Ein ätherischer Klang mit einer sanften, klingenden Melodie, die durch die Tasten schlurft, und einem leisen Schlag für einen Beat füllt ein Labor im Holland Bloorview Kids Rehabilitation Hospital in Toronto. Ermöglicht durch tragbare Sensoren an den Fingerspitzen und der Brust eines Kindes, die Puls, Atmung, Temperatur und Schweiß messen, und einen Algorithmus, der diese Daten als Klang interpretiert, ist der elektronische Ausgang nicht wirklich tanzbar. Aber die Änderungen in Tempo, Melodie und anderen musikalischen Elementen bieten stattdessen einen Einblick in die Emotionen des Kindes.
Dies ist Biomusik, eine emotionale Schnittstelle, die physiologische Signale im Zusammenhang mit emotionalen Zuständen verfolgt und in Musik umsetzt. Entwickelt von einem Team von Holland Bloorview, das von den Biomedizin-Ingenieuren Stefanie Blain-Moraes und Elaine Biddiss geleitet wird, ist es das Ziel, Menschen, die ihren emotionalen Zustand möglicherweise nicht leicht ausdrücken können, ein zusätzliches Kommunikationsmittel anzubieten, einschließlich, aber nicht beschränkt auf Kinder mit Autismus-Spektrum Störung oder mit tiefgreifenden geistigen und mehrfachen Behinderungen. In einer 2016 durchgeführten Studie in Frontiers in Neuroscience haben Biddiss und ihre Mitautoren die Biomusik von 15 Kindern im Alter von etwa 10 Jahren - beide Kinder mit Autismus-Spektrum-Störung und in typischen Entwicklungssituationen - in Situationen, die Angst auslösen oder keine Angst auslösen, aufgezeichnet und nachgespielt Erwachsene, um zu sehen, ob sie den Unterschied erkennen können. Sie konnten. (Am Ende der Studie können Sie die Biomusik herunterladen und anhören.)
"Dies sind Kinder, die möglicherweise nicht in der Lage sind, über traditionelle Wege zu kommunizieren, was die Situation für ihre Pflegekräfte etwas erschwert", sagt Stephanie Cheung, Doktorandin im Biddiss-Labor und Hauptautorin der Studie. "Die Idee ist, dies als eine Möglichkeit für die Pflegekräfte zu nutzen, um zu hören, wie sich diese Signale ändern, und auf diese Weise das Gefühl der Person zu bestimmen, mit der sie kommunizieren."
Während Biddiss 'Studien diesen atmosphärischen Klang verwendeten, muss es sich nicht unbedingt um eine bestimmte Art von Musik handeln, betont Blain-Moraes, Assistenzprofessor für Physikalische und Beschäftigungstherapie und Leiter des Biosignal Interaction and Personhood Technology Lab an der McGill University. Blain-Moraes, ein ehemaliger Doktorand bei Biddiss in Holland Bloorview, der an der Erfindung des ursprünglichen Systems mitgewirkt hat, arbeitet an der Weiterentwicklung der Technologie. Zu ihren Modifikationen gehört die Option, verschiedene „Sound Skins“ zu verwenden, die Geräusche erzeugen, die der Benutzer als angenehm empfindet. Ziel ist es nicht, eine Technologie für eine einzelne Gruppe zu entwerfen.
„Wir suchen viel nach dem, was wir Resonanzdesign nennen“, sagt sie. "Wir versuchen nicht, für eine Erkrankung zu entwerfen, wir versuchen, für eine Notwendigkeit zu entwerfen, und oft schwingen diese Bedürfnisse über die Erkrankungen hinweg mit." Dies könnte eine Bezugsperson sein, die mehr Informationen von ihrer Patientin wünscht, oder eine Mutter, die eine wünscht alternative Möglichkeit, ein Baby in einem anderen Raum zu überwachen. Dies kann auf eine Person zutreffen, die ihren eigenen emotionalen Zustand verfolgen möchte, oder auf jemanden mit einem alternden Elternteil, der weniger in der Lage ist, sich auszudrücken.
Im ursprünglichen Zustand verfügte die Technologie über einen Fingerspitzensensor, der Herzfrequenz, Hauttemperatur und elektrodermale Aktivität (Schweiß) aufzeichnete. Diese wurden jeweils im Takt, in der Tonart und in der Melodie der Musik ausgedrückt. Ein zusätzlicher Brustgurt verfolgte die Brusterweiterung, die als eine Art Whooshing-Sound in die Musik integriert wurde. Jedes dieser physiologischen Merkmale kann sich ändern, wenn eine Person Angst hat: Schweiß, Herzfrequenz und Atmung nehmen zu, während sich die Blutgefäße zusammenziehen und die Hauttemperatur sinkt.
Es sind jedoch noch viele technische und sonstige Hürden zu überwinden. Idealerweise ist das System weniger auffällig. Blain-Moraes implementierte eine Methode, um die Atmung basierend auf der Blutmenge im Finger zu schätzen, den Brustgurt zu ersetzen und andere Sensoren in ein FitBit-ähnliches Armband zu stecken. Um alles in ein Verbraucherprodukt wie eine Apple Watch zu integrieren, sind kleinere, bessere Sensoren erforderlich, als wir sie derzeit zur Verfügung haben.
"Es gibt einen wichtigen Unterschied zwischen Veränderungen in Ihrem Körper, die zur Aufrechterhaltung der Homöostase führen, und Veränderungen in Ihrem Körper, die für emotionale und mentale Zustände spezifisch sind", sagt Blain-Moraes. "Man braucht Sensoren, die empfindlich genug sind, um diese Veränderungen zu erfassen - und sie sind in der Regel viel kleiner und schneller -, die mit physiologischen, mentalen und emotionalen Zuständen zusammenhängen."
Dann gibt es die wissenschaftlichen Herausforderungen. Das Erkennen von Angstzuständen schien im Vergleich zu einem entspannten Zustand zu funktionieren. Aber wie würde sich die Technologie verhalten, wenn man Angst und Aufregung vergleicht, zwei Zustände, die viele der gleichen physiologischen Signale aufweisen, geschweige denn komplexe und überlappende Emotionen? Die Verwendung des Situationskontexts mag hilfreich sein, der Prozess wird jedoch durch die Benutzer weiter erschwert. Kinder mit Autismus-Spektrum-Störungen zeigen nicht immer die gleichen physiologischen Signale. Manchmal zeigt sich eine erhöhte Herzfrequenz in einem Zustand ohne Angstzustände mit einem engeren Bereich von elektrodermale Aktivität und unterschiedliche Reaktion auf die Hauttemperatur.
"Biomusik- und Beschallungstechnologien sind ein interessanter Ansatz, um emotionale Zustände zu kommunizieren", sagt Miriam Lense, klinische Psychologin und Forschungsleiterin am medizinischen Zentrum der Vanderbilt University im Programm für Musik, Geist und Gesellschaft. "Es bleibt abzuwarten, wie gut diese Technologie Zustände mit überlappenden physiologischen Ergebnissen unterscheiden kann - zum Beispiel sind sowohl Erregung als auch Angst mit verstärkter Erregung verbunden - sowie gemischte und schwankende Zustände. In verschiedenen Populationen und für verschiedene Individuen kann es Unterschiede geben wie sich Zustände physiologisch manifestieren. "
Schließlich und am problematischsten gibt es ethische Dilemmata. Was biomusic tut, ist die öffentliche Ausstrahlung sehr persönlicher Informationen - des eigenen emotionalen Zustands. In vielen Anwendungsfällen haben die betreffenden Personen keine Möglichkeit, ihre Zustimmung mitzuteilen. Und wenn eine Person nicht in der Lage ist, die Richtigkeit dieser Informationen zu überprüfen - sagen wir, sie haben tatsächlich Angst -, kann diese Person möglicherweise ein Missverständnis nicht korrigieren.
"Es ist, als ob es bei vielen ethischen Fragen kein Richtig oder Falsch gibt", sagt Biddiss. "Es kann auch als falsch angesehen werden, einer Person einen Kommunikationsweg mit ihren Lieben zu verweigern."
Im schlimmsten Fall könnte sich dies in einer Rückkopplungsschleife von peinlicher Biomusik abspielen. Während eines Vortrags trug Blain-Moraes einmal ein biomusisches System. Als ihr eine schwierige Frage gestellt wurde, intensivierte sich die Biomusik, was alle zum Lachen brachte, was sie verlegen machte, so dass es sich weiter verstärkte und alle mehr lachten - und so weiter.
Trotz dieser Probleme schreitet die Biomusik als Technologie voran. Es ist einfach zu interpretieren und erfordert keine ungeteilte visuelle Aufmerksamkeit. Blain-Moraes 'Team bei McGill arbeitet an einer App mit begleitenden Sensoren. Sie befinden sich in der Forschungs- und Entwicklungsphase und teilen Prototypen mit Betreuern und Patienten mit Demenz oder Autismus, um sicherzustellen, dass es sich um einen partizipativen Prozess handelt. In einer früheren Studie in Augmented and Alternative Communication von Blain-Moraes, Biddiss und mehreren anderen sahen Eltern und Pflegepersonen die Biomusik als ein wirksames und positives Instrument an, das sie als erfrischend und humanisierend bezeichnet.
"Dies ist wirklich ein allgegenwärtiges Werkzeug, mit dem die Menschen ihre Gefühle besser wahrnehmen können", sagt Blain-Moraes.
