[論文レビュー] Would Motor-Imagery based BCI user training benefit from more women experimenters?

Aline Roc, Léa Pillette+2 more|arXiv (Cornell University)|May 14, 2019

EEG and Brain-Computer Interfaces参考文献 33被引用数 1

ひとこと要約

本研究は、実験者性別の影響が、モーターアイメージェーションベースの脳-コンピュータインターフェース（MI-BCI）訓練におけるパフォーマンスおよび進行に及ぼすかどうかを調査するものである。59名の参加者と6名の実験者（女性3名、男性3名）を用いた制御された実験設定において、男性および女性参加者の両方が、女性実験者に指導された場合に、特にQWA（作業品質の正確性）指標において、有意に高いパフォーマンスの進行を示した。これは、女性実験者がMI-BCI学習成果に肯定的な影響を及ぼす可能性を示唆している。

ABSTRACT

Mental Imagery based Brain-Computer Interfaces (MI-BCI) are a mean to control digital technologies by performing MI tasks alone. Throughout MI-BCI use, human supervision (e.g., experimenter or caregiver) plays a central role. While providing emotional and social feedback, people present BCIs to users and ensure smooth users' progress with BCI use. Though, very little is known about the influence experimenters might have on the results obtained. Such influence is to be expected as social and emotional feedback were shown to influence MI-BCI performances. Furthermore, literature from different fields showed an experimenter effect, and specifically of their gender, on experimental outcome. We assessed the impact of the interaction between experi-menter and participant gender on MI-BCI performances and progress throughout a session. Our results revealed an interaction between participants gender, experimenter gender and progress over runs. It seems to suggest that women experimenters may positively influence partici-pants' progress compared to men experimenters.

研究の動機と目的

• 実験者の性別が、ユーザーのMI-BCIパフォーマンスおよび学習進行に与える影響を調査すること。
• 特に性別が一致する場合に影響を及ぼす社会的・感情的フィードバックが、ユーザーの動機付けおよびBCIパフォーマンスに与える影響を評価すること。
• BCI実験プロトコルにおいて、実験者関連要因が形式的に報告されない・考慮されないという問題を解決すること。
• 実験者関連バイアスがBCI研究の妥当性および再現可能性に与える影響の可能性を探索すること。

提案手法

• BCIに未経験の健康な参加者59名（男性30名、女性29名）と実験者6名（男性3名、女性3名）を用いた制御されたMI-BCI訓練セッションを実施。全参加者と実験者はランダムにペairリングされた。
• リアルタイムフィードバックを用いた標準化されたBCIプロトコルを採用。分類アルゴリズムを用いて複数回の実行においてQWA（作業品質の正確性）を算出。
• 各実験者を10名の参加者に割り当て、かつそれらは互いに会ったことがない状態とし、事前の熟悉が結果に影響しないようにした。
• QWAという指標を用いて、時間経過に伴うパフォーマンスの進行を測定。これは分類精度の時間的推移を反映する。
• 参加者性別、実験者性別、および複数回の実行におけるパフォーマンストレンドの相互作用を統計モデルを用いて分析。
• 今後のBCI研究において、実験者関連要因の標準化プロトコルと形式的報告の重要性を強調しつつ、実験者効果について報告した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 実験者の性別は、ユーザーのMI-BCIパフォーマンスおよび学習進行に影響を及ぼすか？
• RQ2 参加者と実験者の性別の相互作用が、訓練実行回数にわたるQWAパフォーマンストレンドにどのように影響を及ぼすか？
• RQ3 参加者が社会的・感情的フィードバックに反応する際、性別に特異的な差異は認められるか？
• RQ4 実験者関連要因（性別を含む）が、BCI実験結果にバイアスを及える程度はどの程度か？
• RQ5 女性実験者の存在が、特に男性参加者において動機付けとパフォーマンスを向上させる可能性はあるか？

主な発見

• 男性参加者は、男性実験者に指導された場合に、女性実験者に指導された場合と比較して、初期のQWAパフォーマンスが有意に低かった。
• 男性参加者は、女性実験者に指導された場合に、実行回数に伴いQWAパフォーマンスが顕著に向上し、学習進行が促進されたと示された。
• 女性参加者は、男性実験者に指導された場合に初期段階で高いQWAパフォーマンスを示したが、時間経過とともに低下した。一方、女性実験者に指導された場合は、パフォーマンスが上昇した。
• 参加者性別、実験者性別、および実行回数にわたる進行の相互作用は統計的に有意であり、訓練成果に性別特異的な影響があることを示唆した。
• 以前の神経フィードバック研究では、女性実験者に指導された女性参加者の学習が低下したと報告されているが、本研究の結果とは対照的であり、実験者効果が状況やタスクに依存する可能性を示唆している。
• 本研究の結果は、実験者性別がBCI実験設計において重要な要因である可能性を示しており、今後の研究において形式的に検討されるべきであると示唆している。