Ανάλυση ηλεκτροεγκεφαλογραφικών δεδομένων από διεπαφή εγκεφάλου υπολογιστή

Abstract

Η τεχνολογία της διεπαφής εγκεφάλου υπολογιστή αποτελεί άμεσο σύνδεσμο μεταξύ υπολογιστή και ανθρώπινου εγκεφάλου. Τα τελευταία χρόνια παρουσιάζει μακροσκελή βήματα προόδου και ενσωματώνεται σε διαφορετικούς κλάδους όπως η ιατρική, τα βιντεοπαιχνίδια και μηχανική. Στο παρόν σύγγραμα περιγράφεται η ανάπτυξη ενός τρισδιάστατου παιχνιδιού ελεγχόμενο από διεπαφή εγκεφάλου-υπολογιστή που υλοποιήθηκε στο λογισμικό του Unity. Κατά τη διάρκεια του παιχνιδιού τα ηλεκτροεγκεφαλογραφικά σήματα λαμβάνονται από τον ηλεκτροεγκεφαλογραφο Muse 2 και στη συνέχεια μεταδίδονται με τη χρήση του Lab Streaming Layer πρωτοκόλλου στην πλατφόρμα του OpenViBE, όπου επεξεργάζονται και κατηγοριοποιούνται κατά την εκτός σύνδεσης επεξεργασία. Για την διαδικασία της κατηγοριοποίησης χρησιμοποιήθηκε ο αλγόριθμος του πολυεπίπεδου Perceptron και ο ταξινομητής ανάλυσης γραμμικής διάκρισης σε συνδυασμό με τη στρατηγική 1vsAll. Τα επιμέρους αποτελέσματα ταξινόμησης είναι 98,17% και 95,5% αντίστοιχα. Τα σήματα κατατάσσονται σε μία από τις τρεις κατηγορίες οι οποίες είναι είτε η δεξιά ή η αριστερή κινητική εικόνα είτε το ανοιγόκλεισμα ματιών, ανάλογα με τη κατεύθυνση που κοιτάζει και σκέφτεται ο παίκτης. Η κάθε απόφαση που θα παρθεί από τον ταξινομητή θα αποτελέσει την επόμενη κίνηση του παίκτη εντός της πίστας. Στη μελέτη συμμετείχαν 17 εθελοντές των δύο φύλων με μέσο όρο ηλικίας 22 ετών. Στόχος τους ήταν η επίτευξη το σωστού ελέγχου της διεπαφής και μέσω νοητικών εντολών προκειμένου να συλλέξουν τον μεγαλύτερο αριθμό νομισμάτων που αποτέλεσε και την κύρια μετρική αξιολόγησης της εντός σύνδεσης επεξεργασίας. Τα αποτελέσματα ταξινόμησης και τα εντός σύνδεσης αποτελέσματα που αντιπροσωπεύονται από τα σκορ, είναι αρκετά υποσχόμενα και ανοίγουν την πόρτα στην εξαγωγή παρόμοιων μελετών.