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.

 

Studienablauf und Studienteilnahme

An unseren Studien teilnehmen und jedes mal 10€ verdienen.

Info für Studierende - Probanden gesucht!

In unserem Lab führen wir viele verschiedene Studien durch und dafür brauchen wir natürlich immer auch Probanden! Und hier kommt ihr ins Spiel - an unseren Studien kann grundsätzlich jeder teilnehmen. Bei Teilnahme bekommt ihr die Zeit die ihr aufwendet natürlich auch entgolten - dabei lehnt sich die Höhe der Bezahlung an die Dauer der Studie an. Wenn ihr z.B. 45-60 Minuten teilnehmen müsst, so bekommt ihr eine Vergütung von 10€ dafür.

Wie unsere Studien grundsätzlich ablaufen:

 

Ein paar Beispiele zu den Aufgaben, die ihr in unseren Studien machen müsst:

  • Ihr schaut euch verschiedene Webseiten an und bewertet diese anhand bestimmter Kriterien
  • Oder ihr benutzt eine Webseite, um online etwas einzukaufen
  • Oder ihr bekommt die Aufgabe, etwas auswendig zu lernen mit verschiedenen Medien, um zu schauen welches Medium euch besser beim lernen unterstützt
  • Oder ihr schaut euch Bilder oder Videos zu Robotern an und dürft diese bewerte.

 

Um Proband zu werden müsst ihr euch nur in das folgende Formular eintragen und schon seid ihr dabei!

Jetzt zum fNIRS Lab Proband werden, an Studien teilnehmen und abkassieren!

Technische Lab Ausstattung und Anwendungsgebiete

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:

Digital Customer Experience & In-Store Experience: In diesem Rahmen forschen wir im Bereich Customer Experience sowohl online als auch im offline Bereich, etwa während Kunden eine Webseite besuchen oder während sie durch einen Laden in der Stadt schlendern. Durch die Mobilität der fNIRS sind beide Anwendungsfälle möglich, was uns optimale Feldforschung erlaubt. Diese hilft dabei z.B. den Einsatz von Digital Nudges auf Webseiten, oder von Digital Signages oder Nudges in Supermärkten zu messen und deren Effektivität somit zu evaluieren.

(Ihr Ansprechpartner hierzu: Anika Nissen)

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)

 

Publikationen:

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  • Nissen, A.: Psychological and Physiological Effects of Color Use on eCommerce Websites: a Neural Study Using fNIRS. In: International Conference on Information Systems (ICIS). Hyderabad, India 2020. BIB DownloadDetails

    Colors surround us in all life situations and have the power to influence our mood and emotions, which makes color a crucial impact factor for decision making in ecommerce environments. Therefore, this research paper aims to explore the psychological and physiological effects of color use on websites with a neuroimaging method. For this, an experiment was designed in which 24 healthy participants watched an online shoe shop in 4 different colored versions during which their neural activity in the prefrontal cortex was measured. While comparing the neural activity between the different employed colors, distinct implications can be derived. That is, in comparison to the blueish website, (1) grey scaled websites require higher cognitive load but are rated as aesthetically pleasing, (2) greenish websites result in more negative valence while they require not more neural resources, and (3) reddish websites are rated low in valence and require higher neural processing resources.

  • Jahn, K.; Nissen, A.: Towards Dual Processing of Social Robots: Differences in the Automatic and Reflective System. In: International Conference on Information Systems (ICIS). Hyderabad, India 2020. BIB DownloadDetails

    Social robots increasingly diffuse into our lives in work, health, and many other areas. However, theoretical approaches that explain how social robots should be designed to maximize experiential and performance-related outcomes in human-robot interaction (HRI) are still rare. To close this research gap, we aim to develop a dual process model of HRI with the help of two experiments. Results of the first experiment show that individuals categorize humans and robots differently in the automatic and reflective system, leading to different forms of robotic biases in these systems. Specifically, whereas humans show a bias against all types of robots in the reflective system, they only show biases against robots with low anthropomorphism in the automatic system. With the second experiment, we aim to complement these results from a neurophysiological perspective to gain more insights into cognitive processes during classification and evaluation of robots.

  • Nissen, A.: Why We Love Blue Hues on Websites: a fNIRS Investigation of Color and Its Impact on the Neural Processing of eCommerce Websites. In: Davis, F. D.; Riedl, R.; vom Brocke, J.; Léger, P-M.; Randolph, A.; Fischer, T. (Hrsg.): NeuroIS Retreat. Wien 2020. BIB DownloadDetails

    Blue of all colors seems to be generally preferred by humans and animals. Consequently, the use of this color in ecommerce context has several positive effects such as increased trustworthiness and aesthetic ratings. These effects are, in this study, hypothesized to be caused by specific neural processes in the prefrontal cortex of human decision makers. Consequently, this study tackles the research question whether there is a distinct neural activation pattern for blue websites that helps to explain why blue is often most favored. To investigate this, one website is designed and manipulated in col-or to which user reactions are measured by employing functional near-infrared spectroscopy (fNIRS). The results of this study show that blue colored websites seem to require generally less processing power related to cognitive while revealing increases in brain structures related to processing pleasant and aesthetic stimuli.
     

  • Nissen, A.; Krampe, C.: Exploring Gender Differences on eCommerce Websites: A Behavioral and Neural Approach Utilizing fNIRS. In: Davis, F. D.; Riedl, R.; vom Brocke, J.; Léger, P-M.; Randolph, A.; Fischer, T. (Hrsg.): NeuroIS Retreat. Wien 2020. BIB DownloadDetails

    Whether males and females evaluate ecommerce websites differently has long been discussed and has resulted in inconsistent research findings. While some studies identified gender differences in the evaluation of websites, other studies indicate that these differences are inexistent. To shed light on these hypothetical gender differences on ecommerce website perceptions, a behavioral and functional near-infrared spectroscopy (fNIRS) experiment in which participants had to use and evaluate three different ecommerce websites was conducted. While the questionnaire-based behavioral results showed no significant differences between gender, neural gender differences could be discovered. In particular, well rated websites resulted in increased neural activity for men in brain regions of the dlPFC and vlPFC in the left hemisphere, while the lower evaluated websites resulted in an increased neural activity in brain regions of the vmPFC for men in the right hemisphere. Consequently, the results suggest that men seem to require higher neural activity for the emotional appraisal of, and decision making on ecommerce websites.

  • Nissen, Anika; Krampe, Caspar; Kenning, Peter; Schütte, Reinhard: Utilizing Mobile fNIRS to Investigate Neural Correlates of the TAM in eCommerce. In: International Conference for Information Systems (ICIS) (2019). BIB DownloadDetails
  • Nissen, A.: Exploring the Neural Correlates of Visual Aesthetics on Websites. In: Davis, Fred D.; Riedl, René; vom Brocke, Jan; Léger, Pierre-Majorique; Randolph, Adriane; Fischer, Thomas (Hrsg.): Information Systems and Neuroscience. 1. Auflage. Springer, Cham 2020, S. 211-220. doi:10.1007/978-3-030-28144-1_23BIB DownloadDetails

News:

 Mo, 08. Jun. 2020   Busch, Jan

Anika Nissen nimmt mit zwei Vorträgen an virtueller NeuroIS-Konferenz teil

Zwei eingereichte Beiträge von Anika Nissen wurden erfolgreich auf der diesjährigen NeuroIS-Retreat-Konferenz akzeptiert. Aufgrund der aktuellen Lage durch Covid-19 findet die Konferenz dieses Jahr virtuell über Microsoft Teams statt. Dabei treffen sich jährlich Wirtschaftsinformatiker, Betriebswirtschaftler und Neurowissenschaftler zum Austausch für NeuroIS bezogenen Themen. Wir freuen uns, dass unsere Beiträge zur Farbgestaltung bei Webseiten und neuronalen, geschlechtsspezifischen Unterschieden in der Informationsverarbeitung von Webseiten auf der Konferenz angenommen wurden und wir diese dort der Community präsentieren konnten. Nachfolgend sind die Abstracts der Vorträge zu finden:

"Why We Love Blue Hues on Websites : A FNIRS Investigation of Color and Its Impact on the Neural Processing of E-Commerce Websites"

Blue of all colors seems to be generally preferred by humans and animals. Consequently, the use of this color in ecommerce context has several positive effects such as increased trustworthiness and aesthetic ratings. These effects are, in this study, hypothesized to be caused by specific neural processes in the prefrontal cortex of human decision makers. Consequently, this study tackles the research question whether there is a distinct neural activation pattern for blue websites that helps to explain why blue is often most favored. To investigate this, one website is designed and manipulated in col-or to which user reactions are measured by employing functional near-infrared spectroscopy (fNIRS). The results of this study show that blue colored websites seem to require generally less processing power related to cognitive while revealing increases in brain structures related to processing pleasant and aesthetic stimuli.

"Exploring Gender Differences on E-Commerce Websites : A Behavioral and Neural Approach Utilizing FNIRS"

Whether males and females evaluate ecommerce websites differently has long been discussed and has resulted in inconsistent research findings. While some studies identified gender differences in the evaluation of websites, other studies indicate that these differences are inexistent. To shed light on these hypothetical gender differences on ecommerce website perceptions, a behavioral and functional near-infrared spectroscopy (fNIRS) experiment in which participants had to use and evaluate three different ecommerce websites was conducted. While the questionnaire-based behavioral results showed no significant differences between gender, neural gender differences could be discovered. In particular, well rated websites resulted in increased neural activity for men in brain regions of the dlPFC and vlPFC in the left hemisphere, while the lower evaluated websites resulted in an increased neural activity in brain regions of the vmPFC for men in the right hemisphere. Consequently, the results suggest that men seem to require higher neural activity for the emotional appraisal of, and decision making on ecommerce websites.

Auch möchten wir hiermit nochmal den Veranstaltern für die hervorragende virtuelle Umsetzung der Konferenz danken.

 Do, 30. Jan. 2020   Seufert, Sarah

Engagement in der NeuroIS-Forschung durch innovatives Forschungsgerät fNIRS

Zum Zweck der Forschung im innovativen Spannungsfeld zwischen Wirtschaftsinformatik und Neurowissenschaft hat der Lehrstuhl ein Forschungsgerät angeschaft. Genauer handelt es sich hierbei um eine funktionalen Nahinfrarotspektroskopie (fNIRS). Mit dieser können Hirnbereich mit erhöhter Aktvitität bei z.B. bestimmten Aufgaben, bestimmten Softwareprogrammen, bestimmten Webseiten etc. gemessen und analysiert werden. Dabei versucht diese Forschung nicht nur bestehende Phänomene, die üblicherweise mit Fragebögen gemessen werden, besser zu erklären, sondern auch über bestimmte Aktivierungsmuster Prognosen über Nutzerverhalten aufzustellen.

Mehr Infos zur Funktionsweise der fNIRS und unserer Ausstattung findet ihr hier: fNIRS LAB

 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/

 Fr, 08. Nov. 2019   Daumann, Lars

Unser eingereichter Beitrag auf der ICIS 2019 wurde akzeptiert.

Darin behandeln wir die neuronale Aktivität im menschlichen Präfrontalen Cortex auf Shopping Webseiten. Wie wir dabei vorgangen sind und welche Ergebnisse erzielt wurden fasst der folgende Abstract gut zusammen:

"The investigation of user behavior in IS contexts is often conducted by utilizing self-report measurements. To complement these measurements, neuroscientific methods have indicated their potential for IS research. Most pioneering research work utilized fMRI as neuroimaging method, which is associated with a decreased ecological validity. To investigate whether mobile fNIRS-an innovative, portable and lightweight neuroimaging method-can overcome the limited ecological validity of fMRI, reproducing existing neuroscientific research results, this study aims to explore whether mobile fNIRS could be used as a valid neuroimaging method for IS research, or more precisely for ecommerce research. Preliminary research findings revealed that fNIRS is capable of partly reproducing pioneering research results. Consequently, fNIRS is found to be a reliable and valid neuroimaging method to increase the ecological validity in IS research in certain situations and circumstances, providing a fruitful new avenue to investigate IS research relevant scenarios."

Link zum Orginialtext: Utilizing Mobile fNIRS to Investigate Neural Correlates of the TAM in eCommerce