EEG Biofeedback Deliverable 1

Transkript

1 MIK-EEG (A4M39NUR), cvičící: Zdeněk Míkovec Autor: Jan Strádal, 2013 EEG Biofeedback Deliverable 1 1. Úvod do problematiky, cíl projektu: EEG biofeedback je metoda, která umožňuje pacientovi ovládat své mozkové vlny. Jedná se o sebeučení mozku pomocí tzv. biologické zpětné vazby (biofeedback). Když pacient dostane okamžitou, cílenou a přesnou informaci o ladění (případně "rozladění") svých mozkových vln, může se naučit, jak je uvést do souladu. Technika používá snímací elektrodu, přiloženou na temeno hlavy, a dvě elektrody připevněné na uši. EEG snímač zachycuje mozkové vlny a předává je počítači. Počítač analyzuje signál a zajišťuje "feedback" - zpětnou vazbu. Zpětná vazba je informace o tom, jak fungují mozkové vlny v konkrétním okamžiku. Průběh mozkových vln před sebou pacient vidí na obrazovce "přeložený" do podoby video hry, kterou hraje pouze silou své myšlenky - ryzí vůlí, bez klávesnice nebo myši. "Hru" ovládá jen činností svého mozku. Když narůstá aktivita mozku v žádoucím pásmu mozkových vln, je hráč odměňován úspěšnými výsledky. (Zdroj: Cíl projektu Na metodu EEG biofeedbacku, resp. na aplikaci, která jej řídí, již v tuto chvíli existují určitá používaná řešení. Tento software je však velmi zastaralý a nesplňuje dnešní požadavky z pohledu technického, ani z hlediska user experience. Cílem projektu je zamyslet se nad možnými vylepšeními, případně nad úplně novým přístupem k návrhu této aplikace. Celý systém se skládá ze dvou PC: Master a Slave. Na Masteru běží hlavní aplikace pro zachycení, analýzu a vyhodnocení mozkových vln z připojené snímací jednotky a tyto informace jsou real-time posílány do Slave počítače, kde ovládají zvolenou počítačovou hru. Kromě zpracování mozkových vln a posílání jich do počítačové hry by aplikace měla dávat výstup v podobě spousty čísel, grafů a obecně vyhodnocení daného pacienta. S tím spojená je i nutnost implementace kartotéky pacientů, vedení jejich osobních karet, možnost plánování a historie jednotlivých sezení s terapeutem. 2. Cílový uživatel (user profile) Tato aplikace bude určena terapeutům, kteří mají řádně nabytou licenci na vykonávání EEG biefeedbacku. U této cílové skupiny se předpokládá naprosto minimální znalost práce s PC, maximálně na úrovni kancelářského software. Co do pohlaví by tato skupina obecně měla být rovnoměrně rozložená, nicméně z mojí vlastní statistiky převažují ženy. Věkově se cíloví uživatelé

2 budou pohybovat od let. Dá se předpokládat, že aplikace bude také využívána na praktických cvičeních při studiu na vysoké či vyšší odborné škole se zaměřením na psychologii. Nepředpokládáme, že by aplikaci používali sluchově či zrakově handicapovaní lidé, není proto potřeba něco tomuto uzpůsobovat. 3. Screener Screener byl odeslán kandidátům na interview (následující kapitola). Jeho účelem je dopředu zjistit, zda má cílový uživatel alespoň elementární znalosti práce s PC a jestli má zkušenosti s EEG snímáním. Díky odpovědím na tyto otázky mám možnost lépe se připravit na interview a případně ho uzpůsobit úrovni dotyčného. 1. Pracujete s počítačem? a. Ano, každý den b. Ano, příležitostně c. Ano, ale velmi málo (několikrát za měsíc) d. Ne 2. Jaké činnosti na počítači nejčastěji provádíte? (Zaškrtněte jednu či více možností) a. Administrativní práce (vytváření dokumentů, maily, agenda) b. Používání specializovaného software ve vašem oboru c. Vlastní správa PC na úrovni instalace programů a jiných složitějších operací d. Prohlížení internetu e. Práce s multimediálním obsahem (videa, hudba, obrázky) f. Jiné, napište prosím zde: 3. Máte zkušenosti s technologiemi určenými na snímání mozkových vln a jejich zpracování v počítači? a. Ano, dobré b. Ano, ale pouze letmé c. Ne 4. Interview Cílem interview je lépe specifikovat požadavky na vzhled i funkčnost aplikace a také identifikovat problémy, které by při používání aplikace mohly nastat. Rozhovory jsou prováděny s vytipovanými zástupci cílové skupiny, prozatím byly provedeny pouze 2. I tak se však již podařilo identifikovat několik možných HCI problémů, na které jsem se v následující analýze zaměřil a navrhnul možná řešení. Vzhledem k povaze cílové aplikace jsem stanovil dvě hlavní témata, kterým bych se měl v průběhu interview věnovat: 1. Zkušenosti s PC Širší rozvedení otázek ze screeneru. Zjišťuji, na co je dotyčný při práci s PC aplikacemi zvyklý, co preferuje, co naopak nemá rád. Cílem je lépe stanovit obecné požadavky na vzhled a funkčnost aplikace. 2. Vlastní EEG biofeedback Zjišťuji vztah dotazovaného a jeho zkušenosti se sezeními s klienty a současné práci na PC. Pokládám dotazy orientované přímo na vlastní aplikaci ve snaze zjistit preference uživatele v dané části.

3 Následuje seznam již konkrétních otázek, které samozřejmě mohou být upraveny/vypuštěny nebo naopak mohou přibýt další vše na základě samotného vývoje interview. Za otázkou vždy následuje její význam, který ovšem dotazovanému nesděluji: 1. Jak se dnes cítíte? (snažím se zjistit aktuální rozpoložení dotyčného, abych měl jistotu, že odpovědi budou skutečně relevantní a užitečné) 2. Čím se živíte? (možné odpovědi: student/terapeut) 3. Ve screeneru jste uvedl(a), že. Můžete tedy více rozvést Váš vztah k počítačům a jaké máte dosavadní zkušenosti? (zde je význam otázky jasný, pravděpodobně budou v průběhu odpovědi následovat doplňující otázky) o K jakým účelům (zábava, práce, vzdělání)? o Jak často? 4. Jaká je Vaše míra samostatnosti při práci s PC? (snažím se zjistit, zda bude uživatel schopný samostatně aplikaci nainstalovat a spravovat ji při případných potížích či např. updatech) 5. Na jaký operační systém jste zvyklý(á)? (zjišťuji, zda má smysl vytvářet cross-platform aplikaci nebo zda postačí obyčejná windows app. Případně ještě může následovat doplňující otázka) o Jaký OS se používá nejčastěji ve Vašem oboru? (snažím se dobrat očekávané odpovědi: 99% jeden konkrétní OS pravděpodobně Windows) 6. Máte nějaké zkušenosti se sezením s klienty, při kterém používáte počítač jako doprovodný nástroj? (obecná otázka, kterou zjišťuji zkušenosti dotyčného s tímto typem práce) 7. Co EEG biofeedback? Setkal(a) jste se s ním někdy nebo jste ho dokonce provozoval(a)? (již konkrétní otázka, v případě pozitivní odpovědi mohu dostat cenné informace z vlastní zkušenosti dotyčného, nicméně i v případě negativní odpovědi má rozhovor smysl, protože dostanu odpovědi od člověka, který není ovlivněný současnými řešeními a dá mi tedy svoji panenskou představu takže v případě negativní odpovědi vynechám následující otázku, a na místo toho se budu ptát na to, jak by si uživatel představoval výstup aplikace, co by to všechno mělo umět, apod.) 8. Při sezení biofeedbacku s klientem probíhá veškerá akce v reálném čase komunikujete s klientem, zároveň musíte kontrolovat data z aplikace a případně provádět další akce. Dovedu si představit, jak je to náročné. Jak toto probíhá a jak to zvládáte? (tato otázka je klíčová - snažím se soucitným tónem přimět dotazovaného, aby prozradil co nejvíce problémů při práci s aplikací a odhalil tak i zdroje těchto problémů) 9. Jaká reprezentace výstupních dat aplikace je Vám příjemnější? (zjišťuji, zda jsou lepší, grafy nebo čísla, případně oboje. Pokud uživatel odpověď moc nerozvede, mohu mu pomoci konkrétními příklady. Dále zkusím zjistit, zda by ocenil spíše více či méně vysvětlivek u jednotlivých položek.) 10. K práci s klienty je potřeba kartotéka. Preferujete ji jako součást této aplikace? (pro kartotéku existuje více variant součást aplikace, samostatná aplikace, webové stránky, apod.)

4 5. Vyhodnocení interview (transcription and summary of knowledge gained) Ze dvou provedených rozhovorů jsem získal poměrně dost cenných informací (v hranatých závorkách jsou vždy uvedeny příslušné otázky z interview): [2,3] Obě dotazované (P1 a P2 absolventky oboru psychologie Univerzitě Karlově) mají minimální zkušenosti s PC. Obě dvě uvedli, že toto platí pro většinu lidí z jejich oboru a tedy i pro cílové uživatele naší aplikace. Toto samotné je v podstatě jeden velký zdroj potenciálních HCI problémů. Aplikace musí v každém případě počítat s uživatelem-laikem. Všechny ovládací prvky musí být tomuto uzpůsobeny a nesmějí předpokládat jakoukoliv počítačovou gramotnost. [4] Vzhledem k malým zkušenostem s PC bude pravděpodobně nutné opatřit aplikaci bohatou Help sekcí pro případné řešení problémů a také podrobnými instrukcemi na instalaci. [5] Dle předpokladů je cílovým operačním systémem MS Windows. P1 ani P2 se při studiu ani práci nikdy nesetkaly s čímkoliv jiným a v podstatě ani neznaly jiné OS. Nemá smysl vynakládat zbytečné úsilí na vývoj cross-platform aplikace. [6,7] Obě dvě dotazované již měly zkušenosti s EEG biofeedbackem a obecně s prací na PC při sezení s klienty. [8] Velkým problémem je nedostatečná komunikace aplikace vzhledem k uživateli co se týče aktuálního stavu při sezení P1 říkala, že má problém se zorientovat v aplikaci při současné komunikaci s klientem a kontrolování klientovy obrazovky. V momentě, kdy ztratí oční kontakt s aplikací, má pak problém se vrátit zpět a najít to, u čeho skončila. Obecně vzhledem k tomu, že vše probíhá v reálném čase, je problém stíhat tolik věcí najednou. P2 toto konkrétně nezmínila, ale když jsem ji na to nenápadně přivedl, potvrdila to bez výhrad. Zde je tedy další zdroj závažného HCI problému. [8,9] Dle předpokladů je velkým HCI problémem (ne)přehlednost aplikace. P1 v otázce č.9 uvedla, že by ocenila maximální míru vysvětlivek, vzhledem k tomu, že aplikace dává opravdu velké množství výstupů. P2 zase uvedla, že by vše mělo být barevně značeno a odlišeno. Pro reprezentaci dat jsou nutné grafy doprovázené čísly (která se poté uloží do DB) opět různobarevné. A podle P1 by bylo dobré, kdyby si uživatel sám mohl zvolit barvy, na které je například zvyklý z jiných programů či publikací. P2 také zmínila, že by byl v určitých momentech dobrý zvukový výstup např. při skončení hry nebo při dosažení určitého výsledku. [10] Kartotéku pacientů by P1 i P2 ocenily přímo jako součást aplikace. Shrnutí problémů (detailnější popis výše), možná řešení: 1) Celková nepřehlednost Řešení: obecně je potřeba se zamyslet nad návrhem interface vzhledem k počítačové negramotnosti uživatelů a také kvůli velkému množství výstupních dat. Aplikovat barevné rozlišení na jednotlivé výstupy a nechat uživatele, aby si tyto barvy mohl zvolit sám. Opatřit aplikaci zvukovým výstupem, který bude v příslušných momentech signalizovat důležité události. 2) Real-time problém Řešení: uživatel musí v každém okamžiku přesně vědět, kam se má podívat, aby našel to, co potřebuje. Aplikaci nemůže sledovat nepřetržitě, a proto hrozí, že ztratí nit. V současných

5 řešeních jsou vždy zobrazeny všechny grafy najednou (5-6 různých výstupů). Bylo by dobré vždy zobrazit pouze jeden či dva grafy a nechat uživatele přepínat na to, co právě chce sledovat. Případně se snažit toto co nejvíce customizovat, aby si sám uživatel mohl říct, které a kolik výstupů bude aplikace v danou chvíli zobrazovat. Nutností samozřejmě je možnost kdykoliv zapauzovat aktuální akci, aby nedošlo ke ztrátě celého tréninku v případě nenadálé události (např. se uvolní elektroda z hlavy klienta). 6. Popis aplikace, požadavky V následující části jsou moje představy o aplikaci, požadavcích na její funkčnost a vzhled. Tyto byly později ještě doplněny/pozměněny na základě interview a jejich vyhodnocení z předchozí kapitoly. Jedná se tedy o klasickou desktopovou aplikaci, která by měla mít přístup do lokální databáze (kvůli ukládání dat o pacientech, sezeních a výsledcích). Uživateli (terapeut) by měla přehledným způsobem poskytovat požadované výsledky v grafické (grafy) i textové formě (tabulky s čísly). Program by měl dodržovat look & feel současného software nehledě na operační systém a obecně dodržovat dnešní trendy především s ohledem na user experience. Protože aplikace bude poskytovat poměrně velké množství různorodých dat, musí se v ní uživatel cítit pohodlně a vždy rychle najít to číslo, které potřebuje. Nároky na časově efektivní HCI jsou důležité i z důvodu využití aplikace během časově omezených sezení s pacienty. Při nasazení aplikace do PC terapeuta musí být samozřejmostí kvalitní proškolení uživatele, bez kterého se při komplexnosti aplikace určitě neobejde. K tomu by měl vedle znalého školitele sloužit i uživatelský manuál vytvořený v rámci projektové dokumentace a obsahující velké množství doprovodných ilustrací pro jednotlivé use case. V aplikaci by měly být odděleny dvě základní části: Administrativní oddíl o Seznam pacientů o U každého pacienta jeho osobní karta: Jméno Příjmení Rodné číslo

6 o o Zdravotní pojišťovna Kontaktní informace Diagnóza Kontakt na ošetřujícího lékaře Případné kontraindikace Poznámky terapeuta U každého pacienta jeho vlastní seznam sezení (historie + naplánované v budoucnu) U každého minulého sezení budou přehledné výsledky a případně poznámky Kalendář se všemi sezeními pro potřeby terapeuta Session oddíl o Toto bude okno určené pro konkrétní sezení a bude dostupné proklikem z jakéhokoliv neukončeného sezení v kartách pacientů (terapeut otevře kartu pacienta, zobrazí seznam naplánovaných sezení, otevře sezení s aktuálním datem a započne session kliknutím na příslušné tlačítko -> otevře se session oddíl). o Tato část by měla obsahovat několik modulů: Kontrola připojení elektrod (indikace impedance čí vyšší, tím slabší spojení), ideálně graficky znázorněno pro rychlou kontrolu (zelená, červená). Indikátor stavu baterie ve snímací jednotce, opět ideálně grafický Ovládání her nastavení aktuální hry na klientově PC, možnost nastavení různých parametrů (obtížnost, délka trvání jednoho kola) a dále samozřejmě ovládací prvky (play, stop, pause) Zobrazování grafických výstupů jednotlivé grafy pro různé mozkové vlny (alfa, beta, delta, theta) s možností upravování parametrů (rastr, citlivost, frekvenční rozsah, zobrazovaný kanál, atd.). Grafy by se měly automaticky překreslovat při změně vstupních parametrů. U grafů by také měla být možnost zvolit si barvu zobrazovaného výstupu pro lepší orientaci uživatele. Na základě interview a vyhodnocení HCI problémů bude tato část customizována a uživatel si bude moci vybrat, který graf chce zobrazit tak, aby nebyly v jednu chvíli zobrazené primárně všechny. Uživatelsky definovaný trénink zde terapeut nastavuje jednotlivé hry podle aktuální potřeby cvičení klientova mozku. Každá hra má 1-3 cíle, kterých klient musí dosáhnout a terapeut má možnost propojit tyto cíle s mozkovými vlnami, takže například: Pokud klient udrží alfa vlny v takovém a takovém rozsahu, udrží auto na v pravém jízdním pruhu. Stejně tak ale může terapeut propojit tento cíl s beta vlnami.