Provádíme výzkum neinvazivní EEG technologie rozhraní lidský mozek - počítač.

Datum zahájení výzkumu: 29. 3. 2020
Financování: Vlastní zdroje


Smyslem výzkumu je vytvořit efektivně funkční, neinvazivní a ekonomicky vysoce dostupné rozhraní mezi lidským mozkem a počítačem.  

Výsledkem výzkumu má být výstup v podobě metrologické metodiky a navazujících matematických algoritmů pro zpracování a využití měřených dat elektrické aktivity lidského mozku k vědomému ovládání počítače.

O výzkumu

Na základě dosavadního výzkumu jsme zjistili v elektrické aktivitě motorických neuronů existenci typických vzorů, jež lze měřit, identifikovat a využít jako příkazy pro počítač. Předpokládáme, že původ elektrických signálů lze hledat v geneticky podmíněném neuronovém sítění a tedy by tyto vzory měly být soběpodobné u většiny lidí.

Řízení motorických funkcí v zásadě probíhá v neokortexu čelního laloku (na zpracování signálů se podílí i mozeček a bazální ganglia). Proto jsme výzkum zaměřili na elektrickou aktivitu právě této oblasti mozku.

S ohledem na rozlišovací schopnosti neinvazivní EEG jsme na počátku měření prováděli v šesti místech, zejména jsme se zaměřili na oblasti gyrus frontalis superior a sulcus frontalis inferior.

Při vytváření algoritmů pro odstranění myo artefaktů v EEG, jsme objevili možnou souvztažnost mezi některými detekovanými harmonickými složkami EEG signálu a následným myo signálem. Hlubší průzkum pak tuto tezi podpořil.

Odhalené signální vzorce jsou však významně překrývány hlukem ostatní mozkové aktivity, což je dáno charakterem a metodou využité měřící technologie (neinvazivní EEG).

K identifikaci a klasifikaci vzorů však lze úspěšně využít harmonických vlastností vlnové funkce signálů složek snímaného frekvenčního spektra a vztahu k návaznému identifikovanému vzoru myo signálu.

Již identifikované vzory se v rámci druhů od sebe liší jen nepatrně a jsou také ovlivněny interferencemi signálu v průběhu jeho šíření od zdroje k měřícím elektrodám. Interferencemi způsobené zkreslení tak vytváří určitou překážku ve snaze o zobecnění těchto vzorů, protože je svou velikostí velmi podobné velikosti druhové odlišnosti vzorů.

Poněkud paradoxně bylo užitečné zjednodušit metodiku měření. Redukce elektrod na tři, s rozložením DLR na čelní kosti, minimalizovala množství a vliv vstupujících myo artefaktů. Tím i přes vyšší vzdálenost měření signálu od jeho zdroje, došlo k podstatnému zvýšení rozlišovací schopnosti.

To sice již dovoluje jemným laděním vytvořit pro většinu jedinců funkční nastavení, ale činí obtížnější přenositelnost na jinou osobu.

Řešením je detailnější identifikace a popis příslušných vlnových funkcí a jejich vzorů spolu s dalším vývojem rozpoznávacích algoritmů. 


Neuroanalytický kompenzátor


Naše aparatura pro výzkum BCI:

Prostřednictvím laserů, lidaru a strojového vidění je detekován každý minimální pohyb subjektu (1mm / 0,05s).

Dle snímání hladiny napětí na povrchu pokožky ruky a ušního lalůčku je generován signál s opačnou amplitudou pro vyrušení vnějších vlivů, zasahujících do EEG.