Desenvolvimento de interface cérebro-computador baseada em sinais EEG

Abstract

Os sistemas “Brain Computer Interface” (BCI), congregam várias áreas distintas de conhecimento. Dessa forma, foi necessário efectuar um extenso estudo do estado da arte, de forma a conhecer o ponto presente relativo às várias variáveis que contribuem para o desempenho global dos sistemas deste tipo. Procedeu-se a uma análise criteriosa para a escolha da plataforma de desenvolvimento que apresenta uma maior propensão para um sistema BCI, de acordo as suas particularidades. O sistema foi desenvolvido de forma modular, bastando implementar um novo módulo de saída para se ter uma nova aplicação para o sistema. Foram implementados três módulos de saída, dois de forma gráfica e um para aplicação de controlo de um robot móvel. O sistema BCI implementado foi testado no modo online, através do controlo do elemento de saída, o Robot Khepera. O utilizador teria de deslocar o Robot situado numa posição central para uma área situada à esquerda ou direita. As tarefas mentais à sua disposição resumiam-se à imaginação motora de cada mão. Os resultados obtidos são encorajadores. No entanto, uma análise mais extensa do sistema em modo online revela-se necessária para verificar a versatilidade do sistema em relação à adaptação a vários utilizadores diferentes. Na discussão e desenvolvimento futuro apresenta-se um estudo efectuado em paralelo relativo às tarefas de imaginação motora que são a base deste sistema BCI. Utilizando a técnica fMRI com o objectivo de estudar a actividade neuronal produzida por cada tarefa de imaginação motora, propõe-se como trabalho futuro utilizar a análise BOLD-fMRI para seleccionar o melhor conjunto de localização espacial dos eléctrodos para cada sujeito, questionando-se a escolha dos vários sistemas BCI implementados até à data em que é utilizado sempre um conjunto de localização dos eléctrodos fixo.

ABSTRACT: BCI systems combine distinct areas of knowledge. This fact forced us to carry out an extensive study of the state of the art to know where we stand in the many variables that contribute to the global performance of the system. A criterious analysis for the choice of the platform of development that represents greater propension for a BCI system, was performed. The system was designed in a modular way. By developing a new output module, we get a new application for the system. The implementing process consisted on the development of three output modules, two in a graphic form and one for the control of a mobile robot. The BCI system was tested in the online mode, controlling the output element that was the Khepera Robot. The user had to move the robot in a central position to an area situated in the right or left of the field. The Mental taks that could be used, were only motor imagery tasks. The results obtained are encouraging, nevertheless, a more extense analysis of the system is required to verify the versatility of the system to diferente users. In future developments, we presente a brain imaging study regarding motor imagery tasks that are the core of this BCI system. Using the fMRI technique with the purpose of studying the neuronal activity produced with each imagery task, it is proposed as future work using the BOLD-fMRI technique to select the best spatial electrodes position for each user, questioning the choice of many BCI systems that always use the same electrodes position set, regardless of the user.