fNIRS Lab - Das Labor für angewandte NeuroIS Forschung

NeuroIS fNIRS Lab

Unser NeuroIS Lab ist ausgestattet mit der bildgebenden, neurowissenschaftlichen Methode der funktionalen Nahinfrarotspektroskopie (fNIRS). Die fNIRS erlaubt es uns, neuronale Aktivität auf der kortikalen Ebene des menschlichen (oder auch tierischen) Gehirns zu messen. Damit können kritische Prozesse in der Entscheidungsfindung, der kognitiven Verarbeitung von Informationen sowie emotionale (neuronale) Reaktionen gemessen werden. Diese Messungen gehen dabei über die üblichen Forschungsmethoden der Wirtschaftsinformatik im Sinne von Beobachtungen, Interviews und Fragebögen hinaus und geben somit einen tieferen Einblick in menschliche Informationsverarbeitungsprozesse.

Wie die Messung mit fNIRS grundsätzlich funktioniert:

Bei der fNIRS wird die Fähigkeit genutzt, mit Licht durch Gewebe zu leuchten. Dabei wird Licht bestimmter Wellenlängen von sauerstoffhaltigem Hämoglobin reflektiert bzw. von sauerstoffarmem Hämoglobin verschluckt. Das reflektierte bzw. verschluckte Licht kann mit Empfängern aufgezeichnet werden, wodurch sich der im Blut enthaltene Sauerstoff berechnen lässt. Dies ergibt ein akkurates Maß für lokale neuronale Aktivität, da ein erhöhter Sauerstoffgehalt beispielsweise zu erhöhter neuronaler Aktivität des gegebenen Areals führt. Um möglichst tief in kortikale Hirnregionen einzudringen, ohne dass dabei zu viel Licht reflektiert wird und somit verloren geht, sollten Sender und Empfänger der fNIRS etwa 3cm Abstand zueinander haben. Um bereits an der Oberfläche reflektiertes Licht, welches der Durchblutung von Haut und Knochen zuzuschreiben ist, abzufangen und dies als ein Störsignal herauszufiltern, kommen üblicherweise sogenannte Short-Channel zum Einsatz. Gleichzeitig dienen diese auch als Empfänger, jedoch mit dem Unterschied, dass sie max. 1 cm Abstand zu den Quellen haben sollten, damit ausschließlich extrazerebrales Licht empfangen wird. 

Durch die Nutzung von Licht und der damit verbundenen Messung von Hämoglobin, misst die fNIRS sogenannte hämodynamische Reaktionen auf bestimmte Stimuli. Damit wird das gleiche Phänomen wie mit der funktionellen Mangetresonanztomographie (fMRT) gemessen, jedoch kann die fNIRS im Gegensatz zum fMRT in natürlicher Umgebung eingesetzt werden. Dies ist vor allem für die Forschung im Kontext der Wirtschaftsinformatik von Vorteil, da Effekte oft nicht isoliert voneinander auftreten.

Technische Spezifikationen des Labs:

  • Mobiles NIRSport von NIRX mit 8 Sendern & 8 Empfängern, sowie zusätzliche 8 Short-Channel Empfänger
  • Alle Optoden können mit gefederter Optoden-Halterung ausgestattet werden
  • Wellenlängen des Lichts sind 760nm und 850nm
  • Sampling Rate ist 7.81Hz
  • Zur Aufzeichnung steht ein Lenovo ThinkPad (Intel i5 @1.8GHz, 16GB RAM) mit entsprechender Software zur Verfügung (NIRStar, NIRSite, nirsLab, NIRStim, Matlab Brain AnalyzIR Toolbox, Homer2)

Anwendungsfelder (Beispiele):

  • Messung der Wirkung von graphischen Nutzeroberflächen auf Nutzer mit unterschiedlichen Foci, z.B. Trust, User Experience, Cognitive Load etc.
  • Messung von mobilen Applikationen in ihrem Kontext (z.B. Apps), da wir eine mobile fNIRS besitzen, die per Rucksack mobil eingesetzt werden kann
  • Folglich könnten auch Reaktionen und Erlebnisse von Kunden in physischen Läden gemessen werden, um mit diesen Daten das Store Layout zu verbessern
  • Ebenfalls wäre eine Messung zwischenmenschlicher Aktion möglich, beispielsweise im Rahmen von Teams im IT-Projektmanagement

Aktuelle Forschungsprojekte:

eLearning

eLearning Methoden & deren Effektivität im Kontext von Enterprise Systems: Im Rahmen dieses Projektes soll mit Hilfe der fNIRS die Verarbeitung von eLearning Inhalten im Gehirn nachvollzogen werden. Damit sollen die Effizienz und die Effektivität bestimmter Lernmethoden für den Kontext von Enterprise Systems Schulungen verbessert werden, indem der menschliche Lernprozess konkret beobachtet werden kann.

(Ihr Ansprechpartner hierzu: Mareen Wienand)

 

User Experience:

User Experience & Informationsverarbeitung grafischer Nutzeroberflächen: An dieser Stelle forschen wir an den Auswirkungen bestimmter Designcharakteristiken von grafischen Nutzeroberflächen. Dabei liegt der Fokus aktuell auf E-Commerce Webseiten und deren grafischer Gestaltung. Ebenfalls wird auch zwischen dem ersten Eindruck und der ersten Nutzung differenziert und untersucht, inwieweit sich Erwartungen nach der ersten Nutzung verschieben. Dabei werden neben Nutzerbefragungen und Fragebögen maßgeblich Daten mit der fNIRS erhoben, welche tiefer gehende Erkenntnisse zur menschlichen Informationsverarbeitung mit sich bringen.

(Ihr Ansprechpartner hierzu: Anika Nissen)

 

Consumer Experience:

Geplantes Projekt zur Customer Experience & In-Store Erlebnis: In diesem geplanten Forschungsvorhaben sollen Kundenerlebnisse während eines Gangs durch einen Supermarkt gemessen werden. Dabei werden die neuronalen Daten mit Hilfe der fNIRS aufgezeichnet und durch Eye Tracking Daten eines Tobii EyeTrackers ergänzt.

Wir freuen uns schon auf die spannenden Ergebnisse dieser Studie.

(Ihr Ansprechpartner hierzu: Anika Nissen in Kooperation mit Gabriele Obermeier und Prof. Dr. Andreas Auinger der FH Steyr)

 

Der soziale, kognitive Prozess in der Mensch-Roboter Interaktion:

In diesem Forschungsprojekt liegt der Fokus auf soziale Kategorisierungen und mögliche Verzerrungen in der Wahrnehmung sozialer Roboter. Diese Prozesse können einen tiefergehenden Einfluss auf unsere Wahrnehmung und Interaktion mit Robotern mit sich ziehen. Erste, vorläufige Ergebnisse ohne Einsatz der fNIRS zeigen bereits deutliche Unterschiede in der Wahrnehmung zwischen Robotern und Menschen. Darauf aufbauende Studien, welche neuronale Messungen durch fNIRS einsetzen, können dabei ein besseres Verständnis und einen tieferen Einblick in die generelle soziale Informationsverarbeitung von Robotern, der Theory of Mind oder dem Uncanny Valley Effekt bei der Mensch-Roboter Interaktion gewähren.

(Ihr Ansprechpartner hierfür ist Anika Nissen in Kooperation mit Katharina Jahn von der Universität Siegen)

 

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 Do, 30. Jan. 2020   Seufert, Sarah

IIS-Lehrstuhl auf der ICIS 2019 vertreten

Unsere Mitarbeiterin Anika Nissen ist zur ICIS 2019 gereist, um dort ihr Paper „Utilizing Mobile fNIRS to Investigate Neural Correlates of the TAM in eCommerce“ vorzustellen. In dem vorgestellten Paper geht es inhaltlich um die Messung der Nutzerakzeptanz mit den Konstrukten der wahrgenommenen Nützlichkeit und Einfachheit der Nutzung. Die Messung findet hier jedoch nicht subjektiv mit Hilfe von Fragebögen statt, sondern direkt am menschlichen Gehirn mithilfe der funktionalen Nahinfrarotspektroskopie (fNIRS).

Die ICIS ist dabei die größte, internationale Konferenz für Wirtschaftsinformatik, auf der sich alle bekannten Wirtschaftsinformatiker zum wissenschaftlichen Diskurs und Wissensaustausch treffen.

Zur Konferenzwebseite: https://icis2019.aisconferences.org/