Jogos sérios, EEG e Neurociências: novas possibilidades

Thursday, 21 de May de 2020
    Olá, como você está? A coisa está tensa, mas que tal respirarmos um pouco e conversamos sobre outro assunto que não seja o COVID-19??? Topa?! Então vamos falar  sobre a utilização dos jogos virtuas com objetivos maiores que a diversão, chamados jogos sérios, utilizados em conjunto com a  eletroencefalografia (EEG). 



    Os jogos virtuais há muito tempo tem despertado o interesse do público, atuando como  um componente importante no aumento da interação do homem com a máquina (GIUNTI et al.; 2015). Isso acabou tornando esse tipo de jogo uma ferramenta tecnológica importante para a aquisição de conhecimento e para o desenvolvimento de habilidades voltadas para a área da saúde (SAVAZZI et al., 2018; MIDDEKE et al., 2018).

   Dentre os campos de pesquisas, as áreas da neurociências e dos jogos tem despertado a atenção dos pesquisadores. Com isso os jogos sérios voltados para a aquisição ou melhora de habilidades específicas, como por exemplo destreza manual e déficit de atenção, tem sido muito investigados. Dentre as possibilidades diversas para esse recurso, está o uso do EEG como neurofeedback. A captação e utilização dos registro de sinais biológicos obitidos pela eletroencefalografia (EEG) e/ ou eletromiografia (EMG) amplificam a importância conjunta dessas ferramentas, envolvendo as esferas do diagnóstico, da reabilitação e do aprimoramento motor e cognitivo.

   Esse foi o caminho escolhido por um grupo de pequisadores que visaram medir a atividade cerebral de ondas betas durante jogos sérios em 3D e 2D e depois compará-los (Hosťovecký & Babušiak, 2017). O grupo teve como foco as ondas betas, ondas cerebriais com frequência de 12 - 30 Hz, mais evidentes na região frontal do cérebro e envolvidas com atividades de concentração, resolução de problemas, ansiedade, performance e tomada de decisão (Mondéjar et al., 2018; Hosťovecký & Babušiak, 2017).


    Para alcançar o objetivo, um jogo sério foi criado com preposições de lugar em duas versões, 2D e 3D. Os participantes utilizaram um cap de 19 eletrodos conectados a um sistema de aquisição. Toda a coleta foi dividida em 3 momentos: 30 segundos com os olhos fechados; aproximadamente 2 minutos de repouso antes de iniciar o jogo (estado de descanso) e início do jogo (estado de concentração). Os dados coletados foram analisados com os métodos espectrais Power Spectral Density e  Short-Time Fourier Transform (STFT), que permitem analisar as mudanças da atividade neural ao longo do tempo (Hosťovecký & Babušiak, 2017).

    Observando a figura abaixo, que mostra a estimativa da densidade do poder espectral (A) e o espectograma coletado de uma dos canais (B), é possível perceber um aumento da atividade alfa enquanto os olhos estão fechados. Também é possível observar mudanças de comportamento mais significativas nas ondas delta e teta, que foram menores durante o jogo, contudo mais elevadas durante o relaxamento com os olhos fechados. 

 

   A visualização dos dados fica mais fácil na Figura 2, que exibe o comportamento da atividade cortical de 6 participantes apresentados após a normalização dados.
 
 

   
   Os autores esperavam que a atividade da onda alfa fosse mais elevada durante o período de relaxamento com os olhos fechados e o aumento da atividade de beta durante o jogo. A onda beta se relaciona com processos de concentração ativa, enquanto que a onda alfa se relaciona com estados de relaxamento. O
s resultados encontrados mostraram a presença de falhas de natureza lógica, na estética gráfica - visual das cenas e na forma de comandar os personagens no jogo.

   Quanto a atividade cerebral, a análise dos dados não mostrou mudanças significativas da atividade beta durante o jogo, tanto no formato 2D quanto 3D e entre elas, assim como não houve aumento da atividade de alfa durante o estado de repouso. Os pesquisadores concluem que a magnitude das ondas beta não é um indicador confiável de concentração ao jogar nos formatos 3D e 2D e que os participantes não conseguiram relaxar o suficiente quando solicitados (Hosťovecký & Babušiak, 2017). 

   Um outro estudo realizado por Mondéjar e colaboradores teve como objetivo o desenvolvimento de um jogo voltado para o treinamento das habilidades cognitivas, como atenção e concentração, e análise da atividade cortical durante sua execução. A mecânica do jogo envolveu acurácia, tempo de reação para transpor obstáculos, apredizagem motora, lógica e a reprodução de sequências específicas de movimentos (Mondéjar et al., 2018).

 
 
 
   As informações coletadas por eletrodos posicionados em áreas de referência para atividade congnitiva (frontal com os eletrodos AF3 e FC6, parietal com o eletrodo P7 e lobo occipital com O2) foram analisados no domínio do tempo. Dentre os resultados, os pesquisadores observaram predominância das ondas teta, relacionada com a memória de trabalho e as emoções, durante os momentos em que uma ação específica foi necessária, como exibido na figura abaixo (Mondéjar et al., 2018).
 
 
 

    Os estudos apresentados são uma pequena demonstração das possibilidades do uso conjunto entre uma tarefa apresentada no formato de um jogo virtual e um eletroencefalograma. Talvez no futuro tal recurso possa vir a ser utilizado como forma de diagnóstico de desordens e aprimoramento de habilidades motoras e cognitivas, assim como auxilie na aquisição maior de conhecimentos no campo da neurociências.

 



Referência:

Giunti, G., Baum, A., Giunta, D., Plazzotta, F., Benitez, S. E., Gómez, A. R., ... & de Quiros, F. G. B. (2015, August). Serious Games: A Concise Overview on What They Are and Their Potential Applications to Healthcare. In Medinfo (pp. 386-390).

Savazzi, F., Isernia, S., Jonsdottir, J., Di Tella, S., Pazzi, S., & Baglio, F. (2018). Design and implementation of a Serious Game on neurorehabilitation: data on modifications of functionalities along implementation releases. Data in brief, 20, 864-869.

Middeke, A., Anders, S., Schuelper, M., Raupach, T., & Schuelper, N. (2018). Training of clinical reasoning with a Serious Game versus small-group problem-based learning: A prospective study. PloS one, 13(9).

Hosťovecký, M., & Babušiak, B. (2017). Brain activity: beta wave analysis of 2D and 3D serious games using EEG. Journal of Applied Mathematics, Statistics and Informatics, 13(2), 39-53.

Mondéjar, T., Hervás, R., Johnson, E., Gutiérrez-López-Franca, C., & Latorre, J. M. (2018). Analyzing eeg waves to support the design of serious games for cognitive training. Journal of Ambient Intelligence and Humanized Computing, 10(6), 2161-2174.

 

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Autor: Marcela de Angelis
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