Perspektywy neuromarketingu

1. Perspektywy neuromarketingu Włodzisław Duch Katedra Informatyki Stosowanej, Uniwersytet Mikołaja Kopernika, Toruń Google: W. Duch Neuromarketing, Poznań 11.12.2007

2. Plan • Zrozumienie siebie i neuronauki. • Źródła wiedzy o mózgu. • Podejmowanie decyzji. • System nagrody. • Neuromarketing i neuroekonomia. • Perspektywy rozwoju.

3. Poznaj samego siebie? „Poznaj samego siebie” – w świątyni Apollina w Delfach, przypisywane Sokratesowi, przywołane w encyklice „Fides et ratio”. Chociaż dużo umiemy zrobić to niewiele wiemy o tym jak to robimy. Dlaczego siebie nie znamy? Na 1014 połączeń 5.106 zewnętrznych! W mózgu zwycięzca bierze wszystko, nie widzimy wielu alternatyw. „Ja” to jeden z wielu procesów, które wykonuje mózg. Nie „ja mam mózg” tylko „mózg ma mnie”. Ja, model moich relacji ze światem, to przybliżone wyobrażenie o sobie. Tyle o sobie wiemy, ile nas sprawdzono. Wisława Szymborska Jak możemy siebie sprawdzić?

4. Neuronauki Antropologia, filozofia, literatura, psychologia ... pomagają poznać siebie. Koniec XX wieku to dekada mózgu, tu szukamy wiarygodnego poznania. Neuronauki kognitywne:szczegółowe modele funkcji poznawczych i neuronów, pierwsza doroczna konferencja w 2005. Biofizyczne modele neuronów, powiązania z biofizyką molekularną, neurodynamika, modele powstawania sygnałów EEG, MEG, fMRI ... Informatyka neurokognitywna: uproszczone modele czynności poznawczych, myślenia, rozwiązywania problemów, uwagi, języka, kontroli zachowania i świadomości => praktyczne algorytmy. Wiele spekulacji, ponieważ nie znamy szczegółów procesów zachodzących w mózgu, ale są modele jakościowe wyjaśniające przyczyny syndromów neuropsychologicznych oraz chorób psychicznych rozwijają się szybko od ~ 10 lat tj. od 1995 roku. Nawet proste mózg-podobne przetwarzanie informacji daje podobne rezultaty => złożoność mózgu nie jest głównym problemem!

5. Książki • Gerald Zaltman, Jak myślą klienci. Podróż w głąb umysłu rynku (2004), pionierska książka o neuromarketingu. • Chris Anderson,The Long Tail: Why the Future of Business Is Selling Less of More (2006), pokazuje konieczność stosowania metod neuromarketingu nie dla znanych marek, a na wczesnym etapie projektowania, bo różnorodność produktów będzie wzrastać. • P.Renvoise& C. Morin, Neuromarketing - Selling to the Old Brain for Instant Success (2006) • Dan Hill,Emotionomics: Winning Hearts and Minds (2007) • J. Zweig, Your Money & Your Brain. How The New Science of Neuroeconomics Can Make You Rich (2007)

6. Źródła wiedzy o mózgu Anatomia mózgu: • metody klasyczne, neuroanatomia porównawcza; • tomografia komputerowa (CT scan), USG mózgu; • Rezonans Magnetyczny (MRI). • Metody badania funkcji mózgu: • Obserwacje rezultatów uszkodzeń (wypadki, udary, guzy mózgu, operacje mózgu). • Obserwacje neuropsychologiczne, choroby psychiczne. • Systematyczne uszkodzenia mózgów zwierząt. • Bezpośrednie stymulacje mózgu (TMS, elektrody) i zmysłów, obserwacje reakcji fizjologicznych (introspekcja, GSR, EMG, oczy). • Bezpośrednie obserwacje elektrycznej aktywności kory mózgu: ECoG, optyczne, pomiary wieloelektrodowe. • Obserwacje aktywności dużych grup neuronów EEG, MEG. • Nieinwazyjne metody pośrednie: fMRI, PET, SPECT.

7. Tomografia komputerowa Jedna z pierwszych technik nieinwazyjnych (1972). • Kamera CT prześwietla czaszkę pod wieloma kątami. • Komputer składa otrzymane informacje w trójwymiarowe obrazy. • Zalety: • Stosunkowo tania. • Nowe skanery są bardzo szybkie. • Często używana w diagnozach klinicznych różnych organów. • Wady: • Słabo różnicuje miękkie tkanki (ale wystarczy do wykrycia guzów). • Promieniowanie rentgenowskie (ale bezpieczne dawki).

8. Rezonans magnetyczny (MRI) Metoda tomografii oparta na pomiarach rezonansu magnetycznego dla jąder atomów wodoru zawartych w cząsteczkach wody. Silny magnes (0.2-20 Tesla) + fale radiowe. • Wiele wariantów, obrazujących w różny sposób rozkład tkanek zawierających wodę w różnych proporcjach. • Obrazowanie dyfuzyjne mierzy rozchodzenie się płynów w tkankach. • Zalety: • Precyzyjny pomiar struktur anatomicznych. • Wyraźny kontrast, widoczne patologie. • Spektroskopia MRI do wykrywania produktów metabolicznych. • Nie używa promieniowania jonizującego. • Wady: • Koszt ~1M$/Tesla

9. Rezonans funkcjonalny (fMRI) Mózg w czasie pracy potrzebuje tlen niesiony przez hemoglobinę. Widoczny sygnał (BOLD) zależy od utlenienia hemoglobiny we krwi. Silny magnes (1.5-7 Tesla) + fale radiowe. • Nie całkiem rozumiemy procesy odpowiedzialne za powstawanie sygnału BOLD (metabolizm? glutaminian?). • Interpretacja wyników wymaga interdyscyplinarnego zespołu. • Zalety: • Dość dokładna lokalizacja (1-5 mm) aktywnych obszarów mózgu. • Nie używa jonizującego promieniowania. • Wady: • Koszt ~1M$/Tesla, drogie utrzymanie. • Hałas, długie pomiary, unieruchomienie. • Słaba rozdzielczość czasowa ~5 sek. • Tylko pośrednie dane o aktywności mózgu.

10. Tomografia pozytonowa (PET) Zastosowana w badaniach ludzi w latach 1970, podobna do SPECT. Radioaktywne substancje o krótkim czasie rozpadu wysyłają pozytony, które anihilując dają sygnał obserwowalny za pomocą kamer gamma. • Różne izotopy pozwalają badać różne procesy metaboliczne. • Umożliwia wczesną diagnozę wielu chorób, w tym psychicznych, badanie zużycia glukozy podczas procesów poznawczych. • Zalety: • Bardzo wysoka czułość, wykrywa neuro-transmitery, receptory, leki, metabolity. • Wady: • Wysokie koszty i drogie utrzymanie. • Lokalizacja przestrzenna ~5 mm. • Słaba rozdzielczość czasowa ~1 min. • Tylko pośrednie dane o aktywności mózgu.

11. Elektroencefalografia (EEG) Badania EEG na ludziach od 1924 roku (Hans Berger). Słabe potencjały 5-200 mV, częstości do 100 Hz, rzadko powyżej, od 1 do 256 elektrod (zwykle 2x8+3 na środku), zwykle wymagających żelu. • Nie wiemy czy EEG jest artefaktem czy niesie informacje. • Główne zastosowania to analiza zaburzeń snu, ognisk padaczki, wykrywanie patologii, śpiączki, biofeedback, BCI, potencjały wywołane P300 stosuje się jako „brainfingerprinting”. • Zalety: • Wysoka rozdzielczość czasowa (1 ms). • Dość tania, stosunkowo łatwa. • Wady: • Mała rozdzielczość przestrzenna przy identyfikacji źródeł (1cm). • Tylko kora mózgu, trudności interpretacyjne.

12. Magnetoencefalografia (MEG) Od lat 1980, pomiary pola magnetycznego za pomocą wielu (~300) nadprzewodzących detektorów SQUID (wymagają ciekłego helu). Tło jest rzędu 108fT, sygnały mózgu rzędu 10 fT. • MEG wymaga pobudzenia ~50.000 neuronów, wykrywa prądy. • Główne zastosowania to analiza ognisk padaczki, określanie obszarów kory przetwarzającej sygnały zmysłowe, funkcje językowe. • Zalety: • Wysoka rozdzielczość czasowa (<1 ms). • Dociera do głębszych struktur (ale tylko podłużne prądy). • Wady: • Wysoka cena, skomplikowane urządzenie. • Mała rozdzielczość przestrzenna przy identyfikacji źródeł (5 cm). • Trudności interpretacyjne.

13. Neuroobrazowanie Techniki tomograficzne: • Rozwinęły się stosunkowo niedawno; • są nadal drogie, niezbyt precyzyjne, trudne w interpretacji; • dają jedynie ogólne pojęcie o zaangażowaniu dużych struktur; • ważną tendencją jest łączenie różnych technik, fMRI + EEG + MEG; • Istniejące technologie są ciągle ulepszane – fizycy nie śpią! Np. użycie fMRI do wstępnej lokalizacji i MEG daje bardzo dobrą lokalizację i możliwość obserwacji szybkich zmian.

14. Analiza głosu Analiza napięcia głosu (VSA, CVSA): technika skomputeryzowana w 1988 roku, wykrywa mikro-modulacje (w niskich częstościach 8-12 Hz) w głosie, powstałe w wyniku stresu. Szeroko stosowana w USA, ponad 1700 agencji rządowych, propagowana przez National Institute for Truth Verification. Program nie jest publicznie dostępny by chronić przed wykryciem agentów rządowych. Oceny efektywności przez Air Force Research Laboratory (2005) są na poziomie poligrafów. LVA (Layered Voice Analysis), pokrewna technika, analizuje segmenty mowy, a w nich ton i wysokość głosu, w sumie 120 parametrów (!) by dokonać oceny 9 podstawowych emocji i obliczyć poziom pobudzenia, uwagi, konfliktu, kłamstwa i inne parametry. Dostępne są przenośne urządzenia. Brak niezależnych ocen przydatności.

15. Analiza twarzy Analiza mikroekspresji mięśni twarzy: metody wyrosły z psychologii emocji i badań Paula Ekmana i jego systemu kodowania ruchów twarzy (Facial Action Coding System). Szybkozmienne (1/20 sek), trudne do zauważenia wzorce. P. Ekman, Telling Lies: Clues to Deceit in the Marketplace, Politics, and Marriage (2001). Początkowo badano i trenowano ekspertów od przesłuchań pracujących dla policji, są też systemy komputerowe (Carnegi Mellon Univ), planowany jest system komputerowy dla lotnisk (T. Sejnowski). Metody analizy twarzy znajdują zastosowanie w policji i agendach rządowych USA.

16. Inne techniki Wariografy (poligrafy): mierzą reakcję skórno-galwaniczną, ciśnienie, tętno, rytm oddychania. Raport National Academy of Science (2003) i innych organizacji kwestionuje użyteczność metod poligraficznych: przy teście 10.000 osób na jednego szpiega przypadnie 200 fałszywie oskarżonych. Kognitywna chronometria (Timed Antagonistic Response Alethiometer, TARA), nowa technika (Gregg 2007): Szybkie odpowiedzi na pary pytań mają świadczyć o prawdzie, wolniejsze o kłamstwie; skuteczność oceniana jest na 85%.

17. Czy „Ja” podejmuje decyzje? B. Libet i inn. The Volitional Brain: Towards a Neuroscience of Free Will. Imprint Academic 2000 Klasyczne doświadczenia Libeta: stymulacja palca odczuwana jest 500 ms przed stymulacją kory. Obserwacja potencjałów gotowości RP 300 ms przed wrażeniem podjęcia decyzji o naciśnięciu przycisku, najpierw są plany ruchu, potem decyzja a nie odwrotnie. Czy wola ma prawo weta? Wątpliwe. Trevarna & Miller 2002, inni. Doświadczenia z TMS: chociaż 80% wybiera stymulowaną rękę, wybór odczuwany jest jako „wolny”.

18. Intencje w mózgu Hayens i inn, Current Biology 2007: dostaniesz za chwilę dwie liczby, możesz je dodać lub od siebie odjąć ... a aktywność przyśrodkowej kory czołowej mi pokaże, jakie są Twoje intencje, zanim sam będziesz to wiedzieć ... Moja decyzja wynika z powstania silnej aktywacji mózgu, która uruchomi korę ruchową i chęć do działania; interpretacja stanu wewnętrznego przez inne obszary mózgu wymaga czasu i można ją zobaczyć wcześniej z zewnątrz niż uświadomić (zobaczyć wewnątrz). Można też zobaczyć coś, czego sam mózg nie widzi: alternatywy i wahania, które nie pojawiają się w treści świadomości.

19. Czy Ja jestem przyczyną działania? Farrer & Frith, Experiencing Oneself vs Another Person as Being the Cause of an Action: The Neural Correlates of the Experience of Agency Neuroimage 15, 596, 2002. Świadomość własnego działania (rysowania dźojstikiem) związana jest z aktywnością przedniej części wyspy (AIC), a świadomość, że uczestniczy się biernie i inna osoba wykonuje ruchy z aktywacją dolnej kory ciemieniowej (IPC). AIC: integracja wielomodalnych informacji zmysłowych związanych z własnym wolicjonalnym działaniem. IPC: reprezentacja ruchu w układzie niezależnym od własnego położenia?

20. Neuromarketing Technologie odczytywania stanu mózgu mogą znaleźć zastosowanie w budowie interfejsów mózg-komputer. Mogą też pomóc klientom wybrać to, co ich najbardziej interesuje, albo też pomóc firmom manipulować klientami. Znacznie ważniejsze jest odkrycie, czego naprawdę chce/potrzebuje klienta niż manipulowanie jego decyzjami. Jak i dlaczego podejmujemy decyzje? Myślenie jest bardzo schematyczne i dalekie od racjonalnego ze względu na nieznajomość właściwych schematów. Świadczą o tym złudzenia kognitywne i trudności w odpowiedzi na proste pytania.

21. Modele mentalne Za myślenie odpowiedzialna jest neurodynamika; tylko proste skojarzeniowe formy rozumowania są łatwe. Przykład trudnych skojarzeń: Wszyscy akademicy to uczeni. Żaden mędrzec nie jest akademikiem. Co możemy powiedzieć o relacjach pomiędzy uczonymi i mędrcami? Po tygodniach namysłu studenci nadal nie potrafią odpowiedzieć. Na egzaminie pomimo wcześniejszych wyjaśnień 9 osób na 15 podała błędną odpowiedź. Wniosek: wszelkie myślenie biegnie utartymi drogami. Uporczywa reklama zmienia stany naszego mózgu, utrwala skojarzenia i wpływa na decyzje, stąd znaczenie renomowanej marki. Brakuje dobrych modeli komputerowych takich procesów.

22. Wglądy i mózgi Można badać aktywność mózgu w czasie rozwiązywania problemów, które wymagają wglądu lub które rozwiązywane są schematycznie. E.M. Bowden, M. Jung-Beeman, J. Fleck, J. Kounios, „New approaches to demystifying insight”.Trends in Cognitive Science2005. • Po rozwiązaniu problemu badani za pomocą EEG i fMRI sami określali, czy w czasie rozwiązywania pojawił się wgląd, czy nie. • Około 300 ms przed pojawieniem się wglądu w zakręcie skroniowym górnym prawej półkuli (RH-aSTG) obserwowano salwę aktywności gamma. Lewa półkula reprezentująca w STG konkretne obiekty nie może znaleźć pomiędzy nimi związku =>impas; prawa STG widzi jej aktywność na meta-poziomie, jako ogólne abstrakcyjne kategorie, które może powiązać; salwa gamma zwiększa jednoczesną aktywność reprezentacji w lewej półkuli, emocje Eureka konieczne są do utrwalenia bezpośrednich koneksji. Prawa półkula nie ma możliwości werbalnej ekspresji, ale wpływa na decyzje – nie możemy siebie do końca zrozumieć w sensie narracyjnym.

23. Mechanizmy nagrody Skomplikowany mechanizm, pętle pobudzeń między wzgórzem, jądrami podstawnymi, prążkowiem i korą czołową. Jądra SNpc i VTA wykorzystują dopaminę by przewidywać zda-rzenia niespodziewane. Kora okołoczołodołowa Kora przedczołowa (PFC) WZGÓRZE Brzuszne Prążkowie Jądro półleżące SNpc VTA

24. Nagrody pobudzają aktywność Niewielkie nagrody w eksperymencie pobudzały brzuszne prążkowie i przyśrodkową korę okołoczołodołową (McClure i inn, 2004).

25. Antycypacja nagrody i wynik Antycypacja nagrody i reakcja na wynik decyzji (Knutson et al, 2001)

26. GŁÓWNY UKŁAD MOTYWACJI KORA PRZEDCZOŁOWA (PfC) Zmysłowo-ruchowa kora skojarzeniowa THALAMUS PODWZGÓRZE- PRZEGRODA J.OGONIASTE-SKORUPA PRĄŻKOWIE JĄDRO PÓŁLEŻĄCE Brzuszna Część Na-krywki (VTA) HIPOKAMP ISTOTA CZARNA CIAŁO MIGDAŁOWATE DODATKOWY UKŁAD MOTYWACJI J. SZWU Glutamininan GABA Dopamina Serotonina Neuroprzekaźniki Pętla kora-prążkowie-wzgórze-kora

27. Neuromarketing standardowy Firmy takie jak FKF Applied Research wykorzystują do badań fMRI, opracowały pewne standardy. Jak mózg reaguje na produkt lub markę? Analiza aktywności obszarów: • Brzuszne prążkowie (nagroda), • Kora oczołodołowa (pragnienie), • przyśrodkowa kora przedczołowa (pozytywna więź), • kora tylnego zakrętu obręczy (konflikt), • ciało migdałowate (wyzwanie, zagrożenie). 30% do 50% znaków firmowych i materiałów marketingowych nie wpływa silnie na reakcję mózgu, konsumenci ignorują pasywnie lub aktywnie docierające informacje. Jakie emocje są w to zaangażowane? Znane marki pobudzają podobne obszary co logo sportowych drużyn.

28. Neuroekonomika Połączenie neuronauk, ekonomii i psychologii, zajmujące się oceną decyzji, ryzyka i zysków przez mózgi, zapowiada rewolucję w ekonomii. Powstało Association for NeuroPsychoEconomics, Society for Neuroeconomics, będzie NeuroPsychoEconomics Conference, oraz Journal of Neuroscience, Psychology, and Economics (od 2008 r). Ekonomia posługuje się koncepcjami wymagającymi gruntownej rewizji: własności człowieka, inteligencja, zachowanie, silnie zależą od sytuacji. Pieniądze są dla mózgu tym samym co inne nagrody, np. jedzenie. Istnieje odrębny system motywacji i przyjemności, szukamy informacji chociaż irytuje, można czegoś pragnąć nie lubiąc (np. narkotyków) – spełnianie pragnień szczęścia nie daje, nie znamy swoich potrzeb. Od czego zależy szczodrość? Skłonność od dzielenia się pieniędzmi wzrosła (w grze w ultimatum i dyktatora) po podaniu oksytocyny o 80%, podobnie jak poczucie zadowolenia (Zak i inn, PLOS 2007).

29. Przyszłość Początek długiej drogi do zrozumienia siebie. Rewolucyjne ulepszenia istniejących technik: • Hiperpolaryzacja pozwala na lepszą magnetyzację niż bardzo silne magnesy, zwiększa siłę sygnału milion razy. • MRI z laserową detekcją nie potrzebuje silnego magnesu. • Możliwe będą tomografy MRI w postaci podręcznego skanera ze słabym magnesem! Rozdzielczość technik funkcjonalnych <1mm. • Lepsze zrozumienie informacji w sygnałach EEG, MEG, fMRI ... • Lepsze zrozumienie roli poszczególnych struktur, których aktywność obserwowana jest w neuroobrazowaniu: nie wystarczy „co/gdzie”. • Komputerowe architektury kognitywne pozwalają na tworzenie parametrycznych modeli procesów zachodzących w mózgu i są bezpośrednio porównywalne z fMRI (np. architektura 4CAPS).

30. WWW (Google “Duch”) => referaty, prace + wykłady: Jak działa mózg. Neuropsychologia komputerowa. Wstęp do kognitywistyki Dziękuję za uwagę.