Состояния человеческого мозга — это ненаблюдаемые состояния, которые могут постоянно меняться из-за внутренних и внешних факторов, включая когнитивное возбуждение, то есть интенсивность эмоций, и состояния когнитивной деятельности. Поддержание должного уровня когнитивного возбуждения может привести к повышению продуктивности повседневной когнитивной деятельности. Таким образом, мониторинг и регулирование состояния возбуждения на основе когнитивных функций с помощью простых повседневных вмешательств, таких как музыка, является важной темой, требующей исследования.
Исследователи из Нью-Йоркского университета Тандон под руководством Роуз Фаги, вдохновленные законом Йеркса-Додсона в психологии, известным как закон перевернутой буквы U, исследовали связь между возбуждением и производительностью на протяжении всей когнитивной задачи в присутствии персонализированной музыки . Исследование опубликовано в Открытом журнале IEEE по инженерии в медицине и биологии .
Закон Йеркса-Додсона гласит, что работоспособность является функцией возбуждения и имеет связь с когнитивным возбуждением в форме перевернутой буквы U, т. е. умеренный уровень возбуждения приводит к оптимальной производительности, с другой стороны, чрезмерно высокий уровень возбуждения может привести к при тревоге, тогда как за недостаточным уровнем возбуждения может наступить скука.
В этом исследовании участники выбирали музыку с успокаивающими и возбуждающими музыкальными компонентами, чтобы имитировать низкую и сильную возбуждающую среду. Чтобы расшифровать лежащее в основе возбуждение и работоспособность в условиях повседневной жизни, они использовали периферийные физиологические данные, а также поведенческие сигналы в рамках байесовских декодеров. В частности, электродермальная активность (ЭДА) широко используется в качестве количественного показателя возбуждения. Параллельно с этим поведенческие данные, такие как последовательность правильных/неправильных ответов и время реакции, являются обычными наблюдениями за когнитивными способностями.
Декодированные точки данных о возбуждении и производительности в системе возбуждения и производительности изображают форму перевернутой буквы U, что соответствует закону Йеркса-Додсона. Кроме того, результаты показывают общее улучшение результатов участников под захватывающую фоновую музыку.
Принимая во внимание закон Йеркса-Додсона, исследователи разработали декодер возбуждения, основанный на производительности, который может сохранять и учитывать динамику когнитивных функций. Такой декодер может дать глубокое понимание того, как физиологические реакции и когнитивные состояния взаимодействуют, влияя на продуктивность.
Хотя несколько факторов, таких как характер когнитивной задачи, исходный уровень участника и тип применяемой музыки, могут повлиять на результат, возможно, было бы целесообразно улучшить когнитивные функции и сместить возбуждение с левой или с правой стороны. кривая с помощью музыки.
В частности, базовый уровень возбуждения варьируется у разных людей, и музыку можно выбирать так, чтобы установить возбуждение в желаемом диапазоне.
Результаты этого исследования могут приблизить исследователей к разработке практичного и персонализированного интерфейса «мозг-компьютер» с замкнутым контуром для регулирования внутренних состояний мозга в повседневной жизни.
