Brain4edu - przykład użycia III

Interfejs mózg komputer oparty o potencjał wzrokowy P300

0. Wstęp

Interfejs wykorzystujący metodologię opisaną w rozdziale 10 nazywany jest interfejsem mózg-komputer opartym o potencjał wzrokowy P300. Taki interfejs można uruchomić z poziomu aplikacji bci_study.

2. Przygotowanie

• Do prawidłowego działania aplikacja wymaga użycia dwóch monitorów. Pamiętaj o poprawnym ich skonfigurowaniu.
• Podłącz potrzebny sprzęt (wzmacniacz i elektrody)
  Użyj 32-kanałowego (lub 8-kanałowego) wzmacniacza firmy TMSI oraz wodnych elektrod firmy TMSI. Schemat podłączenia elektrod do wzmacniacza przedstawiono w tabeli. Nazwy kanałów oznaczają pozycje elektrod na głowie osoby badanej. Kolory odpowiadają oznaczeniom na ilustracjach 1 i 2.

• Zamocuj elektrody na głowie osoby badanej.

Do zamocowania elektrod użyj jednego z czepków wodnych firmy TMSI (ilustracje 1 i 2)

Ilustracja 1. Od lewej: wodny czepek firmy TMSI; schemat czepka wodnego z zaznaczonymi pozycjami elektrod użytych w badaniu. Oznaczenia elektrod: czerwony - elektroda GND, zielony - elektrody referencyjne, niebieski - pozostałe elektrody

Ilustracja 2. Od lewej: wodny czepek firmy TMSI; schemat czepka wodnego z zaznaczonymi pozycjami elektrod użytych w badaniu. Oznaczenia elektrod: czerwony - elektroda GND, zielony - elektrody referencyjne, niebieski - pozostałe elektrody

3. Konfiguracja

• Po wpisaniu w konsoli komendy:
  

  bci_study

wyświetli się panel główny aplikacji (ilustracja 3).

Ilustracja 3. Okno BCI Study

• W polu Osoba badana wybierz badanego. Jeżeli lista jest pusta lub chcesz dodać nowego badanego kliknij w przycisk Dodaj badanego. W wyświetlonym oknie wypełnij pole ID, płeć oraz wiek. W polu Notatki wprowadź cehcy badanego, które mogą wpłynąć na pomiar. Po kliknięciu w przycisk OK zostanie dodany nowy badany (ilustracja 4).

Ilustracja 4. Dodawanie nowego badanego

Po stworzeniu badanego należy przeprowadzić sesję kalibracyjną.

4. Sesja kalibracyjna

Przed uruchomieniem sesji BCI należy przeprowadzić co najmniej jedną sesję kalibracyjną.

W celu przeprowadzenia kalibracji:

• wybierz z listy Paradygmat odpowiednią pozycję (ilustracja 5)

Ilustracja 5. Wybranie paradygmatu badania (w przykładzie P300 wzrokowe)

• Z listy Wzmacniacz wybierz TMSI (ilustracja 6)

Ilustracja 6. Wybór wzmacniacza (w przykładzie TMSI)

• w polu Typ sesji zaznacz kalibracja (ilustracja 7)

Ilustracja 7. Wybór funkcji opcjonalnych

• wybierz odpowiednie opcje analizy (ilustracja 8). Opcje analizy zostały omówione w rozdziale 20.

Ilustracja 8. Wybór funkcji opcjonalnych

• naciśnij przycisk Start (ilustracja 9)

Ilustracja 9. Wybranie paradygmatu badania

Po naciśnięciu przycisku wyświetli się plansza z instrukcją dla osoby badanej oraz panel wstępny. Panel przenieś na sąsiedni monitor (ilustracja 10).

Ilustracja 10. Panel wstępny I. Od lewej: 10 sekundowy kawałek sygnał na poszczególnych kanałach, przebieg impedancji na poszczególnych kanałach, widmo sygnału.

Środkowy wykres panelu przedstawia impedancję dla poszczególnych kanałów. Jeżeli impedancja na jednym z kanałów ma wyższe wartości, oznacza to że na tym kanale należy poprawić kontakt elektrody ze skórą głowy. Czynność powtarzaj do czasu, aż wszystkie kanały będą miały zbliżone wartości impedancji. Po upewnieniu się, że impedancja ma zbliżone wartości na wszystkich kanałach rozpocznij sesję kalibracyjną.

Osoba badana przed rozpoczęciem sesji kalibracyjnej powinna przyjąć wygodną pozycję i rozluźnić się. W trakcie pomiaru powinna skupić się na zadaniu i nie wykonywać zbędnych ruchów. Kliknij na planszę z instrukcją i naciśnij spację. Panel wstępny zmieni swój wygląd (ilustracja 11). Badany powinien postępować zgodnie z instrukcjami wyświetlanymi na ekranie.

Ilustracja 11. Panel wstępny II.

Ponowne naciśnięcie spacji spowoduje rozpoczęcie sesji kalibracyjnej. Po kilku próbach w panelu kalibracji pojawią się nowe wykresy (ilustracja 12).

Ilustracja 12. Panel kalibracji I.

Po kilku kolejnych próbach w panelu pojawią się następne wykresy (ilustracja 13).

Ilustracja 13. Panel kalibracji II.

Kalibrację można zakończyć kiedy na znajdującym się w lewym, górnym rogu ekranu wykresie niebieska krzywa przetnie żółtą krzywą (nie wcześniej niż po wyświetleniu 20 "targetów"). Używając sekwecji klawiszy alt+tab wyświetl okno BCI Study i naciśnij przycisk Stop (ilustracja 14)

Ilustracja 14. Koniec sesji kalibracyjnej.

Kalibrację można powtarzać wiele razy. Zapamiętywane są dane z każdej sesji. Identyfikator sesji złożony jest z wyniku kalibracji (wartość AUC) oraz daty przeprowadzenia kalibracji (ilustracja 15).

Ilustracja 15. Dostępne sesje kalibracyjne użytkownika test dla paradygmatu P300 - wzrokowe.

Wartość AUC może się wachać między 0, a 1. Im wyższa wartość AUC tym lepszy wynik kalibracji. Kalibracją domyślną jest kalibracja o najwyższej wartości AUC.

Po udanej kalibracji można przejść do sesji BCI.

5. Sesja BCI

W celu rozpoczęcia sesji BCI w polu Typ sesji wybierz BCI, w polu Dane kalibracyjne wybierz jedną z sesji i naciśnij przycisk Start (ilustracja 16).

Ilustracja 16. Uruchomienie sesji BCI.

Po chwili wyświetli się panel sesji BCI (ilustracja 17).

Ilustracja 17. Panel sesji BCI I.

Zadaniem osoby badanej jest odpowiadanie na zadawane pytania. Badany wskazuje odpowiedź zliczając wystąpienia bodźca na napisie "Tak" lub "Nie" (ilustracja 18).

Ilustracja 18. Panel sesji BCI II.

Po kilku powtórzeniach aplikacja podświetli wskazywaną w ten sposób odpowiedź. Jeżeli udzielono poprawnej odpowiedzi wybrane pole podświetli się na zielono, w przeciwnym wypadku pole podświetli się na czerwono (ilustracja 19).

Ilustracja 19. Komunikacja za pomocą interfejsu mózg-komputer.

Sesja BCI kończy się po wyświetleniu wszystkich pytań (domyślnie ustawiono 20 pytań). Jeżeli chcesz zakończyć sesję bci wcześniej, wyświetl okno BCI Study i naciśnij przycisk Stop.

6. Zapisywanie danych

Dane zapisywane są automatycznie w folderze ~/bci_results. Każdy badany ma w nim swój folder. Dane z każdej rozpoczętej przez badanego sesji są zapisywane wewnątrz jego folderu. Nazwa folderu sesji składa się z nazwy paradygmatu oraz daty rozpoczęcia sesji.

7. Nagrywanie pulpitu

W trakcie badania należy nagrywać obraz pulpitu. Możesz do tego użyć dowolnego programu do rejestracji ekranu. Polecamy Open Broadcaster Software. Nagranie nie powinno zawierać ścieżki dźwiękowej, ponieważ znacznie zwiększa to rozmiar pliku. Po skończeniu badania nagranie umieść w folderze odpowiadającej mu sesji.

POWODZENIA!