Method Article

BCI2000と仮想カーソル移動のために脳波ベースのブレインコンピュータインタフェースの使用

DOI:

10.3791/1319

⸱

July 29th, 2009

 ,  ,  , 
1Department of Biomedical Engineering, University of Wisconsin-Madison, 2Wadsworth Center, New York State Dept. of Health

In This Article

Summary

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このビデオでは、我々は、EEGキャップを設定するシステムのキャリブレーション、そしてユーザが想像動きを使用して、2つの次元でカーソルを移動させる訓練を含む、脳 - コンピュータインターフェースの実験を実行するために必要な手順を示しています。

Abstract

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このようなコンピュータや他のデバイスを制御するために使用できる信号に変換する脳波（EEG）、などの神経信号を変換することにより、ブレインコンピュータインターフェース（BCI）は機能、。選択された周波数ビンの脳波信号の振幅は、このケースでは、コンピュータのカーソルの水平方向および垂直方向の速度を測定し、デバイスのコマンドに変換されます。最初に、脳波の電極は、脳の活動を記録するためにキャップを使用してユーザーの頭皮に適用されます。次に、キャリブレーションの手順は、ユーザーが自発的にBCIを使用するために調節することを学ぶことに脳波電極や機能を見つけるために使用されます。ヒトでは、ムーの力（8-12 Hz）とβ（18〜28 Hz）の周波数帯は、実際のあるいは想像の移動中に振幅が減少する。これらの変更は、リアルタイムで脳波で検出され、BCIを（[1]、[2]）を制御するために使用することができます。従って、スクリーニング試験中に、ユーザーはその想像上の動きと変化をユニークな脳波の特徴を決定するために彼らの手と足を持ついくつかの異なった想像の動きを作るように頼まれる。このキャリブレーションの結果から、μとβの周波数帯の振幅の変化は、水平または垂直にカーソルを移動するように構成されて使用するのが最善のチャンネルを、表示されます。この実験では、汎用のBCIシステムBCI2000は、信号集録、信号処理、およびユーザー[3]へのフィードバックを制御するために使用されます。

Protocol

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実験手順

  1. 脳波電極を接続する
    1. 電極は脳波キャップを使用して頭皮に添付されます。10月20日国際的なシステムで指定された、このは、電極を頭皮上の適切な場所にあることを保証するプロセスを簡素化します。
    2. キャップを配置するには、フェルトペンやその他の類似の方法を使用して被験者の頭皮上に頂点をマーク。そのためには、件名に[後]頭骨とイニオンを見つけることから始めます。巻尺を使用して、これら2つの場所間の距離を見つける。二点、または距離の50％、〜間の中点が頂点です。後で参照するためにその時点でマークをしてください。他の10から20ポイントも、同様の方法で配置することができます。
    3. キャップでCZの電極を見つけ、そして頂点に配置します。 CZの固定を維持、ヘッドにキャップをスリップ。 FZ、CZ、およびPzの電極は頭皮の正中線上にあること、およびO1 - O2電極がオズと水平方向と水平になっていること、およびFP1 - FP2がFPZでレベルであることを確認してください。
    4. 今すぐ参照電極を取り付け、その典型的に耳たぶの上にクリップ。
    5. 次に、電極は、電極が頭皮と低インピーダンスの接触をするように導電性ゲルを充填する。そのためには、鈍先端針で小さな注射器は、ゲルが充填されている。また、それはゲルが、接続が正常であるかどうかを判断するために適用されている間、コンピュータの画面上で脳波のトレースを参照すると便利かもしれません。
    6. 電....

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Discussion

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  1. それは、電極のインピーダンスが低いことが不可欠ですが、そのあまりゲルはインピーダンスを下げるために使用されていませんでした。単一の悪いチャンネルでは、一般的な平均の参照を介して他のすべてに影響を与える可能性があります。インピーダンスはいくつかの試行後に減少することができない場合は、クイックインサート電極は単に針がゲルを注入するために介して配置されている穴から悪い電極に挿入し、所定の位置で録音することができる、使用することをお勧めします。
  2. 最初のセッションの間に、被験者は困難、必要な動きを想像することがあります。この場合、それは彼らが最初の本当の動きを作る、とオフライン解析の実際の動きのデータを実行させると便利かもしれません。以前のように実際の動きのデータを使用してカーソル移動のセッションを設定し、被験者がカーソルを移動しようとする実際の動きを使用しています。いくつかの実行後に、彼らは完全に停止するまで、それらは、実際の動きを作り、徐々に停止しています。いくつかのセッションの後、ほとんどのユーザーは完全に運動イメージの使用を中止し、代わりに単にカーソルを"移動"。
....

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Acknowledgements

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

NIH NIBIB RO1：1R01EB009103 - 01
臨床Neuroengineeringトレーニングプログラム（1 T90 DK070079 - 01）
ウォレスHコールター財団
NIH施設の臨床およびトランスレーショナル科学賞
NIH / NCRR 1KL2RR025012 - 01
ウィスコンシン同窓会研究財団

....

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Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
BCI2000- 互換性のあるアンプシステムg.USBamphttp://www.gtect.at
BCI2000- 互換性のあるアンプシステムTucker-Davis TechnologiesRx5 or Rx 7http://www.tdt.com
>EEG capElectro-cap Internationalhttp://www.electro-cap.com
少なくとも、キャップには手と足の領域 (C3、C4、Cz) に電極が必要です。追加のチャネルを制御(CP3、CP4、CPz)および空間フィルタリングにも使用できるため、信号品質が向上します。
導電性ゲルElectro-cap Internationalhttp://www.electro-cap.com
PCWindows XP または Vista を実行している (少なくとも Pentium 4, 2 GHz, 1 GB RAM)
それぞれ 192 台 (1 台は被験者用、もう 1 台は研究者用)
インチ以上のモニター

References

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Fabiani, G. E., McFarland, D. J., Wolpaw, J. R., Pfurtscheller, G. Conversion of eeg activity into cursor movement by a brain-computer interface (bci). IEEE transactions on neural systems and rehabilitation engineering. 12 (3), 331-338 (2004).
  2. Wolpaw, J. R., McFarland, D. J.

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EEG Brain Computer InterfaceBCI2000 SystemEEG Electrode PlacementMu Beta Frequency BandsImagined Movement CalibrationCursor Control TaskCommon Average ReferenceClassification Matrix ConfigurationR Squared Feature SelectionOffline Analysis Tool

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