مغز انسان دارای میلیاردها سلول عصبی است. این سلول‌ها برای برقراری ارتباط با یکدیگر و دیگر سلول‌های بدن، پیام‌های عصبی رد و بدل می‌کنند. پیام‌های عصبی ماهیت الکتریکی_شیمیایی دارند. در اینجا بیشتر ماهیت الکتریکی پیام‌های عصبی مدنظر است و به آن سیگنال الکتریکی گفته می‌شود. جهت ثبت سیگنال‌های الکتریکی مغز می‌توان از دستگاه EEG یا Electroencephalography استفاده کرد. این دستگاه با استفاده از الکترودهایی که در سطح سر قرار می‌گیرند، سیگنال‌های الکتریکی مغز را ثبت می‌کند. الکترودها به منظور دریافت سیگنال در مکان‌های خاصی از سر قرار می‌گیرند. خروجی این الکترودها به ورودی تقویت کننده EEG متصل می‌شود و پس از انجام تقویت و فیلتر شدن، مورد استفاده قرار می‌گیرد.
مدت زمان زیادی از اطلاع دانشمندان در خصوص وجود فعالیت الکتریکی مغز می‌گذرد. به همین ترتیب مدت‌ها است که از EEG کلاسیک برای تشخیص و درمان در حوزه بالینی استفاده می‌شود. نوروفیدبک نیز روشی نسبتاً جدید در درمان اختلال‌های روانشناسی_روانپزشکی و نیز ارتقای عملکرد افراد است که امواج مغزی فرد را با فناوری دیجیتال تغییر داده و ارتباط بین نورون‌های مغز را اصلاح می‌کند. این ارتباطات بین نورونی، به روش الکتروشیمیایی انجام می‌گیرد.
افراد در حالت عادی از نحوه عملکرد بدن خود اطلاع ندارند. اگر در این مورد اطلاعات لازم را به‌دست آورند، می‌توانند اعمال غیرارادی خود را به صورت ارادی و آگاهانه تحت کنترل درآورده و یا حتی فعالیت آن را تغییر دهند. برای مثال، اگر بتوانیم امواج مغزی خود را به کمک نوروفیدبک ببینیم و یاد بگیریم که کدام امواج مغزی در کدام زمان و شرایط افزایش یا کاهش می‌یابند، می‌توانیم مغزمان را کنترل نماییم. در حقیقت نوروفیدبک بازخورد گرفتن از امواج مغزی و اصلاح آن است. علاوه بر این، سیگنال‌ها را می‌توان به همین شکل ثبت کرد یا جهت انجام پردازش‌های بیشتر مانند محاسبه طیف فرکانسی سیگنال و طبقه‌بندی و اعمال الگوریتم‌های تشخیصی، به دیجیتال تبدیل و وارد رایانه کرد. ثبت پتانسیل‌هایی که پس از تحریک‌های بینایی و شنوایی ثبت می‌شوند را پتانسیل‌های برانگیخته (Evoked Potential) می‌نامند. می‌توان این گونه تفسیر کرد که قسمت اعظم سیگنالی که از این طریق ثبت می‌شود در نتیجه محرک‌های بینایی یا شنوایی است. از این یافته‌ها می‌توان در مطالعه اعصاب مربوط به این دو حس استفاده کرد.
این روش که در اصل بر اصول روانشناسی شرطی‌سازی عاملی استوار است، مدیون پژوهش‌های ناسا بوده و اینک برای افزایش عملکرد بهینه فضانوردان و خلبانان خود از آن بهره می‌برند. با جستجوی واژه Neurofeedback و یا Brain Waves در اینترنت، می‌توان اطلاعات لازم را در این زمینه به‌دست آورد.
اولین پژوهش‌های کاربردی و درمانی نوروفیدبک در زمینه درمان صرع بوده است. پژوهش‌های بعدی نیز بیشتر در زمینه اختلال بیش‌فعالی، کمبود توجه و ارتقای توانایی یادگیری صورت گرفته‌اند. در حال حاضر برای تمام اختلال‌های روانشناسی و روانپزشکی به‌کار برده می‌شود؛ از جمله در خصوص اضطراب، وسواس، افسردگی، استرس حاد و پس از سانحه، پرخاشگری، فراموشکاری، خواب، اعتیاد به الکل و مواد، اختلال‌های طیف اتیسم، فلج مغزی، سکته مغزی، صرع غیرقابل کنترل و اختلال در گفتار.
علاوه بر آن، هنرمندان، ورزشکاران و نیز کسانی که درصدد بهبود و ارتقای عملکرد کلی خود، در حیطه‌های عملکردی‌شان هستند از جمله داوطلبان کنکور، دانش‌آموزان و … به‌طور وسیع در سطح دنیا از این روش بهره‌مند می‌گردند. امواج مغزی را می‌توان بر اساس فرکانس آنها به دسته‌های زیر طبقه‌بندی کرد:
۱٫ امواج دلتا: ۴ – ۰٫۵ هرتز
۲٫ امواج تتا: ۸ – ۴ هرتز
۳٫ امواج آلفا: ۱۳ – ۸ هرتز
۴٫ امواج بتا: ۳۰ – ۱۳ هرتز
۵٫ امواج گاما: بیشتر از ۳۰ هرتز
مقدار امواج پیش گفته به عوامل متعددی از جمله وضعیت فعلی فرد (خواب بودن، بیدار بودن، باز یا بسته بودن چشم و …)، سن، جنسیت و … بستگی دارد و متخصصان با توجه به این ویژگی‌ها، وضعیت افراد را مورد بررسی قرار می‌دهند.
برای نمونه، امواج دلتا عموماً در خواب عمیق ظاهر می‌گردند؛ اگر این امواج در ناحیه‌ای از مغز زیاد باشند، با کاهش دادن آنها در آن ناحیه، بهبودی در عملکرد آن منطقه از مغز حاصل می‌گردد. ناحیه ورنیکه و بروکا مرکز تکلم هستند، با کاهش دادن موج دلتا (در صورت فزونی غیرطبیعی) در این نواحی گفتار سلیس و روان به وجود می‌آید.
امواج تتا هنگام خیال‌پردازی فعال می‌شوند؛ با کاهش دادن امواج دلتا در لوب فرونتال، به عنوان جایگزین داروی ریتالین به‌کار برده می‌شود.
زیاد بودن امواج آلفا در لوب فرونتال یا پیشانی به حواس‌پرتی در فرد اشاره دارد. با کاهش این امواج در آن ناحیه مغزی فرد هوشیارتر و نیز سرحالتر می‌گردد. یا اگر این امواج در لوب اکسی پتال یا پس سری کاهش داشته باشد دلالت بر خستگی و نگرانی و دلواپسی فرد دارد؛ اگر آن را افزایش بدهیم آرامشی ماندگار در فرد پدیدار می‌شود.
در جلسه‌های طرح‌ریزی شده، امواج مغزی را به کمک دستگاه نوروفیدبک و کامپیوتر افزایش و یا کاهش می‌دهند. یعنی این دستگاه که وظیفه اندازه‌گیری امواج مغزی و بازخورد آن به فرد را دارد، به وسیله الکترودهایی که طبق پروتکل درمانی به نواحی مشخصی از پوست سر شخص وصل می‌شوند، امواج را از مغز فرد گرفته بر روی مانیتور کامپیوتری که با آن اتصال دارد به نمایش می‌گذارد. بنابراین، فرد لحظه به لحظه امواج مغزی خود را که جهت درک بهتر قابل تبدیل به بارگراف و مقادیر عددی مربوطه است را مشاهده می‌نماید و بر طبق پروتکل در حال اجرای متخصص، امواج خاصی را افزایش یا کاهش می‌دهد. وقتی که فرد این عمل را به درستی انجام دهد کامپیوتر با دادن امتیاز یا پخش یک آهنگ یا حرکت انیمیشن و ترکیبی از اینها فرد را به صورت دیداری_شنیداری و امتیاز عددی تشویق نموده و عملکرد صحیح را به او نشان می‌دهد و به اصطلاح به او بازخورد می‌دهد. در واقع به این شکل، مغز عملکرد بهینه را فرا می‌گیرد و با تکرار و تمرین، این نوع از یادگیری شرطی‌سازی شده پایدار شده و گویا رد عصبی به خصوصی پدید می‌آید.
پس آن چیزی که در درمان‌های بالینی، تغییر را باعث می‌شود و موفقیت در رسیدن به اهداف تعیین شده را تعیین می‌نماید، انگیزه و مشارکت فعال خود فرد دریافت کننده خدمات است.
با این پیشگفتار مشخص می‌شود که استفاده از این دستگاه در حوزه تخصصی ما بیشتر جنبه آگاهی‌دهی به تولیدکنندگان و طراحان دوره‌های آموزشی دارد؛ به این معنا که ایشان می‌توانند قبل از تولید تجاری و حتی بعد از بازاری شدن فناوری، جنبه‌های مختلف یک فناوری و فرایندهای ارائه آن را با توجه به ویژگیهای شخصی کاربران مورد بررسی قرار داده و برای بهتر شدن اثربخشی و کارایی آموزش، پیشنهادهای لازم را برای اصلاح، تغییر، بهبود و حتی حذف برنامه یا فناوری تجویز نماید. در ادامه به نمونه‌هایی از کاربردهای این دستگاه در کنار دو دستگاه دیگر می‌پردازیم.
برای دیدن فیلمی در زمینه آشنایی با نحوه به کارگیری دستگاه می توانید اینجا را انتخاب نمایید.
نمونه‌هایی از کاربردهای پژوهشی این دستگاه در حوزه یادگیری فناورانه:
Prerequisites for EEG data processing
– بررسی میزان توجه و درگیر شدن حواس مختلف کاربران یک سامانه یادگیری در هنگام تعامل و استفاده از یک فناوری خاص (با بهکارگیری EEG). برای مثال آیا رسانه‌های صوتی و متنی عملکردها و درگیری مغزی کاربر را توسعه می‌دهد یا اینکه رسانه‌های تصویری، انیمیشن و یا ترکیبی مفید و سازنده از آنها.
- در زمانی که می‌خواهیم بین محصولات متنوع تولید شده مقایسه‌ای انجام دهیم که کدام محصول یا فرایند یادگیری از قبل طراحی شده برای یک موضوع واحد بهتر می‌تواند درگیری شناختی کاربر را تسهیل نماید و فراگیر در کدام محصول، عملکرد و یادگیری مؤثرتری خواهد داشت، می‌توانیم از مزایای دستگاهEEG بهره‌مند شویم. این موضوع را می‌توان در بین گروه‌های مختلف با ویژگیهای فردی قابل کنترل (با بهکارگیری Cognitive Tests) و با پارادایم‌های یادگیری مختلف (فردی، رقابتی و همیارانه) مورد بررسی قرار داد.
- همچنین، با بهکارگیری دستگاه EEG ما می‌توانیم موضوع تحقیقی خود را در عواملی مثل جنسیت، قومیت، زبان، سن، سبک زندگی (مثل شب‌خوان بودن یا روزخوان بودن) و … گسترش داده و کنترل نماییم.
- برای بررسی میزان تعلق و درگیری شناختی با فرایندهای یادگیری در بین کاربران با نیازهای ویژه یا کم‌توانان، می‌توانیم آن را برای اهداف خاص بهکارگیری کنیم.
- برای بررسی میزان اثربخشی ارائه انواع محرک‌های انگیزشی درونی و بیرونی در حین یادگیری، میزان تأثیرگذاری شناختی انواع تعامل‌ها، تحریک‌ها و پیش‌سازمان‌دهنده‌های مقدماتی و یا حتی بررسی میزان اثر نقش کنترلی معلم (و یا نقش های دیگر وی) و یا اثر کنترل و آزادی عمل فراگیر بر فرایند یادگیری، ما می‌توانیم در کار پژوهشی خود از امکانات دستگاه EEG استفاده کنیم.
- ما می‌توانیم برای بررسی میزان حضور اجتماعی، حضور شناختی، حضور عاطفی و همچنین اثربخشی خودارزیابی‌ها، همتاارزیابی‌ها و … نیز از دستگاه EEG استفاده کنیم.
- در حوزه پژوهش در خصوص بازی‌های آموزشی، محقق می‌تواند میزان غوطه‌ور شدن و همزادپنداری بازیکنان با آواتُرها و شخصیت‌های داستان را بررسی نماید (با بهکارگیری EEG).
- در پژوهشی می‌توان واکنش‌های بیومتریک انسانی را در هنگام کار با ربات‌های آموزشی و هوش مصنوعی (مثلاً در حین آموزش زبان خارجه) مورد بررسی قرار داد (با بهکارگیری EEG).
- از دستگاه EEG می‌توان برای بررسی میزان تمرکز چشمی و درگیری شناختی افراد بر روی انواع محتواها، بازی‌ها، انواع ارائه سؤال‌های ارزشیابی (چندگزینه‌ای، تشریحی کوتاه‌پاسخ و بلندپاسخ، جورکردنی و …) بهره برد. برای بررسی تأثیر میزان احساس امنیت افراد (امن یا ناامن بودن محیط مجازی طراحی شده) و توجه دیگران به حریم خصوصی ایشان، بر روی واکنش‌ها و درگیری‌های شناختی کاربران یک سامانه یادگیری و میزان تعامل ایشان با دستگاه، می‌توان از دستگاه EEG استفاده کرد.
- در پژوهشی دیگر می‌توان از ظرفیت‌های دستگاه EEG برای بررسی واکنش ذهنی افراد در هنگام اشباع و اُورلود اطلاعاتی و بالا رفتن بار شناختی ایشان بهره گرفت. برای مثال، مشخص کرد در موضوع‌های مختلف، در هنگام کار با افراد با ویژگیهای فردی مختلف و ابزارها و فناوری‌های مختلف، کاربران یک سامانه تا چه حدی می‌توانند اشباع اطلاعاتی و بار شناختی را در کنترل خود داشته باشند و در چه حدی ارائه اطلاعات بیش از اندازه، بدون ثمر خواهد بود.
- بررسی ارائه انواع بازخوردهای آموزشی و نحوه ارائه آنها می‌تواند موضوعی باشد که دستگاه پیش گفته مورد بررسی قرار گیرد.
- اغلب موضوع‌های پیش گفته را می‌توان به‌طور جداگانه در دوره‌های آنلاین، ترکیبی و موبایلی مورد بررسی قرار داد. همچنین، این موضوع‌ها را می‌توان از دید سایر ذی‌نفعان آموزشی نیز مورد بررسی قرار داد.
برای کسب اطلاعات بیشتر در خصوص مقاله بالا، می توانید با انتخاب کردن منابع زیر از آنها بهره مند شوید:
An introduction to EEG: Data gathering and signal processing
Source Information Flow Toolbox (SIFT)
The Source Information Flow Toolbox
The Source Information Flow Toolbox (2)
تهیه کننده: اسماعیل عبداللهی