Mit Hilfe eines EEG-basierten Brain-Computer Interface für Virtual Cursor-Bewegung mit BCI2000
Summary
In diesem Video zeigen wir die erforderlichen Schritte für ein Brain-Computer Interface Experimente, darunter die Errichtung der EEG-Haube, die Kalibrierung des Systems und Schulung der Anwender, um einen Cursor in zwei Dimensionen mit vorstellen Bewegungen bewegen laufen.
Abstract
Ein Brain-Computer Interface (BCI)-Funktionen durch die Übertragung eines neuronalen Signale, wie das Elektroenzephalogramm (EEG), in ein Signal, mit dem ein Computer oder ein anderes Gerät gesteuert werden können. Die Amplitude der EEG-Signale in ausgewählten Frequenzbins gemessen und in ein Gerät Befehl, in diesem Fall die horizontale und vertikale Geschwindigkeit eines Computer-Cursor. Zunächst werden die EEG-Elektroden, um den Benutzer s Kopfhaut mit einer Kappe zu Hirnaktivität aufzeichnen angewendet. Als nächstes wird eine Kalibrierung verwendet werden, um die EEG-Elektroden und Funktionen, die der Benutzer lernen, sich freiwillig zu modulieren, die BCI Verwendung finden. Bei Menschen, die Macht in den mu (8-12 Hz) und Beta (18-28 Hz) Frequenzen in Amplitudenabnahme während eines realen oder eingebildeten Bewegung. Diese Veränderungen können im EEG in Echtzeit erkannt und verwendet, um ein BCI ([1], [2]) zu steuern. Deshalb wird während eines Screening-Tests, wird der Benutzer aufgefordert, verschiedene vorstellen Bewegungen mit den Händen und Füßen machen den einzigartigen EEG Funktionen, die ändern sich mit der vorgestellten Bewegungen zu bestimmen. Die Ergebnisse dieser Kalibrierung zeigen die besten Kanäle zu benutzen, die so konfiguriert sind, dass Amplitude Veränderungen in der mu-und Beta-Frequenzbänder den Cursor zu bewegen entweder horizontal oder vertikal. In diesem Experiment ist die Allzweck-BCI-System BCI2000 zur Signalerfassung, Signalverarbeitung und Rückmeldungen an den Benutzer [3] zu kontrollieren.
Protocol
Discussion
- Es ist wichtig, dass die Elektrode Impedanzen niedrig sind, sondern dass zu viel Gel wurde nicht verwendet, um die Impedanz zu senken. Eine einzige schlechte Kanal kann alle anderen durch die Common-Average-Referenz beeinflussen. Wenn die Impedanz nicht nach mehreren Versuchen reduziert werden, empfiehlt es sich, eine schnelle einsetzen Elektrode verwendet werden, die einfach in die schlechte Elektrode durch das Loch, dass die Nadel durch ist für die Injektion des Gels platziert und mit Klebeband an Stelle eingefügt werden.
- …
Acknowledgements
NIH NIBIB RO1: 1R01EB009103-01
Klinische Neuroengineering Training Program (1 T90 DK070079-01)
Wallace H Coulter Foundation
NIH Institutional Clinical and Translational Science Award
NIH / NCRR 1KL2RR025012-01
Wisconsin Alumni Research Foundation
Materials
| Material Name | Type | Company | Catalogue Number | Comment |
|---|---|---|---|---|
| BCI2000- Compatible Amplifer System | g.USBamp | http://www.gtect.at | ||
| BCI2000- Compatible Amplifer System | Tucker-Davis Technology | Rx5 or Rx 7 | http://www.tdt.com | |
| EEG cap | Electro-cap International | http://www.electro-cap.com At a minimum, the cap should have electrodes over hand and feet areas (C3, C4, and Cz). Additional channels can be used for control (CP3, CP4, CPz) and for spatial filtering as well, which will improve the signal quality. |
||
| Conductive gel | Electro-cap International | http://www.electro-cap.com | ||
| PC | Running Windows XP or Vista (at least Pentium 4, 2 GHz, 1 GB RAM) | |||
| Two monitors | Each at least 19in (one for the subject and one for the researcher) |
References
- 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).
- Wolpaw, J. R., McFarland, D. J. Control of a two-dimensional movement signal by a noninvasive brain-computer interface in humans. Proc Natl Acad Sci USA. 101 (51), 17849-17854 (2004).
- Schalk, G., McFarland, D. J., Hinterberger, T., Birbaumer, N., Wolpaw, J. R. Bci2000: a general-purpose brain-computer interface (BCI) system. IEEE transactions on bio-medical engineering. 51 (6), 1034-1043 (2004).
