Interfaces cérebro-computador baseadas nos ritmos sensório-motores

Abstract

Uma interface cérebro-computador (BCI) pode ser vista como um canal alternativo de comunicação e controlo que permite enviar mensagens e comandos do cérebro para o mundo exterior. O objectivo central é transformar decisões e reacções mentais em sinais de controlo pela análise da actividade bioeléctrica do cérebro. Apesar dos avanços verificados nos últimos anos, o desenvolvimento de BCIs é um processo complexo devido à grande quantidade e multidisciplinaridade dos conhecimentos necessários à sua implementação. Nesta dissertação pretendia-se desenvolver uma plataforma software dedicada ao projecto, teste e uso de interfaces cérebro computador baseadas em sinais de Electroencefalografia (EEG), tendo em vista a exploração dos efeitos da imaginação motora sobre os ritmos sensório-motores. Neste sentido, foram implementados um conjunto de módulos dedicados à aquisição, pré-processamento, processamento e visualização de dados cerebrais. A aplicação final permite adquirir, filtrar, extrair características, classificar e visualizar sinais cerebrais em tempo real, bem como proceder à sua análise off-line. Este trabalho visava dar seguimento ao caminho já iniciado na tentativa de desenvolver um sistema que capture e descodifique a actividade eléctrica do cérebro e que permita o controlo de dispositivos robóticos. As principais características desta plataforma BCI são a simplicidade de utilização, a modularidade e a expansibilidade. Deste modo, pretende-se minimizar o tempo e esforço dedicado ao desenvolvimento de software, facilitando o trabalho incremental e em colaboração.

A Brain Computer Interface (BCI) can be seen as an alternative channel of communication and control to send messages and commands from the brain to the outside world. The main objective is to transform mental decisions and reactions into control signals using the bioelectric activity of the brain. Despite the most recent advances, the development of practical BCIs remains a challenging task due to the multidisciplinary background involved in their implementation. This dissertation aims to develop a software platform for design, test and use of EEG-based brain computer interfaces, by exploiting the effect of motor imagery in the sensorimotor rhythms. Several modules dedicated to data acquisition, pre-processing, processing and data visualization were implemented. The final application performs filtering, feature extraction and classification of brain signals in real time, as well as provides their off-line analysis. This work aimed to follow early efforts in an attempt to develop a system that captures and decodes the electrophysiological activity of the brain in order to command robotic devices. The main characteristics of this BCI platform are the simplicity of use, the modularity and the expansibility. The goal is to minimize the time and effort dedicated to software development, helping the incremental and collaborative work.