Brain-Computer Interface (BCI) to system umożliwiający sterowanie komputerem bez użycia mięśni.
BrainTech tworzy BCI oparte o elektroencefalogram (EEG) — elektryczny ślad myśli, rejestrowany z powierzchni głowy.
W opisanych poniżej przypadkach daje się z tego śladu odczytać świadome intencje użytkownika, które BCI przetwarza na komendy sterujące komputerem.
JAK DZIAÅA INTERFEJS MÓZG-KOMPUTER?
SSVEP
Czym jest zjawisko SSVEP?
SSVEP (ang. Steady State Visual Evoked Potentials) to wzrokowe potencjały wywołane stanu ustalonego, które pojawiają się w EEG, kiedy użytkownik koncentruje swoją uwagę na bodźcu wzrokowym migającym ze stałą częstością. Podobnie jak w P300-BCI, użytkownik widzi na ekranie szereg elementów, które może wybierać koncentrując uwagę. W odróżnieniu od P300-BCI, wszystkie bodźce (pola) migają jednocześnie, każdy z inną częstością.  Koncentracja uwagi użytkownika na wybranym elemencie powoduje wzrost mocy EEG w częstości odpowiadającej częstości migania elementu, na którym użytkownik koncentrował uwagę.
Dzięki jednoczesnemu wyświetlaniu wszystkich bodźców, SSVEP-BCI to najszybsze z współczesnych interfejsów mózg-komputer. Kłopotem jest niestety samo miganie, które przy niższych częstościach, rzędu kilku-kilkunastu herców (Hz, mignięć na sekundę), jest nieprzyjemne dla oczu jak zepsuta świetlówka, a u osób podatnych na fotoepilepsję może wywołać atak — podobnie, jak migające rytmicznie za oknem pociągu drzewa czy niektóre filmy o Pokemonach.
Tworzone przez BrainTech SSVEP-BCI opierają się w całości na wyższych częstościach, które są dla człowieka niemal niezauważalne i bezpieczne. Jednak do stabilnej i wygodnej generacji takich bodźców nie wystarcza już zwykły monitor. Dlatego opracowaliśmy unikalne w skali świata urządzenie — Blinker, który miganie wybranych pól kontroluje elektronicznie, niezależnie od wyświetlanych na ich tle liter czy symboli.
Na widocznym obok filmie widać dziaÅ‚anie wczesnego prototypu „Migacza”, prezentowane na Stoisku Narodowym RP na targach CeBIT 2012. Surowy zapis wideo pozwala ocenić szybkość dziaÅ‚ania UrzÄ…dzenia, które okazaÅ‚o siÄ™ najszybszym BCI na tych targach.
Najnowsza wersja „Migacza” stworzona w BrainTech umożliwia niezależne podÅ›wietlanie różnymi czÄ™stoÅ›ciami każdego z 320 segmentów 15-calowego monitora, co otwiera niespotykane dotychczas możliwoÅ›ci badania, na jakim obszarze ekranu (filmu, zdjÄ™cia, reklamy…) użytkownik koncentruje uwagę — w odróżnieniu od detekcji kierunku spojrzenia, oferowanej przez okulografy.
JAK DZIAÅA SSVEP?
Korzystanie z komunikatora rozpoczyna trwająca kilka minut sesja kalibracyjna, w której użytkownik proszony jest o skupianie uwagi na konkretnych polach, a system dowiaduje się na jakich elektrodach i dla jakich częstości odpowiedź będzie w danym przypadku najwyraźniejsza. Po ukończeniu kalibracji użytkownik może rozpocząć korzystanie z komunikatora, skupiając uwagę na samodzielnie wybieranych polach, odpowiadających jego intencjom.
POTENCJAÅ WYWOÅANY P300
Do naszych zmysłów dociera ciÄ…gÅ‚y strumieÅ„ bodźców. WiÄ™kszość z nich ignorujemy, uwagÄ™ zwracamy tylko na niektóre. To zjawisko znajduje odzwierciedlenie w sygnale EEG, ale jego Å›lad jest tak sÅ‚aby, że dla uzyskania pewnoÅ›ci bodziec trzeba zwykle powtarzać kilkakrotnie. Kiedy uÅ›rednimy odpowiedzi na bodziec, który wywoÅ‚ywaÅ‚ silnÄ… reakcjÄ™, zauważymy dodatnie wychylenie potencjaÅ‚u okoÅ‚o 300 ms od prezentacji bodźca (stÄ…d nazwa P300: P od „positive„). JeÅ›li uÅ›rednimy odpowiedzi na obojÄ™tne bodźce, wychylenia nie bÄ™dzie. W ten sposób można skonstruować na przykÅ‚ad detektor kÅ‚amstw.
P300 BCI
Potencjał P300 pojawia się między innymi po rozpoznaniu bodźca oczekiwanego, na którym skupiamy uwagę. Na przykład, jeśli w serii migających się losowo symboli liczymy uważnie wystąpienia jednego z nich, to w odpowiedzi na pojawienie się tego symbolu pojawi się potencjał P300. Na tej podstawie system BCI rozpoznaje intencję użytkownika.
Pojedyncza odpowiedź ginie zwykle wśród śladów innych procesów zachodzących bez przerwy w mózgu. Dlatego dla uzyskania pewności powtarzamy prezentacje, aby uśrednić odpowiedzi związane z wystąpieniem każdego z bodźców.
JAKÂ DZIAÅA INTERFEJS OPARTY O WZROKOWY POTENCJAÅ P300?
Zaczynamy zwykle od trwającej około 5 minut sesji kalibracyjnej,  w której użytkownik proszony jest o skupianie uwagi i liczenie mignięć twarzy Einsteina na konkretnych polach. Dzięki temu system dowiaduje się, na jakich elektrodach i w jakim przedziale czasu odpowiedź będzie najwyraźniejsza.
NastÄ™pnie możemy rozpocząć korzystanie z komunikatora. Aby wybrać komendÄ™ “TAKâ€, skupiamy uwagÄ™ na napisie “TAK†oraz zliczamy pojawienia siÄ™ twarzy Einsteina na tym napisie. Po wykryciu przez system BCI wystarczajÄ…co wyraźnej odpowiedzi na jeden z bodźców, kolor tÅ‚a wybranej komendy w komunikatorze zmienia siÄ™ na zielony.
JAK DZIAÅA INTERFEJS OPARTY O SÅUCHOWY POTENCJAÅ P300?
BCI oparty na bodźcach sÅ‚uchowych dziaÅ‚a analogicznie jak wzrokowy P300 BCI. Pojawianie siÄ™ napisów TAK i NIE zastapione jest bodźcami sÅ‚uchowymi. Jeżeli użytkownik chce wybrać komendÄ™ “Takâ€, to skupia swojÄ… uwagÄ™ na dźwiÄ™ku powiÄ…zanym z “Tak†oraz zlicza, ile razy dźwiÄ™k ten wystÄ…piÅ‚. PrzykÅ‚adowe sekwencje dźwiÄ™ków używanych w sÅ‚uchowym P300 BCI przedstawiono na schemacie obok.
JAK DZIAÅA INTERFEJS OPARTY O CZUCIOWY POTENCJAÅ P300?
Korzystanie z komunikatora rozpoczyna trwająca kilka minut sesja kalibracyjna, w której użytkownik proszony jest o skupianie uwagi na konkretnych polach, a system dowiaduje się na jakich elektrodach i dla jakich częstości odpowiedź będzie w danym przypadku najwyraźniejsza. Po ukończeniu kalibracji użytkownik może rozpocząć korzystanie z komunikatora, skupiając uwagę na samodzielnie wybieranych polach, odpowiadających jego intencjom.
