Korzystanie z interfejsu mózg-komputer opartego na EEG do wirtualnego ruchu kursora za pomocą BCI2000

Summary

W tym filmie pokazujemy kroki wymagane do przeprowadzenia eksperymentu z interfejsem mózg-komputer, w tym ustawienie czapki EEG, kalibrację systemu i szkolenie użytkownika w poruszaniu kursorem w dwóch wymiarach za pomocą wyobrażonych ruchów.

Abstract

Interfejs mózg-komputer (BCI) działa poprzez translację sygnału neuronowego, takiego jak elektroencefalogram (EEG), na sygnał, który można wykorzystać do sterowania komputerem lub innym urządzeniem. Amplituda sygnałów EEG w wybranych przedziałach częstotliwości jest mierzona i przekształcana w polecenie urządzenia, w tym przypadku prędkość poziomą i pionową kursora komputerowego. Po pierwsze, elektrody EEG są przykładane do skóry głowy użytkownika za pomocą nasadki w celu rejestrowania aktywności mózgu. Następnie stosuje się procedurę kalibracji w celu znalezienia elektrod EEG i cech, które użytkownik nauczy się dobrowolnie modulować, aby korzystać z BCI. U ludzi moc w pasmach częstotliwości mu (8-12 Hz) i beta (18-28 Hz) zmniejsza się podczas rzeczywistego lub wyimaginowanego ruchu. Zmiany te mogą być wykryte w EEG w czasie rzeczywistym i wykorzystane do kontroli BCI ([1],[2]). Dlatego podczas testu przesiewowego użytkownik jest proszony o wykonanie kilku różnych wyobrażonych ruchów rękami i stopami, aby określić unikalne cechy EEG, które zmieniają się wraz z wyobrażonymi ruchami. Wyniki tej kalibracji pokażą najlepsze kanały do użycia, które są skonfigurowane tak, aby zmiany amplitudy w pasmach częstotliwości mu i beta przesuwały kursor w poziomie lub w pionie. W tym eksperymencie system BCI ogólnego przeznaczenia BCI2000 służy do sterowania akwizycją sygnału, przetwarzaniem sygnału i informacją zwrotną dla użytkownika [3].

Protocol

Procedura eksperymentalna

1. Podłączanie elektrod
   EEG
   1. Elektrody zostaną przymocowane do skóry głowy za pomocą czepka EEG, co upraszcza proces upewniania się, że elektrody znajdują się we właściwym miejscu na skórze głowy, zgodnie z międzynarodowymi przepisami systemu 10-20.
   2. Aby umieścić nasadkę, zaznacz wierzchołek na skórze głowy fotografowanej osoby za pomocą flamastra lub innej podobnej metody. Aby to zrobić, zacznij od zlokalizowania nasion i inionów na ten temat. Za pomocą taśmy mierniczej znajdź odległość między tymi dwoma lokalizacjami. Punkt znajdujący się w połowie odległości między dwoma punktami, czyli 50% odległości, jest wierzchoł....

Discussion

1. Istotne jest, aby impedancje elektrod były niskie, ale nie użyto zbyt dużej ilości żelu do obniżenia impedancji. Pojedynczy uszkodzony kanał może wpływać na wszystkie inne poprzez odniesienie do wspólnej średniej. Jeśli impedancji nie można zmniejszyć po kilku próbach, zaleca się użycie elektrody z szybką wkładką, którą można po prostu włożyć do uszkodzonej elektrody przez otwór, przez który umieszcza się igłę w celu wstrzyknięcia żelu, i przykleić taśmą.
2. Podczas pierwszej sesji badany może mieć trudności z wyobrażeniem sobi.......

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
BCI2000- Kompatybilny system Amplifer	g.USBamp		http://www.gtect.atBCI2000
- Kompatybilny system Amplifer	Tucker-Davis Technologies	Rx5 lub Rx 7	http://www.tdt.com
nasadka EEG	Electro-cap International		http://www.electro-cap.com Przynajmniej nasadka powinna mieć elektrody nad obszarami dłoni i stóp (C3, C4 i Cz). Dodatkowe kanały mogą być używane do sterowania (CP3, CP4, CPz), a także do filtrowania przestrzennego, co poprawi jakość sygnału.
Żel przewodzący	Electro-cap International		http://www.electro-cap.com
PC			z systemem Windows XP lub Vista (co najmniej Pentium 4, 2 GHz, 1 GB RAM)
Dwa monitory			każdy co najmniej 19 cali (jeden dla badanego i jeden dla badacza)