Method Article

BCI2000로 가상 커서 움직임을위한 EEG 기반 뇌 - 컴퓨터 인터페이스를 사용하여

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

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

이 비디오에서는, 우리는 뇌파 뚜껑을 설정하는 시스템을 보정하고, 사용자가 상상 움직임을 사용하여 2 차원에 커서를 이동하는 훈련을 포함한 뇌 - 컴퓨터 인터페이스 실험을 실행하는 데 필요한 단계를 보여줍니다.

Abstract

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

같은 컴퓨터 또는 기타 장치를 제어하는​​ 데 사용할 수있는 신호로 뇌파 (EEG)로 신경 신호를 변환하여 뇌 - 컴퓨터 인터페이스 (BCI)는 기능. 선택된 주파수 방식의 EEG 신호의 진폭이 경우에는 컴퓨터 커서의 수평 및 수직 속도를 측정하는 장치 명령으로 번역하고 있습니다. 첫째, EEG 전극은 두뇌 활동을 기록하기 위해 모자를 사용하여 사용자의 두피에 적용됩니다. 다음 교정 절차는 EEG 전극과 자발적 BCI를 사용하도록 조절하기 위해 사용자가 배울 것이라는 기능을 발견하는 데 사용됩니다. 인간에서는, 뮤의 전력 (8-12 Hz에서)와 베타 (18-28 Hz에서) 주파수 대역은 실제 또는 상상을 운동하는 동안 진폭 감소. 이러한 변경 사항은 실시간으로 뇌파에 감지하고, BCI를 ([1], [2]) 제어하는​​ 데 사용할 수 있습니다. 따라서 선별 검사하는 동안, 사용자는 그 상상 움직임과 변화 독특한 뇌파 기능을 결정하기 위해 그들의 손과 발이 여러 상상 움직임을 요청합니다. 이 교정의 결과는 무와 베타 주파수 대역의 진폭 변화가 어느 수평 또는 수직 커서를 이동 있도록 구성되어 사용할 수있는 가장 좋은 채널을 표시합니다. 본 실험에서는, 범용 BCI 시스템 BCI2000는 사용자가 [3]에 신호 수집, 신호 처리 및 피드백을 제어하는​​ 데 사용됩니다.

Protocol

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

실험 절차

  1. EEG 전극을 연결
    1. 전극 뇌파 뚜껑을 사용하여 두피에 부착됩니다; 10-20 국제 시스템에 의해 지정된대로 이것이 전극은 두피에 적절한 위치에 있도록하는 과정을 간소화합니다.
    2. 뚜껑을 배치하려면 매우 특별한 펜이나 기타 유사한 방법을 사용하여 주제의 두피에 정점을 표시합니다. 이렇게하려면 주제에 nasion 및 inion 찾기로 시작합니다. 줄자를 사용하여이 두 위치 사이의 거리를 찾으십시오. 두 점, 또는 거리의 50 % 사이에 포인트 미드웨이 정점이다. 나중에 참조할 수 있도록 그 시점에 표시를합니다. 기타 10-20 포인트는 비슷한 방식으로 찾을 수 있습니다.
    3. 뚜껑에있는 CZ 전극을 찾아, 그리고 버텍스에 위치. CZ의 고정을 유지할 수있다는 것은, 머리에 뚜껑을 살짝. Fpz과 수준있는 Fz, CZ, 그리고 PZ 전극은 두피의 정중선에 있는지, 그리고 O1 - O2 전극은 오즈와 수평과 레벨 것을, 그리고 Fp1 - Fp2 있는지 확인합니다.
    4. 이제 참조 전극을 부착, 어떤 일반적으로 귓불에 클립.
    5. 전극은 두피와 낮은 임피던스 접촉을 할 수 있도록 다음, 전극은 전도성 젤로 가득합니다. 이렇게하려면 야기한 스쳐 바늘로 작은 주사기가 젤로 가득 차 있습니다. 또한, 그것은....

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Discussion

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. 이것은 전극 임피던스가 낮은 것을 중요하지만 너무 겔은 임피던스를 낮게하는 데 사용되지 않았습니다. 하나의 나쁜 채널은 일반적인 평균 기준을 통해 모든 다른 사람에 영향을 줄 수 있습니다. 임피던스가 여러 시도 후 줄일 수 없다면, 그것은 단순히 바늘이 젤 주사를 위해서 배치하고, 자리에 녹화되는 구멍을 통해 나쁜 전극에 삽입 될 수있는, 빠른 삽입 전극을 사용하는 것이 좋습니다.
  2. 첫 번째 세션 동안, 주제는 어려움이 필요한 움직임을 상상 할 수 있습니다. 이 경우, 그것은 그들이 먼저 실제 움직임을하고, 오프라인 분석에게 실제 움직임 데이터를 수행하도록 도움이 될 수 있습니다. 이전처럼 실제 이동 데이터로 커서를 이동 세션을 구성하고, 제목에 커서를 이동하려고 시도의 실제 움직임을 사용을 할 수 있습니다. 그들이 완전히 멈출 때까지 몇 실행 후, 그들이 점차 실제 운동을하는 중지했습니다. 여러 세션 후, 대부분의 사용자는 커서를 "이동"대신 모두 모터 이미지 사용을 중지합니다.
....

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Acknowledgements

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

NIH NIBIB RO1 : 1R01EB009103 - 01
임상 Neuroengineering 교육 프로그램 (1 T90 DK070079 - 01)
월리스 H 쿨터 재단
NIH 기관 임상 및 Translational 과학 수상
NIH / NCRR 1KL2RR025012 - 01
위스콘신 동창회 연구 재단

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Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
BCI2000- 호환 가능한 Amplifer 시스템g.USBamphttp://www.gtect.at
BCI2000- 호환 Amplifer 시스템Tucker-Davis TechnologiesRx5 또는 Rx 7http://www.tdt.com
EEG 캡Electro-cap Internationalhttp://www.electro-cap.com
최소한 캡은 손과 발 부분(C3, C4 및 Cz)에 전극이 있어야 합니다. 추가 채널은 제어(CP3, CP4, CPz) 및 공간 필터링에도 사용할 수 있으며, 이를 통해 신호 품질을 향상시킬 수 있습니다.
전도성 젤Electro-cap Internationalhttp://www.electro-cap.com
WindowsXP 또는 Vista를 실행하는
모니터(하나는 피험자용, 다른 하나는 연구자용)
PC(Pentium 4, 2GHz, 1GB RAM 이상)각각 19인치 이상의 2개

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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