Intensidade da atenção do estudante : registro de EEG no contexto de audiovisual e mídias interativas

Abstract

Avanços tecnológicos recentes com técnicas de EEG (eletroencefalogramas), permitem que a atividade elétrica do cérebro seja registrada usando dispositivos acessíveis para usuários finais. Existe um número ainda pequeno de educadores que começaram a utilizar o EEG para mensurar a intensidade da atenção com os conteúdos audiovisuais e multimídias. Através das ferramentas interativas os educadores também ganham novas oportunidades educacionais, tais como as interações, que podem aumentar a motivação dos alunos e transmitir valiosas competências na mídia através do framework do H5P. Neste trabalho apresentou-se um novo conceito baseado em tecnologias de Interface Cérebro-Computador. Hoje, existe na indústria um dispositivo portátil em formato de headset que está sendo utilizado como fonte para o diagnóstico e feedbacks de partes indicadoras do cérebro. A ferramenta utilizou um vídeo interativo com o uso de um framework em um desktop exibindo os dados de EEG gravados em tempo real empregando as tecnologias de Interface Cérebro-Computador. No software Neuroexperimenter foram demonstrados sinais elétricos e ondas envolvendo uma interação entre o conteúdo abordado no vídeo e os feedbacks do sensor com valores de atenção. Para esse trabalho utilizou-se a plataforma H5P (conteúdo HTML5 interativo) como ferramenta para o reconhecimento do potencial cognitivo, possibilidades lúdicas e interacionais. Essa plataforma potencializa a atenção, sendo parte no processo de ensino aprendizagem. A pesquisa abordou os participantes que foram avaliados em seus processos de atenção através da leitura de EEG. Para a verificação da eficácia do sistema foi utilizado o equipamento de EEG conhecido como Mindwave Neurosky, à fim de mensurar os níveis de atenção do participante. O estado atencional de um indivíduo pode ser determinado por meio de parâmetros fisiológicos, uma métrica importante que pode ser extraída é a classificação da atenção. Com o uso da tecnologia Neuroexperimenter, o estudo mostrou que o estado de atenção do estudante é evidenciado através da intensidade elétrica com oscilações neuronais e trouxe os resultados através de dados brutos, buscando os estados de atenção efetivos e não efetivos. Os resultados do estudo foram bem-sucedidos e corroboram a afirmação que o algoritmo de atenção do dispositivo EEG de fato representa a atenção do participante. Esta Tese propôs uma abordagem de validade usando as descobertas da neurociência em relação as métricas fisiológicas de atenção. Esta abordagem foi demonstrada com o dispositivo EEG vestível Mindwave. Com base nos resultados entre as bandas de frequências e os valores de atenção calculados pelo dispositivo, pode-se observar que houve oscilações evidenciadas no estado e processo de atenção.

Recent technological advances with EEG (electroencephalogram) techniques allow the electrical activity of the brain to be recorded using devices accessible to end users. There is still a small number of educators who have started to use the EEG to measure the intensity of attention with audiovisual and multimedia contents. Through interactive tools, educators also gain new educational opportunities, such as interactions, which can increase student motivation and convey valuable media skills through the framework. This work presents a new concept based on brain-computer interface technologies. Today, there is a handheld device in the industry in the form of a headset that is being used as a source for diagnosis and feedback from the indicating parts of the brain. The tool uses an interactive video with the use of a framework on a desktop displaying EEG data recorded in real time using Computer Interface technologies. The Neuroexperimenter software will demonstrate electrical signals and waves involving an interaction between the content covered in the video and sensor feedbacks with attention values. For this work, the H5P platform (interactive HTML5 content) is used as a tool for the recognition of cognitive potential, playful and interactional possibilities. This platform enhances attention, being part of the teaching-learning process. The research addresses the participants who will be evaluated in their attention processes through EEG reading. To verify the effectiveness of the system, the EEG equipment known as Mindwave Neurosky will be used, in order to measure the participant's attention levels. The attentional state of an individual can be determined through physiological parameters, an important metric that can be extracted is the attention classification. With the use of Neuroexperimenter technology, the study showed that the student's states of attention are evidenced through electrical intensity with neuronal oscillations and brought the results through raw data, seeking effective and non-effective states of attention. The results of the study were successful and support the assertion that the attention algorithm of the EEG device in fact represents the participant's attention. This thesis proposed a validity approach using the findings of neuroscience in relation to physiological metrics of attention. This approach was demonstrated with the Mindwave Mobile wearable EEG device. Based on the results between the frequency bands and the attention values calculated by the device, it can be concluded that there were evidenced oscillations in the states and processes of attention.

Los recientes avances tecnológicos con las técnicas de EEG (electroencefalogramas) permiten registrar la actividad eléctrica del cerebro utilizando dispositivos accesibles para los usuarios finales. Aún existe un reducido número de educadores que han comenzado a utilizar el EEG para medir la intensidad de la atención con contenidos audiovisuales y multimedia. A través de herramientas interactivas, los educadores también obtienen nuevas oportunidades educativas, como interacciones, que pueden aumentar la motivación de los estudiantes e impartir valiosas habilidades de medios a través del marco H5P. En este trabajo se presentó un nuevo concepto basado en tecnologías de Interfaz Cerebro-Computadora. Hoy en día, existe un dispositivo de mano en la industria en forma de auriculares que se utiliza como fuente de diagnóstico y retroalimentación de las partes indicadoras del cerebro. La herramienta utilizó un video interactivo usando un marco en un escritorio que muestra los datos de EEG registrados en tiempo real empleando tecnologías de interfaz cerebro-computadora. En el software Neuroexperimenter se demostraron señales eléctricas y ondas que implican una interacción entre el contenido cubierto en el video y las retroalimentaciones del sensor con valores de atención. Para este trabajo se utilizó la plataforma H5P (contenido interactivo HTML5) como herramienta para el reconocimiento del potencial cognitivo, las posibilidades lúdicas e interactivas. Esta plataforma potencia la atención, siendo parte del proceso de enseñanza-aprendizaje. La investigación se acercó a los participantes que fueron evaluados en sus procesos de atención a través de la lectura de EEG. Para verificar la efectividad del sistema, se utilizó el equipo de EEG conocido como Mindwave Neurosky, con el fin de medir los niveles de atención del participante. El estado de atención de un individuo se puede determinar a través de parámetros fisiológicos, una métrica importante que se puede extraer es la clasificación de la atención. Con el uso de la tecnología Neuroexperimenter, el estudio mostró que el estado de atención del estudiante se evidencia a través de la intensidad eléctrica con oscilaciones neuronales y trajo los resultados a través de datos brutos, buscando estados de atención efectivos e ineficaces. Los resultados del estudio fueron exitosos y respaldan la afirmación de que el algoritmo de atención del dispositivo EEG representa de hecho la atención del participante. Esta tesis propuso un enfoque de validez utilizando los hallazgos de la neurociencia en relación con las métricas fisiológicas de la atención. Este enfoque se ha demostrado con el dispositivo EEG portátil Mindwave. Con base en los resultados entre las bandas de frecuencia y los valores de atención calculados por el dispositivo, se puede observar que se evidenciaron oscilaciones en el estado y proceso de atención.