新的神经反馈系统可帮助人们管理唤醒并保持最佳表现

新的神经反馈系统可帮助人们管理唤醒并保持最佳表现

在处理要求苛刻的任务时，当我们既不太紧张也不太放松时，最好的结果就会出现。哥伦比亚工程公司的最新研究首次表明，生物反馈循环如何用于使参与者保持唤醒的甜蜜点。

参与者试验期间的参与者之一。

图片来自Josef Faller / Columbia Engineering。

恐惧，激动或平静的感觉会对我们在现实条件下做出决策和执行任务的能力产生深远的影响。你可以更轻松地穿越离地面几厘米或几英寸的光束，而不是空中几十英尺或几米。这种平静状态可以帮助你更快地穿越光束并且降低掉落的可能性。

这个例子说明了太多的唤醒对于企业来说是多么糟糕。然而，太少的唤醒也会损害我们执行任务的能力，因为我们根本没有足够的参与来执行任务。新的研究正在研究如何将觉醒保持在适度的水平，以提高困难的感觉运动任务的表现，例如在崎岖的条件下驾驶飞机或驾驶汽车。

甜蜜点

“无论你是棒球击球手还是股票交易员还是战斗机飞行员，你进入该区域的整个问题一直是一个有趣的问题，”生物医学工程教授Paul Sajda说道。研究合着者。

“我们的工作表明，我们可以利用我们自己的大脑活动产生的反馈来改变我们的觉醒状态，从而显着改善我们在困难任务中的表现 - 这样我们就可以击中本垒打或降落在载体甲板上而不会崩溃。”

该团队使用脑计算机界面通过脑电图实时监测参与者的觉醒状态。20名参与者是CE的学生，他们参加了虚拟现实航空导航任务。作为任务的一部分，参与者必须通过矩形边界飞行模拟飞机。为了进一步“培养”他们的压力和唤醒感，这种情况使得盒子每隔30秒缩小一次; 不用说，这让学生很快就完成了任务。

然而，系统还基于每个参与者的状态生成神经反馈信号。对于每次新的飞行尝试，每个参与者随机分配三个反馈场景之一。在BCI条件下，参与者听到了低速合成心跳的声音。根据EEG测量的参与者的觉醒，这在响度上被主动调节：唤醒水平越高，心跳声越大。虚假反馈没有考虑到唤醒水平，而沉默场景根本没有向参与者提供任何反馈。

总而言之，结果令人鼓舞，该团队写道。参与者在BCI条件下的任务表现与基线相比增加了约20％。

“瞳孔扩张和心率变异性的同时测量表明，神经反馈确实减少了觉醒，导致受试者保持平静，超出了他们通常会失败的程度，”该研究的主要作者，博士后研究科学家Josef Faller说。在BME。

“我们的工作是BCI系统的首次演示，该系统使用在线神经反馈来根据Yerkes-Dodson定律改变唤醒状态并改善任务性能。”

Yerkes-Dodson法则描述了唤醒与表现之间的关系。归结起来，它说性能会随着觉醒而增加到一定程度，之后它会迅速开始下降 - 换句话说，有一个“最佳”唤醒水平会导致任何特定任务的最佳表现。本研究的作者使用他们的神经反馈回路有效地使参与者比基于Yerkes-Dodson曲线的觉醒状态预测更有效。

“我们的新方法令人兴奋的是，它适用于不同的任务领域，”Sajda补充说。“这包括使用自我调节作为针对性治疗的临床应用，例如精神疾病。”

该团队还有兴趣研究他们的反馈回路是否以及如何用于调节临床症状患者的觉醒和情绪。该团队正在考虑的另一项激动人心的研究途径是在人机交互中使用在线唤醒和认知监控。在高压力情况下，例如搜索和救援行动，提供有关人类觉醒状态的机器人信息可以帮助它以减少队友唤醒的方式选择任务。

“良好的人力资源团队，如海军海豹突击队，已经做到了这一点，但这是因为人类代理人可以阅读队友的面部表情，声音模式等来推断觉醒和压力水平，”Sajda说。“我们设想我们的系统不仅是一种更好的方式来传达这种类型的信息，而且更多地是一种机器人代理。”

在“ 美国国家科学院院刊 ”上发表了论文“通过在线神经反馈提高觉醒的条件，提高了人们在严格的感觉 - 运动任务中的表现” 。

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