制造脑电波:脑电图快速跟踪训练

去年秋天，33个国家的大学生和教师通过在线下载动画、互动模拟、视频教程和其他关于认知电生理学的课堂材料，超越了他们的同龄人和前辈。通过一个称为“追求”的合作计划这是一种认知电生理学方法，允许研究人员使用电极帽直接测量事件相关电位(ERPs)和其他大脑活动。研究结果可能会导致这些已经使用了几十年的技术的新的更好的应用，以理解人类行为和创建脑机接口。金宝搏官网登录

追求的里程碑

2011:在一年一度的加州大学戴维斯分校/SDSU ERP训练营上，APS研究员Steve Luck(加州大学戴维斯分校)建议获得一笔资助，帮助本科院校的教师教授电生理学。与会者辛迪·布卡奇(里士满大学)和凯瑟琳·里德(克莱蒙特·麦肯纳学院)开始仔细考虑这个想法。

2014当时正在休假的Bukach从美国科学学会心理科学教学与公众理解基金获得了4,200美元的资助。这使她能够与共同首席研究员Reed、Jane Couperus(当时在汉普郡学院)和Paul Kieffaber(威廉与玛丽学院)会面，以充实最初的模块化课程设计，确定关键的教学原则，制定教师调查，并确定最能提高本科学习的材料。

2015美国国家科学基金会改善本科STEM教育(IUSE)项目的一项拨款申请产生了审查笔记，帮助团队明确了项目范围并制定了更好的评估计划。他们还开发了一个最初的介绍性讲座和动画系列，用于他们自己的课堂，为第二次拨款申请提供初步评估数据。

2016修订后的IUSE拨款申请获得了60万美元的初始NSF IUSE奖励。在接下来的3年里，Bukach, Reed和Couperus (Kieffaber此时已经无法继续)开发了资源，包括一套介绍模块，一个基于Steve Luck和Emily kappman(圣地亚哥州立大学)开发的六个“核心实验”的300名参与者的数据库，以及一个由来自其他六个机构的教师组成的“学习社区”，他们参加了夏季研讨会，并帮助开发和测试教材。

2020该团队获得了近200万美元的国家科学基金会二级奖励，用于评估、完善或修改全学期课程的材料，通过一系列实施者研讨会支持全学期课程的改编和实施，改进和更新“追求”网站，并传播全学期材料。今年8月，入门教材的最终版本在pursueerp.com．

“追求”代表着用电生理学为本科生研究STEM做准备。该项目于2014年从美国心理科学教学与公众理解基金会获得了4200美元的资助，此后获得了美国国家科学基金会的两项总计260万美元的奖励。

去年8月，该网站推出了一些入门材料，包括学习和教学两个部分，并根据要求提供一系列资源。这些包括动画、模拟和视频，阐明了关键概念，以及样本教学大纲、幻灯片、精选读物、数据处理实验室、样本ERP数据等。教师可以根据需要自由修改材料。正在进行的工作包括开发和测试整个学期的课程材料，以及通过教师培训研讨会促进实施，该项目的主要负责人、认知神经科学副教授、里士满大学(University of Richmond)心理学麦克埃尔丁·特拉维克(MacEldin Trawick)教授辛迪·布卡奇(Cindy Bukach)说。

鉴于COVID-19暂停了大多数面对面的电生理数据收集和实践培训，Bukach和她的联合首席研究员Catherine Reed(克莱蒙特麦肯纳学院)和Jane Couperus(芒特霍利奥克学院)也通过预先发布的某些材料草稿，利用在线讨论室创造性地调整课堂练习，和实践指导，如建议学生使用一个基本的游泳帽，以完成电极放置和帽配置的在线活动。

Bukach指出，EEG/ERP数据的广泛使用和相对较低的收集成本使得这一领域的培训特别有价值。

Bukach解释说:“通过将实验事件与脑电图信号同步(一种被称为事件相关电位/ERP的技术)，我们可以将大脑和行为联系起来。”“脑电图信号的毫秒级精度使这种方法非常适合研究人类有意识和无意识行为(包括思想、情感和行动)背后的认知过程的时间和组织。”

她还概述了该方法的实际医疗和性能增强应用，例如绕过肌肉运动来控制轮椅、假肢和键盘等设备的脑机接口。

与此同时，电生理学的培训机会相对较少，尤其是在本科阶段。

“大多数本科生对脑电图/ERP只有粗略的介绍——可能是在认知神经科学课上的几张幻灯片，或者是一次专门讨论脑电图/ERP的讲座，”Bukach说。

即使他们学会了如何限制参与者和收集数据，大多数学生也缺乏对实验设计的概念性理解，以及帮助进行数据分析的知识和技能，这阻碍了他们对EEG/ERP设计做出有意义的贡献。

“我们怀疑培训有限是由于现有培训材料的复杂性，”她说，并补充说，86%的受访教师认为对教材的需求适度或很大。

Bukach说，在最初推出的几个月里，反馈是积极的。用户遍布全球，从阿尔及利亚到乌拉圭，第一学期包括近4300名本科生和1200名研究生。在原始参与教师的反馈中，100%的人认为这些材料非常有用或非常有用。Bukach补充说，出乎意料的是，这些材料也被用在了本科课堂之外，被工业、医药、研究机构的用户，以及至少一个在线高中课堂上。

Bukach指出，随着新的EEG/ERP统计工具的开发和新的实际应用的出现，这一广泛的用户基础可能会扩大。她提到了一项令人兴奋的新进展，包括使用脑电图/ERP数据的解码方法，“在神经信号解释方面获得更强大的窗口”。她还预计神经科学证据对政策、法律和市场营销的影响将越来越大，并预计开放科学运动将带来更多可访问的数据集。

Bukach说:“这些变化使得本科生接受认知电生理学基础原理的高质量培训变得更加重要。”

了解更多有关美国科学学会心理科学教学与公众理解基金．

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发表在3月/ 4月号的印刷版上，标题是“探索的顶点”。