价使用第一个希腊字母,α,成为了“阿尔法”节奏,大脑的节奏,以每秒大约10周期振荡(10赫兹)。这节奏是特别积极当一个人醒着,与他/她闭着眼睛休息或放松(10,11]。使用α脑波来创建或调节声音和/或音乐开创了卢西尔(12在最近的1965年。在1969年晚些时候,Kamiya显示可以自愿控制α脑波律动和调节音频实时反馈(13]。
在神经科学技术和理论进展之后,计算机科学、信号处理、脑电图信号最近使用的新方法(14,15]。和负担得起的和用户友好的脑电图描记器系统的发展,最近几年已经看到越来越多的艺术项目使用脑电活动作为输入或生产或调节方式的艺术内容,比如计算机图形学中,动画,音乐,和编排。创建了几个表演在音乐的概念生成使用脑波[16- - - - - -19]。全球思维项目(http://www.globalmindproject.com/)是这样的一个艺术项目的一个例子。这个系统允许视听传播的大脑数据的呈现,,当结合活交互性能,有助于进一步开发新的互动艺术作品。根据克拉克,美国文化和荣誉研究员沟通墨尔本大学,“聚集在聚结的自我和技术,并给出了艺术家与EEG耳机自动机——自营机器和有意的,自发的人,有能力影响和受影响的屏幕上的图像生成”(20.]。
最近的另一个实现由一个团队开发的伦斯勒理工学院学生耶胡达Duenyas无穷模拟器包括控制3 d自动操纵系统使用特定的脑电波模式(21]。这个设备导致的创建提升项目(http://theascent.co/),一个真人,参与式戏剧经验相结合的思想控制,通过一个自动悬浮定制的升降平台系统。
我们与重要的系统使用类似的想法添加一个身临其境的环境。这是第一次我们的知识实时脑电图录音被显示在一个完整的圆顶身临其境的环境允许直接的空间化(空间转换)的脑电波数据。的一个主要的创新和优势我们的系统也大脑比喻关于设备的形状。在开发的应用程序,它允许直接投射脑电图地形活动的天文馆圆顶表面如果观众站在大脑的中心,仰望电子大脑活动预计在头皮上。
“Brainarium”(原“Cerveaurium”在法国)最初设计目前神经科学概念在一个有趣,有吸引力,和互动方式教育和娱乐的目的,通过混合的艺术和科学。在本文的方法部分中,我们将首先展示系统的一般概念和架构以大纲及其一般功能说明,描述第一次Brainarium性能设计,和细节的具体实现性能使用开源软件平台。在结果和重要接待部分,然后我们提到我们的设备已经使用的背景在展览在博物馆和“大脑的意识周”和现在Brainarium观众的经验数据。在讨论,我们最后介绍潜在的扩展和进一步发展我们的系统领域的教育、娱乐、艺术,更确切地说它的神经病治疗等在临床应用中可能的好处。
2。方法
2.1。概念和总体设计
数据1和2总结系统的体系结构和不同的硬件组成的。脑电图信号获得对一个人出现在圆顶。这些数据所示,我们使用了Emotiv Epoc耳机(Emotiv, Inc .),其中包括14个金属电极记录电子脑波头皮表面在240赫兹的频率(每秒240个样本),但任何脑电图系统兼容BCI软件可以使用。信号传输,使用无线连接电脑。这一处理单元处理信号处理部分和计算控制信号,将用于驱动多媒体内容。视觉表征终于通过视频投影仪投射到一个天文馆圆顶配备了半球形透镜(系统可以适应项目半球镜将反映图像圆顶表面而不是直接项目圆顶使用半球透镜)。系统可以升级到multiprojector圆顶系统但使用便携式充气圆顶的主要优势和monoprojector半球投影系统是它降低了总成本,并允许一个流动的使用。电脑显示器适配器应该有两个视频输出,以允许同时控制不同的软件在一个屏幕上和输出视频投影仪的圆顶。此外,视频分配器用于视频信号发送给第二个屏幕,这样驾驶性能的人可以看到被投影。
如果系统中使用的一门艺术和科学的性能,可以记录大脑电活动从观众的一员,一个组织者的投影,或一个艺术家参与活动。我们的设备打开一个广泛的可能性在我们集成和使用第一次的性能如下:(我)交互动画在计算机图形学中通过脑电(s)活动。(2)可视化相关的大脑的节奏(阿尔法节律)视觉输入的抑制,当闭上眼睛或放松。(3)实时显示地形特征的脑电活动。(iv)互动演示的大脑结构的3 d模型。
提出系统的总体实现之后,接下来的部分将致力于每一个应用程序的描述。
2.2。一般的实现
我们的设置是基于结合一个半球投影系统,如用在天文馆,大脑半球投影表面和计算机接口系统。由于每个功能块系统的模块化,各种解决方案可以根据预算限制和开发可用的材料。我们在写这篇论文,建立这样一个系统的成本可以从约5000美元到十万美元不等当使用研究级装置;这里提供的中间设置成本约40000美元,尽管我们还提供建议如何构建一个类似的系统,一个较小的数量。
投影,我们使用了一种便携式天文馆系统,由一个Digitarium®三角洲便携式数字天文馆系统(22)和洋地黄™便携式穹顶(23)直径7米。然而,两半球投影系统和投影表面可以以较小的成本使用定制工具(24- - - - - -26]。我们实现了一个低成本的解决方案来取代Digitarium三角洲便携式数字天文馆系统。这个解决方案由四个部分组成:一个完整的高清视频投影仪(宏碁H7531D),一个电容器(罗德斯多克电视Heligon 75毫米F / D = 1.1可以取代了经典的50 mm F / D = 1.4加上+ 4度透镜),50 mm 45°镜山(天空观察者)和鱼眼镜头(Peleng 8毫米f3.5鱼眼镜头)。我们使用的穹顶是由厚织物夸大了一个强大的粉丝。这个解决方案可以更方便运输和设置系统相比,刚性圆顶的解决方案。然而,这种方法的缺点是需要把风扇打开为了保持圆顶的膨胀。即使不是风扇的声音覆盖穹顶内部的声音播放,还创建了一个分散注意力的背景噪音。
经典的控制台由个人电脑配备了双屏图形卡强大到足以处理高清投影和两个液晶显示器。其中一个液晶显示器是用来控制演示。在第二个图形输出、视频分配器用于显示信号发送到控制液晶显示器和投影仪的视频。EEG信号采集,研究版包Emotiv Epoc耳机使用的27]。Emotiv Epoc是一个可穿戴的脑电图14镀金电极组成的“耳机”。为了记录大脑产生的电信号,每个电极都是由一个小felt-based颗粒,作为电极与头皮之间的桥梁。这些颗粒必须浸泡在生理盐水,水与盐混合,它允许从皮肤电传导到金属电极颗粒。使用该系统的优点是相对较低的成本相比,面向临床或研究的设备。也是无线、快速、容易设置,并提供一定程度的空间分辨率,因为它有14个电极。然而,临床或研究脑电图系统可以使用更好的信号质量如果可用。干活性电极是最适应这样一个系统,因为他们提供可接受的信号质量,最低准备时间,但他们仍然昂贵的日期比Emotiv Epoc解决方案。
软件用于运行系统的完整列表描述了表1。除了Emotiv软件套件(提供的基本软件包由Emotiv Epoc耳机),用来做信号处理和可视化的软件是开源社区的一部分。对于分形应用程序,软件包“当心OSC”被用来收集数据从Emotiv控制面板软件,并把它作为一个开放的声音控制(OSC) [28流可视化软件。互动分形视频显示使用vvvv软件(https://vvvv.org/),简单的原型设计和开发的图形化编程环境。vvvv软件应用程序旨在促进与物理接口的处理大型媒体环境,实时动画、音频和视频,可以同时与许多用户交互。免费OpenVibe软件(29日)是用于信号采集、信号处理和可视化的脑电图数据脑电图地形的上下文的应用程序。最后,大脑三维模型应用程序开发使用搅拌机(https://www.blender.org/),一个免费的开放源码的3 d内容创作套件,并呈现的嵌入式实时完整圆顶插件(30.]。我们提供额外的插件和软件为我们的应用程序开发的一个开源许可下(31日]。
2.3。性能设计和实现
在本节中,我们详细技术实现的每个应用程序用于不同阶段的原始性能为Brainarium设计。
2.3.1。人脑控制动画的分形
这个应用程序是一个现场互动的例子。图3描述的一般体系结构的硬件和软件应用程序。
我们首先把脑电图帽在这个问题上的头。理想情况下,主体的α脑波应该大相比,整体的电磁噪声。因为个人的大脑显示不同的电有节奏的活动,一些科目可以表现出低振幅α振荡,这可能使它更难以处理的信号没有先进的工件拒绝技术的使用。会话之间由于时间限制,我们经常问一个预选的人与已知的高振幅阿尔法节律(即。,容易观察到的信号跟踪)。
后检查电极接触质量和信号质量,执行校准步骤持续大约两分钟为了评估的一些统计特性感兴趣的信号的振幅为选定的主题如它的平均值和标准偏差。我们使用了索引提供的“冥想”Emotiv控制面板控制信号。因为它没有被Emotiv公开,我们没有准确的公式用来计算这个指标的原始脑电图信号。然而,它是与α呈正相关节奏和放松。Emotiv索引结果统计分析基于大型规范的数据库收集的许多学科,因此已经规范化。然而,校准过程仍然是为了适应系统使用主体的具体统计数据。在我们的例子中,我们使用了标准差和均值的“冥想”指数校准期间作为参考价值调整反馈设置。
在第一分钟的校准我们问这个话题保持他的眼睛开放,在第二分钟我们保持闭着眼睛问他。即使这个话题已经进行了实验,重复校准的步骤是很重要的因为脑电图特征广泛不同一整天,从一天到另一个。“冥想”值计算的闭上眼睛,睁眼,用于校准系统,允许平衡行为动画的视觉反馈。一旦执行校准,会话开始视频反馈投射在圆顶和观众进入圆顶。与此同时,一个专业的音乐家即兴创作是基于视觉显示。这允许创建一个完整的主题戴着脑电图装置之间的互动反馈回路和音乐家(图4(一))。音乐家使用他所看到的灵感圆顶播放音乐和适应它。此外,他可以参与一个相互作用与脑电图的佩戴者可以诱发的变化显示什么。
(一)
(b)
“冥想”措施控制显示投射在圆顶。我们使用放大曼德布洛特的系综分形作为视觉反馈。给出更详细的视频使用在以下段落;我们这里关注交互配置。速度和方向(向前或向后)的变焦取决于主体的脑波戴着脑电图帽。系统成立动画播放了,仿佛潜水或前进到分形,当当前主题产生的α波振幅超过平均水平。相比之下,当当前α波振幅比平均水平低,动画是落后的,好像离分形旅行。动画的速度调制的区别的当前值α“冥想”波振幅及其平均振幅;即缩放变得更快的当前值是远离的意思。因此,“冥想”价值等于平均值将导致一个静态图像。
穹顶的形状预测是分形的。二维分形是一个数学表达式,可以表示为一个二维的图像。我们选择使用分形,因为除了他们的审美维度外,越来越多的研究显示,大脑活动的某些方面甚至分享一些自己的结构特性与分形(32- - - - - -35]。因为分形数学表达式的基础上,没有理论极限分形图像的分辨率使它可以放大图像的一小部分和扩大它无限期。分形图像的另一个特点是其结构保存不管”放大。”最后,自相似分形图像的表示。如果适当的“变焦”应用于分形图像,相同的图像可能再次被发现。一个有趣的特性造成的使用分形动画是它产生身临其境的隧道效应。
分形图像的Brainarium被放大或缩小了动态分形图像。中使用的动画Brainarium是“预先计算的旅程进入曼德布洛特分形集的核心”(http://www.hd-fractals.com/),这是Benoit Mandelbrot命名,数学家研究和推广(36]。在我们的演示功能使用的视频760放大曼德布洛特分形集,它是由Teamfresh (http://www.hd-fractals.com/),一个独立的生产公司,专业本身呈现分形动画。我们使用商用高清版本的动画。分形视频控制应用程序专门为这个项目使用vvvv,实现简单的原型设计和开发一个图形化编程环境(https://vvvv.org/)。我们为这个应用程序开发的vvvv补丁免费(31日]。
2.3.2。脑电图地形实时应用程序
特定的软件应用程序中可以看到图3。在第二部分的性能,参与者观察脑电图原始脑波,其次是表示地形或脑电图脑波是如何分布在头皮表面。这些脑电图地形可以比作地形高程地图用于徒步旅行。而不是代表地球表面的地形高程,颜色代表一个特定的脑电波的力量在头部表面在不同的位置。在我们的例子中,我们专注于脑波频率乐队从8到12赫兹称为α乐队。α脑电波振幅变化迅速在时间和空间,这种动态可能呈现为彩色动画地图的圆顶。地形表示使用经典的二维球面投影或交互式3 d模型从OpenVibe软件(29日]。使用这个设置,参与者可能观察到当闭上眼睛,α波振幅的增加代表着后脑勺的圆顶。激活的大脑的一部分被称为枕骨区域,这是一个大脑区域主要致力于视觉处理。当这个地区不处理视觉信息,也就是说,当闭上眼睛,α波增加在这个大脑区域。另一种增加α波振幅在整个大脑问这个话题进入深度放松状态,但这需要更多的培训的主题,这是更难以实现在一个会话:我们已经成功执行这个演示的第二部分只有几个科目。虽然大脑动态显示在穹顶,一个音乐家同时玩他的乐器,试图帮助主题进入更深层的放松状态,同时给他使用自己的听觉反馈对他放松状态的解释进行脑电图(图模式4 (b))。我们有一个开源许可下可用OpenVibe软件场景我们开发显示α波地形(31日]。
2.3.3。大脑神经解剖学使用3 d交互模型
后两个交互式实时脑电图会话,我们演示的最后部分交互显示,人类大脑皮层的不同部分体积。尽管BCI没有参与这部分,我们还想描述它短暂保持完整的描述系统的特性。根据地形总值的约定,大脑皮层可以分为四叶:颞叶、枕叶、顶叶、额叶。系统使用搅拌器游戏引擎开发(https://www.blender.org/)允许操纵三维模型为了显示不同的叶和介绍一些基本的神经解剖学的概念。我们实现了在不同的轴旋转,放大和缩小投影的三维模型的圆顶。使用“搅拌机的3 d模型渲染嵌入式圆顶插件”来补偿由于dome-specific投影透镜和表面变形。我们正在公开搅拌机文件我们发达31日]。
3所示。结果和重要接待
创新方面,我们的项目是结合实时脑电活动与一个身临其境的完整的圆顶环境可视化工具。参与者坐在封闭的空间投影穹顶内部,导致一个特殊的氛围和感觉。此外,科学和艺术内容交互显示利用投影的形状之间的类比空间和大脑的球形附近(见方法)。参与者所听到的并不一定局限于什么是圆顶内,作为投影表面的材料没有隔音。然而,穹顶的声学属性是特定于其半球形状,这倾向于提高参与者的经验。
期间Brainarium就任“大脑的意识周,”事件组织每年在所有大型的欧洲城市。一周,一系列展品给公众的大脑研究的最新进展。在2013年“大脑的意识周”,我们执行超过17会话展示Brainarium 200多万游客。这鼓励开始后,我们的演示也提出了在巴黎在认知科学论坛”Couvent des Cordeliers”,在巴黎的医学院,它被证明是一个非常受欢迎的动画在一天之内有超过180名游客。我们的项目也出现在法国西南部的最受欢迎的报纸读者(600万),“La服饰”,还提到了在当地的广播电台。现在经常要求表现在越来越多的城市在法国和比利时,车间在小学和中学,和不同的国家法国国家科学周等活动。
填写了一份调查问卷参与者表现后收集他们的感受和他们的经验如何Brainarium比较传统他们出席会议和讲座。
此问卷允许我们对参与者收集人口数据,在四个封闭式问题李克特量表,和开放的文本字段,主题可以自由给我们他们的反馈。第一个问题问参与者是否他或她觉得这种类型的示范促进学习和记忆相比传统的会议。回答是给5分李克特量表在一个从1(“不”)到5(很多)。第二个问题问参与者是否比传统的会议或更有趣的课程。回答是给5分李克特量表在一个从1(“少娱乐”)到5(“更有趣”)。三个参与者是否解决问题或多或少的吸收3 d圆顶上的表现相比,传统的矩形屏幕上演示。回答是给5分李克特量表在一个从1(“吸收”)到5(“吸收”)。最后,第四个问题问参与者(即都感到不舒服。,如果他觉得头晕)由于3 d圆顶上的演讲。回答是给5分李克特量表在一个从1(“不”)到5(很多)。我们收集的数据共有134名参与者在两个截然不同的性能的地方,在四个不同的日子。 52 participants were men and 82 were woman with an average age of岁的所有参与者(最低年龄是7;最大年龄为80岁)。
问卷调查的结果在图所示5。我们的结果显示改进的主观学习与传统的方法相比,改进的娱乐价值,提高吸收的材料,和小不适没有参与者经历强烈的不适。
(一)
(b)
(c)
(d)
4所示。讨论
天文馆圆顶曾经被用来显示不同的内容。然而,据我们所知,这是第一次,脑电图数据实时显示在这样的环境中。我们演示似乎引起一定程度的受欢迎的成功,似乎为参与者提供一种新型的互动体验。因此,我们取得了我们开发的所有工具中可用的公共领域感兴趣的人复制我们的演示。
在下面几节中,我们将集中在四个领域的应用Brainarium可能被使用和进一步发展:教育应用、娱乐应用,艺术应用,身临其境neurofeedback应用程序。
4.1。教育和培训的应用程序
当前Brainarium设置已经提供了教育材料解释认知科学中的一些基本概念。我们正在探索的可能性,使用立体投影方法,显示内容,目的是提供一个更强烈的身临其境的体验。
我们目前专注于两个古典BCI应用程序移植到圆顶环境和开发教学材料。第一个应用程序包括可视化脑电活动与情绪有关。最近的研究报告说,它可以区分情绪反应和状态实时使用脑电图(14,37]。当参与者戴着脑电图耳机正在经历一个给定的情感,一个适当的动力模式反映了主体的情感将会显示在圆顶。第二个应用程序包括可视化脑电活动与真实的和想象的肢体动作。身体运动的执行或精神可视化产生典型的脑节奏(38]。这些节奏被记录在头皮表面,可用于控制视觉显示甚至机器设备。此外,在这些领域带来的功能磁共振成像研究结果可以证明补充解释,显示大脑区域和过程。最终目标是使用交互式和身临其境的维度创建并刺激好奇心,注意力和兴趣,为了服务于教学目的。
4.2。娱乐应用程序
的Brainarium可能被用作一个身临其境的环境基于BCI的游戏。BCI出现作为一个潜在的新方法来控制视频游戏或虚拟世界39,40]。几个脑电图产品专门为BCI开发游戏最近向公众提供商业游戏的形式(星战力量教练和Mindflex Matel, Inc .)和视频游戏(Mindout:http://www.mindoutgame.com/,免费的41])。几个游戏工作室甚至专门单独设计BCI游戏(MindGames:http://mindgames.is/达努的梦想:http://www.dreamsofdanu.com/)。
浸入式环境如半球投影表面已经用于视频游戏(例如,搅拌机完整的圆顶兼容的游戏引擎)(30.),但从未结合BCI系统。此外,它已经在先前的一项研究指出Lalor et al。42],科目多通道反馈报告,如visuoauditive反馈Brainarium交付的,是有用的在学习控制比赛,这表明浸增加感觉,因此提供了一个更愉快的游戏体验。
然而,参与使用脑波控制游戏的任务可能是过于苛刻,可能降低游戏体验。纳尔逊et al。43)表明,浓度在BCI任务与虚拟现实环境中存在的感受。然而,他们报告一样,随着时间的推移,BCI控制变得更加自动对象作为他们的大脑适应设备,使他们逐渐吸收的更多的虚拟现实环境,感受更多的礼物。这个描述不同大多数受试者经历相同的虚拟环境没有BCI报告:最初参与者感到高的存在就会逐渐下降——因为他们意识到虚拟环境的限制(44]。
但是圆顶带相比,一个典型的头安装虚拟现实设备如3 d眼镜?一个实验研究用户体验的一个身临其境的装置称为洞穴(45),一个房间的用户提供实时高分辨率图像区预计3日墙壁和地板,它提供了一个体验类似于一个圆顶的环境。他们比较的经验用户在多个环境:不浸,头安装3 d眼镜,山洞里。受试者认为洞穴提供一个身临其境的体验比其他所有条件。主题还报告说,洞穴比头部安装护目镜更舒适。有许多潜在的视觉不适的原因当观看立体显示器(46]。其中一个是vergence-accommodation冲突,也就是说,少量的左/右不对称,这可能是目前在所有传统的立体声(47]。这些结果支持基于圆顶或房间的系统生产高度浸入式环境。
4.3。艺术的应用
越来越多的探索性工作使用数字媒体和交互设备的新兴艺术,互动艺术的相对较新的领域。这发展流派艺术通常有公众提供输入部分为了确定或创建的内容的特征。互动艺术提供了一个为艺术家和公众之间的对话通过潜在的行动或反应,引入有意的或被动的方式行动的艺术品。
Brainarium是特定的参与者脑波是交互性的来源。艺术家可能调节多媒体作品投射在圆顶基于参与者的脑电波。正如教育应用程序部分所提到的,艺术家可以提取主题的情感和适应在圆顶的艺术形式。我们的系统最终可能住coparticipation涉及一个或多个参与者戴着脑电图耳机。
4.4。使用浸入式Neurofeedback医疗应用程序
Neurofeedback大脑是一种临床环境中使用计算机接口应用程序来帮助治疗病理特征(48- - - - - -51]。Neurofeedback被用于治疗神经心理疾病,癫痫,小儿多动症、成瘾,抑郁症6,52,53),以提高性能(压力管理、创造力、注意力和焦点,控制冲动的7,8,54- - - - - -57])。neurofeedback背后的想法是,病态心理产生异常脑节奏。通过训练患者控制自己大脑节律和抑制病理性的,有可能治疗特定精神疾病。注意,neurofeedback尚未被广泛接受的科学和医学社区虽然最近的神经科学作品显示一定程度的临床疗效和一个光明的未来学科(58- - - - - -62年]。
最近的研究结果证明,在neurofeedback训练,浸倾向于提高训练效率比经典反馈2 d屏幕上(63年]。如上所述,Lecuyer et al。64年),虚拟现实(VR)技术提供激励,安全,和控制条件,使改善BCI学习。报道在最近的一次审查Pfurtsheller et al。65年),一个现实的虚拟和身临其境的环境增强了的感觉存在,任务绩效,以及皮质激活(66年- - - - - -68年]。研究表明,更多的游戏和迷人neurofeedback应用程序常常导致一个更好的性能(69年,70年]。主题报告游戏更刺激和多通道身临其境的反馈是有用的42]。
先前的研究已经与neurofeedback(虚拟现实眼镜使用63年),但neurofeedback从未在浸入式环境像我们在这里呈现。浸入式环境可能对病人提供许多其他好处,如减少训练时间,提高了分类精度,增加的沉浸感和在一个人工设置,并减少无聊或疲劳71年]。最后,在治疗neurofeedback会话的上下文,圆顶环境提供了一个独特的环境增强了患者和治疗师之间的亲密关系。
特定领域的情感管理,功能磁共振成像neurofeedback最近带非常有前景的结果72年- - - - - -76年]。然而,尽管记录的难度与情绪有关的大脑皮质下区域的一代,结果与脑电图记录(14,15,37)可以延长和精制,以受益于高时间分辨率的脑电图和目标特别是皮质参与情感监控和监管77年]。独立分量分析和源重建方法可能用于提高脑电图空间分辨率和信噪比。大炮et al。78年)表明,边缘叶和海马的活动可以使用LORETA记录和可视化在情感记忆。在另一项研究中,大炮等。79年)表明,可以学会自我调节活动前扣带回,大脑的这一区域已知参与认知和情感的过程。ICA neurofeedback和LORETA neurofeedback确实可能Brainarium身临其境的设置等。在虚拟现实技术领域的最新发展,一些研究认为支持几个受益于使用虚拟现实技术在治疗各种疾病或疾病相关的情绪,如焦虑障碍(审查[80年])。结合BCI和VR不仅可能有助于更好的监控,因此优化治疗,但也生出新的治疗技术。
5。结论
我们首先描述了实时交互系统允许予电子大脑活动的可视化类人脑形状的浸入式环境。这个设备最初旨在提供科学知识使用教学媒体之间的交叉艺术、科学和技术。其模块化的体系结构允许扩展,适应各种实现解决方案利用部署的成本不同的上下文中。这种创新的概念可以进一步发展成为一个丰富多样的应用在教育、娱乐、艺术、和医疗领域。
相互竞争的利益
作者宣称没有利益冲突。
确认
作者要感谢艺术和科学协会“Les Chemins Buissonniers”在这个项目上合作,协会La Ligue de l 'Enseignement借给演示的圆顶,协会“InCOGnu”提供了Emotiv Epoc耳机,和伊莎贝尔Cirla,专业音乐家演奏在现场展品。这个项目是由从农场neuroinformatics基金会的资助和法国教育部的资助研究人脑计算机接口。