QUANTO È FACILE CONTROLLARE IL COMPUTER E I VIDEOGIOCHI CON IL PENSIERO? USABILITÀ E USER-EXPERIENCE DELLA BRAIN COMPUTER INTERFACE EMOTIV EPOC.

UNIVERSITA’ DEGLI STUDI DI MILANO – BICOCCA

Facoltà di Psicologia e Dipartimento di Informatica
Corso di Laurea in Teoria e Tecnologia della Comunicazione

QUANTO È FACILE CONTROLLARE IL COMPUTER E I
VIDEOGIOCHI CON IL PENSIERO? USABILITÀ E USER-
EXPERIENCE DELLA BRAIN COMPUTER INTERFACE EMOTIV EPOC.

Relatore: Dott.ssa Rossana ACTIS GROSSO
Controrelatore: Dott.ssa Paola RICCIARDELLI

Tesi di laurea di:
Michele PIERANGELI
Matricola n. 703989

Anno Accademico 2011 - 2012

1

INDICE

ABSTRACT ....................................................................................... 3
RIASSUNTO ..................................................................................... 4
INTRODUZIONE ................................................................................ 5
CAPITOLO I - Una breve rassegna teorica ............................................. 8
Brain Computer Interface ................................................................ 8
Come funzionano ......................................................................... 8
Le differenti applicazioni di utilizzo delle BCI .................................. 10
Differenti modelli di BCI .............................................................. 14
L’usabilità ................................................................................... 24
I test di usabilità ....................................................................... 25
L’usabilità nelle BCI.................................................................... 25
CAPITOLO II - Test di usabilità e user-experience di Emotiv EPOC ........... 28
Introduzione................................................................................... 28
Materiali e metodi ........................................................................... 30
Reclutamento .............................................................................. 30
Partecipanti ................................................................................. 30
Materiali ..................................................................................... 31
Procedura ................................................................................... 32
Prima fase ................................................................................ 32
Seconda fase ............................................................................ 36
Terza fase ................................................................................ 40
Risultati ......................................................................................... 41
Questionario di reclutamento .......................................................... 41
User Test .................................................................................... 44
Risultati di riepilogo delle prestazioni nei task ................................. 45
Performance anziani ................................................................... 49
Riepilogo delle risposte alle domande durante i task ........................ 50
Analisi dei commenti e dei pensieri nei singoli task .......................... 54
Domande finali .......................................................................... 66
Strategie di pensiero più frequenti ed efficaci ................................. 67
Questionario finale ........................................................................ 70
Discussione .................................................................................... 77
Conclusioni .................................................................................... 87
Limiti e sviluppi futuri ...................................................................... 89
Bibliografia..................................................................................... 91
Allegato 1 ...................................................................................... 98
Allegato 2 .................................................................................... 102
Allegato 3 .................................................................................... 104
Allegato 4 .................................................................................... 112
Ringraziamenti ............................................................................. 117

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ABSTRACT
The control of computers by thought is made possible by the use of devices
called Brain Computer Interfaces (BCI). BCI are communication systems
that allow people to control interfaces or external devices through brain
activity. BCI systems can record brain waves, evoked potentials,
electromyogram according to the number and placement of sensors.
The first studies on BCI are focused on the possibility to improve the life
quality of people with different disabilities. In the last few years low-cost
commercial BCI have been released, mainly related to entertainment and
video gaming market.
This study analyzes the usability and user experience of a BCI (Emotiv
Epoc) in interaction with a computer and a video game (Spirit Mountain) by
the use of “thoughts”.
Sixteen participants took part to the usability test. They were recruited
according to the expertise of playing videogames and assigned to three
different groups: Low gamer (6), Normal gamer (5), Hard core gamer (5).
The first half of the test was proposed also to two senior participants (84
years old) without any computer skill, to test the accessibility of the system.
The usability test was composed of nine structured tasks and one free play
scenario. The majority of participants who tried the BCI during this study
reported having a positive and interesting experience. The tasks were
completed with an average success of 70% when the of use a single
command was required, and 30% for more complex commands. There were
no significant differences in relation to familiarity with video games, age and
gender in the average success of tasks. However, many participants
reported feelings of frustration, due to lack of agency and difficulty in
controlling the thinking strategies in a good way, especially in complex
actions. During the test participants were asked to answer questions
regarding the “thinking strategies” they used to perform the tasks. The
answers evidenced a great variety of thinking strategies, among which the
most common were related to vision and hearing.
The two senior participants had good results in completing the tasks.
This suggests that the BCI is potentially accessible to a wide range of users.

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RIASSUNTO
Il controllo del computer con il pensiero è reso possibile tramite l’utilizzo di
apparecchiature chiamate Brain Computer Interface (BCI). Le BCI sono
sistemi di comunicazione che permettono di controllare interfacce e device
esterni tramite l’attività cerebrale. Con i differenti modelli di BCI è possibile
registrare EEG, potenziali evocati ed elettromiogramma, in base al numero
e al posizionamento dei sensori presenti.
Gli studi sulle BCI si sono concentrati inizialmente sulla possibilità di
migliorare la qualità della vita di persone con disabilità. Negli ultimi anni
sono stati presentati sul mercato BCI commerciali di costo ridotto, legate
principalmente al mercato videoludico e dell’intrattenimento.
In questo studio si è deciso di analizzare l’usabilità e l’esperienza utente di
una BCI (Emotiv Epoc) in interazione con il computer e con un videogioco
(Spirit Mountain) principalmente tramite l’utilizzo di pensieri.
Sono stati coinvolti nella ricerca sedici partecipanti reclutati in base alle
abitudini videoludiche, che hanno permesso di suddividerli in tre gruppi:
Low gamer (6), Normal gamer (5), Hard core gamer (5).
La prima metà del test è stata proposta anche a 2 partecipanti anziani (84
anni) senza alcuna dimestichezza nell’uso dei computer, al fine di valutare
l’accessibilità dello strumento.
Il test di usabilità era composto da nove task strutturati e un task di gioco
libero. La maggior parte dei partecipanti ha dichiarato di aver vissuto
un’esperienza positiva e interessante. I compiti sono stati portati a termine
con un successo medio del 70% quando era richiesto di utilizzare un
comando singolo, e del 30% per comandi complessi. Tuttavia alcuni
partecipanti hanno espresso sentimenti di frustrazione e difficoltà di
controllo volontario soprattutto nelle azioni più complesse. I partecipanti
hanno risposto a domande riguardanti le strategie di pensiero utilizzate:
essi hanno evidenziato l’utilizzo di una grande varietà di strategie, le più
frequenti delle quali erano legate ai sensi maggiormente sfruttati dall’uomo
(vista e udito). Non sono state riscontrate differenze significative nel portare
a termine i compiti in relazione alla familiarità con i videogiochi, all’età e al
genere. I due partecipanti anziani hanno ottenuto buoni risultati nel
completamento dei compiti. Ciò suggerisce che le BCI sono potenzialmente
accessibili a tutti.

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INTRODUZIONE
Lo scopo della presente tesi è illustrare i risultati ottenuti da uno studio di
usabilità e user-experience sulla Brain Computer Interface “Emotiv Epoc”,
utilizzata per controllare il computer e il videogioco Spirit Mountain
sviluppato appositamente per essa.
Nel Capitolo I è presentata una breve rassegna della letteratura riguardante
gli studi e le teorie legate alle Brain Computer Interface.
In primis sono stati analizzati gli aspetti tecnici del funzionamento delle BCI.
Dato che tali strumenti sfruttano il segnale elettrico cerebrale, il primo
passaggio è l’acquisizione di tale segnale, la sua processazione e
classificazione in modo tale che possa essere interpretato da un computer.
Dalla letteratura è risultato evidente che le possibili applicazioni delle Brain
Computer Interface sono numerosissime: dai supporti alla comunicazione
come ad esempio la pensiero-scrittura, al controllo ambientale che
permette di gestire apparecchiature elettriche come luci, termostati o
elettrodomestici, fino all’utilizzo per performance artistiche o ricerche di
mercato; tuttavia sicuramente il principale ambito d’uso è di supporto a
persone affette da malattie debilitanti e alle loro famiglie: ad esempio le BCI
sono state utilizzate per controllare supporti alla locomozione e per pilotare
sedie a rotelle elettriche. Un ulteriore settore in cui recentemente sono state
impiegate le BCI è quello dell’intrattenimento, che sta permettendo la
diffusione sul mercato di questa tecnologia, grazie allo sviluppo di
videogiochi e di modelli commerciali a basso costo.
Essendo questo l’ambito su cui si è concentrato il presente lavoro, è stata
fatta una rassegna completa dei modelli di BCI commerciali più diffusi e
utilizzati nel mercato dell’intrattenimento, ponendo particolare attenzione
alla descrizione di Emotiv Epoc, ovvero il modello di BCI utilizzato nello
studio qui condotto.
Come ultima sezione della parte teorica è stato trattato il tema
dell’usabilità, intesa come efficacia, efficienza e soddisfazione con le quali
determinati utenti raggiungono determinati obiettivi in determinati contesti,
e della user-experience, intesa come l’insieme di percezioni e reazioni di un
utente che derivano dall’uso o dall’aspettativa d’uso di un prodotto, sistema
o servizio. Tali temi sono stati affrontati inizialmente in generale, e
successivamente specificatamente applicati alle Brain Computer Interface.
Pochi studi di usabilità sono stati condotti sulle BCI, e la maggior parte di
questi sono fatti su modelli non commerciali ma professionali utilizzando,
come mezzo di controllo delle interfacce, i movimenti dello user tester.
Per questo motivo si è deciso di effettuare uno studio di usabilità su una BCI
distribuita sul grande mercato (Emotiv Epoc) e di analizzarne la funzionalità
chiedendo direttamente ai tester la propria esperienza soggettiva
concentrandosi in particolare sulle strategie di pensiero che il soggetto
metteva consapevolmente in atto al fine di controllare l’interazione.

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Lo studio è descritto nel Capitolo II. Dopo una breve introduzione sono
presentati i materiali e i metodi descrivendo accuratamente tutta la
procedura di test e illustrando nel dettaglio i compiti effettuati.
Il campione era composto da 16 persone, di età compresa tra i 18 e i 59
anni, reclutate mediante un questionario on-line, che ha permesso di
suddividere i partecipanti in 3 gruppi, in funzione del grado di familiarità con
i videogiochi e delle tipologie preferite (Low gamer, Normal gamer, Hard
core gamer).
Il test era composto da un’unica sessione, della durata di circa 50 minuti,
suddivisa in 3 fasi:
1. interazione con il programma Epoc Control Panel, in cui era richiesto
di interagire con un cubo virtuale, facendogli eseguire dei comandi
mediante il solo uso del pensiero (sollevarlo e tirarlo verso di sé);
2. utilizzo del videogioco Spirit Mountain, gioco sviluppato
appositamente per essere controllato mediante Emotiv Epoc. Al
partecipante era chiesto di seguire un percorso all’interno
dell’ambiente di gioco, durante il quale doveva superare alcune prove
che richiedevano l’utilizzo dei medesimi comandi appresi nella prima
fase;
3. compilazione individuale di un questionario finale comprendente otto
item con risposte su scala Likert a 7 punti, cinque domande aperte e
un differenziale semantico composto da undici combinazioni di
aggettivi. Tale questionario riguardava le opinioni sull’esperienza
d’uso e l’usabilità del prodotto; veniva inoltre richiesto di suggerire
eventuali proposte di miglioramento e di esprimere la propria
propensione all’acquisto del prodotto.

Nel corso dell’intera sessione, lo sperimentatore annotava le osservazioni
sull’esecuzione dei vari compiti, ed alla fine di ognuno di essi era chiesto
direttamente al partecipante quale fosse stato il grado di sforzo e di
difficoltà che aveva incontrato nell’eseguire il compito appena terminato e
quindi quale strategia di pensiero avesse impiegato.
Particolare riguardo è stato dato alla facilità con cui era indossato il
caschetto, alle performance ottenute nei task proposti, alla semplicità e allo
sforzo cognitivo percepito dai partecipanti nello svolgere ogni compito e al
tipo di pensiero utilizzato per eseguire i comandi.
I dati raccolti in questo modo sono stati analizzati da un punto di vista
qualitativo e quantitativo, e hanno permesso di ricavare un gran numero di
informazioni.
Tutti i partecipanti eccetto uno hanno riportato di aver vissuto un’esperienza
positiva e interessante. I compiti sono stati portati a termine con un
successo medio del 70% quando era richiesto di utilizzare un comando
singolo, e del 30% per comandi complessi. Molti utenti hanno rilevato
difficoltà nel controllo volontario, e nel caso di ripetuti insuccessi
nell’eseguire i comandi sono stati spesso riportati sentimenti di frustrazione,
associati ad un aumento dell’affaticamento cognitivo. Le strategie di

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pensiero utilizzate sono risultate molto variabili tra i soggetti, tuttavia la
maggior parte di esse possono essere ricondotte all’impiego delle principali
modalità sensoriali utilizzate dall’uomo, ovvero udito e vista, per cui ad
esempio molti soggetti ripetevano il comando desiderato nella propria
mente o immaginavano visivamente il risultato che volevano ottenere.
Il fatto di aver voluto indagare l’efficacia dei pensieri, nel controllo del
computer, è sicuramente un punto peculiare della ricerca condotta, tuttavia
costituisce anche un suo punto debole, dato che riportare fedelmente i
propri pensieri a una terza persona è difficoltoso e non è detto che vi sia
una completa corrispondenza tra la reale strategia utilizzata e il modo in cui
essa viene descritta a parole. Per questo motivo in futuro potrebbe essere
utile, se non necessario, sviluppare una scala standardizzata che consenta
una più accurata categorizzazione dei pensieri.
Non sono state riscontrate differenze significative nel portare a termine i
compiti in relazione alla familiarità con i videogiochi, all’età e al genere,
nonostante le femmine riportassero generalmente una maggior facilità
percepita rispetto ai maschi.
Sono stati rilevati anche importanti aspetti legati al comfort del caschetto:
la facilità con cui viene indossato dipende fortemente dalla foltezza dei
capelli della persona, più questa aumenta più aumenta il tempo necessario
per far aderire tutti i sensori, inoltre alcuni utenti hanno riportato molto
fastidio nell’indossare il caschetto per un tempo prolungato a causa della
forte pressione che esercita sul cranio. Per questo motivo è auspicabile che
in futuro vengano sviluppati degli strumenti meno invasivi e più comodi.
Una possibile via in questa direzione è di integrare le BCI in apparecchiature
d’uso comune come cuffie, controller di gioco e occhiali.
Per quel che riguarda le opinioni sul prodotto, non solo l’esperienza in
generale, ma anche il videogioco sono stati giudicati molto soddisfacenti.
Riguardo l’intenzione d’acquisto il prodotto troverebbe piena corrispondenza
con i desideri dell’acquirente se rimanesse attorno ad una fascia di prezzo di
100 €.
A scopo esplorativo è stata fatta provare l’interazione con Epoc Control
Panel a 2 persone anziane (84 anni). Particolarmente interessante è il
risultato per il quale questi due partecipanti sono stati in grado di portare a
termine i compiti con facilità. Ciò suggerisce che Emotiv Epoc è un prodotto
potenzialmente accessibile a tutti e questo amplia le possibilità di impiego e
distribuzione sul mercato.

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CAPITOLO I
Una breve rassegna teorica

Brain Computer Interface
Con Brain Computer Interface (BCI) si indica un sistema di comunicazione,
composto quindi da un hardware e un software, che permette agli esseri
umani di interagire col un computer senza coinvolgere il sistema motorio,
utilizzando pertanto i segnali generati dall’attività cerebrale. In questo modo
la BCI crea un canale non muscolare che mettere in relazione le intenzioni
della persona con dispositivi esterni come computer, sintetizzatori vocali,
applicazioni assistive, e protesi (Nicolas-Alonso & Gomez-Gil, 2012).
Le ricerche sulle BCI hanno avuto inizio negli anni ’70 quando vennero
sviluppati i primi prototipi di sistemi controllati da onde cerebrali, le
primissime ricerche furono finanziate dala Defense Advanced Research
Projects Agency (DARPA), con lo scopo di controllare dei dispositivi
attraverso un segnale biologico (Anirudh, Tao, & Bin, 2005). Col passare
degli anni lo studio delle BCI si è rivelato un grande punto di contatto per
studiosi di diverse materie come le neuroscienze, la robotica e l’informatica
(Müller-Putz, Scherer, Billinger, Kreilinger, Kaiser, & Neuper, 2011). Infatti
in letteratura è possibile trovare più di 1000 articoli riguardanti le BCI, che
si differenziano per tipologia di interfaccia utilizzata, tipologia di onde
cerebrali indagate, e possibili utilizzi e applicazioni (Pasqualotto, Federici, &
Olivetti Belardinelli, 2011).

Come funzionano

Una BCI è un sistema che può riconoscere, in tempo reale, diversi tipi di
pattern di segnale cerebrale seguendo cinque passaggi consecutivi:
acquisizione del segnale, processamento o miglioramento del segnale,
estrazione di features, classificazione, e controllo dell’interfaccia (Khalid,
Rao, Rizwan-i-Haque, Munir, & Tahir, 2009).

 La fase di acquisizione del segnale cattura le onde cerebrali e
effettua una riduzione del rumore;
 la fase di processamento converte il segnale in una forma
utilizzabile per i successivi calcoli;
 l’estrazione di feature identifica le informazioni discriminando tra
vari segnali cerebrali registrati. Una volta misurati, i segnali vengono
mappati in vettori con informazioni identificative e discriminanti del
segnale osservato. L’estrazione delle informazioni rilevanti è un
compito molto complesso, infatti il segnale cerebrale che si vuole

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isolare è sovrapposto, spazialmente e temporalmente, ad altre attvità
cerebrali.
 nella fase di classificazione del segnale viene attribuita una
categoria al segnale registrato;
 infine il segnale classificato viene tradotto in un comando con cui
l’utente può controllare qualsisi interfaccia o dispositivo, ad esempio
un computer o una sedia a rotelle (Nicolas-Alonso & Gomez-Gil,
2012).

Per registrare il segnale crerebrale possono essere utilizzati metodi invasivi
e non invasivi.
Le tecniche di BCI invasive consistono principalmente nell’impiantare degli
elettrodi nel cervello e vengono utilizzate perlopiù in studi su animali: ad
esempio sono state effettuate ricerche in cui è stato insegnato a dei ratti a
muovere un braccio meccanico, all’interno di una Skinner box, grazie ad
elettrodi inseriti nella corteccia motoria (Chapin, Moxon, Markowitz, &
Nicolelis, 1999). Indagini simili sono state condotte anche su primati non
umani (Carmena et al., 2003; Schwartz, Taylor, & Tillery, 2001). Più
recentemente tale tecnica è stata impiegata anche su soggetti umani, in
particolar modo su pazienti paralizzati (Donoghue, 2002), sui quali sono
state provate anche tecniche semi-invasive come l’elettrocorticogramma
(Birbaumer, Weber, Neuper, Buch, Haagen, & Cohen, 2006).
Le tecniche non invasive, invece, utilizzano: l’elettroncefalografia (EEG), la
risonanza magnetica funzionale (fMRI), la tomografia ad emissione di
positroni (PET), la magnetoencefalografia (MEG), e la tomografia ad
emissione di fotone singolo (SPECT) (Alwasiti, Aris, & Jantan, 2010).
La maggior parte delle attuali BCI registrano l’attività cerebrale tramite
elettroencefalografia (EEG). L’attività elettrofisiologica rilevata con tale
tecnica consiste nel segale derivante dai potenziali elettro-chimici generati
dallo scambio di informazioni tra i neuroni. L’EEG è una delle tecniche di
indagine sul funzionamento cerebrale più utilizzate, in quanto permette di
ottenere un segale ad alta risoluzione temporale (circa 0,05s) e buona
risoluzione spaziale (circa 10mm), ad un costo relativamente basso, con
apparecchiature molto portabili e non invasive, senza particolari rischi per i
pazienti. Le BCI che utilizzano l’elettroencefalografia sono costituiti da
sensori, da posizionare su specifiche aree dello scalpo, che rilevano l’attività
elettrica delle aree cerebrali sottostanti. Per questo motivo l’accuratezza
dell’EEG è influenzata da interferenze dello scalpo e dal cranio che
aumentano il rumore di fondo per il riconoscimento delle diverse onde
cerebrali (Nicolas-Alonso & Gomez-Gil, 2012).

La classificazione del segnale EEG è molto complessa anche a causa della
grande quantità di informazioni registrate da ogni elettrodo. Esistono molte
differenti onde cerebrali che vengono categorizzate in base alla frequenza, o
alla forma d’onda. Le onde più importanti sono:

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 Beta: dai 13 ai 30 Hz con un’ampiezza da 5-30 µV, associate ad uno
stato di pensiero attivo, ovvero di attenzione volta a risolvere
problemi concreti;
 Alpha: dagli 8 ai 13 Hz, con un’ampiezza da 30-50 µV, associate sia
allo stato di rilassamento che all’inattenzione;
 Theta: dai 4 ai 7 Hz, con un’ampiezza superiore ai 20 µV, associate
allo stress emotivo, alla frustrazione o al disappunto;
 Delta: dagli 0,5 ai 4 Hz, con un’ampiezza variabile, associate
classicamente al sonno profondo, se presenti in condizione di veglia
sono indice di malfunzionamenti cerebrali;
 Gamma: più di 35 Hz, associate allo stato di consapevolezza;
 Attività EEG oscillatoria, onde Mu: dagli 8 ai 12 Hz, sono onde
presenti in modo spontaneo nella corteccia motoria che diminuiscono
quando si ha intenzione di effettuare o si effettua un movimento,
hanno la stessa frequenza delle onde Alpha, ma si registrano anche
ad occhi aperti.

La maggior parte delle BCI funziona monitorando le onde Alpha e Mu,
perché le persone possono imparare a modificare l’ampiezza di queste due
onde attraverso un adeguato sforzo mentale (Ochoa, 2002).
Inoltre vi sono altre tre categorie di eventi cerebrali rilevati con le EEG che
vengono utilizzate nelle BCI:
 i potenziali neuronali: picchi di voltaggio generati da singoli neuroni;
 i potenziali corticali lenti (SCP): modificazioni della polarizzazione di
alcuni dendriti, che avvengono in circa 0,5 – 10 secondi e sono
scaturiti da un evento interno;
 i potenziali evento correlati (ERP): sono onde che si registrano dopo
un certo intervallo di tempo dall’accadere di un evento interno o
esterno, in risposta ad esso. Vengono attivati da stimoli esterni visivi
o auditivi o da pensieri della stessa tipologia. L’onda P300 fa parte
degli ERP endogeni e viene molto utilizzata nelle BCI per la sua facile
distinguibilità (Alwasiti, Aris, & Jantan, 2010).

Le differenti applicazioni di utilizzo delle BCI

Le principali applicazioni d’uso delle BCI sono legate alla comunicazione, al
controllo ambientale, alla locomozione e all’intrattenimento.

Comunicazione
Le applicazioni per la comunicazione sono legate principalmente alle
disabilità comunicative risultanti da patologie neurologiche. Tramite le BCI, i
pazienti completamente paralizzati possono imparare facilmente come
fornire delle risposte “si” o “no”; inoltre grazie ad un training specifico,
questi pazienti possono imparare anche ad utilizzare un’interfaccia più

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complessa che permette loro di selezionare delle lettere per scrivere e dare
risposte più articolate.
Vi sono molte differenti BCI che studiano le applicazioni di pensiero-
scrittura, ma quella maggiormente impiegata si avvale della rilevazione e
interpretazione dell’onda P300 ed è particolarmente impiegata con pazienti
affetti da Sclerosi Laterale Amiotrofica (SLA) (Silvoni et al., 2009).
Inoltre sono stati creati dei prototipi per permettere la navigazione Web
tramite pensiero, come “The BrainBrowser”, in cui è possibile utilizzare i
comandi “avanti” e “indietro” per muoversi tra le pagine e selezionare i
collegamenti ipertestuali presenti nelle pagine (Mappus & Jackson, 2010)
(Figura 1).

Figura 1. Due interfacce di BCI: a sinistra “Speller P300” per la pensiero-scrittura, a destra
prototipo “The BrainBrowser” per la navigazione Web (da Mappus & Jackson, 2010).

Controllo ambientale

Uno degli obiettivi principali delle BCI usate con pazienti con disabilità
motorie è permettere di raggiungere la massima indipendenza nel controllo
dell’ambiente in cui vivono. Spesso chi soffre di disabilità motorie è relegato
in casa, dove comunque non ha la possibilità di esercitare un adeguato
controllo ambientale, come gestire il televisore, le luci o la temperatura
delle stanze. Cincotti et al. (2008) hanno presentato uno studio pilota in cui
la tecnologia delle BCI è stata integrata in un ambiente domestico. In
questo studio alcuni soggetti con gravi disabilità motorie causate da disturbi
neurodegenerativi hanno avuto la possibilità di controllare apparecchi come
la televisione, lo stereo o le luci, tramite una BCI. Lo studio ha mostrato che
dopo una fase di apprendimento nell’uso dell’interfaccia i pazienti riuscivano
a svolgere i compiti richiesti con un’accuratezza del 70%. Dunque le BCI
possono essere molto utili a persone con gravi disabilità motorie, perché
permettono un netto miglioramento della loro qualità di vita, garantendo
una maggiore autonomia. Ciò permette inoltre di ridurre i costi personali
che le cure intensive richiedono da parte dei familiari, migliorando anche la
relazione tra il malato e chi si prende cura di lui (Nicolas-Alonso & Gomez-
Gil, 2012).

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Locomozione

Sempre riferendoci a persone con disabilità motorie l’utilizzo delle BCI in
questo campo consiste nel permettere di pilotare dei supporti alla
locomozione come esempio una sedia rotelle, tramite la sola
concentrazione. L’utilizzo delle BCI in queste applicazioni è ancora molto
difficoltoso per via della latenza temporale tra l’intenzione dell’utente e il
movimento compiuto dalla sedia. Inoltre è necessaria molta concentrazione
per mantenere il movimento e i comandi non hanno una precisione tale da
permettere una navigazione agevole, senza errori. Per tutti questi motivi è
necessario sviluppare in futuro specifici sensori in grado di rilevare gli
ostacoli che permettano modalità di navigazione che richiedando al soggetto
di scegliere solo la destinazione, senza doversi concentrare per tutto il
tragitto (Rebsamen, et al., 2010).

Intrattenimento

Il settore legato all’intrattenimento sta permettendo un’ampia diffusione e
commercializzazione delle BCI, infatti al giorno d’oggi, grazie all’esistenza di
BCI a basso costo è possibile per molte persone, sia disabili che non,
interfacciarsi con giochi fisici, videogiochi, video e programmi di
intrattenimento sfruttando le potenzialità del pensiero (Nijholt, 2008).
Nonostante sia l’applicazione meno trattata a livello di ricerca scientifica,
l’intrattenimento e il gioco permettono alle persone di svagarsi e di
imparare qualcosa di nuovo del mondo e di se stessi, e in particolar modo
l’utilizzo delle BCI consente un’interazione multi-modale che fornisce non
solo la classica esperienza d’intrattenimento ma anche un feedback diretto
delle proprie attività cognitive (Nijholt & Tan, Playing with Your Brain:
Brain-Computer Interfaces and Games, 2007).
Alcune ricerche hanno indagato proprio la possibilità di utilizzare videogiochi
mediante BCI: in MindGame è possibile giocare ad un videogioco spostando
oggetti su un campo (Finke, Lenhardt, & Ritter, 2009), è possibile utilizzare
un gioco open-source particolarmente innovativo basato sull’analisi
dell’onda P300, che permette di giocare a Space Invaders senza le classiche
fasi di calibrazione e apprendimento richieste prima di poter utilizzare le BCI
(Congedo, et al., 2011).

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Altre applicazioni

I sistemi di BCI possono essere utilizzati con svariate applicazioni oltre a
quelle appena descritte. La possibilità delle BCI di fornire feedback
sull’attivazione cerebrale permette ad esempio di aumentare le performance
cognitive, in uno studio in cui è stato proposto un compito di rotazione
mentale i soggetti che ricevevano dei feedback sul loro stato mentale
durante gli esercizi mostravano una maggior facilità nel risolvere i compiti
rispetto ai soggetti a cui non veniva proposto alcun feedback (Hanslmayr,
Sauseng, Doppelmayr, Schabus, & Klimesch, 2005).
Tale tecnica prende il nome di neurofeedback, ed è stata applicata anche
per il trattamento dell’epilessia (Sterman & Wegner, 2006), dei deficit
attentivi (Strehl, Leins, Goth, Klinger, Hinterberger, & Birbaumer, 2006),
della schizofrenia (Schneider et al., 1992), della depressione (Schneider et
al., 1992) e della dipendenza da alcool (Schneider et al., 1993).
La possibilità di analizzare le onde cerebrali mediante BCI può essere
utilizzata anche per ricerche commerciali. Si parla in questo caso di
neuromarketing, ovvero un campo di ricerca estremamente giovane in cui
viene applicato il metodo neuroscientifico alle ricerche di mercato (Cook,
Warren, Pajot, Schairer, & Leuchter, 2011). I concept di prodotto testati
grazie alle BCI permettono già all’inizio della progettazione di eliminare i
prodotti poco promettenti, comportando una più efficace distribuzione delle
risorse, in quanto vengono commercializzati sin da subito i prodotti più
attraenti per il pubblico (Vecchiato, et al., 2010). Tale tecnica permette di
valutare anche l’efficacia di campagne pubblicitarie e modalità di
promozione (Ariely & Berns, 2010).
Inoltre il neuromarketing dà la possibilità di comprendere le preferenze degli
utenti molto più approfonditamente rispetto alle ricerche classiche, in
quanto non è richiesta mediazione verbale da parte del soggetto (Ariely &
Berns, 2010). Nonostante il vantaggio di una grande accuratezza nelle
valutazioni di mercato, questo tipo di ricerche solleva un significativo
problema relativo a quanto sia eticamente corretto entrare profondamente
nella mente del consumatore. Riguardo al tema dei rischi etici e di sicurezza
legati alla larga diffusione dei BCI Martinovic, et. al, 2012, hanno indagato,
la possibilità di rubare agli utilizzatori di BCI dei dati sensibili, come la data
di nascita, il PIN della carta di credito, le preferenze politiche, o altre
informazioni strettamente personali. Tramite un disegno sperimentale in cui
venivano presentati degli stimoli che rievocassero determinate informazioni
personali, come ad esempio la domanda “in che mese sei nato?” seguita dai
nomi dei mesi dell’anno, sono riusciti ad estrapolare varie categorie di dati
sensibili con un’accuratezza dal 15% al 45%.

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Differenti modelli di BCI

Vi sono molti differenti modelli di BCI. Per le ricerche scientifiche vengono
classicamente utilizzati degli apparati EEG, costituiti da cuffie con dei
sensori pre posizionati, da idratare con un gel salino, collegati a software in
grado di compiere algoritmi specifici di riconoscimento delle onde. Questi
modelli sono molto costosi e utilizzabili solo da persone esperte, tuttavia
negli ultimi anni è iniziata la commercializzazione di alcuni modelli di BCI a
basso costo, rivolti al grande pubblico che puntano al mercato
dell’intrattenimento. Le principali aziende che commercializzano BCI a scopo
d’intrattenimento con costi inferiori ai 350€ sono: OCZ Tecnology, Neurosky
ed Emotiv.

OCZ Technology

OCZ Technology è un’azienda con sede in California, fondata nel 2002, che
si occupa di componenti hardware per computer. Nel 2008 ha iniziato a
commercializzare un modello di BCI chiamato Neural Impulse Actuator
(NIA), al costo di 90€. Esso è costituito da una fascia di gomma da porre
sulla fronte, su cui sono posizionati tre elettrodi di metallo (Figura 2). La
fascia è collegata con una scatola metallica in cui è presente l’hardware e
una cavo USB da collegare con il computer. I sensori del NIA non hanno
necessità di essere idratati, quindi la fascia risulta molto semplice e veloce
da indossare.
NIA è in grado di discriminare i movimenti di tensione dei muscoli della
fronte, i movimenti oculari e le onde Alpha e Beta. Questo prodotto è rivolto
principalmente ai videogiocatori, è in grado di interfacciarsi con vari
videogiochi e permette di salvare delle combinazioni di tasti attivabili con la
tensione dei muscoli della fronte (Steward, 2009).
In un gioco semplice come Pong, in cui l’obiettivo consiste nel muovere una
barretta per far rimbalzare una pallina, è possibile associare il movimento
della barretta verso l’alto alla tensione della fronte e verso il basso al
rilascio della tensione. Invece per l’uso di un cosiddetto videogioco
“sparatutto in prima persona” la configurazione è più complessa e consente
ad esempio di gestire il movimento in avanti (W), il salto (barra spaziatrice)
e lo sparo (pulsante del mouse sinistro) direttamente dal NIA, mentre la
visuale +di gioco viene gestita tramite il mouse (Zhang, Wang, &
Fuhlbrigge, 2010).

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Figura 2. A sinistra NIA prodotto dalla casa OCZ, a destra schermata del gioco Pong.

Nella maggior parte delle recensioni online, tuttavia si sottolinea come per
padroneggiare al meglio i comandi del NIA è necessario una lunga fase di
allenamento che può durare anche mesi.

Neurosky

L’azienda Neurosky è stata fondata nel 2004 nella Silicon Valley. Nel 2007
ha lanciato il suo primo prodotto MindSet al costo di 199€; esso consiste in
un paio di cuffie Bluetooth professionali con microfono integrato, un sensore
metallico asciutto da collocare sulla fronte e una clip da applicare al lobo
dell’orecchio. Nel 2011 Neurosky ha lanciato MindWave, una versione più
economica di MindSet, costituita solo da un cerchietto senza le cuffie e dal
microfono, al costo di 99€ o 129€ se si vuole aggiungere la compatibilità
con i più recenti Smartphone.

Figura 3. Mindset, Mindwave mobile e Mindwave standard indossato.

Questi cerchietti sono in grado di percepire i battiti delle palpebre e due
stati mentali: la concentrazione (tramite le onde Alpha) e la
calma/rilassamento (tramite le onde Beta). Nel negozio online di Neurosky
oltre a poter acquistare le BCI è possibile trovare più di 100 applicazioni, di
cui alcune gratuite ed altre a pagamento.

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Le applicazioni presenti nel negozio online sono suddivise in: videogiochi,
utility, video interattivi e applicazioni per esercizi mentali.
Tra i videogiochi è possibile trovare molti giochi arcade ed alcuni giochi in
tre dimensioni in prima persona; i temi dei giochi sono svariati, dalle
automobili, ai puzzle fino ai giochi di zombie.
Nelle utility sono presenti applicazioni che permettono di monitorare e
registrare l’attività cerebrale e strumenti per la ricerca.
I video interattivi consistono in un’innovativa fruizione delle BCI, che
permette all’utente di influenzare l’andamento della storia portando a trame
e finali differenti. Questo rende la visione del video più coinvolgente e mette
l’utente al centro della storia, che viene vissuta in prima persona.
Le applicazioni per gli esercizi mentali permettono di avere un feedback
sul proprio stato mentale, ad esempio nella meditazione, nei calcoli
matematici o nella concentrazione.
Nel negozio online è inoltre possibile trovare un programma di sviluppo
gratuito per creare applicazioni compatibili con i prodotti Neurosky da poter
poi vendere nel loro negozio online.
Pur essendo una BCI economica è possibile trovare vari articoli che
utilizzano la tecnologia Neurosky per ricerche volte a valutare, ad esempio:
L’attività mentale durante l’esecuzione del test di Stroop e della torre di
Hanoi (Crowley, Sliney, Pitt, & Murphy, 2010).
Il grado di coinvolgimento e di interesse nell’utilizzo di un videogioco First
Person Shooter (FPS) (Chan, Mikami, & Kondo, 2009).
Il livello di attenzione nell’uso di videogiochi online come Second Life
(Rebolledo-Mendez & de Freitas, 2008), il funzionamento di un gioco
interattivo in cui viene raccontata la fiaba di Hansel e Gretel (Yoh, Kwon, &
Kim, 2010).
Rolledo-Mendez (2009) ha condotto uno studio sull’usabilità di MindSet
durante l’esecuzione di alcuni comipiti proposti all’interno di una realà
virtuale. A tale scopo, dopo l’esecuzione dei compiti richiesti, ai soggetti
convolti nella ricerca veniva chiesto di rispondere ad un questionario che
permetteva di rilevare aspetti come la comodità dell’apparecchio, la facilità
di utilizzo e il livello di attenzione. I risultati mostrano come i partecipanti
considerino MindSet un prodotto facile da indossare ma non molto comodo e
che il livello di attenzione riportato dai partecipanti è correlato con quello
registrato dalla BCI.

Tra i prodotti di Neurosky è presente anche la scheda hardware chiamata
“ThinkGear AM” rivolta a chi desidera costruire o commercializzare BCI.
Questa scheda costituisce l’hardware di base per creare prodotti in grado di
utilizzare le onde cerebrali. Alcuni dei partner di Neurosky che
commercializzano prodotti con questa tecnologia sono: Uncle Milton, Mattel,
Thoshiba, Interaxon, B-Bridge, Neurowear, Neurocog, Mindgames.
Inoltre l’azienda Uncle Milton, che si occupa di giocattoli a tema Star Wars,
nel 2009 ha prodotto il gioco The Force Trainer, che dà la possibilità,
tramite un caschetto wireless collegato con una torre di plexiglas, di

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controllare l’altezza di una pallina che levita all’interno della torre stessa,
grazie alla spinta di una ventola. Tale gioco prevede vari livelli di difficoltà in
cui bisogna utilizzare sempre più concentrazione per mantenere sollevata la
pallina (Zhang, Wang, & Fuhlbrigge, 2010).

Figura 4. The Force Trainer prodotto da Uncle Milton.

Altra importante pertener di Neurosky è la Mattel, una grande casa
produttrice di giocattoli che nel 2009 ha rilasciato sul mercato Mindflex e
Mindflex duel, due giochi che grazie a delle fasce wireless in cui sono inseriti
due elettrodi, permettono di far levitare una pallina e farla muovere in un
percorso ad ostacoli. Nella versione duel, è possibile giocare con un amico in
una sfida di concentrazione.

Figura 5. Mindflex e Mindflex duel prodotti dalla casa produttrice Mattel.

Interaxon si occupa invece di creare e implementare la tecnologia
necessaria per controllare oggetti e applicazioni con il pensiero. Tra i
progetti proposti vi sono: una sedia che levita e si muove in base allo stato
mentale della persona che vi è seduta sopra, delle produzioni musicali dove
la musica è creata con le onde cerebrali dei musicisti, una fascia in grado di
permettere di giocare ad alcune applicazioni tramite Ipad, degli occhiali 3D
con una BCI integrata che permette di giocare con un televisore.

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B-Bridge invece ha sviluppato Brain Athlete, una visiera con una BCI
integrata, rivolta a tutti gli atleti che desiderano mantenere monitorato il
loro stato mentale durante gli allenamenti. L’allenatore può vedere in tempo
reale sul monitor di un computer i tracciati mentali dell’atleta, per capire
quanto si sta concentrando, se prova frustrazione e come aiutarlo per
rendere più efficace l’allenamento.

Figura 6. Visiera Brain Athlete prodotta nel 2011 dall'azienda B-Bridge.

Infine Neurowear propone Necomimi, un gadget molto particolare che
funziona tramite una BCI. Necomimi è un cerchietto con applicate delle
orecchie da gatto che possono muoversi tramite dei motorini. In base allo
stato mentale della persona che lo indossa le orecchie si muovono e
assumono una posizione che ricalca visivamente lo stato emotivo, per cui le
orecchie rimangono alzate quando si è concentrati, si muovono verso il
basso quando ci si rilassa, o compiono movimenti continui quando ci si
diverte.

Figura 7. Necomimi prodotto dall'azienda Neurowear.

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Emotiv
L’azienda Emotiv, fondata in Australia nel 2003, ha prodotto nel 2009 il suo
primo e unico prodotto EPOC. La versione dedicata al pubblico è acquistabile
al costo di 299€. É possibile acquistare versioni alternative dedicate allo
sviluppo di software (500$), alla ricerca (750$), alle grandi aziende e alle
scuole (2500$), che comprendono anche dei software professionali dedicati.
EPOC è un caschetto composto da 14 sensori di feltro, da idratare con una
soluzione salina, posizionati su una struttura semi-rigida in modo da
permettere una certa flessibilità nel posizionamento, ma garantire anche un
collocamento accurato, che sia paragonabile tra i diversi soggetti (Zhang,
Wang, & Fuhlbrigge, 2010).

Figura 8. EPOC prodotto dall'azienda Emotiv.

Figura 9. Mappa delle posizioni standard dei sensori EEG. In arancione sono evidenziate le
posizioni dei sensori di EPOC: AF3, AF4, F3, F4, F7, F8, FC5, FC6, P7, P8, T7, T8, O1, O2.
Vengono utilizzati i sensori posizionati in P3 e P4 rispettivamente come Common Mode Sense
(CMS) e Driven Right Leg (DRL) che hanno lo scopo di eliminare le interferenze del rumore.

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Grazie a questi sensori, EPOC è in grado di registrare le onde cerebrali
legate all’attività neurale e di suddividere tale segnale in base alla tipologia:
pensiero cognitivo, emozione ed espressione facciale.
Grazie a due sensori giroscopici EPOC è anche in grado di percepire i
movimenti della testa, il che permette, ad esempio, di muovere il puntatore
del mouse grazie a piccoli movimenti del capo.
Il collegamento al computer è stabilito grazie ad una connessione wireless
con una chiavetta USB che ne trasmette il segnale.
L’autonomia del caschetto può durare fino a 12 ore grazie ad una batteria
agli ioni di litio, che può essere ricaricata con un cavo USB.
Assieme al caschetto viene fornita una suite di programmi che comprende:
(I) Mind Photo Viewer, (II) MindKeyboard, (III) CortextArcade, (IV) Spirit
Mountain, (V) Epoc Control Panel.

I. Mind Photo Viewer permette di visionare album fotografici controllando
i comandi di scorrimento con la mente.
II. MindKeyboard dà la possibilità di muoversi a destra e a sinistra su una
stringa orizzontale composta dall’alfabeto e selezionare la lettera d’interesse
per comporre un testo.
III. CortexArcade consiste in tre giochi arcade che possono essere
controllati sia con i pensieri che con i movimenti facciali:
 Emotipong: il classico videogioco Pong;
 Cerebral Constructor: videogioco in cui bisogna effettuare delle
costruzioni con dei mattoncini di diversa forma, molto simile a Tetris;
 Jedi Mind Trainer: videogioco in cui si allena la concentrazione nel
sollevare una navicella spaziale con i poteri Jedi.

IV. Spirit Mountain è un videogioco in tre dimensioni creato
appositamente per essere utilizzato con EPOC. In un’atmosfera di un
monastero cinese dove si praticano arti marziali vengono proposte delle
prove per accrescere i propri poteri mentali. Le prove si suddividono
principalmente in tre tipologie: scacciare degli spiriti spaventandoli
stringendo i denti, sollevare oggetti, tirare oggetti. Il gioco oltre a proporre
queste prove è in grado di percepire lo stato emotivo del giocatore che
viene utilizzato per cambiare i colori e gli effetti grafici.

V. Epoc Control Panel è il programma principale da cui vengono gestiti
tutti i comandi e le calibrazioni di EPOC, ed è suddiviso in cinque sezioni:
Headset Setup, Expressive Suite, Affective Suite, Cognitiv Suite, Mouse
Emulator.
Nell’Headset Setup sono presentate delle istruzioni testuali su come
preparare ed indossare il caschetto. Compare anche l’immagine stilizzata
del cranio che aiuta nel posizionamento del caschetto, segnalando il grado
di aderenza di ogni sensore (Figura 10 a sinistra).
L’Expressive Suite permette di avere un feedback visivo su come vengono
riconosciute le espressioni facciali, ad esempio se il soggetto che indossa il

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caschetto sorride anche la faccia rappresentata sullo schermo sorride
(Figura 10 a destra). EPOC è in grado di riconoscere l’attività
elettromiografica prodotta quando si sorride, si alzano le sopracciglia, si
stringono i denti, si guarda a destra o sinistra, si sbattono le palpebre e si
ammicca con uno dei due occhi. Inoltre è possibile modificare la sensibilità
di ogni espressione in modo da renderne più accurata la ricezione ed è
possibile associare ad ogni espressione un singolo comando, ad esempio
l’ammiccamento con l’occhio sinistro alla pressione del pulsante sinistro del
mouse.

Figura 10. A sinistra immagine della schermata di Headset Setup, a destra l'Expressive
Suite.

L’Affective Suite mostra il tracciato derivante dall’attività emotiva (Figura 11
a sinistra) distinguendo in eccitazione/calma (arancione),
impegno/disinteresse (grigio), meditazione (azzurro). Inoltre viene mostrato
il tracciato in una finestra temporale sia di 30 secondi (current) che di 5
minuti (long term) (Figura 11 a sinistra).
All’interno della Cognitiv Suite è possibile registrare tredici
comandi/pensieri. Ogni pensiero deve essere associato ad un movimento di
un cubo che può essere a sua volta collegato ad una tasto/funzione del
computer. Il cubo può muoversi in 6 direzioni (verso destra, verso sinistra,
verso l’alto, verso il basso, verso di sé-spinta- o lontano da se-tiro), in 6
rotazioni (senso orario, antiorario, girare su se stesso verso destra, verso
sinistra, in avanti o indietro) e può scomparire diventando trasparente. È
possibile attivare solo fino a 4 di questi comandi contemporaneamente.
Nella Cognitiv Suite prima di permettere di registrare i comandi di
movimento, viene chiesto di registrare un pensiero neutrale che poi verrà
utilizzato come base per la discriminazione delle registrazioni successive.

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Figura 11. A sinistra schermata dell’Affective Suite, a destra Cognitiv Suite.

Infine Mouse Emulator permette di attivare l’associazione del mouse con i
movimenti del capo e di modificarne la sensibilità.

Da quando è stato commercializzato Emotiv EPOC è stato utilizzato per
molteplici scopi, dalla ricerca scientifica, all’intrattenimento, fino a
performance artistiche o a scopo di marketing.
Una proposta molto interessante è quella fatta da Petersen, Stahlhut,
Stopczynski, Larsen, & Hansen (2011), che hanno sviluppato un sistema
che permette di processare le onde cerebrali tramite uno smartphone e di
analizzare i comportamenti in situazioni reali, senza il supporto di un
computer. Wright (2010) ha invece sperimentato l’utilizzo di feedback
grafici delle emozioni delle persone durante una conversazione di chat
online, mentre altri autori si sono specificatamente focalizzati sullo sviluppo
di algoritmi per un riconoscimento sempre più accurato delle emozioni (Liu,
Sourina, & Nguyen, 2010). EPOC è stato impiegato per far muovere la
protesi di una mano robotizzata (Fok, et al., 2011), per pilotare macchine
telecomandate (TEYET Lego Radiocomandato), skateboard elettrici
(ChaoticMoonLabs, 2012), robot (Maxlud23, 2010), (Adamovich & Ranky,
2010), elicotteri radiocomandati o droni utilizzati per la videosorveglianza
(Rosch, 2010; Bothra & Torun, 2011). È stato utilizzato anche per
performance musicali in cui oltre a suonare strumenti venivano trasformate
le onde cerebrali dei musicisti in suoni (Themindensemble.com; srh-
hochschulen.de). Inoltre è stato usato su un’installazione in cui è possibile
“volare” agganciati a dei fili con effetti di luce, fumo e musica controllando il
tutto con i propri pensieri (Damngeeky.com), (Figura 12). EPOC ha
permesso di giocare su un tavolo da Pong reale in una sfida mentre contro
muscoli (Festo), di navigare in una realtà virtuale utilizzando degli
occhialini 3D (EEG Navigation in Virtual Reality), (Figura 13). Emotiv EPOC
è stato anche confrontato con la BCI P300, utilizzandolo come sistema per
effettuare chiamate tramite uno smartphone (Campbell, et al., 2010) e ne è
stata valutata l’usabilità in un compito di rotazione di oggetti arrivando ad
avere un’accuratezza nel risolvere i compiti del 59% (Poor, Leventhal,
Kelley, Ringenberg, & Jaffee, 2011).

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Figura 12. A sinistra volo pensiero-controllato (da Damngeeky.com), a destra concerto con
strumenti e pensiero (da Themindensemble.com).

Figura 13. A sinistra robot controllato con la mente (da Maxlud23, 2010), a destra
navigazione col pensiero in una realtà virtuale (da EEG Navigation in Virtual Reality)

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L’usabilità
Una delle caratteristiche fondamentali per creare un prodotto di successo
consiste nel far sì che gli utilizzatori finali riescano ad usarlo con
immediatezza e facilità. Viviamo in un’era frenetica in cui il tempo e la
velocità vengono percepiti come molto importanti, per questo quando
utilizziamo un oggetto desidereremmo che sia semplice, intuitivo e
funzionale, in modo da non sentirci frustrati ed incapaci nel caso qualcosa
andasse storto. L’ambito che studia come progettare o migliorare
l’interazione tra l’uomo e gli strumenti è l’ergonomia cognitiva.
Al giorno d’oggi l’ergonomia si dedica molto allo studio delle relazioni fra
individui e tecnologie, misurando la qualità del rapporto fra di essi e
determinandone livelli di sicurezza, comfort, carico di lavoro mentale, di
usabilità e possibili errori (Di Nocera, 2004).
L’usabilità è descritta dall’Organizzazione Internazionale per la
Standardizzazione (ISO) come: “L'efficacia, l'efficienza e la soddisfazione
con le quali determinati utenti raggiungono determinati obiettivi in
determinati contesti” (ISO 9241-11:1998).
Una delle tecniche più efficaci per creare oggetti con queste caratteristiche
consiste nel mettere l’utente al centro della progettazione. Lo user centred
design si occupa di analizzare tutte le necessità e le limitazioni degli utenti
in riferimento all’utilizzo di un prodotto, registrando i loro comportamenti e
commenti durante tutte le fasi dei cicli di disegno, test e vita del prodotto.
Le caratteristiche di utilizzo vengono misurate quantitativamente e
qualitativamente seguendo un approccio iterativo di progettazione, che per
ogni fase di sviluppo prevede cicli di studi e test intermedi.
Per fare questo è necessario un approccio multidisciplinare che deve essere
garantito da team di lavoro che coprano i diversi ambiti relativi alla
progettazione: è infatti necessario specificare contesti d’uso e requisiti degli
utenti, analizzare e chiarire strutture e obiettivi strategici, creare delle
soluzioni progettuali ed infine valutare le soluzioni implementate (Norman,
1988).
Più nello specifico, è l’esperienza dell’utente che guida queste pratiche di
design centrato sull’utente: la user-experience riguarda un campo molto
vasto e comprende discipline tra cui l’architettura dell’informazione e
l’interaction design. Tramite ciò è possibile studiare e testare l’interazione di
un utente con un prodotto/sistema ed il suo contenuto/struttura. La
normativa ISO descrive l’esperienza d’uso come: “Le percezioni e le reazioni
di un utente che derivano dall’uso o dall’aspettativa d’uso di un prodotto,
sistema o servizio” (ISO 9241-210:2010) (Gürkök, Plass-Oude Bos, Van de
Laar, & Nijholt, 2011).
Creare un’esperienza utente soddisfacente consiste dunque non solo nello
studiare come appagare al meglio i bisogni, le necessità e le volontà

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dell’utente, ma soprattutto creare coinvolgimento nell’utilizzo del
prodotto/sistema.

I test di usabilità

Per valutare l’esperienza utente di un prodotto o sistema, si usano tecniche
di usability test e più in generale, user test: questo tipo di pratiche
permette di ottenere informazioni e dati diretti riguardanti i reali
comportamenti degli utenti.
I test di usabilità sono un insieme eterogeneo di metodologie, non è
corretto dunque pensare al test genericamente come ad una sola tecnica
che si applica in modo standard o che si inserisce all’interno di una specifica
cornice teorica di un unico paradigma sperimentale. È invece necessario
considerare i diversi obiettivi di questi procedimenti: identificare le criticità
di un progetto, cercare di correggerle e capire ragionamenti, movimenti ed
eventuali difficoltà dell’utente: ciò è di fondamentale importanza in qualsiasi
fase di progettazione.
Gli user test consistono in una metodologia che cerca di ottenere indicazioni
specifiche sul corretto funzionamento degli elementi del prodotto/sistema. Il
primo passo per ottenere ciò è cercare un campione di partecipanti,
rappresentativo della possibile popolazione di utilizzatori. Il numero di
partecipanti necessario non è elevato; è possibile - se non consigliato -
registrare lo svolgimento dei compiti, soprattutto in specifiche tecniche
come quella del thinking aloud nella quale gli utenti sono invitati a
esplicitare ad alta voce i propri processi cognitivi mentre essi avvengono.
D’altro canto questo tipo di test non è tra i più utilizzati perché è
generalmente più faticoso a causa della durata dei compiti, e richiede
lucidità e organizzazione anche da parte degli sperimentatori.
I dati ottenuti nei test di usabilità sono spesso senza validità statistica, è
importante non considerarli come rappresentazioni fedeli di un’intera
popolazione di utenti, rimangono tuttavia di notevole utilità per la loro
capacità informativa e la loro flessibilità, il che permette valide comparazioni
e studi sulle prestazioni a cui fanno riferimento.

L’usabilità nelle BCI

Trattare l’usabilità nel campo delle BCI non è certo un’impresa semplice,
soprattutto a causa del fatto che non si può avere un reale controllo sulla
modalità di interazione generata con il pensiero dai partecipanti.
Esistono alcune ricerche sull’usabilità delle BCI specialistiche, non destinate
al grande pubblico e soprattutto sui sistemi legati alla comunicazione.
In uno studio di usabilità di Nam, Jeon, Li, Kim, & Yoon (2009) è stato fatta
utilizzare a ventidue studenti una BCI con 8 elettrodi in grado di registrare

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gli ERP P300, durante un compito in interazione con P300 Speller, un
programma in grado di far selezionare le lettere per comporre parole, grazie
alla fissazione di un’interfaccia su cui è posta una matrice alfabetica (Figura
1).
Ai soggetti coivolti sono state presentate tre diverse matrici differenziate in
base alle disposizione delle lettere. Dai risultati sperimentali è emerso che
l’accuratezza nel comporre le parole target è dell’85.5%, con piccole
differenze tra le tre matrici (6x6 87,5%, 3x9 86,5%, 3x12 82,5%).
Un esperimento simile è stato condotto da Pasqualotto, Simonetta, Gnisci,
Federici, & Olivetti Belardinelli (2011), i quali hanno confrontato il Thought
Translation Device (TTD) (Birbaumer, Weber, Neuper, Buch, Haagen, &
Cohen, 2006) e il P300 Speller (P3S), entrambi dispositivi per la scrittura
mentale, sottoponendo dei task di scrittura di parole a 61 partecipanti con
differenti abilità nell’uso del computer. Dopo l’esecuzione dei compiti
richiesti è stato chiesto ai partecipanti di compilare un questionario per
valutare il grado di usabilità e il carico di lavoro mentale richiesto. I risultati
hanno mostrato delle differenze significative a favore del TTD nel numero di
errori, nella soddisfazione all’uso, nella frustazione, nello stress e nel carico
di lavoro mentale.
Stamps e Hamam (2010) hanno invece messo a confronto molteplici
caratteristiche, quali hardware, costo, comfort, portabilità, connettività, di 8
differenti modelli di BCI di costo inferiore ai 1000$, ed hanno creato un
indicatore di utilità per ogni device. Dai loro dati è emerso che le BCI più
usabili sono quelle che utilizzano come segnale i potenziali evento correlati
che originano nella corteccia visiva, in quanto la rilevazione del segnale è
più immediata e meno complessa.

Le BCI possono essere controllate sia tramite l’utilizzo di pensieri sia tramite
i movimenti naturali del corpo, queste due possibilità sono state messe a
confronto in un recente esperimento in cui, durante l’interazione con un
videogioco, veniva chiesto ai partecipanti di muovere una mano oppure solo
di immaginarne il movimento. I risultati hanno evidenziato come l’uso del
movimento naturale è molto più accurato nel riconoscimento del comando,
mentre l’uso del pensiero è meno efficace ma è considerato più stimolante.
Inoltre è emerso come per i soggetti più anziani sia più difficoltoso
comprendere il concetto di immaginare il movimento piuttosto che compiere
il movimento direttamente (Laar, 2009).
In un altro esperimento simile a quello appena illustrato oltre a confrontare
l’efficacia dell’immagine di movimento e del movimento reale è stato testato
un nuovo fenomeno motorio-cognitivo che è stato soprannominato quasi-
movimento. Il quasi-movimento consiste nell’effettuare un movimento
impercettibile, non visibile neanche dai traccaiti EEG. Nell’esperimento
veniva insegnato ai soggetti a compiere dei quasi-movimenti, iniziando
prima a compiere un movimento del pollice verso l’alto, e successivamente
a diminuire sempre di più il movimento fino a far si che non fosse visibile né
ad occhio nudo né sul tracciato EEG. Tramite l’uso di questi quasi-

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movimenti i soggetti erano in grado di controllare una BCI con
un’accuratezza maggiore all’immagine del movimento, ma comunque
inferiore al movimento reale (Nikulin, Hohlefeld, Jacobs, & Curio, 2008).
Le applicazioni per le persone sane stanno diventando poco a poco sempre
più importanti nell’area delle BCI. Un vasto gruppo di potenziali utilizzatori
di questa tecnologia sono i videogiocatori, per questo motivo è sempre più
in crescita la necessità di effettuare degli studi di usabilità nel campo
videoludico, andando ad indagare l’efficacia, la soddisfazione, la gestione
degli errori, l’intuitività e la facilità di apprendimento delle BCI come mezzi
di controllo di videogiochi (Plass-Oude Bos et al., 2010).
L’utilizzo delle BCI in ambiente videoludico è stato indagato in uno studio di
di Ko, Bae, Oh & Ryu (2009), effettuato poco prima che venissero rilasciati
la maggior parte delle BCI commerciali legati all’intrattenimento. Tali autori
partono dall’idea che l’utilizzo delle BCI possa cambiare totalmente
l’esperienza utente nei videogiochi, ponendo il giocatore al centro
dell’esperienza ludica, ad esempio nei giochi di guida la concentrazione del
partecipante potrebbe influenzare la velocità dell’auto, negli “sparatutto” il
livello di tensione potrebbe determinare l’accuratezza con cui si riesce a
mirare il bersaglio, nei giochi di ruolo le emozioni del giocatore potrebbero
modificare il successo nell’uso delle abilità del personaggio o nel recupero
dei punti vita. In questo modo la diffusione delle BCI permetterebbe al
mercato videoludico di rendere l’esperienza di gioco più intuitiva e
immersiva.
In una più recente ricerca effettuata da Plass-Oude Bos, et al., (2010) è
stato evidenziato come, visto l’ambito ancora in fase di sviluppo e poco
diffuso delle BCI, vi siano delle grosse difficoltà nell’introduzione di tali
sistemi di controllo nel mercato videoludico. Gli autori sostengono che uno
dei maggiori ostacoli sia legato proprio a problemi di usabilità e user
experience, perché rispetto ai controller attuali i sistemi BCI sono più lenti,
meno accurati, è necessario un lungo training prima di poterli usare
facilmente e si può incorrere in problemi di lenta risposta dei comandi o di
bassa accuratezza. Eppure le BCI hanno delle grosse potenzialità, perchè
possono fornire informazioni e modalità di interazione che prima non erano
neanche pensabili, utilizzando pensieri, emozioni ed immaginazione. Alcuni
utenti sottoposti all’uso di BCI, hanno riportato di avere la sensazione che il
sistema riconoscesse le intenzioni addirittura prima che esse arrivassero alla
loro stessa consapevolezza. Questo genere di percezioni può causare delle
sensazioni contrastanti rispetto al senso di sentirsi direttamente agente
operante nelle azioni che si compiono (David, 2012).
Per tutti questi motivi è necessario effettuare ulteriori ricerche
sull’interazione tra soggetto e BCI, in modo da permettere di creare delle
interfacce facilmente utilizzabili con il pensiero, aumentare l’accettazione da
parte degli utenti, il divertimento, la soddisfazione, la facilità nel portare a
termine i task desiderati e semplificare l’interazione stessa (Plass-Oude Bos,
Gürkök, Van de Laar, Nijboer, & Nijholt, 2011).

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CAPITOLO II
Test di usabilità e user-experience di Emotiv EPOC

Introduzione
L’obiettivo del test di usabilità condotto su EPOC è di valutare sia quanto le
attuali tecnologie di brain computer interface (BCI) siano facili da usare ed
intuitive, sia il livello di soddisfazione dei potenziali utilizzatori.
Insieme all’usabilità è stata valutata anche la user-experience, ovvero
l’esperienza soggettiva nell’utilizzo dei pensieri per interagire con il
computer.
Con questo lavoro si è cercato dunque di portare alla luce le strategie di
pensiero più usate, in modo da poter verificare quali sono le più impiegate
dagli utenti al primo utilizzo, e quali sono le più funzionali con il modello di
BCI utilizzato.
Come prodotto da analizzare è stato scelto il caschetto EPOC dalla casa
australiana Emotiv, disponibile sul mercato dal dicembre del 2009.
Dopo aver valutato diversi modelli di BCI già in commercio, è stato scelto
EPOC in quanto nel sito che lo pubblicizza si dichiara che il caschetto, grazie
ai suoi 14 sensori, può percepire le espressioni facciali, i livelli emotivi e
soprattutto i pensieri di chi lo indossa, mentre la maggior parte delle BCI
commercializzate sono in grado di percepire soltanto alcuni stati mentali
oppure soltanto le espressioni facciali.
Inoltre nello studio condotto da Stamps & Hamam (2010) Emotiv Epoc è
risultatato essere globalmente il migliore tra i device di costo inferiore ai
1000$.

Figura 14. Punteggio di utilità delle caratteristiche di differenti BCI dal costo inferiore ai
1000$ riferito ad un compito di navigazione con una sedia a rotelle (da Stamps & Hamam,
2010).

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L’intrattenimento e i videogiochi sono uno dei mercati principali in cui le
aziende stanno cercando di promuovere questo tipo di tecnologie, perciò si
è voluta valutare l’esperienza utente nell’uso di una BCI nei videogiochi e
per questo è stato deciso di far provare il caschetto utilizzando un
videogioco progettato dalla stessa casa produttrice Emotiv: Spirit Mountain.
Si è inoltre deciso di scegliere i partecipanti in base alla loro propensione
all’uso dei videogiochi suddividendoli in tre gruppi differenziati in base al
tempo dedicato ai videogiochi e al tipo di videogiochi utilizzati abitualmente.
Inoltre sono state indagate anche eventuali differenze tra maschi e
femmine, poiché in letteratura è nota una differenza di genere nel gaming
così per dire “classico”.
Ad ogni partecipante sono stati proposti dieci task, in cui veniva chiesto di
portare a termine specifici compiti attraverso l’utilizzo di EPOC.
I dati raccolti sono relativi alla performance per ogni task, ai giudizi di
semplicità e sforzo cognitivo riportati dai partecipanti su scala Likert, e alle
strategie di pensiero utilizzate riportate verbalmente.
La valutazione della performance ad ogni singolo task veniva compiuta su
tre livelli: (1) a se il task veniva completato con successo, (2) con difficoltà
oppure (3) se non veniva completato per nulla. Ad ogni utente è stato
lasciato tutto il tempo necessario per effettuare le prove che desiderava, in
modo da ricreare il più possibile una situazione di primo utilizzo reale. Per
questo motivo nell’analisi dei dati non è stata considerata la variabile
temporale di completamento dei task.
Viste le notevoli potenzialità applicative di questa tecnologia a supporto di
anziani e soprattutto di persone diversamente abili, si è deciso di sottoporre
una parte del test di usabilità anche a due partecipanti anziani (senza
alcuna esperienza pregressa di uso del computer), allo scopo di verificare
quanto fosse difficoltosa l’interazione per persone non abituate ad utilizzare
le nuove tecnologie. I dati relativi a questi due partecipanti sono stati
considerati (e discussi) separatamente.

29

Materiali e metodi
Reclutamento
Il reclutamento dei partecipanti è avvenuto con la compilazione di un
questionario diffuso tramite passaparola e on-line su social network.
Nel questionario (Allegato 1), dopo una breve spiegazione dello scopo della
ricerca, è stato chiesto di fornire alcuni dati anagrafici e di rispondere a
delle domande a risposta chiusa riguardanti la propria esperienza con i
videogiochi.

Partecipanti
Hanno preso parte all’intervista 16 partecipanti (10 maschi e 6 femmine)
con età media di 28,5 anni (range 18-59, dev.st 11,8) tutti con vista
normale o corretta da lenti.
Grazie al questionario di reclutamento è stato possibile suddividere i
partecipanti in tre gruppi in base alle differenti abitudini video-ludiche.

Le domande riguardavano:
● La quantità di ore settimanali impiegate nell’uso di videogiochi.
● La tipologia di videogioco preferita e utilizzata abitualmente.

I 3 gruppi in cui sono stati suddivisi i soggetti sono (Tabella 1):
● Low gamer: persone con bassa esperienza di gioco;
● Normal gamer: persone con media esperienza di gioco;
● Hard core gamer: persone con alta esperienza di gioco.

Gruppo Low gamer Normal Hard core
gamer gamer

Numerosità 6 utenti 5 utenti 5 utenti

Media delle ore da 0 a 5 ore da 5 a 16 ore più di 16 ore
dedicate ai
videogiochi alla
settimana

Tipologia di da nessuno fino ai fino ai giochi fino ai giochi 3D
videogiochi utilizzati giochi gratuiti sul 3D solo in in multiplayer
web o sui social single palyer online
network

Tabella 1. Distribuzione dei partecipanti nei gruppi.

30

I gruppi sono stati formati attribuendo un punteggio ad ogni risposta, in
base al livello di esperienza con i videogame che denota la risposta stessa.
In caso di incongruenza nei punteggi ottenuti nelle due domande è stato
utilizzato il punteggio più alto ottenuto per categorizzare il soggetto, per cui
se ad esempio un partecipante indica come tempo di gioco più di 16 ore alla
settimana e come tipologia giochi 3D in single player (tipo di gioco
considerato indice di media esperienza con videogiochi), è stato inserito nel
gruppo di degli hard core gamer in quanto, pur giocando ad una tipologia di
gioco non strettamente caratteristica di tale categoria, dedica molto tempo
all’uso dei videogiochi e lo si può dunque considerare un esperto
videogiocatore.

La prima fase dell’intervista è stata somministrata anche a 2 soggetti (1
maschio e 1 femmina) di 84 anni, i cui dati non sono stati aggregati alle
risposte degli altri partecipanti, ma verranno analizzati separatamente.

Materiali
Per lo svolgimento del test di usabilità sono stati impiegati i seguenti
materiali:
- Modulo di consenso informato con illustrate le modalità della ricerca
(Allegato 2).
- Computer portatile utilizzato dall’intervistatore per seguire la traccia
d’intervista (Allegato 3) e per permettere di annotare le risposte dell’utente
durante il test.
- Caschetto Emotiv EPOC collegato ad un computer con sistema operativo
Windows 7 Ultimate, provvisto di mouse e tastiera in modo da creare uno
scenario il più vicino possibile ad una postazione di gioco classica. Questo
computer era utilizzato dal partecipante per svolgere i compiti assegnati
dallo sperimentatore e vi erano stati in precedenza installati il programma
EPOC Control Panel e il videogioco Spirit Mountain (vedi cap I) , forniti dalla
casa produttrice del caschetto. Inoltre sul computer era presente il
programma Camtasia Studio 7 che ha permesso di videoregistrare durante
tutto il test l’interazione su monitor, la videoregistrazione del viso e la
registrazione audio di ogni partecipante tramite la webcam e il microfono
integrati al computer.
- Per la compilazione del questionario finale (Allegato 4) gli utenti hanno
utilizzato un modulo creato gratuitamente su Google Docs, accessibile
online tramite il browser Google Chrome.

31

Procedura
La sessione si svolgeva in una stanza tranquilla e ben illuminata, il
partecipante veniva fatto accomodare su una sedia ad una distanza di circa
80 centimetri dallo schermo del computer.
Ogni sessione aveva una durata di circa 50 minuti ed era suddivisa in 3 fasi:
1. interazione con un cubo utilizzando il programma Epoc Control Panel;
2. utilizzo del videogioco Spirit Mountain;
3. compilazione individuale del questionario finale.

Pima di iniziare veniva spiegato ad ogni partecipante che lo scopo della
ricerca consisteva nell’analizzare quanto fosse facile usare il caschetto e di
far scaturire le strategie di pensiero più efficaci per farlo funzionare. Inoltre
si chiedeva all’utente di esprimere liberamente qualsiasi tipo di pensiero,
sensazione o critica, poiché nei test di usabilità in caso di difficoltà le
problematiche sono da attribuire ad errori di progettazione piuttosto che a
mancanze dell’utilizzatore.
Dopo aver fatto firmare il modulo del consenso informato (Allegato 2), si
faceva partire la videoregistrazione e si aiutava l’utente a indossare il
caschetto già in precedenza preparato.
I primi dati annotati dall’intervistatore consistevano in un giudizio di facilità
ad indossare il caschetto segnando anche la lunghezza e la foltezza dei
capelli dell’utente, in quanto elementi che interferiscono con l’adesione dei
sensori sulla cute del cranio.

Prima fase
Nella prima fase è stato chiesto al partecipante di interagire con un cubo
inserito in uno spazio tridimensionale usando il programma EPOC Control
Panel che fornisce la possibilità di associare alcuni pensieri a dei movimenti
del cubo.

32

Figura 15. Schermata del programma Epoc Control Panel per la gestione dei comandi del
cubo.

In questa prima fase sono stati proposti all’utente 6 task:
T1- Registrazione stato neutro di pensiero
T2- Registrazione comando Pull
T3- Prova comando Pull
T4- Registrazione comando Lift con facilitatore
T5- Prova comando Lift
T6- Prova simultanea comando Lift e Pull alternati

Alla fine di ogni task è stato chiesto all’utente di esprimere un giudizio su
una scala Likert a 7 punti riguardante la facilità nell’effettuare il compito e la
quantità di sforzo cognitivo impiegato. È stato anche chiesto di spiegare a
parole la strategia di pensiero messa in atto e raccontare l’esperienza avuta
durante il compito.
Inoltre nei task T3, T5 e T6 è stato chiesto di valutare su una scala Likert a
7 punti l’efficacia percepita della strategia di pensiero utilizzata per eseguire
il comando. Negli stessi compiti l’intervistatore dava il suo giudizio
sull’efficacia della strategia di pensiero utilizzata dall’utente e annotava se il
task era stato superato facilmente, con difficoltà o non superato.

T1- Registrazione stato neutro di pensiero
Il primo compito consisteva nella registrazione da parte dal programma
dello stato di pensiero a riposo del partecipante, in modo da poter
discriminare il momento in cui sarebbero emersi pensieri più complessi.
È stato chiesto al partecipante di effettuare questo training rilassandosi e
cercando di non pensare a nulla in particolare. Ogni fase di training aveva

33

una durata di 8 secondi e ne veniva mostrato il progresso grazie ad una
barra di avanzamento.

Figura 16. Registrazione del pensiero neutro.

T2- Registrazione comando Pull
In questo compito è stato chiesto al partecipante di generare un pensiero da
associare al comando di tirare il cubo verso di sé.
Al fine di non influenzare la scelta della strategia di pensiero di ciascun
soggetto, la consegna di ogni task era il più neutra possibile, per cui si
chiedeva di pensare di tirare il cubo, senza suggerire che si potesse
immaginare di tirarlo o ripetere nella mente la parola “vieni”.
Durante questa fase di training il cubo rimaneva fermo nello spazio, senza
che fosse mostrato un movimento esemplificativo di come si sarebbe dovuto
spostare a seguito del pensiero generato dal partecipante.

T3- Prova comando Pull
In questo compito è stato chiesto al partecipante di utilizzare il pensiero
registrato nel task precedente con l’obiettivo di tirare il cubo verso di sé per
almeno cinque volte.

34

Figura 17. Prova del comando Pull.

T4- Registrazione comando Lift con facilitatore
In questo compito è stato chiesto al partecipante di effettuare un pensiero
da associare al comando di sollevare il cubo verso l’alto.
Durante questa fase di training, per facilitare l’apprendimento del comando,
il programma mostrava il movimento esemplificativo del cubo che si
spostava verso l’alto.

T5- Prova comando Lift
In questo compito è stato chiesto al partecipante di utilizzare il pensiero
registrato nel task precedente con l’obiettivo di sollevare il cubo per almeno
cinque volte.

Figura 18. Registrazione del comando Lift.

35

T6- Prova simultanea comando Lift e Pull alternati
In questo compito sono stati attivati entrambi i comandi registrati in
precedenza.
È stato chiesto al partecipante di alternare i pensieri in modo da tirare e far
salire il cubo per almeno due volte.

Per verificare le differenze tra i task effettuati con il training facilitato e
quelli senza, tra i partecipanti è stato controbilanciato l’ordine di
presentazione di T2 e T3 con T4 e T5.

Seconda fase
Nella seconda fase è stato presentato al partecipante il videogioco (in prima
persona) Spirit Mountain, creato appositamente per il caschetto EPOC.
Come per la fase precedente, al termine di ogni task, è stato chiesto di
esprimere un giudizio di facilità, di sforzo cognitivo e di efficacia delle
strategie di pensiero. L’intervistatore ha annotato il successo o l’insuccesso
dei task svolti e l’efficacia delle strategie di pensiero.
In questa fase sono stati proposti all’utente 4 task:
T7- Scacciare gli spiriti spaventandoli (clench)
T8- Sollevare la roccia (Lift)
T9- Tirare le fronde degli alberi (Pull)
T10- Gioco libero

II videogioco presentava uno scenario in tre dimensioni, dove l’utente,
immerso nell’atmosfera di un monastero cinese dove si praticano arti
marziali, impersonava un apprendista con lo scopo di accrescere i suoi
poteri mentali. L’apprendista doveva seguire un percorso guidato, illustrato
dal suo spirito guida (presentato sotto forma di luce bianca), per arrivare ad
una postazione in cui compiere delle prove contraddistinte da un cerchio
luminoso disegnato sul terreno.
Per l’utilizzo del videogioco l’utente è stato istruito ad usare i tasti W, A, S,
D per muoversi nello spazio ed ad utilizzare il mouse per modificare la
visuale. Gli utenti che non avevano alcuna dimestichezza con questo genere
di comandi sono stati aiutati dall’intervistatore nell’utilizzo del mouse per
aggiustare la visuale di gioco.
Il videogioco riportava delle istruzioni scritte in carattere molto piccolo e in
lingua inglese; per permettere a tutti i partecipanti di procedere facilmente
con il test l’intervistatore traduceva le istruzioni vocalmente mano a mano
che venivano presentate.
Durante il gioco il caschetto, oltre a rilevare i pensieri per permettere di
muovere gli oggetti, registrava anche gli stati emotivi del partecipante. In
base alle emozioni provate dalla persona, il videogioco cambiava la tonalità
di colore sullo schermo, ad esempio quando il giocatore era molto

36

concentrato il video prendeva una colorazione gialla, quando invece era
rilassato diventava verde.

T7- Scacciare gli spiriti spaventandoli (clench)
La prima prova consisteva nello scacciare degli spiriti presentati sotto forma
di luci fluttuanti su un piccolo oggetto di pietra.
Al partecipante è stato spiegato che quel tipo di luce aveva la caratteristica
di bloccare il pensiero e quindi di non permettere l’interazione con gli
oggetti, dunque nel caso li avesse incontrati, li avrebbe dovuti scacciare.
Si chiedeva quindi di provare a scacciare gli spiri facendoli allontanare
dall’oggetto in pietra.
Qualora il partecipante non fosse riuscito ad effettuare il compito con le
prime istruzioni erano previsti tre suggerimenti per permettergli di
raggiungere l’obiettivo.
Con il primo suggerimento si spiegava come spaventare le luci cercando di
far prendere paura agli spiriti anche tramite espressioni facciali.
Con il secondo si suggeriva di corrucciare la fronte e ringhiare per
spaventarli.
Il terzo suggerimento consisteva nello spiegare di stringere i denti, oltre a
ripetere le istruzioni fornite precedentemente, inoltre il gesto era mimato
dall’intervistatore.
A differenza di tutti gli altri task questa prova non prevedeva dunque un
mero compito di pensiero ma anche l’utilizzo di un elemento somatico che
consisteva nel corrucciare la fronte e stringere i denti, facendo pressione
con i muscoli della mandibola.
La prova era considerata superata con facilità fino al primo suggerimento,
mentre nel caso si utilizzassero anche il secondo e terzo era considerata
superata con difficoltà.

Figura 19. Luci bianche che rappresentano degli spiriti da scacciare.

37

T8- Sollevare la roccia (Lift)
Terminata la prova di scacciare gli spiriti, si invitava il partecipante a
procedere seguendo lo spirito guida. Lo scenario proposto nell’ottavo task
era composto da una roccia e un monaco. Analogamente ai compiti T4 e T5
effettuati con il cubo, il partecipante doveva formulare un comando per
sollevare la roccia. L’intervistatore spiegava che innanzitutto il computer
avrebbe registrato lo stato di pensiero neutro, poi il monaco nel gioco
avrebbe illustrato come sollevare in aria la roccia, in seguito il partecipante
si sarebbe dovuto concentrare pensando di sollevare la roccia stessa. Dopo
la spiegazione, l’intervistatore faceva partire la sequenza guidando il
partecipante nelle varie fasi.
Il compito è stato considerato superato quando, dopo la fase di training,
l’utente riusciva a sollevare facilmente la roccia per almeno cinque volte.

Figura 20. Roccia in fase di sollevamento.

Prima di arrivare all’ultimo compito (T9), il videogioco proponeva un
percorso con un ponte di legno. All’arrivo del giocatore il ponte crollava e il
compito del giocatore era di utilizzare il comando appena imparato per
aggiustarlo.
Subito dopo era presentata una nuova roccia in primo piano con una
montagna sullo sfondo, ancora una volta il partecipante doveva cercare di
sollevare la roccia davanti a sé; tuttavia nel caso il partecipante riuscisse a
concentrarsi, si sollevava la montagna retrostante provocando un effetto
sorpresa.

38

Figura 21. Roccia piccola con montagna in fase di sollevamento sullo sfondo.

T9- Tirare le fronde degli alberi (Pull)
Nell’ultimo compito si spiegava al partecipante di concentrarsi per tirare le
fronde di una pianta di bamboo. Dopo la fase di calibrazione, per superare
la prova il partecipante doveva tirare a sé per 5 volte la pianta di bamboo.

Figura 22. Esempio di albero tirato dal partecipante.

39

T10- Gioco libero
In fase conclusiva, i partecipanti erano lasciati liberi di giocare
autonomamente. In questa fase lo sperimentatore osservava senza fare
domande e si offriva di tradurre il testo in inglese se si fosse presentata la
necessità.
Il gioco proponeva ulteriori prove, accomunate dal dover scacciare gli spiriti
fluttuanti sugli oggetti per permetterne l’interazione con il pensiero. Le
prove consistevano nel sollevare o allineare delle colonne e aggiustare un
ponte, tutto tramite l’utilizzo dei comandi appresi durante le fasi di training.
In alcune di queste prove, nel caso i compiti non fossero portati a termine
con successo, non era possibile passare alla prova successiva.
Dopo 5 minuti (oppure quando l’utente era soddisfatto) l’intervistatore
comunicava di aver terminato il test e aiutava il partecipante a liberarsi dal
caschetto.

Domande finali
Prima di passare alla terza fase erano poste al partecipante delle domande
di riepilogo in cui veniva chiesto di raccontare come aveva vissuto
l’esperienza d’uso del caschetto, cosa gli era piaciuto e cosa invece non gli
era piaciuto, di riassumere i processi di pensiero effettuati, di spiegare quali
erano risultati essere i più efficaci e quale idea si era fatto sul come e
perché funzionasse il caschetto.

Terza fase
Nella terza fase è stato chiesto al partecipante di compilare autonomamente
un questionario (allegato 4) nel quale erano presentate domande su scala
Likert a sette punti legate alla semplicità di utilizzo, allo sforzo cognitivo,
alla soddisfazione e al divertimento nell’uso del caschetto e del videogioco
Spirit Mountain. Inoltre è stato chiesto di compilare un differenziale
semantico in cui erano proposte delle valutazioni sul caschetto, rispetto a
utilità, piacevolezza, facilità, passività, rapidità, vantaggiosità, prevedibilità,
comodità, costo, eleganza, modernità. Nell’ultima sezione del questionario
erano presenti alcune domande aperte in cui è stato chiesto con quali
programmi per computer l’utente avrebbe desiderato utilizzare il caschetto,
e quale utilità avrebbe potuto avere questo prodotto sia per l’intervistato
stesso che per altri utilizzatori. Infine è stata valutata la propensione
all’acquisto e quale prezzo ognuno riteneva adeguato per tale prodotto.

40

Risultati
I dati raccolti sono stati analizzati tramite il programma Excel della suite
Microsoft Office 2010.
Le risposte alle domande aperte del questionario finale e i commenti fatti
dagli utenti durante lo svolgimento del test sono stati riassunti e
categorizzati in modo da poter annotare la ricorrenza dei temi presentati. Le
videoregistrazioni sono state utilizzate come completamento alle
annotazioni al fine di risolvere eventuali dubbi.

Questionario di reclutamento
Grazie al questionario preliminare compilato dai partecipanti per prendere
parte alla ricerca, è stato possibile creare coinvolgere 16 partecipanti
suddivisi in tre gruppi distinti da una differente esperienza nell’uso dei
videogiochi:

 Low gamer (n=6): giocatori occasionali che utilizzano tipologie di
giochi semplici oppure non giocatori;
 Normal gamer (n=5): giocatori abituali che utilizzano principalmente
giochi in singolo giocatore;
 Hard core gamer (n=5): giocatori abituali esperti che utilizzano giochi
complessi e in multiplayer.

Dai dati del questionario è stato possibile evidenziare che le persone che
giocano poco preferiscono i videogiochi occasionali in forma gratuita e
facilmente accessibili dal web, mentre i partecipanti esperti prediligono
principalmente videogiochi impegnativi con una grafica accattivante e che
offrano la possibilità di giocare in modalità multi giocatore online.
Questo dato è confermato anche dal genere di videogiochi preferiti dai
differenti gruppi di giocatori. Gli hard core gamer prediligono giochi
strategici, “sparatutto” e giochi di ruolo, che per loro caratteristica sono
giochi elaborati e complessi. I normal gamer si distribuiscono su più
tipologie di gioco senza prendere una posizione precisa e i low gamer
preferiscono le tipologie meno impegnative come i rompicapo, gli arcade e i
plataform.

41

Figura 23. Giochi preferiti dai partecipanti in base alla tipologia di giocatore.

Per quanto riguarda il tipo di piattaforme di fruizione dei videogiochi, dalla
Figura 24 è possibile vedere come la diffusione delle console, molto alta
negli anni passati, sia in netto svantaggio ora, a causa dell’avvento di
smartphone e tablet che permettono un’esperienza di gioco simile, unita a
portabilità e polifunzionalità. Il computer rimane comunque la piattaforma di
gioco più utilizzata dai partecipanti a questa ricerca.

Figura 24. Piattaforme di gioco utilizzate in base alla tipologia di giocatore.

I partecipanti sono stati reclutati bilanciando il più possibile il tipo di
occupazione. Come si può notare dalla Tabella 2, le persone con una
maggior possibilità di gestione del proprio tempo libero, come gli studenti,
rientrano più facilmente in una categoria dove è dedicato più tempo all’uso

42

dei videogiochi, quindi nel gruppi dei normal e hard core gamer, mentre i
lavoratori sono principalmente low gamer.

Low gamer Normal gamer Hard core gamer Totale

Studente 3 4 7

Lavoratore 6 1 1 8

Pensionato 1 1

Totale 6 5 5 16

Tabella 2. Professioni delle tipologie di giocatori.

Questo dato influisce notevolmente anche sull’età media delle differenti
categorie. Gli appartenenti al gruppo dei low gamer hanno un’età media di
30,7 anni, quelli appartenenti ai normal gamer di 32 anni e quelli
appartenenti agli hard core gamer di 22,4 anni.
Inoltre il campione maschile mediamente gioca un maggior quantitativo di
ore alla settimana rispetto al campione femminile. I maschi utilizzano i
videogiochi in media dalle 11 alle 15 ore, invece le femmine dalle 6 alle 10
ore.

Figura 25. Quantità di ore trascorse a giocare in base al genere.

Come si può notare dalla Figura 25 non vi è alcuna femmina che gioca più di
dieci ore alla settimana, infatti non è stato possibile inserire nel gruppo degli
hard core gamer neanche una rappresentante del genere femminile.
Per valutare l’esperienza a lungo termine nell’uso dei videogiochi è stato
chiesto se negli ultimi cinque anni vi fossero stati cambiamenti nel tempo
dedicato ai videogiochi: sei partecipanti hanno riportato di aver mantenuto
stabili le ore gioco settimanali, sei di averle diminuite e quattro di averle
aumentate.

43

User Test
La sessione aveva inizio dopo aver aiutato il partecipante a indossare il
caschetto.
I primi dati raccolti erano legati alla facilità con cui l’intervistatore riusciva a
far indossare il caschetto e alla tipologia di capelli del partecipante.
EPOC è costituito da 14 sensori che vanno posizionati sulla cute del cranio e
tramite il programma EPOC Control Panel è possibile verificare il grado di
aderenza di ogni sensore.

Figura 26. Indicatori per il posizionamento dei sensori: il colore verde indica il massimo
grado di segnale, il giallo un segnale discreto, il rosso un segnale basso e nero l’assenza di
segnale.

L’intervista aveva inizio solo quando tutti i sensori indicavano la massima
aderenza, segnalata con il colore verde. La facilità ad indossare il caschetto
era valutata per ogni utente con un valore da 1 a 3: il valore 1 indicava che
non vi erano state difficoltà a posizionare i sensori; 2 che era stato
mediamente difficile; 3 che il processo era stato molto difficoltoso.
La media della difficoltà a indossare il caschetto è stata di 1,6.
Per le femmine era più difficile indossare il caschetto, (con una media di
2,0) per via della maggior quantità di capelli. I maschi, avendo in genere
capelli più radi e corti hanno invece una media di 1,3.
Sono state annotate le caratteristiche dei capelli di ogni partecipante. Si è
scelto il parametro della foltezza piuttosto che quello della lunghezza
perché, benché vi siano maggiori complicazioni per chi porta i capelli lunghi,
il fattore che fa realmente la differenza nell’adesione dei sensori è la
quantità di capelli presenti sulla cute. Come si può vedere dalla Figura 27 le
persone con i capelli folti hanno avuto maggiore difficoltà a far sì che tutti i
sensori aderissero allo scalpo.

44

Figura 27. Difficoltà ad indossare il caschetto in base al tipo di capelli.

Risultati di riepilogo delle prestazioni nei task
Dopo aver indossato il caschetto, aveva inizio il test di usabilità vero e
proprio.
Alla fine di ogni compito lo sperimentatore annotava se il partecipante
aveva completato il task con successo, con difficoltà oppure non era riuscito
a portarlo a termine. Per i task T1, T2, T4, non è stato raccolto questo dato
in quanto, essendo di solo pensiero, non sarebbe stato possibile fare una
verifica di del loro successo.
Sono state eseguite delle analisi statistiche tramite il programma SPSS 20
per verificare se vi fossero differenze significative legate al genere o al
gruppo.
La Figura 28 mostra le percentuali di successo di ogni task.
Come si può notare da una prima lettura, la percentuale dei compiti
superati con successo è mediamente superiore di quella dei compiti superati
con difficoltà e di quelli falliti.
Pur essendo tutti i partecipanti al primo utilizzo di EPOC, i primi compiti
hanno ottenuto una maggior percentuale di successo rispetto ai successivi.
Le maggiori difficoltà sono state riscontrate nel task 6, dove si richiedeva di
alternare due strategie di pensiero.
Un dato importante da rilevare consiste nel fatto che due soggetti, un
maschio e una femmina, hanno chiesto di terminare il test subito dopo il
task 8, saltando quindi l’ultimo compito (che è stato considerato come

45

fallito), per via del fastidio recato dalla forte pressione dei sensori sulla cute
del cranio.

Figura 28. Performance ottenute nei diversi task.

Analizzando le differenti prestazioni di femmine e maschi, nella Figura 29 si
può notare che non vi è una differenza significativa legata al successo dei
task, mentre si nota come le femmine abbiano una minor percentuale di
fallimento rispetto ai maschi.

Figura 29. Performance ottenute nei task suddivise per genere.

Per approfondire questi dati è stato costituito un indicatore di difficoltà
composto dalla media delle performance in ogni task. È stato assegnato un
punteggio di 1 ai task superati con successo, di 2 ai task superati con
difficoltà e di 3 ai task non superati. Nella Figura 30 è presentata la difficoltà
per ogni task, e si nota come le femmine abbiano minor difficoltà dei maschi
per i task T3, T5, T6, T9. Statisticamente risulta che il campione femminile
ha un successo significativamente maggiore dei maschi solo nel task 6
(t(1,5) -2.076 p<0,05). Per il task 7 e il task 8 si osserva invece
un’inversione di tendenza. L’analisi statistica effettuata su questi task rivela
una differenza significativa solo per il task 8 (t(1,5) 2.076 p<0,05) ad

46

indicare una maggior semplicità da parte dei maschi a risolvere il compito di
sollevare la roccia utilizzando il videogioco Spirit Mountain.

Figura 30. Media delle performance ottenute nei task da maschi e femmine.

Le prestazioni delle diverse categorie di giocatori emergono dalla Figura 31.
I low gamer hanno le maggiori difficoltà nel completare i compiti, mentre
non si nota una grossa differenza tra i normal gamer e gli hard core gamer.

Figura 31. Performance dei task per tipologia di giocatore.

Analizzando l’indicatore di difficoltà i low gamer hanno un punteggio medio
di 1,9 che denota grosse problematiche a risolvere i compiti. I normal
gamer sono il gruppo con la media di difficoltà più bassa (con un punteggio
di 1,4), seguiti a poca distanza dagli hard core gamer con 1,5. Non si
notano grandi differenze tra i normal gamer e gli hard core gamer, se non

47

per il fatto che questi ultimi hanno delle performance più stabili tra i
differenti compiti.

Grazie al confronto tra i vari task, presentato nella Figura 32, è possibile
notare come i low gamer abbiano delle performance simili agli altri gruppi
nei task 3 e 5. Invece si evidenzia che i low gamer hanno valori che si
avvicinano al completo insuccesso nel task 6, il più difficile per tutti i gruppi.
È stata riscontrata molta difficoltà anche per il compito 7, in cui era
necessario utilizzare una componente somatica (scacciare gli spiriti
stringendo i denti). Si ipotizza che la grande differenza delle performance
dei low gamer nei compiti T8 e T9 in interazione con il videogioco, (anche a
confronto con i corrispettivi compiti in interazione con il cubo T3 e T5),
potrebbe essere dovuta al fatto che tale gruppo di persone ha poca
familiarità con le dinamiche di gioco.

Figura 32. Media delle performance dei task per tipologia di giocatore.

48

Performance anziani
Al campione degli anziani sono stati proposti solo i task della prima fase del
test di usabilità, escludendo la parte sul videogioco. Questa scelta è stata
fatta perché se dovessimo immaginare uno scenario d’uso di un soggetto
anziano, non sarebbe con un videogioco, ma piuttosto in interazione con
supporti cognitivi o per la mobilità. Complessivamente i due partecipanti
anziani hanno ottenuto dei buoni risultati. Entrambi sono riusciti a portare a
termine con successo sia il task 3 che il task 5, mentre il task 6 è stato
completato con difficoltà da uno dei due, e non completato dall’altro.

Figura 33. Performance dei task degli anziani.

49

QUANTO È FACILE CONTROLLARE IL COMPUTER E I VIDEOGIOCHI CON IL PENSIERO? USABILITÀ E USER-EXPERIENCE DELLA BRAIN COMPUTER INTERFACE EMOTIV EPOC.

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