Bayes’sche Inferenz von verborgenen kognitiven Leistungen und Erregungszuständen beim Hören von Musik
30.03.2024 Die Aktivitäten des menschlichen Gehirns sind unbeobachtete Zustände, die sich aufgrund interner und externer Faktoren ständig ändern können, einschließlich der kognitiven Erregung (Arousal, auch bekannt als Intensität der Emotionen) und der kognitiven Leistungen. Die Aufrechterhaltung eines angemessenen Niveaus der kognitiven Erregung kann dazu führen, dass man bei den täglichen kognitiven Aktivitäten produktiver ist. Daher ist die Überwachung und Regulierung des eigenen Erregungszustands auf der Grundlage der kognitiven Leistung durch einfache alltägliche Interventionen wie Musik ein wichtiges Thema, das es zu untersuchen gilt.
Yerkes-Dodson-Gesetz
Forscher der NYU Tandon unter der Leitung von Rose Faghih – inspiriert durch das Yerkes-Dodson-Gesetz in der Psychologie, das auch als umgekehrtes U-Gesetz bekannt ist – untersuchten den Zusammenhang zwischen Erregung und Leistung während einer kognitiven Aufgabe in Verbindung mit einer personalisierten Musik. Die Forschungsergebnisse wurden im IEEE Open Journal of Engineering in Medicine and Biology veröffentlicht.
Das Yerkes-Dodson-Gesetz besagt, dass die Leistung von der Erregung abhängt und eine umgekehrt U-förmige Beziehung zur kognitiven Erregung besteht, d. h. ein moderates Erregungsniveau führt zu optimaler Leistung, während ein übermäßig hohes Erregungsniveau zu Angst führen kann, während ein niedriges Erregungsniveau Langeweile zur Folge haben kann.
Die Studie
In dieser Studie wählten die Teilnehmer Musik mit beruhigenden und erregenden Komponenten aus, um eine wenig und eine stark erregende Umgebung zu imitieren. Um die zugrundeliegende Erregung und Leistung in Bezug auf das Alltagsleben zu entschlüsseln, wurden periphere physiologische Daten sowie Verhaltenssignale im Rahmen des Bayes’schen Decoders verwendet. Insbesondere die elektrodermale Aktivität (EDA) wurde häufig als quantitativer Erregungsindex verwendet. Parallel dazu sind Verhaltensdaten wie eine Abfolge von richtigen/falschen Antworten und die Reaktionszeit gängige Beobachtungen der kognitiven Leistung.
Die dekodierten Erregungs- und Leistungsdatenpunkte im Erregungs-Leistungs-Rahmen zeigen eine umgekehrte U-Form, die mit dem Yerkes-Dodson-Gesetz übereinstimmt. Außerdem zeigen die Ergebnisse, dass die Teilnehmer bei anregender Hintergrundmusik insgesamt bessere Leistungen erbringen.
Unter Berücksichtigung des Yerkes-Dodson-Gesetzes entwickeln die Forscher einen leistungsbasierten Erregungsdecoder, der die kognitive Leistungsdynamik erhalten und berücksichtigen kann. Ein solcher Decoder kann einen tiefen Einblick in das Zusammenspiel von physiologischen Reaktionen und kognitiven Zuständen geben, die die Produktivität beeinflussen.
Obwohl verschiedene Faktoren wie die Art der kognitiven Aufgabe, der Ausgangswert des Teilnehmers und die Art der angewandten Musik das Ergebnis beeinflussen können, könnte es möglich sein, die kognitive Leistung zu verbessern und die Erregung mit Hilfe von Musik entweder auf die linke oder rechte Seite der Kurve zu verlagern.
Insbesondere die Grundlinie des Erregungsniveaus variiert von Mensch zu Mensch, und die Musik kann so ausgewählt werden, dass sie die Erregung in den gewünschten Bereich bringt.
Die Ergebnisse dieser Studie könnten die Forschung der Entwicklung einer praktischen und personalisierten Gehirn-Computer-Schnittstelle zur Regulierung des inneren Gehirnzustands bei alltäglichen Aktivitäten näher bringen, schließen die Wissenschaftler.
© Psylex.de – Quellenangabe: IEEE Open Journal of Engineering in Medicine and Biology (2024). DOI: 10.1109/OJEMB.2024.3377923
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