DE112004002948T5

DE112004002948T5 - Eignungstest

Info

Publication number: DE112004002948T5
Application number: DE112004002948T
Authority: DE
Inventors: Richard Bernard Blackburn Silberstein
Original assignee: SSPT Pty Ltd
Current assignee: SSPT Pty Ltd
Priority date: 2003-08-21
Filing date: 2004-08-18
Publication date: 2007-08-02
Also published as: US20060184058A1; WO2005018449A1; EP1781167A1; US7454243B2; AU2004266029A1; CA2576149A1; EP1781167A4

Abstract

Verfahren zum Bewerten der kognitiven Eignung eines Probanden für eine vorbestimmte Aufgabe, wobei das Verfahren die Schritte enthält:
(i) Präsentieren einer Gruppe kognitiver Aufgaben dem Probanden;
(ii) Detektieren von Hirnantwortsignalen von dem Probanden während der Präsentation der Gruppe kognitiver Aufgaben;
(iii) Berechnen der SSVEP-Amplitude, -Phase und/oder -Kohärenz-Antworten aus den Hirnantwortsignalen; und
(iv) Vergleichen der SSVEP-Antworten mit bekannten SSVEP-Antworten, die von Personen mit hohen und/oder niedrigen Eignungen für die vorbestimmte Aufgabe erhalten wurden, um die Eignung des Probanden für die vorbestimmte Aufgabe zu bewerten.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein das Gebiet von Eignungstests, einschließlich Vorrichtungen und Verfahren zum Testen der Eignung von Probanden für mentale Aufgaben und Bewerten der Denkweisen von Probanden.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Existierende allgemein verwendete Eignungstests versuchen, die gegenwärtigen Fähigkeiten eines Probanden mittels eines standardisierten Tests zu messen, der für das Alter, die Sprache, die Kultur und den Bildungshintergrund des Probanden geeignet ist. Die Tests identifizieren nicht notwendigerweise die potenzielle Eignung in Probanden, die eine Grundanforderung von Tests nicht erfüllen, wie etwa einen bestimmten Bildungshintergrund, oder solche, für die kein standardisierter Test existiert oder geeignet ist. Da z.B. existierende Tests ein minimales Kenntnisniveau erfordern, bevor die Eignung bewertet werden kann, würden solche Probanden, deren natürliche Fähigkeiten die Minimalanforderungen nicht erfüllen, allgemein nicht als potenzielle Kandidaten identifiziert werden. Ferner könnten Minoritäten bestimmte Tests als unfair und diskriminierend betrachten. Daher gibt es Bedarf nach einem neuen Test, der dazu verwendet werden kann, die potenzielle Eignung sowie die gegenwärtigen Eignungsniveaus zu bewerten.
Die Eignung und die Denkweise stehen in engem Bezug, und daher kann ein Test, der Eignung identifizieren kann, auch dazu verwendet werden, die Denkweise eines Probanden zu identifizieren. Die Kenntnis einer Denkweise eines Probanden kann auch dazu benutzt werden, für den Probanden einen optimalen Lehr- und Trainingsansatz zu identifizieren.
Die US Patente Nr. 4,955,938 und 5,331,969 (deren Inhalte hier unter Bezugnahme aufgenommen werden) offenbaren Techniken zum Erhalt des visuell evozierten Dauerpotenzials (SSVEP) von einem Probanden. Diese Patente offenbaren die Verwendung von Fourier-Analyse, um die SSVEPs und Veränderungen daran rasch zu erhalten.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Es wird nun angenommen, dass diese Techniken dazu benutzt werden können, Hirnaktivität zu messen und die Eignung eines Individuums zu bewerten.
Insbesondere sieht die Erfindung ein Verfahren zum Bewerten der kognitiven Eignung eines Probanden für eine vorbestimmte Aufgabe vor, wobei das Verfahren die Schritte enthält:

(i) Präsentieren einer Gruppe kognitiver Aufgaben dem Probanden;
(ii) Detektieren von Hirnantwortsignalen von dem Probanden während der Präsentation der Gruppe kognitiver Aufgaben;
(iii) Berechnen der SSVEP-Amplitude, -Phase und/oder -Kohärenz-Antworten aus den Hirnantwortsignalen; und
(iv) Vergleichen der SSVEP-Antworten mit bekannten SSVEP-Antworten, die von Personen mit hohen und/oder niedrigen Eignungen für die vorbestimmte Aufgabe erhalten wurden, um die Eignung des Probanden für die vorbestimmte Aufgabe zu bewerten.

Die Erfindung sieht auch eine Vorrichtung zum Bewerten der kognitiven Eignung eines Probanden für eine vorbestimmte Aufgabe vor, wobei die Vorrichtung enthält:

(i) Mittel zum Präsentieren einer Gruppe kognitiver Aufgaben dem Probanden;
(ii) Mittel zum Detektieren von Hirnantwortsignalen von dem Probanden während der Präsentation der Gruppe kognitiver Aufgaben;
(iii) Mittel zum Berechnen der SSVEP-Amplitude, -Phase und/oder -Kohärenz-Antworten aus den Hirnantwortsignalen; und
(iv) Mittel zum Vergleichen der SSVEP-Antworten mit bekannten SSVEP-Antworten, die von Personen mit hohen und/oder niedrigen Eignungen für die vorbestimmte Aufgabe erhalten wurden, um die Eignung des Probanden für die vorbestimmte Aufgabe zu bewerten.

Die vorliegende Erfindung kann zur Prüfung von Veränderungen in der Aktivität verschiedener Hirnbereiche, während eine Person eine Anzahl kognitiver Aufgaben verarbeitet, Steady State Probe Topology (SSPT) verwenden, eine Hinrabbildungstechnik, beruhend auf der Hirnantwort auf fortdauerndes sinusartiges visuelles Flackern, oder das SSVEP. Die kognitive Eignung wird durch spezifische Änderungen in der SSVEP-Amplitude, -Phase und -Kohärenz während einer gegebenen kognitiven Aufgabe indiziert. Die Änderungen in der SSVEP-Amplitude, -Phase und -Kohärenz kann auch unterschiedliche Denkweisen indizieren, die verschiedenen Mustern der Hirnaktivität zugeordnet sind. Probanden mit hoher Punktwertung bei einem Test des analytischen Denkens zeigen eine größere Phasenvorverlagerung der linken Hemisphäre, was als eine stärkere Aktivierung dieses Bereichs während der analytischen Aufgabe interpretiert wird. Im Gegensatz hierzu zeigen Probanden mit geringer Punktwertung auf den Test des analytischen Denkens dieses Muster nicht. Darüber hinaus zeigen Probanden mit hoher Punktwertung bei einem Test des holistischen Denkens eine stärkere SSVEP-Phasenvorverlagerung an rechtshemisphärischen Stellen. Diese Ergebnisse sind mit neurophysiologischen Untersuchungen konsitent, die eine spezialisierte Rolle für die linke Hemisphäre beim analytischen Denken und für die rechte Hemisphäre beim holistischen Denken indizieren.
Allgemein kann SSVEP dazu benutzt werden, die Eignung in spezifischen kognitiven Domänen zu identifizieren, von denen bekannt ist, dass sie Leistungs- und Trainingsfähigkeit zugeordnet sind. Z.B. müssen Flugzeugpilotenschüler die Eignung haben, ihre Umgebung in drei Dimensionen zu visualisieren. Ein Test für diese Fähigkeit könnte SSVEP-Messungen beinhalten, während die Probanden die mentale Rotationsaufgabe (Mental Rotation Task) bearbeiten, wo sie Bilder von dreidimensionalen Formen drehen müssen. Spezifische Änderungen in der SSVEP-Amplitude, -Phasen und -Kohärenz sind einer hohen Eignung für diese Aufgabe zugeordnet, und diese Änderungen können dazu benutzt werden, Individuen mit hoher Fähigkeit, dreidimensionale Bilder zu manipulieren, zu identifizieren. Von dem Erfinder vorgenommene Studien zeigen auf, dass Personen mit hoher Eignung für die Manipulation dreidimensionaler Bilder eine größere Phasenvorverlagerung an linken präfrontalen kortikalen Stellen und eine reduzierte Kohärenz zwischen zentralen und parietalen kortikalen Stellen aufzeigen. Im Gegensatz hierzu zeigen Probanden mit hoher Eignung erhöhte SSVEP-Kohärenz zwischen rechten präfrontalen und zentralen Stellen während Zeit, in der das Bild ohne Manipulation im Kurzzeitgedächtnis gehalten wurde.
Insbesondere können die Techniken der Erfindung in einer Anzahl unterschiedlicher Gebiete verwendet werden, enthaltend:

(i) Identifizieren der kognitiven Eignung in spezifischen Domänen;
(ii) Identifizieren der Denkweise einer Person und daher des optimalen Lehr/Trainingsansatzes;
(iii) Identifizieren der Eignung einer Person für spezifisches Training; und
(iv) Identifizieren der Eignung einer Person für eine bestimmte Beschäftigung.

Die Änderungen in der SSVEP-Amplitude, -Phase und/oder -Kohärenz können zunehmend oder abnehmend sein. Auch kann die Stärke der Änderung von Fall zu Fall unterschiedlich sein. Ein Weg zu der Bestimmung, ob es eine signifikante Änderung in der SSVEP-Amplitude, -Phase und/oder -Kohärenz gegeben hat, ist mit Bezugnahme auf statistische Analysen, wo eine Änderung beim Niveau p < 0,05 als signifikant betrachtet wird, wobei p die Wahrscheinlichkeit Typ 1-statistischen Fehlers darstellt (d.h. fehlerhaftes Verwerfen der Null-Hypothese). Die statistische Signifikanz kann mittels einer Anzahl von Methoden getestet werden, einschließlich des Studenten-t-Tests, Hotellig's T2- und des multivariaten Permutationstests. Für eine Diskussion dieser Methoden, die zum Analysieren des SSVP verwendet werden, siehe: Silberstein R.B., Daniele F., Nunez P.L. (2003) Frontoparietal evoked potential synchronisation is increased during mental rotation. Neuroreport, 14: 67–71, Silberstein R.B., Farrow M.A., Levy F., Pipingas A., Hay D.A., Jarman F.C. (1998). Functional brain electrical; activity mapping in boys with attention deficit hyperactivity disorder. Archives of General Psychiatry 1998, 55: 1105–12.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die Erfindung wird nun weiter in Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, worin:
1 ist ein schematisches Diagramm eines Systems der Erfindung;
2 ist eine schematische Draufsicht, die im näheren Detail die Art und Weise zeigt, in der visuelle Flackersignale eines Probanden präsentiert werden;
3 ist eine schematische Ansicht, die einen der halbversilberten Spiegel und ein LED-Array zeigt;
4 stellt schematisch die SSVEP-Phasenverteilung für einen Probanden mit hoher analytischer Eignung dar;
5 stellt schematisch die SSVEP-Phasenverteilung dar, wo der Proband eine niedrige analytische Eignung hat;
6 stellt schematisch die SSVEP-Phasenverteilung für Probanden mit hoher holistischer Denkfähigkeit dar;
7 stellt schematisch die SSVEP-Phasenverteilung für Probanden mit niedriger holistischer Denkfähigkeit dar;
8 stellt schematisch die SSVEP-Kohärenz an frontalen Stellen für Probanden mit hohem verbalem IQ dar; und
9 stellt schematisch die SSVEP-Kohärenz in Probanden mit hohen konzeptuellen und Visualisierungsfähigkeiten dar.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
1 stellt schematisch ein System 20 zur Bestimmung der Reaktion eines Probanden 6 auf eine kognitive Aufgabe dar, die der Proband 6 auf einem Videoschirm 1 und einem Lautsprecher 11 präsentiert werden kann. Das System enthält einen Computer 2, de verschiedene Teile der Hardware ansteuert und auch Berechnung von Signalen durchführt, die aus der Hirnaktivität des Probanden 6 abgeleitet werden, wie nachfolgend beschrieben wird. Der Computer enthält auch die kognitive Aufgabe, die dem Probanden 6 auf dem Schirm 11 und/oder durch den Lautsprecher 11 präsentiert werden kann.
Der zu testende Proband wird mit einem Helm 7 ausgestattet, der eine Mehrzahl von Elektroden enthält, um die elektrische Hirnaktivität von verschiedenen Stellen der Kopfhaut des Probanden 6 zu erhalten. Der Helm enthält eine Blende 8, die halbversilberte Spiegel 17 und 18 und LED-Arrays 19 und 21 enthält, wie in 2 gezeigt. Die halbversilberten Spiegel sind so angeordnet, dass sie Licht von den LED-Arrays 19 und 21 zu den Augen des Probanden lenken. Die LED-Arrays 19 und 21 werden derart angesteuert, dass die Lichtintensität unter der Steuerung der Steuerschaltung 5 sinusartig variiert. Die Steuerschaltung 5 enthält einen Wellengenerator zum Erzeugen des sinusförmigen Signals. Die Schaltung 5 enthält auch Verstärker, Filter, Analog/Digital-Wandler und eine USB-Schnittstelle zum Einkoppeln der verschiedenen Elektrodensignale in den Computer 2.
Das System enthält auch ein Mikrophon 9 zum Aufzeichnen von Sprachsignalen von dem Probanden 6. Das Mikrophon 9 ist mit dem Computer 2 über eine Mikrophonschnittstellenschaltung 10 gekoppelt. Das System enthält auch einen Schalter 4, der, als Teil der Antwort auf die kognitive Aufgabe, von dem Probanden manuell betätigt werden kann. Der Schalter 4 ist mit dem Computer 2 über eine Schalterschnittstellenschaltung 3 gekoppelt.
Der Computer 2 enthält Software, die die SSVEP-Amplitude, -Phase und/oder -Kohärenz von jeder der Elektroden in dem Helm 7 berechnet.
Details der Hardware und Software, die zum Erzeugen von SSVEP erforderlich sind, sind gut bekannt und brauchen im Detail nicht beschrieben zu werden. In dieser Hinsicht wird auf die vorgenannten US Patentschriften Bezug genommen, die Details der Hardware und der Techniken zur Berechnung von SSVEP offenbaren. Kurz gesagt, der Proband 6 blickt auf den Videoschirm 1 durch die Blende 8, die im peripheren Sichtfeld ein kontinuierliches Hintergrundflackern liefert. Die Frequenz des Hintergrundflackerns beträgt typischerweise 13 Hz, kann aber zwischen 3 Hz und 50 Hz ausgewählt werden. Die elektrische Hirnaktivität wird mittels spezialisierter elektronischer Hardware aufgezeichnet, die das Signal filtert und verstärkt, es in der Schaltung 5 digitalisiert, wo es dann zum Computer 2 zur Speicherung und Analyse übertragen wird. SSPT wird verwendet, um die regionale Hirnaktivität an den Kopfhautstellen mittels SSPT-Analysesoftware zu erkennen.
Kognitive Aufgaben werden auf dem Videoschirm 1 und/oder über den Lautsprecher 11 präsentiert. Der Proband 6 soll eine Antwort geben, die das Drücken eines Knopfs auf dem Schalter 4 und/oder eine verbale Antwort aufweisen kann, die durch das Mikrophon 9 erfasst wird. Die topographische Verteilung der SSVEP-Amplitude, SSVEP-Phase und SSVEP-Kohärenz während der Durchführung der kognitiven Aufgaben kann mit der Eignung und der Denkweise des Probanden korreliert werden. Das Mikrophon 9 erzeugt Audiosignale, die verstärkt gefiltert über die Schnittstelle 10 digitalisiert werden und als Tondateien an den Computer 2 gespeichert werden. Dies ermöglicht die Bestimmung der Zeitgebung der verbalen Antwort innerhalb einer Genauigkeit von z.B. 10 Mikrosekunden. Alternativ kann der Proband auf die kognitive Aufgabe über einen motorische Antwort reagieren, wie etwa das Drücken eines Knopfs über den Schalter 4. In allen Fällen wird die präzise Zeitgebung aller dem Probanden 6 präsentierten Ereignisse bevorzugt mit einer Genauigkeit von nicht weniger als 10 Mikrosekunden bestimmt.
Wie oben erwähnt, enthält die Blende 8 LED-Arrays 19 und 21. In einer Ausführung wird das Licht davon sinusförmig variiert. Ein alternativer Ansatz verwendet Pulsweitenmodulation, wo die Lichtemissionsquellen mit 1–10 kHz-Pulsen betrieben werden, wobei die Pulsdauer proportional zur Helligkeit der Lichtemissionsquellen ist. In dieser Ausführung hält die Steuerschaltung 5 einen digitalen Eingangsstrom von dem Computer 2 und gibt pulsweitenmodulierte Pulse mit einer Frequenz von 1–10 kHz aus. Die Zeit jedes zu positiv gehenden Nulldurchgangs von der sinusförmigen Stimuluswellenform wird mit einer Genauigkeit von 10 Mikrosekunden bestimmt und in dem Speicher des Computers 2 abgespeichert.
Die elektrische Hirnaktivität wird mittels mehrerer Elektroden in dem Helm 7 oder einem anderen verfügbaren Mehrfachelektrodensystem aufgezeichnet, wie etwa Electro-cap (ECI Inc., Eaton, Ohio USA). Die Anzahl der Elektroden ist normalerweise nicht geringer als 16 und ist normalerweise nicht größer als 256, und beträgt typischerweise 64.
Die Hirnaktivität an jeder der Elektroden wird zu der Steuerschaltung 5 geleitet. Die Schaltung 5 enthält eine mehrfache Verstärkung mit festem Faktor, Bandpassfilterung sowie eine Abtast- und Halteschaltung für jeden Kanal, der einer Elektrode des Helms zugeordnet ist. Die verstärkte/gefilterte Hirnaktivität wird auf 16 Bit Genauigkeit mit einer Rate von nicht weniger als 300 Hz digitalisiert und zu dem Computer 2 zur Speicherung auf einer Festplatte übertragen. Die Zeitgebung jeder elektrischen Hirnabtastung zusammen mit der Darbietungszeit unterschiedlicher Komponenten der kognitiven Aufgabe werden ebenfalls registriert und mit einer Genauigkeit von 10 Mikrosekunden gespeichert.
SSVEP-Amplitude, -Phase und -Kohärenz
Die digitalisierte elektrische Hirnaktivität (EEG) zusammen mit der Zeitgebung der Stimulus-Nulldurchgänge ermöglicht die Berechnung des SSVEP aus dem aufgezeichneten EEG oder aus EEG-Daten, die mittels Independent Components Analysis vorverarbeitet worden sind, um Artefakte zu beseitigen und das Signal-Rausch-Verhältnis zu erhöhen. [Bell A.J. Und Sejnowski T.J. 1995. An Information Maximisation Approach to Blind Separation and Blind Deconvolution, Neural Computation, 7, 6, 1129–1159; T-P. Jung, S. Makeig, M. Westerfield, J. Townsend, E. Courchesne und T.J. Sejnowski, Independent Component Analysis of Single-Trial Event-Related Potential Human Brain Mapping, 134(3): 168–85, 2001].
Die Berechnung von SSVEP-Amplitude und -Phase für jeden Stimuluszyklus kann mittels Fourier-Techniken unter Verwendung der folgenden Gleichungen 1.0 und 1.1 erfolgen:
Wobei a_n und b_n der Kosinus bzw. der Sinus-Fourier-Koeffizient sind. n bezeichnet den n-ten Stimuluszyklus, S die Anzahl der Abtastungen pro Stimuluszyklus (16), Δ_T das Zeitintervall zwischen den Abtastungen, T die Dauer eines Zyklus und f(nT + i Δ_T) das EEG-Signal (roh oder mittels ICA-Vorverarbeitung).
Die Amplituden- und Phasenkomponenten können entweder mittels Einfachzyklus-Fourier-Koeffizienten oder mit Koeffizienten berechnet werden, durch Integrieren über mehrere Zyklen hinweg berechnet worden sind.
Zwei Typen von Kohärenzfunktionen werden aus dem SSVEP-Sinus- und -Kosinus-Fourier-Koeffizienten berechnet, während der Proband die kognitive Aufgabe bearbeitet. Eine wird SSVEP-Kohärenz ("SSVEPC") genannt und die andere Ereignis-bezogene SSVEP-Kohärenz ("ER-SSVEPC").
SSVEPC
Die SSVEP-Sinus- und Kosinus-Koeffizienten können als komplexe Zahlen ausgedrückt werden Cn = (an, bn) wobei a_n und b_n zuvor definiert worden sind.
Die Nomenklatur ist verallgemeinert, um mehrere Aufgaben und mehrere Elektroden zu berücksichtigen. Cg,e,n = (ag,e,n bg,e,n)wobei

g: = die Aufgabennummer
e: = die Elektrode
n: = der Zeitpunkt

Die folgenden Funktionen sind definiert:
Wobei C* das komplexe Konjugat von C ist und
Das SSVEPC sich dann ergibt durch
Und die Phase des SSVEPC ergibt sich durch ER-SSVEPC
In diesem Fall kann die Kohärenz über Versuche in einer bestimmten Aufgabe berechnet werden. Dies gibt eine Kohärenz als eine Funktion der Zeit. Die Nomenklatur kann verallgemeinert werden, um mehrere Aufgaben und mehrere Elektroden zu berücksichtigen. Cg,d,e,n = (ag,d,e,n, bg,d,e,n)wobei

g: = die Aufgabennummer
d: = der Versuch innerhalb einer bestimmten Aufgabe, z.B. eine bestimmte Antwort
e: = die Elektrode
n: = der Zeitpunkt

Die folgenden Funktionen sind definiert:
und
Das SSVEPC ergibt sich dann durch
und die Phase des SSVEPC ergibt sich durch
Die obigen Gleichungen gelten für Kopfhaut-aufgezeichnete Daten sowie elektrische Hirnaktivität, die an der Kortexoberfläche benachbart dem Schädel und tiefer abgeleitet wird, wie etwa dem anterioren cingulären Kortex. Aktivität in tieferen Bereich des Gehirns, wie etwa dem anterioren cingulären oder dem ventro-medialen Kortex, können mittels einer Anzahl verfügbarer inverser Kartierungstechniken bestimmt werden, wie etwa BESA (Scherg M, Ebersole JS., Brain Source Imaging of Focal and Multifocal Epileptiform EEG Activity. Neurophysiol Clin. 1994 Jan; 24(1): 51–60); LORETA (Pascual-Marqui RD, Esslen M, Kochi K, Lehmann D. Functional Imaging with Low-Resolution Brain Electromagnetic Tomography (LORETA): A Review. Methods Find Exp Clin Pharmacol. 2002; 24 Suppl C: 91–5); oder EMSE Information (Source Signal Imaging Inc. 2323 Broadway, Suite 102, San Diego, Ca. 92102).
Während der Proband 6 die kognitiven und emotionalen Aufgaben durchführt, wird das visuelle Flackern in der Blende 8 eingeschaltet, und die elektrische Hirnaktivität wird kontinuierlich auf dem Computer 2 aufgezeichnet.
Am Ende des Tests können die verschiedenen Aufgaben zugeordneten SSVEP-Antworten berechnet und separat aufgemittelt werden. Für bestimmte Aufgaben kann die SSVEP-Amplitude, -Phase und -Kohärenz mit einer Datenbank von Ergebnissen für Gruppen von Probanden mit hoher Eignung und spezifischen Denkweisen verglichen werden. Im Vergleich wird die spezifischen Denkarten und Eignungen der Probanden identifizieren. Z.B. können Probanden mit einer Eignung für Computersoftwareentwicklung eine erhöhte SSVEP-Phasenverzögerung an präfrontalen Stellen und eine reduzierte linke frontale SSVEP-Kohärenz aufzeigen, während Raven's Progressive Matrices (eine in IQ-Tests verwendete Aufgabe) durchgeführt werden. Im Gegensatz hierzu könnte ein als Flugzeugpilot geeigneter Proband eine reduzierte linke temporale SSVEP-Kohärenz aufzeigen, wenn er die mentale Rotationsaufgabe durchführt. Für Sicherheitszwecke kann die Datenbank an einem fern gelegenen Computer (nicht gezeigt) angeordnet sein, auf den durch ein Modem 12 über das Internet zugegriffen wird.
BEISPIEL 1
Das in den 1 bis 3 dargestellte System wurde dazu verwendet, Probanden mittels eines analytischen Tests zu testen, der als Versteckte Figuren-Test bekannt ist. Daten von den Elektrodenstellen wurden mittels der SSPT-Technik auf der Basis von Computeralgorithmen analysiert, die in Gleichung 1.1 aufgelistet sind, und die SSVEP-Phasenverteilung wurde graphisch dargestellt.
4 stellt die SSVEP-Phase von einem Probanden mit einer hohen analytischen Eignung dar. In dieser Figur stellen hellere Bereiche SSVEP-Phasenvorverlagerung oder Bereiche erhöhter Hirnarbeitsgeschwindigkeit dar. In diesem Diagramm stellen die dunkleren Schatten die SSVEP-Phasenverzögerung oder Bereiche reduzierter Hirnarbeitsgeschwindigkeit dar. Der in unterbrochenen Linien umschriebene helle Bereich 50 stellt einen Bereich größerer Aktivierung dar. Dieser Bereich ist in der posterioren linken Hemisphäre in dem Bereich des temporalen und parietalen Kortex angeordnet. Dies indiziert, dass der Proband eine hohe analytische Eignung hat.
5 stellt graphisch die SSVEP-Phasenverteilung für einen Probanden dar, die den gleichen Test durchführt. Es wird angemerkt, dass in der Verteilung keine hellen Bereiche vorhanden sind, und diese Verteilung so interpretiert wird, dass sie aufzeigt, dass der Proband eine geringe analytische Eignung hat.
BEISPIEL 2
Es wurde die gleiche Ausstattung wie im obigen Beispiel 1 verwendet, aber die Probanden sollten den Gestaltfertigstellungstest durchführen. Der Gestaltfertigstellungstest stellt Anforderungen an holistische Denkweise. Die elektrische Aktivität von den Elektrodenstellen wurde mittels der SSPT-Technik auf der Basis von Gleichung 1.1 aufgelisteten Computeralgorithmen analysiert, und die Ergebnisse wurden graphisch dargestellt.
6 stellt schematisch die SSVEP-Phasenverteilung dar. Die Ergebnisse enthalten einen hellen Bereich 52, der durch unterbrochene Linien umgrenzt ist. Dieser helle Bereich demonstriert eine erhöhte Aktivität in den rechten temporalen und rechten frontalen Bereichen, die mit der Wichtigkeit der Aktivität der rechten Hemisphäre bei der holistischen Erkennung konsistent ist. Dies wird so interpretiert, dass es indiziert, dass der Proband eine hohe holistische Denkfähigkeit hat.
7 zeigt hingegen die Ergebnisse eines Probanden, der den gleichen Test durchführt, für einen Probanden, der geringe holistische Denkfähigkeiten hat. Die SSVEP-Phasenverteilung zeigt eine reduzierte linke temporale Aktivität und erhöhte linke parietale, linke posteriore Aktivität, wie durch den mit den unterbrochenen Linien umgebenen, hellen Bereich 54 angegeben.
BEISPIEL 3
Das in den 1 bis 3 gezeigte System wurde dazu verwendet, Probanden zu testen, die eine computerisierte Version von Raven's Progressive Matrices ausführten. Die elektrische Aktivität wurde wiederum mittels SSPT-Technik auf der Basis von Computeralgorithmen verarbeitet, die in Gleichung 1.8 aufgelistet sind. Die Ergebnisse sind in den 8 und 9 graphisch dargestellt.
Der Graph von 8 zeigt ereignisbezogene SSVEP-Kohärenz zwischen Aktivität-aufzeichnenden Stellen 56. Die Anzeige enthält eine Mehrzahl von Linien 58 zwischen frontalen Stellen. Dieses Ergebnis wurde aus statistisch signifikanten Differenzen in ereignisbezogenen SSVEP-Kohärenz erzeugt, die unter Teilnehmern mit hohen verbalen IQ-Werten aufgezeichnet wurden.
9 stellt graphisch statistisch signifikante Unterschiede in ereignisbezogene SSVEP-Kohärenz dar, die unter Teilnehmern mit hohen konzeptuellen und visualisierenden Leistungen (Leistungs-IQ) aufgezeichnet wurden. Die in 9 graphisch dargestellten Ergebnisse enthalten Linien 60, die eine erhöhte ereignisbezogene SSVEP-Kohärenz zwischen rechten pariotemporalen Bereichen und anderne Kopfhautstellen aufzeigen. Die Aktivität wurde gemessen, während die Probanden darauf vorbereitet wurden, Entscheidungen zu treffen, während sie einer computerisierten Version von Raven's Progressive Matrices unterzogen wurden.
Mit den Techniken der Erfindung ist es durch Prüfung der Kopfhautverteilung der SSVEP-Phase- und -Amplitude und der SSVEP-ereignisbezogenen Kohärenz während eines Bereichs von Denkaufgaben, und durch Vergleichen dieser Verteilungen mit einer Datenbank von bekannten SSVEP-Amplituden, -Phasen und -Kohärenzmustern, möglich, die Eignung eines bestimmten Teilnehmers für verschiedene Aufgaben herzuleiten.
Fachkundigen werden viele Modifikationen ersichtlich werden, ohne vom Geist und Umfang der Erfindung abzuweichen.
Zusammenfassung
Verfahren zum Bewerten der kognitiven Eignung eines Probanden für eine vorbestimmte Aufgabe, wobei das Verfahren die Schritte enthält: (i) Präsentieren einer Gruppe kognitiver Aufgaben dem Probanden; (ii) Detektieren von Hirnantwortsignalen von dem Probanden während der Präsentation der Gruppe kognitiver Aufgaben; (iii) Berechnen der SSVEP-Amplitude, -Phase und/oder -Kohärenz-Antworten aus den Hirnantwortsignalen; und (iv) Vergleichen der SSVEP-Antworten mit bekannten SSVEP-Antworten, die von Personen mit hohen und/oder niedrigen Eignungen für die vorbestimmte Aufgabe erhalten wurden, um die Eignung des Probanden für die vorbestimmte Aufgabe zu bewerten.

Claims

Verfahren zum Bewerten der kognitiven Eignung eines Probanden für eine vorbestimmte Aufgabe, wobei das Verfahren die Schritte enthält: (i) Präsentieren einer Gruppe kognitiver Aufgaben dem Probanden; (ii) Detektieren von Hirnantwortsignalen von dem Probanden während der Präsentation der Gruppe kognitiver Aufgaben; (iii) Berechnen der SSVEP-Amplitude, -Phase und/oder -Kohärenz-Antworten aus den Hirnantwortsignalen; und (iv) Vergleichen der SSVEP-Antworten mit bekannten SSVEP-Antworten, die von Personen mit hohen und/oder niedrigen Eignungen für die vorbestimmte Aufgabe erhalten wurden, um die Eignung des Probanden für die vorbestimmte Aufgabe zu bewerten.
Verfahren nach Anspruch 1, das den Schritt enthält, die Gruppe kognitiver Aufgaben den Personen zu präsentieren, um die bekannten SSVEP-Antworten zu erhalten.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, worin die kognitiven Aufgaben derart gewählt werden, dass sie an Probanden Anforderungen stellen, die ähnlich jenen Anforderungen sind, denen sie unterliegen, wenn die vorbestimmte Aufgabe ausgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 3, worin die kognitiven Aufgaben so ausgewählt werden, dass sie eine oder mehrere der folgenden Anforderungen an den Probanden stellen: Aufmerksamkeit, analytisches Denken, holistisches Denken, verbales Denken, visuellräumliches Denken, Arbeitsgedächtnis, Erkennungsgedächtnis und Identifizieren emotionaler Ausdrücke.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, das die Schritte enthält: wiederholtes Präsentieren der kognitiven Aufgaben, um mehrere SSVEP-Antworten zu berechnen; statistisches Analysieren der SSVEP-Antworten, um signifikante Änderungen in der SSVEP-Amplitude, -Phase und/oder der -Kohärenz statistisch zu bestimmen; und Vergleichen der statistisch signifikanten Änderungen mit den bekannten SSVEP-Antworten, um die Eignung des Probanden für die vorbestimmte Aufgabe zu bewerten.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, worin der Schritt des Vergleichens der SSVEP-Antworten mit bekannten SSVEP-Antworten den Schritt enthält, die Denkweise des Probanden zu bewerten.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, worin die Schritte (i), (ii) und (iii) an einem lokalen Ort durchgeführt werden und worin Schritt (iv) an einem entfernten Ort durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 7, das den Schritt enthält, eine Datenbank der bekannten SSVEP-Antworten an dem entfernten Ort zu halten.
Verfahren nach Anspruch 8, das den Schritt enthält, die Amplitude, Phase und/oder Kohärenz der SSVEP-Antworten von dem lokalen Ort über das Internet zu dem entfernten Ort kommunizieren.
Vorrichtung zum Bewerten der kognitiven Eignung eines Probanden für eine vorbestimmte Aufgabe, wobei die Vorrichtung enthält: (i) Mittel zum Präsentieren einer Gruppe kognitiver Aufgaben dem Probanden; (ii) Mittel zum Detektieren von Hirnantwortsignalen von dem Probanden während der Präsentation der Gruppe kognitiver Aufgaben; (iii) Mittel zum Berechnen der SSVEP-Amplitude, -Phase und/oder -Kohärenz-Antworten aus den Hirnantwortsignalen; und (iv) Mittel zum Vergleichen der SSVEP-Antworten mit bekannten SSVEP-Antworten, die von Personen mit hohen und/oder niedrigen Eignungen für die vorbestimmte Aufgabe erhalten wurden, um die Eignung des Probanden für die vorbestimmte Aufgabe zu bewerten.
Vorrichtung nach Anspruch 10, worin das Mittel zum Präsentieren, das Mittel zum Detektieren und das Mittel zum Berechnen an einem lokalen Ort angeordnet sind und das Mittel zum Vergleichen an einem entfernten Ort angeordnet ist, und worin die Vorrichtung ein Kopplungsmittel enthält, um das Mittel zum Berechnen mit einem Kommunikationsnetzwerk zum Übertragen der SSVEP-Amplitude, -Phase und/oder -Kohärenzantwort zu dem Mittel zum Vergleichen über das Netzwerk zu koppeln.
Vorrichtung nach Anspruch 11, worin das Kopplungsmittel ein Modem enthält und das Netzwerk das Internet ist.