Имени М. В. Ломоносова Биологический факультет



страница3/8
Дата27.10.2016
Размер0.52 Mb.
Просмотров386
Скачиваний0
ТипКурсовая
1   2   3   4   5   6   7   8

Оценка работы ИМК


ИМК – это прежде всего средства коммуникации, поэтому одна из основных величин, используемых для оценки работы ИМК, – это скорость передачи информации (ITR – information transfer rate), характеризующая одновременно скорость и точность работы.

Если в цикле N возможных вариантов выбора, и все они с равной вероятностью могут быть целевыми для пользователя, если вероятность (P) того, что целевой объект действительно будет выбран, остается постоянной, если вероятности всех остальных выборов равны между собой, то есть равны, количество бит информации, передаваемой за один цикл, будет определяться по формуле (Wolpaw et al., 2002):



WSR (показатель количества введенных символов - maximum written symbol rate) - количество символов (команд), которое испытуемый может безошибочно ввести за одну минуту.



где T – время, затрачиваемое на выбор одного элемента, а SR – число введенных символов – определяется по формуле (Townsend et al., 2010).

Поскольку для практического использования P300 ИМК необходимо исправление допущенных ошибок, интерфейс должен позволять стирать последний введенный символ. То есть для исправления одной ошибки требуется как минимум два дополнительных ввода: стереть ошибочный символ и выбрать верный. Sellers et al. (2006) посчитали, сколько раз необходимо ввести символ, чтобы безошибочно ввести последовательность из 10 команд при точности работы от 50 до 100%. При точности 51% необходимо 500 раз вводов. При двух вариантах выбора точность работы 80% в два раза уступает точности 90%, которая, в свою очередь, в два раза хуже 100% точности (Wolpaw, 2002).

В современных P300 ИМК ITR может достигать 60 и более бит/мин (Wang, 2012).



P300 компонент ERP


P300 это волна в составе ERP (event-related potentials - потенциалы, связанные с событиями), возникающее в ответ на целевые стимулы в так называемой (англ. “чудак”) парадигме, которую впервые предложил Sutton в 1965 г. Дизайн, который предложил Sutton, включал в себя два типа пар стимулов: в одном случае первый стимул в паре задавал модальность последующего, в другом за первым стимулом могла следовать как вспышка света, так и щелчок. При этом предъявление неожиданного стимула вызывало заметное положительное отклонение в ERP с латентностью 300 мс. Если вариировать вероятность предъявления стимулов в «неожиданных» парах, то стимул с меньшей вероятностью будет вызывать большее по амплитуде положительное отклонение.

P3 возникает в ответ на стимулы разных модальностей, но в этой работе мы будем рассматривать потенциалы, возникающие в ответ на визуальные стимулы.

Несмотря на обилие публикаций, посвященных P3 и влиянию различных факторов на его параметры, природа когнитивных процессов, обуславливающих возникновение P3, не ясна. Donchin предложил рассматривать P3 как «обновление контекста», то есть согласование представлений индивида с изменяющимися условиями внешней среды (Donchin, 1981), но эта гипотеза не получила строгого экспериментального обоснования.

Во многом сходная гипотеза «восстановления образа» (template restoration) (Gonsalvez, 1999, Johnson, 1986) придает большее значение не эффектам последоватеьностей, а временным эффектам, и предполагает постепенное стирание образа (или образов, каждый из которго соответствует определенному классу объектов) во времени. При предъявлении стимула его образ обновляется, восстанавливается, и этот процесс будет тем более выражен, чем сильнее образ объекта стерся, то есть чем больше времени прошло с его последнего появления.

Временное окно P300, обычно задаваемое 250-600 мс для визуальных стимулов, включает в себя несколько компонентов. Squires, Squires и Hillyard в 1975 году впервые выделили фронтально локализованный комопнент P3a и имеющий максимум в теменной зоне P3b (Squires, Squires, Hillyard, 1975). Неожиданные и нерегуляные изменения высоты звука вызывали оба компонента, но P3b возникал только в том случае, когда эти изменения тона имели отношение к заданию, то есть были ожидаемы, в работе Verleger et al. показали, что фронтальный P3 возникает в ответ на действительно неожиданные стимулы (Verleger, Jakowski, Wauschkuhn, 1994), однако неясно, насколько фронтальный P3 в данной работе соответствовал тому P3a, который наблюдала группа Squires. В настоящее время обозначение P300, или P3 используется по отношению к P3b.

Физические характеристики стимула влияют на амплитуду P3. Интенсивность стимула в первую очередь влияет на амплитуду сенсорных компонентов ERP, что позволяет предположить влияние и на более поздние “когнитивные” компоненты. В своих работах Джонсон (Johnson, 1986) предлагает объяснять это явление тем, что более сильный стимул воспринимается как более значимый, следовательно, вызывает P300 больше амплитуды. Интенсивность стимула может повышать общий уровень возбуждения, что ведет к увеличению амплитуды компонент ERP прежде всего для аудиаторных стимулов (Putnam and Roth, 1990).

Помимо физических характеристик стимуляции, амплитуда P3 тем выше, чем ниже вероятность предъявления целевого стимула, эта зависимость наблюдается в широком диапазоне вероятностей (от 0.1 до 0.9) (Duncan-Johnson, Donchin, 1977). Кроме того, эта зависимость верна как при установлении определенной вероятности возникновения целевого стимула в течение всего эксперимента, так и для локальной вероятности, то есть при варьировании вероятности между различными последовательностями стимулов в одном эксперименте (Johnson, Donchin, 1982)

Многие авторы указывали на «эффекты последовательности», то есть влияние структуры предшествующей целевому стимулу последовательности на амплитуду P3. Эффекты последовательности включают в себя:



  • эффект совпадения или несовпадения, то есть последовательности NT (здесь и далее: N – нецелевой стимул, T – целевой стимул) вызывает P3 большей амплитуды, чем TT, то же применимо к последовательностям, состоящим из трех и более элементов (NNT vs. TTT, NNNT vs. TTTT и т.д.) (Squires et al., 1977). Такой же наблюдается для последовательностей целевых стимулов, предшествующих нецелевому, то есть амплитуда P3 для нецелевого стимула уменьшается в ряду TTTN>TTN>TN (Squires et al., 1977);

  • длина последовательности нецелевых стимулов (NNNT vs. NNT vs. NT), то есть амплитуда P3 линейно увеличивается при увеличении числа нецелевых стимулов, предшествующих целевому (Gonsalvez et al., 1995);

  • эффект незакономерных последовательностей (NTNTT vs. TNTNT): при закономерном чередовании стимулов возникает P3 меньшей амплитуды, чем если категория следующего стимула непредсказуема. Этот эффект вносит меньший вклад в амплитуду P3, чем вышеописанные эффекты последовательностей (Squires et al., 1977).

Эти эффекты наблюдаются независимо от состава последовательности нецелевых стимулов, проявляясь как при двухстимульной, так и при трехстимульной (1 целевой и 2 нецелевых стимула) парадигме. В экспериментах Johnson и Donchin амплитуда P3, вызываемая целевым тоном с вероятностью 0.33 не зависела от того, был ли нецелевым один стандартный тон с вероятностью 0.66, или имели место два равновероятных (p = 0.33) нецелевых тона (Johnson, Donchin, 1980). Сourchesne, Hillyard и Сourchesne использовали в качестве стимулов буквы алфавита: целевой стимул (буква B) с вероятностью p = 0.15 предъявлялся среди нецелевых стимулов (буквы D-Z), при этом буква B возникала с больше вероятностью, чем каждая из нецелевых букв, и вызывала P3 высокой амплитуды (Сourchesne, Hillyard, Сourchesne, 1977). Иными словами, амплитуда P3 зависит не от вероятности возникновения индивидуального стимула, а от вероятности, с которой предъявляется определенный класс стимулов, независимо от количества составляющих этот класс индивидуальных стимулов.

Gonsalvez et al. при изучении амплитуды P3 предположил руководствоваться не вероятностями целевых стимулов и структурой предшествующих им последовательностей, а интервалом между целевыми стимулами - критерием, включающим в себя все вышеперечисленные эффекты. Это предположение было экспериментально доказано (Gonsalves et al., 1999, Gonsalvez, Polich, 2002).

Испытуемым предъявляли аудиаторные стимулы (частый 1000 Гц, p = 0.25 и редкий 1200 Гц) в псевдослучайном порядке, таким образом, что интервал перед целевым стимулом мог составлять 0.5, 1, 2 или 4 мс, а длина последовательности нецелевых стимулов перед предъявлением целевого могла состоять из одного-пяти нецелевых стимулов. При фиксированном интервале между целевыми стимулами длина последовательности не влияла на амплитуду P3, в то время как при фиксированной длине последовательности увеличение интервала между целевыми стимулами вызывало значимое линейное увеличение амплитуды P3. Эта зависимость была более выражена в теменных отведениях, чем во фронтальных.

Амплитуда P3 для визуальных стимулов достигает максимума при интервале 8 с и при дальнейшем увеличении интервала не изменяется (Gonsalvez, Polich, 2002). Амплитуда возрастает с увеличением количества усилий, затрачиваемых на выполнение задания (Isreal 1980), но уменьшается в том случае, если испытуемый затрудняется в определении принадлежности стимула к одной из групп. Джонсон предложил, что качественно зависимость амплитуды P3 от вероятности стимула (P), неясности определения (U) и количества затраченных усилий (R) можно выразить следующей формулой (Johnson 1986):



.

Латентное время P3 зависит от времени, затрачиваемого на категоризацию стимула, поэтому любое воздействие, замедляющее отнесение стимула к одной из категорий, будет увеличивать латентное время (McCarthy, Donchin, 1981), при этом оно не зависит от времени, затрачиваемого на выбор ответа и сам ответ или на любой другой процесс, происходящий после категориации стимула. Время ответа зависит и от времени категозации стимула, и от времени, затрачиваемого на выбор формы ответа.

Латентное время, как и амплитуда P3, зависит от интервала между целевыми стимулами, при увеличении которого латентное время P3 сокращается (Gonsalves et al., 1999).



Поделитесь с Вашими друзьями:
1   2   3   4   5   6   7   8


База данных защищена авторским правом ©nethash.ru 2017
обратиться к администрации

войти | регистрация
    Главная страница


загрузить материал