Нейрокомпьютерный интерфейс EasyEEG BCI
В рамках проекта по доступной электроэнцефалографии EasyEEG вышла новая реализация одноканального нейрокомпьютерного интерфейса (brain-computer interface — BCI) в виде законченного мобильного устройства.
Конструкция нейрокомпьютерного интерфейса
Устройство закрепляется на голове при помощи эластичной ленты, выполнено в форме повязки.
Сигнал ЭЭГ нейроинтерфейс получает с лобной части головы при помощи сухих электродов, выполненных из Ag/AgCl. Контактная часть является сменной, позволяет протирать её антисептиками.
Передача сигнала на компьютер происходит по беспроводной технологии Bluetooth в процессорном блоке, располагаемом за правым ухом. Аналого-цифровое преобразование происходит 12 битным АЦП с частотой 100 Гц, достаточным для получения ЭЭГ сигнала в полосе частот от 1 до 45 Гц. Таким образом, захватываются все значимые ритмы мозга: дельта, тета, альфа, бета и гамма.
Управление устройством происходит при помощи выключателя питания сбоку процессорного блока и остальное — удаленно с компьютерной программы.
Устройство снабжено встроенным литий-ионным аккумулятором и устройством его заряда. Заряда хватает на несколько часов работы устройства. Зарядка осуществляется при помощи USB коннектора снизу процессорного блока. Во время заряда аккумулятора на блоке будет светиться индикатор и потухнет по окончании. Устройство будет работать от внешнего питания по USB, но использовать его можно только для питания от power bank (аккумулятора) в целях безопасности. USB может также использована для обновления прошивки.
Индикация работы устройства осуществляется светодиодом, располагающимся выше на процессорном блоке. При включении он должен моргнуть два раза, это означает корректный запуск и ожидание удаленных команд. А при начале регистрации ЭЭГ он начнет постоянно мигать с частотой около 1 раза в секунду.
Программная часть нейрокомпьютерного интерфейса
Для взаимодействия с устройством доступна также программа для ПК для операционных систем Windows и Linux. Она имеет облегченный дизайн.
С правой стороны расположены органы управления, позволяющие найти нужный порт, подключиться к устройству, начать прием ЭЭГ и произвести запись в файл.
В нижней части окна располагается график ЭЭГ, выше результат спектрального анализа по информативным диапазонам: дельта, тета, альфа, бета и гамма. Некоторые частотные диапазоны дополнительно разделены на части. Полный перечень диапазонов и их значение представлен в таблице:
| Диапазон ЭЭГ | Полоса частот, Гц | Назначение |
|---|---|---|
| Дельта | 1..3 Гц | Сон, кома, нарушения в мозге, сигнал работы глазных мышц |
| Тета 1 | 3…6 Гц | Когнитивные нарушения |
| Тета 2 | 6…8 Гц | Процессы обучения, памяти, творчество, медитации, сонливости, подсознание |
| Альфа 1 | 8…10 Гц | Снижение когнитивных процессов |
| Альфа 2 | 10…12 Гц | Спокойствие, умиротворение, медитация |
| Бета 1 | 12…15 Гц | Сенсомоторный ритм (SMR), спокойствие моторной зоны, намерение неподвижности |
| Бета 2 | 15…22 Гц | Осознанное мышление, фокусирование внимания, сознание |
| Бета 3 | 22…35 Гц | Беспокойство |
| Гамма | 35…45 Гц | Максимальная сосредоточенность внимания, тревожность |
Над каждым диапазоном ЭЭГ указывается доминирующая в нем частота. Относительный вклад данной частоты в общий спектр указывается высотой столбца.
Видеообзор и демонстрация работы системы EasyEEG BCI
Вся информация о нейроинтерфейсе EasyEEG BCI находится на странице проекта.
По всем вопросам и предложениям обращайтесь в группу ВК Labdata.
(с) Роман В. Исаков, 2023
