АННОТАЦИЯ
На первом этапе проекта была разработана методика и программно-аппаратный комплекс синхронной регистрации ЭЭГ и направленности взора человека в процессе работы с ИМК на волне Р300. Регистрация ЭЭГ осуществляется при помощи 8-канального электроэнцефалографа. Регистрация направленности взора осуществляется при помощи установки SMI HiSpeed, обеспечивающей скорость видеорегистрации направленности взора до 1250 кадров в секунду при пространственном разрешении 0.25° - 0.5°. Программной платформа послужила среда Python 2.5 с набором модулей для обеспечения высокоточного предъявления стимулов на экране монитора и скоростной онлайн обработки ЭЭГ-данных для обеспечения надлежащей скорости работы ИМК. Особое внимание было уделено стабильности временных характеристик предъявляемых стимулов, высокой степени синхронизации регистрируемых потоков данных (ЭЭГ и траектории движений глаз), а также формированию логов работы стимуляционного модуля программно-аппаратного комплекса, позволяющих полностью восстановить стимуляционную среду, с которой было предложено работать испытуемому. Последний пункт представляет особую важность для детального анализа данных офлайн. В результате была достигнута как высокая скорость синхронизации ЭЭГ-данных и регистрации положения взора - ± 1 сэмпл данных айтрекера на частоте 500 кадров в секунду, так и предельно возможная точность формирования лога программы стимуляции: для каждого кадра в процессе предъявления стимулов сохраняется позиция всех элементов на экране и их состояние (подсвечен/неподсвечен). Полученная методика была апробирована на 14 испытуемых, программно-аппаратный комплекс продемонстрировал полное соответствие целям его разработки. На втором этапе проекта основной целью стало выявление окуломоторных индикаторов эргономичности графической среды ИМК-Р300. Были протестированы четыре типа графических сред: 1. высокий контраст с элементами без обрамления, 2. высокий контраст с элементами в обрамлении, 3. низкий контраст с элементами без обрамления, 4. низкий контраст с элементами в обрамлении. Было выявлено, что работа в эффективных режимах, комфортных для оператора и характеризующихся наименьшим числом ошибок, отличается меньшей дисперсией фиксаций, чем работа в неэффективных режимах – 12,5 px и 15 px соответственно (p = 0,037). При этом достоверных различий в продолжительности фиксаций обнаружено не было. На завершающем этапе проекта была сформирована группа испытуемых, каждый из которых принял участие в долговременной серии исследований. Перед началом лонгитьюдной серии с испытуемыми были проведены тестовые записи для оптимизации режимов ИМК на волне Р300. Для каждого испытуемого подобран оптимальный режим работы, в котором они работали первые 4 сессии. В начале каждой сессии производилась тренировочная запись, которая использовалась для построения классификатора на основе линейного дискриминанта Фишера. Данный классификатор в последствии использовался для детекции целевых элементов для дальнейшего вывода на печать. Соответственно, в каждую сессию для каждого испытуемого строился новый классификатор. С 5 по 8 сессии план работы испытуемых был усложнён – были добавлены дополнительные режимы работы, некоторые из которых были достаточно сложными: 1. высокий контраст с элементами без обрамления, 2. высокий контраст с элементами в обрамлении, 3. низкий контраст с элементами без обрамления, 4. низкий контраст с элементами в обрамлении. Порядок следования этих режимов в последних 4 сессиях был случайным. Набор слов в каждой сессии осуществлялся буква за буквой, при помощи клавишей мыши включались подсветки матрицы, испытуемый сосредотачивался на необходимой букве, и по завершению цикла подсветок при помощи ранее построенного классификатора выбиралась определенная буква. В первые 2 сессии, когда испытуемые работали в наиболее оптимальных для себя условиях, требовалось набрать одно слово из 10-12 букв, в последующие 6 сессий – словосочетание в сумме из 10-20 букв. Выполнен предварительный анализ данных в разрезе динамики эффективности работы испытуемых и окуломоторной активности. Обработка результатов выявила достоверное влияние фактора «номер сессии» на такие показатели окуломоторной активности как дисперсия зрительных фиксаций и продолжительность зрительных фиксаций для каждого испытуемого (χ2-Фридмана, p < 0.01). При этом по мере накопления опыта работы в ИМК-Р300 наблюдается снижение дисперсии зрительных фиксаций – средняя дисперсия в первые две сессии – 0.85°, в последние две сессии – 0.52°, а продолжительность зрительных фиксаций при этом возрастает – средняя продолжительность фиксаций в первые две сессии – 1004 мс, в последние две сессии – 1294 мс. Резюмируя вышесказанное, результатами выполнения настоящего проекта стали: 1) Разработка программно-аппаратного комплекса, сопрягающего ИМК-Р300 и регистрацию движений глаз для целей синхронного анализа различных психофизиологических показателей в различных условиях работы в контуре ИМК-Р300; 2) Выявлены окуломоторные маркеры степени адекватности текущих графических характеристик рабочего пространства ИМК-Р300 индивидуальным особенностям оператора. Такими маркерами стали дисперсия зрительных фиксаций, а также продолжительность зрительных фиксаций; 3) Указанные окуломоторные маркеры – дисперсия и продолжительность зрительных фиксаций – также являются индикаторами формирования навыка работы в ИМК-Р300, по мере формирования которого можно проследить динамику этих показателей.
ЦИТАТА
Басюл, И.А. Закономерности организации окуломоторной активности в среде интерфейс "мозг-компьютер" / И.А. Басюл отчет по НИР № 15-36-01386 (Российский гуманитарный научный фонд)
