Motor Imagery Performance Through Embodied Digital Twins in a Virtual Reality-Enabled Brain-Computer Interface Environment

Kishor Lakshminarayanan; Rakshit Shah; Vadivelan Ramu; Deepa Madathil; Yifei Yao; Inga Wang; Brahim Brahmi; Mohammad Habibur Rahman

doi:10.3791/66859

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Bioengineering

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Motor Imagery Performance Through Embodied Digital Twins in a Virtual Reality-Enabled Brain-Computer Interface Environment

在支持虚拟现实的脑机接口环境中通过具身数字孪生实现的运动图像性能

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10:14 min

May 10, 2024

DOI: 10.3791/66859-v

Kishor Lakshminarayanan¹, Rakshit Shah², Vadivelan Ramu¹, Deepa Madathil³, Yifei Yao⁴, Inga Wang⁵, Brahim Brahmi⁶, Mohammad Habibur Rahman⁷

¹Department of Sensors and Biomedical Tech, School of Electronics Engineering,Vellore Institute of Technology, ²Department of Orthopaedic Surgery,University of Arizona, ³Jindal Institute of Behavioural Sciences,O. P. Jindal Global University, ⁴Soft Tissue Biomechanics Laboratory, Med-X Research Institute, School of Biomedical Engineering,Shanghai Jiao Tong University, ⁵Department of Occupational Science & Technology,University of Wisconsin-Milwaukee, ⁶Electrical Engineering,Collège Ahuntsic, ⁷Department of Mechanical Engineering, BioRobotics Lab,University of Wisconsin-Milwaukee

Please note that some of the translations on this page are AI generated. Click here for the English version.

虚拟现实环境中的运动图像在脑机接口系统中有广泛的应用。这份手稿概述了个性化数字化身的使用，这些虚拟形象类似于参与者在虚拟现实环境中执行参与者想象的动作，以增强沉浸感和身体所有权感。

我在神经康复方面的研究集中在利用脑电图、运动图像和虚拟现实技术的组合来改善神经损伤或疾病患者的上肢功能。主要目标是了解如何整合这些技术以提高运动技能康复的有效性。虚拟现实环境变得更加复杂，能够根据个人康复需求进行逼真的模拟，这有助于以细微的方式完善运动技能。

将 VR 与机械臂和触觉反馈设备等其他技术相结合的混合系统也在兴起。当前使用脑机接口的实验挑战之一围绕着受试者间变异性和广泛培训的需求。每个人的大脑信号可能大不相同，这意味着 BCI 通常需要为每个用户进行广泛的定制或校准。

目前的治疗方法，通常喜欢最大疗效所需的沉浸和互动性。为了填补这一空白，我们的协议利用了具有创新性的电机图像，在虚拟现实环境中集成了由个性化 3D 头像表示的数字孪生。这种集成增强了沉浸感，使康复过程不仅是一种脑力锻炼，而且是一种引人入胜的体验。

与其他技术相比，我们的研究方案具有显着优势，特别是在易于设置和成本效益方面。一个突出的特点是创建和使用与主题非常相似的 3D 头像。这是使用简单、现成的工具和软件实现的，这些工具和软件可以从照片等基本输入数据生成个性化头像。

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