Anxiety reducing through a neurofeedback serious game with dynamic difficulty adjustment

Abstract

Presently, society has to deal with a large number of mental issues. Anxiety disorder is a serious concern, affecting millions of people’s lives and, although methods to tackle the problem currently exist, these main treatments are being linked to some issues and improvements must be found. One of the alternatives is Neurofeedback, a biofeedback treatment, completely non-invasive and showing impressive results so far. It uses a neuroheadset equipment to read the neural activity of the brain, giving the user visual feedback about it. The purpose this, is to train the users’ brain in specific regions and frequencies, allowing the subjects to learn how to voluntarily control its neural activity, even outside of the session. Current applications using this method might be too simple, which can become tedious and disengaging. Serious games can help with these issues, since it can bring enjoyment and engagement while doing this type of treatment. The interest in games’ capabilities in education has been increasing over the past years, since it has been proved that games are an excellent tool for education and skill learning. Joining these concepts of game and neurofeedback, this project aims to create a serious game prototype, applying the current treatment knowledge. The development process of a new game with neuroheadset integration, capable of reading the neural activity of the user while playing and giving the appropriate feedback, will be described in the present document. Since studies proved that a good balance between challenge and skill increases the learning performance, a dynamic difficulty adjustment system is implemented within the game, allowing the game to adapt itself to each user’s skill individually, and keeping the user in a challenging, motivating zone. At the end of the document, the results of pilot test on a few subjects are shown.Na sociedade actual o número de problemas relacionados com perturbações mentais tem sido cada vez mais relevante, sendo esse o caso da ansiedade. O distúrbio de ansiedade é um problema que atinge milhões de pessoas e, embora existam métodos para combater este problema, estudos comprovam que estes têm algumas lacunas que podem trazer outros problemas associados, sendo portanto necessário procurar melhorias aos métodos actuais. Uma das alternativas tem apresentado excelentes resultados e denomina-se Neurofeedback. Este é um tratamento de biofeedback, nãoinvasivo e que utiliza um equipamento neuroheadset para capturar a actividade neuronal, apresentando indicações visuais sobre o comportamento do utilizador. Isto é feito com o objectivo de treinar o cérebro do utilizador, em regiões e frequências específicas, para que este seja capaz de controlar voluntariamente a sua actividade neuronal. As aplicações actualmente utilizadas com este intuito podem se tornar aborrecidas e monótonas devido à sua simplicidade. Um jogo sério pode ajudar com estes problemas, uma vez que é capaz de trazer divertimento e motivação para este tipo de tratamento. O crescente interesse nas capacidades educativas dos jogos sérios, tem identificado estes como excelentes ferramentas para a educação. Este projecto pretende portanto criar um protótipo de um jogo sério, aplicando os conceitos de neurofeedback. Neste documento, é apresentado o processo de desenvolvimento de um novo jogo com integração de um neuroheadset, capaz de identificar a actividade neuronal do jogador dando respostas adequadas. Uma vez que estudos comprovam que um bom balanço entre desafio apresentado e técnica do utilizador aumenta a capacidade de aprendizagem, foi implementado também um sistema de ajuste de dificuldade dinâmica, permitindo uma adaptação do jogo a cada indivíduo e mantendo este numa zona motivante de equilíbrio entre desafio e proficiência. No final serão apresentados os resultados de um teste piloto efectuado em alguns indivíduos

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