TY - JOUR A1 - Miralles, Felip A1 - Vargiu, Eloisa A1 - Dauwalder, Stefan A1 - Solà, Marc A1 - Müller-Putz, Gernot A1 - Wriessnegger, Selina C. A1 - Pinegger, Andreas A1 - Kübler, Andrea A1 - Halder, Sebastian A1 - Käthner, Ivo A1 - Martin, Suzanne A1 - Daly, Jean A1 - Armstrong, Elaine A1 - Guger, Christoph A1 - Hintermüller, Christoph A1 - Lowish, Hannah T1 - Brain computer interface on track to home. JF - The Scientific World Journal N2 - The novel BackHome system offers individuals with disabilities a range of useful services available via brain-computer interfaces (BCIs), to help restore their independence. This is the time such technology is ready to be deployed in the real world, that is, at the target end users’ home. This has been achieved by the development of practical electrodes, easy to use software, and delivering telemonitoring and home support capabilities which have been conceived, implemented, and tested within a user-centred design approach. The final BackHome system is the result of a 3-year long process involving extensive user engagement to maximize effectiveness, reliability, robustness, and ease of use of a home based BCI system. The system is comprised of ergonomic and hassle-free BCI equipment; one-click software services for Smart Home control, cognitive stimulation, and web browsing; and remote telemonitoring and home support tools to enable independent home use for nonexpert caregivers and users. BackHome aims to successfully bring BCIs to the home of people with limited mobility to restore their independence and ultimately improve their quality of life. KW - brain computer interface KW - disability KW - limited mobility KW - independence Y1 - 2015 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-149575 VL - 2015 IS - 623896 ER - TY - JOUR A1 - Seibt, Beate A1 - Mühlberger, Andreas A1 - Likowski, Katja U. A1 - Weyers, Peter T1 - Facial mimicry in its social setting JF - Frontiers in Psychology N2 - In interpersonal encounters, individuals often exhibit changes in their own facial expressions in response to emotional expressions of another person. Such changes are often called facial mimicry. While this tendency first appeared to be an automatic tendency of the perceiver to show the same emotional expression as the sender, evidence is now accumulating that situation, person, and relationship jointly determine whether and for which emotions such congruent facial behavior is shown. We review the evidence regarding the moderating influence of such factors on facial mimicry with a focus on understanding the meaning of facial responses to emotional expressions in a particular constellation. From this, we derive recommendations for a research agenda with a stronger focus on the most common forms of encounters, actual interactions with known others, and on assessing potential mediators of facial mimicry. We conclude that facial mimicry is modulated by many factors: attention deployment and sensitivity, detection of valence, emotional feelings, and social motivations. We posit that these are the more proximal causes of changes in facial mimicry due to changes in its social setting. KW - cultural differences KW - political leaders KW - mimicry KW - cooperation KW - self-focused attention KW - emotional empathy KW - nonconscious mimicry KW - expressive displays KW - gender differences KW - speech anxiety KW - behavior KW - responses KW - facial expression KW - EMG KW - competition KW - mood Y1 - 2015 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-151415 VL - 6 IS - 1122 ER - TY - JOUR A1 - Käthner, Ivo A1 - Kübler, Andrea A1 - Halder, Sebastian T1 - Comparison of eye tracking, electrooculography and an auditory brain-computer interface for binary communication: a case study with a participant in the locked-in state JF - Journal of NeuroEngineering and Rehabilitation N2 - Background In this study, we evaluated electrooculography (EOG), an eye tracker and an auditory brain-computer interface (BCI) as access methods to augmentative and alternative communication (AAC). The participant of the study has been in the locked-in state (LIS) for 6 years due to amyotrophic lateral sclerosis. He was able to communicate with slow residual eye movements, but had no means of partner independent communication. We discuss the usability of all tested access methods and the prospects of using BCIs as an assistive technology. Methods Within four days, we tested whether EOG, eye tracking and a BCI would allow the participant in LIS to make simple selections. We optimized the parameters in an iterative procedure for all systems. Results The participant was able to gain control over all three systems. Nonetheless, due to the level of proficiency previously achieved with his low-tech AAC method, he did not consider using any of the tested systems as an additional communication channel. However, he would consider using the BCI once control over his eye muscles would no longer be possible. He rated the ease of use of the BCI as the highest among the tested systems, because no precise eye movements were required; but also as the most tiring, due to the high level of attention needed to operate the BCI. Conclusions In this case study, the partner based communication was possible due to the good care provided and the proficiency achieved by the interlocutors. To ease the transition from a low-tech AAC method to a BCI once control over all muscles is lost, it must be simple to operate. For persons, who rely on AAC and are affected by a progressive neuromuscular disease, we argue that a complementary approach, combining BCIs and standard assistive technology, can prove valuable to achieve partner independent communication and ease the transition to a purely BCI based approach. Finally, we provide further evidence for the importance of a user-centered approach in the design of new assistive devices. KW - eye tracking KW - electrooculography KW - auditory brain-computer interface Y1 - 2015 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-145305 VL - 12 IS - 76 ER - TY - THES A1 - Campbell, Marlen Jamie-Lee T1 - Organizational cultures’ impact on employees’ corruption T1 - Der Einfluß von Organisationskultur auf die Korruption von Mitarbeitern N2 - Although many researchers refer to organizational culture as the key to explain employees' organizational corruption (= corruption on behalf of the organization), literature lacks systematic empirical evidence. Through a mixed-method approach this research tries to shed some first lights on this issue with the questions: what characteristics describe an organizational culture that promotes employees' corruption? Does a certain type of organizational culture shape a positive attitude towards organizational corruption? Does organizational culture differ in its impact on different types of corruption? Does organizational culture interact with employees’ sex to promote employees’ corruption? And, is there a main effect of sex on corruption? A qualitative study investigates the characteristics of a corrupt organizational culture in both general and in particular for managers and employees (Study 1). 14 experts of different occupations were asked about underlying assumptions, values, and norms of a corrupt organizational culture coding the frequency and relationship of their answers. The results showed specific underlying assumptions, values, and norms that were shared by the interviewees and provide first insights into their interrelatedness. In addition, the quantitative field survey (Study 2) analyzed if a corrupt organizational culture shapes a positive attitude towards organizational corruption and if both tangible rewards and lax control mechanism mediate this impact. 131 participants answered questionnaires about their perceived competition in their industry, tangible rewards, lax control mechanism, and their attitude towards both gifting and bribery. Results showed that lax control mechanism (and for gifting also tangible rewards) mediated the positive impact of a corrupt organizational culture on organizational corruption. In addition, men and women did not differ in their attitude towards organizational corruption in a corrupt organizational culture. Finally a web-based experiment investigates if organizational culture shapes employees' corruption (Study 3). In addition this approach also covers if the impact of organizational culture on corruption depends on the type of corruption (organizational corruption vs. counterproductive), and if employees’ sex influence corruption and if there is an interaction of organizational culture and sex on employees’ corruption. 563 participants had to decide whether they engage in corruption. Although a corrupt organizational culture raises both types of corruption, there was neither a notable main effect of sex nor a high impact interaction effect of both on both types of corruption. Thus, aspects of a corrupt organizational culture seem to influence employees' corruption. N2 - Obwohl Organisationskultur von vielen Wissenschaftlern als eine Schlüsseldeterminante gesehen wird um organisationale Korruption (= Korruption im Sinne der Organisation) zu erklären, fehlt es in der fachwissenschaftlichen Literatur an systematischen empiristischen Belegen: Welche Eigenschaften zeichnen eine korruptionsfördernde Organisationskultur aus? Kann ein bestimmter Typ von Organisationskultur eine positive Einstellung gegenüber organisationaler Korruption formen? Und schließlich: unterscheiden sich die Einflussfaktoren für Korruption zwischen verschiedenen Korruptionstypen? Durch die Anwendung verschiedenere methodischer Zugänge versucht diese wissenschaftliche Arbeit erste Antworten in diesem Forschungsfeld zu geben. Gibt es eine Interaktion zwischen dem Geschlecht der Mitarbeiter und der Organisationskultur und unterscheiden sich Männer und Frauen in ihrem korrupten Verhalten? Zunächst werden anhand einer qualitativen Analyse von 14 Experteninterviews grundlegende Charakteristiken einer Organisationskultur in korrupten Organisationen analysiert (Studie 1). Die Experten aus verschiedenen Berufsfeldern wurden zu ihrer Wahrnehmung der Organisationskultur von verschiedenen korrupten Organisationen befragt. Die Ergebnisse zeigten, dass es spezifische unbewusste Annahmen, Werte und Normen gibt, die von den verschiedenen Experten berichtet worden sind. Diese Studie ermöglicht erste Einblicke in die Wirkung der und Verbindungen zwischen den von den Experten wahrgenommenen Normen, Werten und Annahmen. Weiterführend analysierte eine Feldstudie (Studie 2), ob eine korrupte Organisationskultur eine positive Wirkung auf die Einstellung von Mitarbeitern zu organisationale Korruption hat. Weiter wurde untersucht, ob konkrete antizipierte Belohnungen und laxe Kontrollmechanismen bei der Aufgabenerfüllungen den Effekt der korrupten Organisationskultur auf organisationale Korruption mediieren. 131 Probanden beantworteten verschiedene Fragebögen zu ihrer Wahrnehmung von Wettbewerb in ihrer Branche, laxe Kontrollmechanismen von Korruption, zu konkreten Belohnungen in ihrer Organisation und zu ihrer Einstellung zu Geschenke und Bestechung. Die Ergebnisse zeigen, dass es einen Haupteffekt von der korrupten Organisationskultur auf organisationale Korruption vorhanden ist, dass dieser durch konkrete Belohnungen und laxe Kontrollmechanismen (bei Geschenken) und durch laxe Kontrollmechanismen (bei Bestechung) mediiert wird. Männer und Frauen unterscheiden sich in einer korrupten Organisationskultur nicht hinsichtlich ihrer Einstellung zur Korruption. Abschließend analysiert Studie 3 als web-basiertes Experiment, ob sich die Organisationskultur auf Korruption auswirkt. 563 Probanden spielten einen männlichen oder weiblichen Angestellten, welcher entweder in einer ethischen oder korrupten Organisationskultur in einer fiktiven Organisation arbeitet. Alle Teilnehmer mussten sich in der Rolle entscheiden, ob er oder sie in verschiedenen Arten von Korruption (organisationale vs. kontraproduktive Korruption) aktiv werden will. Die Ergebnisse zeigen, dass eine korrupte Organisationskultur einen ähnlich positiven Einfluss auf beide Typen von Korruption hatte. Das Geschlecht hatte weder einen nennenswert signifikanten oder keinen Einfluss auf die Annahme der Korruption. Darüber hinaus gab es keine Interaktion zwischen Geschlecht und Organisationskultur für beide Typen der Korruption. KW - Korruption KW - Organisationskultur KW - Organisationspsychologie KW - organisationale Korruption KW - Korruption von Mitarbeitern KW - korrupte Organisationskultur KW - organizational corruption KW - employees' corruption KW - corrupt organizational culture KW - corruption KW - Organisation Y1 - 2015 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-123251 ER - TY - THES A1 - Holz, Elisa Mira T1 - Systematic evaluation of non-invasive brain-computer interfaces as assistive devices for persons with severe motor impairment based on a user-centred approach – in controlled settings and independent use T1 - Systematische Evaluation nicht-invasiver Gehirn-Computer Schnittstellen als Hilfsmittel für Personen mit schweren motorischen Einschränkungen auf Basis eines nutzerzentrierten Ansatzes – im kontrollierten Setting und experten-unabhängigen Gebrauch N2 - Brain-computer interfaces (BCIs) are devices that translate signals from the brain into control commands for applications. Within the last twenty years, BCI applications have been developed for communication, environmental control, entertainment, and substitution of motor functions. Since BCIs provide muscle independent communication and control of the environment by circumventing motor pathways, they are considered as assistive technologies for persons with neurological and neurodegenerative diseases leading to motor paralysis, such as amyotrophic lateral sclerosis (ALS), muscular dystrophy, spinal muscular atrophy and stroke (Kübler, Kotchoubey, Kaiser, Wolpaw, & Birbaumer, 2001). Although most researcher mention persons with severe motor impairment as target group for their BCI systems, most studies include healthy participants and studies including potential BCI end-users are sparse. Thus, there is a substantial lack of studies that investigate whether results obtained in healthy participants can be transferred to patients with neurodegenerative diseases. This clearly shows that BCI research faces a translational gap between intense BCI research and bringing BCI applications to end-users outside the lab (Kübler, Mattia, Rupp, & Tangermann, 2013). Translational studies are needed that investigate whether BCIs can be successfully used by severely disabled end-users and whether those end-users would accept BCIs as assistive devices. Another obvious discrepancy exists between a plethora of short-term studies and a sparse number of long-term studies. BCI research thus also faces a reliability gap (Kübler, Mattia, et al., 2013). Most studies present only one BCI session, however the few studies that include several testing sessions indicate high inter- and intra-individual variance in the end-users’ performance due to non-stationarity of signals. Long-term studies, however, are needed to demonstrate whether a BCI can be reliably used as assistive device over a longer period of time in the daily-life of a person. Therefore there is also a great need for reliability studies. The purpose of the present thesis was to address these research gaps and to bring BCIs closer to end-users in need, especially into their daily-lives, following a user-centred design (UCD). The UCD was suggested as theoretical framework for bringing BCIs to end-users by Kübler and colleagues (Kübler et al., 2014; Zickler et al., 2011). This approach aims at the close and iterative interaction between BCI developers and end-users with the final goal to develop BCI systems that are accepted as assistive devices by end-users. The UCD focuses on usability, that is, how well a BCI technology matches the purpose and meets the needs and requirements of the targeted end-users and was standardized with the ISO 9241-210. Within the UCD framework, usability of a device can be defined with regard to its effectiveness, efficiency and satisfaction. These aspects were operationalized by Kübler and colleagues to evaluate BCI-controlled applications. As suggested by Vaughan and colleagues, the number of BCI sessions, the total usage duration and the impact of the BCI on the life of the person can be considered as indicators of usefulness of the BCI in long-term daily-life use (Vaughan, Sellers, & Wolpaw, 2012). These definitions and metrics for usability and usefulness were applied for evaluating BCI applications as assistive devices in controlled settings and independent use. Three different BCI applications were tested and evaluated by in total N=10 end-users: In study 1 a motor-imagery (MI) based BCI for gaming was tested by four end-users with severe motor impairment. In study 2, a hybrid P300 event-related (ERP) based BCI for communication was tested by four severely motor restricted end-users with severe motor impairment. Study 1 and 2 are short-term studies conducted in a controlled-setting. In study 3 a P300-ERP BCI for creative expression was installed for long-term independent use at the homes of two end-users in the locked-in state. Both end-users are artists who had gradually lost the ability to paint after being diagnosed with ALS. Results reveal that BCI controlled devices are accepted as assistive devices. Main obstacles for daily-life use were the not very aesthetic design of the EEG-cap and electrodes (cap is eye-catching and looks medical), low comfort (cables disturb, immobility, electrodes press against head if lying on a head cushion), complicated and time-consuming adjustment, low efficiency and low effectiveness, and not very high reliability (many influencing factors). While effectiveness and efficiency in the MI based BCI were lower compared to applications using the P300-ERP as input channel, the MI controlled gaming application was nevertheless better accepted by the end-users and end-users would rather like to use it compared to the communication applications. Thus, malfunctioning and errors, low speed, and the EEG cap are rather tolerated in gaming applications, compared to communication devices. Since communication is essential for daily-life, it has to be fast and reliable. BCIs for communication, at the current state of the art, are not considered competitive with other assistive devices, if other devices, such as eye-gaze, are still an option. However BCIs might be an option when controlling an application for entertainment in daily-life, if communication is still available. Results demonstrate that BCI is adopted in daily-life if it matches the end-users needs and requirements. Brain Painting serves as best representative, as it matches the artists’ need for creative expression. Caveats such as uncomfortable cap, dependence on others for set-up, and experienced low control are tolerated and do not prevent BCI use on a daily basis. Also end-users in real need of means for communication, such as persons in the locked-in state with unreliable eye-movement or no means for independent communication, do accept obstacles of the BCI, as it is the last or only solution to communicate or control devices. Thus, these aspects are “no real obstacles” but rather “challenges” that do not prevent end-users to use the BCI in their daily-lives. For instance, one end-user, who uses a BCI in her daily-life, stated: “I don’t care about aesthetic design of EEG cap and electrodes nor amplifier”. Thus, the question is not which system is superior to the other, but which system is best for an individual user with specific symptoms, needs, requirements, existing assistive solutions, support by caregivers/family etc.; it is thereby a question of indication. These factors seem to be better “predictors” for adoption of a BCI in daily-life, than common usability criterions such as effectiveness or efficiency. The face valid measures of daily-life demonstrate that BCI-controlled applications can be used in daily-life for more than 3 years, with high satisfaction for the end-users, without experts being present and despite a decrease in the amplitude of the P300 signal. Brain Painting re-enabled both artists to be creatively active in their home environment and thus improved their feelings of happiness, usefulness, self-esteem, well-being, and consequently quality of life and supports social inclusion. This thesis suggests that BCIs are valuable tools for people in the locked-in state. N2 - Gehirn-Computer Schnittstellen (engl. Brain-computer interfaces, Abk.: BCIs) sind technische Systeme, die Gehirnsignale in Kontrollbefehle für Computeranwendungen übersetzen. In den vergangenen zwanzig Jahren wurden verschiedenste BCI Anwendungen entwickelt, beispielsweise zur Kommunikation, Umweltsteuerung, Unterhaltung und Ersatz von Motorfunktionen. Da BCIs muskelunabhängige Kommunikation und Kontrolle ermöglichen, werden sie als mögliche Hilfsmittel für Personen mit neurologischen und neurodegenerativen Krankheiten, die zu motorischen Lähmungen führen, wie beispielsweise bei Amyotrophe Lateralsklerose (ALS), Muskeldystrophie, Spinale Muskelatrophie und Schlaganfall, in Betracht gezogen (Kübler, Kotchoubey, et al., 2001). Auch wenn die meisten BCI Forscher Personen mit starken motorischen Einschränkungen als Zielgruppe für ihre BCI Systeme angeben, so testen sie ihre Systeme nur in Stichproben von gesunden Probanden. BCI Studien, die Patienten einschließen, sind dagegen selten. Daher gibt es einen beträchtlichen Mangel an Studien, die untersuchen, ob die Forschungsergebnisse, die basierend auf einer gesunden Stichprobe verzeichnet wurden, auch auf Patienten mit neurodegenerativen Erkrankungen übertragen werden können. Das macht deutlich, dass es in der BCI Forschung eine erhebliche Translationslücke zwischen der intensiven BCI Grundlagenforschung und dem Transfer von BCI Anwendungen aus dem Labor zu den Patienten, den sogenannten BCI End-Nutzern, gibt (Kübler, Mattia, et al., 2013). Es werden deshalb Translationsstudien benötigt, die untersuchen, ob BCIs von stark motorisch eingeschränkten Patienten verwendet werden können und ob diese sogenannten End-Nutzer BCIs als Hilfsmittel akzeptieren. Zusätzlich ist eine deutliche Diskrepanz zwischen der Vielzahl an Kurzzeitstudien und der geringen Anzahl an Langzeitstudien zu verzeichnen. BCI Forschung ist daher auch mit einer Reliabilitätslücke konfrontiert (Kübler, Mattia, et al., 2013). Die meisten Studien basieren nur auf einer BCI Sitzung, jedoch zeigen die wenigen Studien, die auf mehreren Sitzungen beruhen, hohe inter- und intraindividuelle Varianz in der Performanz der Patienten. Langzeitzeitstudien werden daher benötigt, um aufzuzeigen, ob ein BCI reliabel als Hilfsmittel über einen längeren Zeitraum im Alltagsleben eines Patienten verwendet werden kann. Demzufolge gibt es einen starken Bedarf an Translations- und Reliabilitätsstudien. Das Anliegen der vorliegenden Dissertation war es, diesen Forschungslücken zu begegnen und, basierend auf einem nutzerzentrierten Vorgehen, BCIs näher zu den BCI End-Nutzern zu bringen, besonders in ihr Alltagsleben. Der nutzerzentrierte Ansatz wurde von Kübler und Kollegen (Kübler et al., 2014; Zickler et al., 2011) als theoretisches Gerüst nahegelegt, um BCIs näher zu Patienten zu bringen. Dieser Ansatz beabsichtigt eine enge und iterative Interaktion zwischen BCI Entwicklern und den End-Nutzern mit dem finalen Ziel BCI Systeme zu entwickeln, die von den End-Nutzern als Hilfsmittel akzeptiert werden. Der nutzerzentrierte Ansatz fokussiert auf die Benutzbarkeit, das heißt, wie gut eine BCI Technologie den Bedürfnissen und den Ansprüchen der Zielgruppe entspricht. Dieser Ansatz wurde standardisiert mit dem ISO 9241-210. Demnach ist die Benutzbarkeit eines Gerätes definiert hinsichtlich der Effektivität, Effizienz, und Zufriedenheit. Um BCI Systeme zu evaluieren, wurden diese Aspekte von Kübler und Kollegen operationalisiert. Nach Vaughan und Kollegen können die Anzahl der BCI Sitzungen, die Gesamtnutzungsdauer und der Einfluss eines BCIs auf die Lebensqualität einer Person als Indikatoren der Nützlichkeit eines BCI betrachtet werden (Vaughan et al., 2012). Diese Definitionen und entsprechenden Operationalisierungen wurden in dieser Dissertation verwendet, um BCI Anwendungen hinsichtlich ihrer Benutzbarkeit und Nützlichkeit als Hilfsmittel zu evaluieren. N=10 End-Nutzer testeten und evaluierten drei BCI Anwendungen: In Studie 1 wurde ein auf Bewegungsvorstellung basiertes BCI (engl. motor imagery, Abk: MI) zur Steuerung einer Spielanwendung von vier potentiellen End-Nutzern mit unterschiedlichen neurologischen Erkrankungen getestet. In Studie 2 wurde ein Hybrid BCI, das das P300 ereignis-korrelierte Potential (EKP) und Muskelaktivität als Inputkanäle zur Steuerung eines Kommunikationsprogramms verwendet, von vier potentiellen End-Nutzern getestet. Studie 1 und 2 sind Kurzzeitstudien, welche in einem kontrollierten Design durchgeführt wurden. In Studie 3 wurde ein P300-EKP basiertes BCI zum künstlerischen Ausdruck bei zwei End-Nutzern zuhause für einen experten-unabhängigen und längerfristigen Gebrauch implementiert. Beide End-Nutzer sind Künstler, die, aufgrund der Diagnose ALS und der damit verbundenen fast kompletten körperlichen Lähmung (Locked-in Zustand), nicht mehr in der Lage waren zu malen (Studie 3). Die Ergebnisse zeigen, dass BCI Systeme als Hilfsmittel akzeptiert werden. Das nicht sehr ästhetische Design der EEG-Kappe und der Elektroden (Kappe zu auffällig, sieht medizinisch aus), der geringe Komfort (Kabel stören, Immobilität, Elektroden drücken gegen den Kopf), die komplizierte und zeitaufwändige Einstellung und Anpassung, die geringe Effizienz und geringe Effektivität und die nicht sehr hohe Reliabilität (viele Einflussfaktoren), wurden jedoch für einen Alltagsgebrauch als problematisch angesehen. Obwohl die Effektivität und Effizienz beim MI BCI geringer, verglichen mit beiden P300-EKP BCI Systemen, waren, wurde das MI basierte BCI-Spiel von den End-Nutzern besser akzeptiert und die End-Nutzer konnten sich eher vorstellen es im Alltag zu verwenden, als das Kommunikationsprogramm. Das zeigt, dass Störungen und Fehler, eine geringe Geschwindigkeit, und die EEG Kappe bei BCI Systemen zur Unterhaltung eher toleriert werden, als bei Systemen zur Kommunikation. Da Kommunikation im Leben essentiell ist, muss sie schnell und zuverlässig sein. BCI Systeme zur Kommunikation sind daher zum aktuellen Stand der Technik nicht konkurrenzfähig mit anderen Hilfsmitteln, wenn andere Hilfsmittel zur Kommunikation, wie Augensteuerung, verwendet werden können. BCI Systeme sind aber eine Option im Bereich Unterhaltung, sofern Möglichkeiten zur Kommunikation (noch) bestehen. Die Ergebnisse zeigen, dass ein BCI für einen Alltagsgebrauch übernommen wird, wenn es den Bedürfnissen und Anforderungen des End-Nutzers entspricht. Brain Painting zeigt hierbei beispielhaft, wie negative Facetten, wie die wenig komfortable EEG Kappe, die Abhängigkeit von anderen aufgrund der komplexen Einstellung, und eine subjektiv empfundene geringe Kontrolle toleriert werden, da es genau den Bedürfnissen der Künstler sich kreativ auszudrücken entspricht. Ebenso Patienten, die Bedarf an Kommunikation haben, wie Patienten im Locked-in Zustand, die keine zuverlässigen Augen-Bewegungen aufweisen, oder Patienten, die keine Hilfsmittel zur unabhängigen Kommunikation haben, akzeptieren diese Umstände beim BCI Gebrauch. Das zeigt, dass diese Umstände keine richtigen „Hindernisse“, sondern vielmehr Herausforderungen sind, die eine Übernahme eines BCI im Alltag eines Patienten nicht verhindern. Es ist daher nicht die Frage, welches BCI System überlegen ist, sondern welches BCI System das Beste für ein Individuum mit spezifischen Symptomen, Bedürfnissen, Ansprüchen, vorhandenen Hilfsmitteln, Unterstützung durch Familie und Pflegern, ist; es ist deshalb eine Frage der Indikation. Eine End-Nutzerin, die ein BCI im Alltag verwendet, sagte beispielsweise: „Mir ist das ästhetische Design der EEG-Kappe und der Elektroden, oder des EEG-Verstärkers völlig egal“. Diese Faktoren können als die besten “Prädiktoren” für eine Übernahme eines BCI Systems im Alltag eines Patienten angesehen werden, weniger hingegen die üblichen Kriterien zur Bewertung der Benutzbarkeit, wie Effektivität und Effizienz. Die Ergebnisse hinsichtlich des Alltagsgebrauches belegen ferner, dass ein P300-EKP basiertes BCI mit hoher Zufriedenheit über einen Zeitraum von 3 Jahren, ohne die Hilfe eines BCI Experten, und trotz einer Abnahme der Amplitude des P300-Signales verwendet werden kann. Brain Painting ermöglichte beiden Künstlern sich wieder kreativ auszudrücken und beeinflusste somit positiv das Empfinden von Freude, das Gefühl von Nützlichkeit, das Selbstwertgefühl, das Wohlbefinden und folglich die Lebensqualität der Künstler und förderte ihre soziale Inklusion. Die vorliegende Dissertation zeigt, dass BCIs wertvolle Hilfsmittel für Personen im Locked-in Zustand sein können. KW - Gehirn-Computer-Schnittstelle KW - Benutzerfreundlichkeit KW - brain-computer interface KW - evaluation KW - Evaluation KW - usability KW - Benutzerfreundlichkeit/ Benutzbarkeit KW - assistive device KW - Hilfsmittel KW - user-centred design KW - nutzerzentrierter Ansatz Y1 - 2015 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-126334 ER - TY - JOUR A1 - Simon, Nadine A1 - Käthner, Ivo A1 - Ruf, Carolin A. A1 - Pasqualotto, Emanuele A1 - Kübler, Andrea A1 - Halder, Sebastian T1 - An auditory multiclass brain-computer interface with natural stimuli: Usability evaluation with healthy participants and a motor impaired end user JF - Frontiers in Human Neuroscience N2 - Brain-computer interfaces (BCIs) can serve as muscle independent communication aids. Persons, who are unable to control their eye muscles (e.g., in the completely locked-in state) or have severe visual impairments for other reasons, need BCI systems that do not rely on the visual modality. For this reason, BCIs that employ auditory stimuli were suggested. In this study, a multiclass BCI spelling system was implemented that uses animal voices with directional cues to code rows and columns of a letter matrix. To reveal possible training effects with the system, 11 healthy participants performed spelling tasks on 2 consecutive days. In a second step, the system was tested by a participant with amyotrophic lateral sclerosis (ALS) in two sessions. In the first session, healthy participants spelled with an average accuracy of 76% (3.29 bits/min) that increased to 90% (4.23 bits/min) on the second day. Spelling accuracy by the participant with ALS was 20% in the first and 47% in the second session. The results indicate a strong training effect for both the healthy participants and the participant with ALS. While healthy participants reached high accuracies in the first session and second session, accuracies for the participant with ALS were not sufficient for satisfactory communication in both sessions. More training sessions might be needed to improve spelling accuracies. The study demonstrated the feasibility of the auditory BCI with healthy users and stresses the importance of training with auditory multiclass BCIs, especially for potential end-users of BCI with disease. KW - P300 KW - EEG KW - auditory BCI KW - brain-computer interface KW - communication KW - ALS Y1 - 2015 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-126450 VL - 8 IS - 1039 ER - TY - THES A1 - Erlbeck, Helena T1 - The event-related potentials Mismatch Negativity, P300, and N400: Effects of attentional modulation and application in patients with disorders of consciousness T1 - Die ereigniskorrelierten Potentiale Mismatch Negativity, P300, und N400: Effekte von Aufmerksamkeitsmodulation und Anwendung in Patienten mit Störungen des Bewusstseins N2 - The present work comprises four studies dealing with the investigation of the auditory event-related potentials (ERP) Mismatch Negativity (MMN), P300, and N400 under different attentional instructions, and with their application in patients with disorders of consciousness (DOC) to assess residual cognitive functioning. In guided interviews (study 1), practitioners working with DOC patients stated their general interest in and an objective need for the complementation of current diagnostic procedures by reliable and valid ERP-based methods. Subsequently, in study 2, simple oddball and semantic paradigms were applied to 19 behaviorally non-responsive DOC patients revealing the presence of at least one ERP in eight patients investigated. In the third and fourth study, specific attentional effects on ERPs were investigated in healthy participants to define optimal instructions and stimulus parameters. In study 3, MMN and N400 amplitudes were assessed in 18 participants, and in study 4, MMN and P300 amplitudes were assessed in 32 participants. Both studies included an ignore task (attention on simultaneous visual stimuli), a passive task, and a focused task and revealed distinct attentional effects on P300 and N400 with largest amplitudes in the focused task, smaller ones in the passive task and no ERP in the ignore task. An MMN was elicited in all tasks, but still, amplitudes differed as a function of task. In addition, study 4 included oddball paradigms comprising several deviants in different dimensions. Higher amplitudes were found in this multifeature paradigm compared to traditional oddball paradigms and larger amplitudes were elicited by deviants highly different from standards. It is concluded that ERPs represent a promising tool to complement clinical assessment of DOC patients. Application of ERP paradigms should include focused instructions, especially when using semantic material. Furthermore, multifeature paradigms have been proven especially useful eliciting large amplitudes and allowing for the investigation of several dimensions of deviants at the same time. N2 - Die vorliegende Arbeit beinhaltet vier Studien, die die auditorischen ereigniskorrelierten Potentiale (EKP) Mismatch Negativität (MMN), P300, und N400 unter verschiedenen Instruktionen untersuchen, und deren Anwendung bei Patienten mit Bewusstseinsstörungen darstellen. In Studie 1 äußerten neurologische Fachärzte in Leitfadeninterviews ein generelles Interesse und eine objektive Notwendigkeit der Ergänzung bisheriger diagnostischer Vorgehensweisen durch EKP-basierte Methoden. In Studie 2 wurden 19 motorisch nicht-responsiven Patienten verschiedene Stimuli in Form einfacher Oddball-Paradigmen und semantischen Materials dargeboten und es konnte in acht Patienten mindestens ein EKP nachgewiesen wer-den. Studie 3 und 4 dienten der Untersuchung spezifischer Aufmerksamkeitseffekte auf EKPs in Gesunden, um optimale Instruktionen und Stimulusparameter zu definieren. Es wurden jeweils MMN und N400 in 18 Teilnehmern und MMN und P300 in 32 Teilnehmern untersucht. Beide Studien enthielten eine Ablenkungsaufgabe (simultane visuelle Reize), eine passive und eine fokussierte Aufgabe und zeigten deutliche Aufgabeneffekte auf P300 und N400. Die höchsten Amplituden wurden in der fokussierten Aufgabe ausgelöst, kleinere in der passiven und kein EKP in der Ablenkungsaufgabe. Eine MMN wurde in allen Aufgaben ausgelöst, aber auch hier unterschieden sich die Amplituden in Abhängigkeit der Aufgabe. Studie 4 ent-hielt außerdem ein Oddball mit mehreren abweichenden Tönen in vier Dimensionen. Dieses erzielte höhere Amplituden als das klassische Oddball mit nur einem abweichenden Ton. Hö-here Amplituden wurden von abweichenden Tönen ausgelöst, welche sich stark vom Standardton unterschieden. EKPs stellen ein vielversprechendes Instrument zur Ergänzung klini-scher Diagnosen bewusstseinsgestörter Patienten dar. Es sollte auf eindeutig zu differenzierende abweichende Reize und bei semantischen Material auf fokussierte Instruktionen zurückgegriffen werden. Paradigmen mit verschiedenen abweichenden Tönen können aufgrund höherer Amplituden und eines umfassenden Reizverarbeitungsprofils besonders nützlich sein. KW - event-related potentials KW - attention KW - ereigniskorrelierte Potentiale KW - Aufmerksamkeit KW - disorders of consciousness KW - Bewusstseinsstörungen KW - Bewusstseinsstörung KW - Ereigniskorreliertes Potenzial KW - Bewusstsein Y1 - 2015 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-121041 ER - TY - JOUR A1 - Kleih, Sonja C. A1 - Herweg, Andreas A1 - Kaufmann, Tobias A1 - Staiger-Sälzer, Pit A1 - Gerstner, Natascha A1 - Kübler, Andrea T1 - The WIN-speller: a new intuitive auditory brain-computer interface spelling application JF - Frontiers in Neuroscience N2 - The objective of this study was to test the usability of a new auditory Brain-Computer Interface (BCI) application for communication. We introduce a word based, intuitive auditory spelling paradigm the WIN-speller. In the WIN-speller letters are grouped by words, such as the word KLANG representing the letters A, G, K, L, and N. Thereby, the decoding step between perceiving a code and translating it to the stimuli it represents becomes superfluous. We tested 11 healthy volunteers and four end-users with motor impairment in the copy spelling mode. Spelling was successful with an average accuracy of 84% in the healthy sample. Three of the end-users communicated with average accuracies of 80% or higher while one user was not able to communicate reliably. Even though further evaluation is required, the WIN-speller represents a potential alternative for BCI based communication in end-users. KW - Brain-Computer Interface (BCI) KW - communication KW - P300 KW - motor-impaired end-user KW - auditory Y1 - 2015 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-125972 VL - 9 ER - TY - JOUR A1 - Eder, Andreas B. A1 - Deutsch, Roland T1 - Watch the target! Effects in the affective misattribution procedure become weaker (but not eliminated) when participants are motivated to provide accurate responses to the target JF - Frontiers in Psychology N2 - Previous research showed that priming effects in the affective misattribution procedure (AMP) are unaffected by direct warnings to avoid an influence of the primes. The present research examined whether a priming influence is diminished by task procedures that encourage accurate judgments of the targets. Participants were motivated to categorize the affective meaning of nonsense targets accurately by being made to believe that a true word was presented in each trial and by providing feedback on (allegedly) incorrect responses. This condition produced robust priming effects. Priming was however reduced and less reliable relative to more typical AMP conditions in which participants guessed the meaning of openly presented nonsense targets. Affective judgments of nonsense targets were not affected by advance knowledge of the response mapping during the priming phase, which argues against a response-priming explanation of AMP effects. These findings show that affective primes influence evaluative judgments even in conditions in which the motivation to provide accurate responses is high and a priming of motor responses is not possible. Priming effects were however weaker with high accuracy motivation, suggesting that a focus on accurate judgments is an effective strategy to control for an unwanted priming influence in the AMP. KW - implicit attitude measurement KW - accuracy motivation KW - affect misattribution procedure KW - response priming Y1 - 2015 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-125982 VL - 6 ER - TY - JOUR A1 - Sollfrank, Teresa A1 - Hart, Daniel A1 - Goodsell, Rachel A1 - Foster, Jonathan A1 - Tan, Tele T1 - 3D visualization of movements can amplify motor cortex activation during subsequent motor imagery JF - Frontiers in Human Neuroscience N2 - A repetitive movement practice by motor imagery (MI) can influence motor cortical excitability in the electroencephalogram (EEG). This study investigated if a realistic visualization in 3D of upper and lower limb movements can amplify motor related potentials during subsequent MI. We hypothesized that a richer sensory visualization might be more effective during instrumental conditioning, resulting in a more pronounced event related desynchronization (ERD) of the upper alpha band (10–12 Hz) over the sensorimotor cortices thereby potentially improving MI based brain-computer interface (BCI) protocols for motor rehabilitation. The results show a strong increase of the characteristic patterns of ERD of the upper alpha band components for left and right limb MI present over the sensorimotor areas in both visualization conditions. Overall, significant differences were observed as a function of visualization modality (VM; 2D vs. 3D). The largest upper alpha band power decrease was obtained during MI after a 3-dimensional visualization. In total in 12 out of 20 tasks the end-user of the 3D visualization group showed an enhanced upper alpha ERD relative to 2D VM group, with statistical significance in nine tasks.With a realistic visualization of the limb movements, we tried to increase motor cortex activation during subsequent MI. The feedback and the feedback environment should be inherently motivating and relevant for the learner and should have an appeal of novelty, real-world relevance or aesthetic value (Ryan and Deci, 2000; Merrill, 2007). Realistic visual feedback, consistent with the participant’s MI, might be helpful for accomplishing successful MI and the use of such feedback may assist in making BCI a more natural interface for MI based BCI rehabilitation. KW - 3-dimensional visualization KW - motor cortex activation KW - EEG KW - brain-computer interfaces Y1 - 2015 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-126058 VL - 9 IS - 463 ER -