Tópico: Interface Cérebro Computador (ICC)

[rcms]

Abri um tópico para tratar especificamente do assunto, onde o pessoal da comunidade poderá fazer perguntas sobre o tema com o objetivo de adquirir conhecimentos sobre esta tecnologia.

Interface cérebro computador é um tecnologia que visa obter sinais encéfalicos pelo uso de um eletroencéfalograma (EEG) para captar, transformar e analisar os dados que o individuo fornece ao sistema. Tal tipo de tecnologia denomina-se biofeedback que é a captação da vontade do individuo a qual é expressa através do controle de suas reações fisiológicas, que vão desde o controle da respiração até o mover de um braço objetivando o controle de um mouse. Os tipos mais comuns de aplicação de ICC são a aplicação de Steady State Visual Evoked (VEP) e o emprego de Slow Cortical Potencials (SCP's). A primeira trata-se do emprego de caracterisicas do cortéx visual, o qual devidamente estimulado, permite ao sistema identificar a que posição da tela o individuo esta focando sua atenção. O segundo visa encontrar o estímulo que o cérebro envia aos músculos como entrada de dados. Outras abordagens já foram testadas e o são até hoje, gostaria de citar:

 - Visuais auditivos evocados.
 - Abordagem de visão espacial.
 - Etc..

Perguntas?

[SnowRaptor]

Esse tipo de coisa exige implantes ou pode ser aplicadas com eletrodos semelhantes aos de eletroencefalograma?

Eu lembro de ter visto um homem nos EUA que controla um computador a partir de um sistema desses, parece bastante itneressante. Você é neurologista? Trabalha com esse tipo de interface?

[rcms]

Esse tipo de coisa exige implantes ou pode ser aplicadas com eletrodos semelhantes aos de eletroencefalograma?
Pode-se dividir a estrutura fisica da ICC em dois ramos, a ICC invasiva e a não invasiva. Estudo e me interesso pela não-invasiva e me preocupo com a aplicação futura da invasiva.A não-invasiva utiliza-se de eletrodos dispostos externamente sobre o cranio para captar os sinais encefalicos, como você mencionou um eletroencefalograma. 

Eu lembro de ter visto um homem nos EUA que controla um computador a partir de um sistema desses, parece bastante interessante. Você é neurologista? Trabalha com esse tipo de interface?
Não, sou graduado em análise de sistemas e estudo o assunto a dois anos aproximadamente. Estou desenvolvendo um projeto de pesquisas envolvendo ICC. Existe vinculo no projeto com graduandos PBIC que auxiliam na parte de neurologia, não que eu não tenha lido o livro de neuroanatomia funcional, é útil para saber o posicionamento dos eletrodos. 

[SnowRaptor]

Legal. Em que universidade você desenvolve esse projeto?

Como analista de sistemas, provavelmente você deve trabalhar com o processamento dos sinais  que vêm dos sensores, não?

O fórum conta com um sustema de citação de mensagens. Basta, em vez de clicar "Responder" clicar em "Citar" logo acima da mensagem desejada. A citação aparecerá na caixa de texto no fim da página e você poderá copiar os campos [quote] e [/quote] nas partes em que quiser dividir a citação.

[rcms]

Legal. Em que universidade você desenvolve esse projeto?
Universidade Federal do Acre. Estou tentando mestrado na UFRN, mas parece que não vou este ano. 

Como analista de sistemas, provavelmente você deve trabalhar com o processamento dos sinais  que vêm dos sensores, não?
Sim, o tratamento, transformação, conversão etc.. so sinal eletroencéfalico. Meu trabalho constitue em projetar novas interfaces com o conhecimento já existente na área visando aumentar a usabilidade de usuários portadores de necessidades especiais (PNE's).

O fórum conta com um sustema de citação de mensagens. Basta, em vez de clicar "Responder" clicar em "Citar" logo acima da mensagem desejada. A citação aparecerá na caixa de texto no fim da página e você poderá copiar os campos |quote] e |/quote] nas partes em que quiser dividir a citação.
Conheço esta referência, se nao for incomôda pretendo manter este formato, pergunta/resposta, pois permite maior compreensão da citação mencionada.

[SnowRaptor]

É possível manter o formato pergunta/resposta usanto as tags de citação. Basta trocar os [i] e [/i] que você coloca nas merguntas por [quote] e [/quote]. Tornma o texto mais compreensível. Veja:

Legal. Em que universidade você desenvolve esse projeto?

Universidade Federal do Acre. Estou tentando mestrado na UFRN, mas parece que não vou este ano. 

]Como analista de sistemas, provavelmente você deve trabalhar com o processamento dos sinais  que vêm dos sensores, não?

Sim, o tratamento, transformação, conversão etc.. so sinal eletroencéfalico. Meu trabalho constitue em projetar novas interfaces com o conhecimento já existente na área visando aumentar a usabilidade de usuários portadores de necessidades especiais (PNE's).

O fórum conta com um sustema de citação de mensagens. Basta, em vez de clicar "Responder" clicar em "Citar" logo acima da mensagem desejada. A citação aparecerá na caixa de texto no fim da página e você poderá copiar os campos [quote] e [/quote] nas partes em que quiser dividir a citação.

Conheço esta referência, se nao for incomôda pretendo manter este formato, pergunta/resposta, pois permite maior compreensão da citação mencionada.

Dessa forma, além da maior compreensão da citação mencionada, fica bem simples separar o que é citação do que é resposta e essa é a prática preferida neste fórum.

[SnowRaptor]

Sim, o tratamento, transformação, conversão etc.. so sinal eletroencéfalico. Meu trabalho constitue em projetar novas interfaces com o conhecimento já existente na área visando aumentar a usabilidade de usuários portadores de necessidades especiais (PNE's).

Interessante. Já ouviu falar do Dasher? É uma itnerface simples para entrada eficiente de texto, que deve servir bem aos projetos de comunicação de PNEs

[rcms]

Sim, o tratamento, transformação, conversão etc.. so sinal eletroencéfalico. Meu trabalho constitue em projetar novas interfaces com o conhecimento já existente na área visando aumentar a usabilidade de usuários portadores de necessidades especiais (PNE's).

Interessante. Já ouviu falar do Dasher? É uma itnerface simples para entrada eficiente de texto, que deve servir bem aos projetos de comunicação de PNEs

Sim, tenho impresso o artigo dele. Minha interface é mais parecida com a Berlin Brain Computer Interface. Conforme o artigo do link.

http://www.dcs.gla.ac.uk/~rod/publications/BlaDorKraSchWilMurMue06.pdf

Em meu projeto viso um input de caractere empregando SCP's para determinação do input. São duas transições de estados para uma entrada de dados. Uso também predição de estados (software tentando sugerir qual palavra o usuário pretende entrar, isto tende a acelerar a bit/rate do sistema. No fim o usuário PNE poderá solicitar a pronúncia do texto usando sintetizadores de fala (TTS - Text To Speech)

[SnowRaptor]

Interessnte. Parece que precisa de interações menos complexas para entrada de dados. Legal.

Esta noite vou ler o paper com um pouco mais de cuidado. Estou atrasado para o trabalho.

[Prometeu]

Belo tópico! Eu pretendo trabalhar nesse campo quando me formar, mas pretendo cursar medicina e me especializar em neurologia, já que eu também me interesso por outros campos de estudo em neurosciência. Mas para o meu desânimo, eu estou vendo que geralmente neurologistas têm papel secundários nessas pesquisas, cabendo aos engenheiros e cientistas da computação o principal. Confere?

Você poderia falar um pouco (ou indicar artigos) sobre como os sinais neuronais são captados e interpretados?

[rcms]

Belo tópico! Eu pretendo trabalhar nesse campo quando me formar, mas pretendo cursar medicina e me especializar em neurologia, já que eu também me interesso por outros campos de estudo em neurosciência. Mas para o meu desânimo, eu estou vendo que geralmente neurologistas têm papel secundários nessas pesquisas, cabendo aos engenheiros e cientistas da computação o principal. Confere?

Você poderia falar um pouco (ou indicar artigos) sobre como os sinais neuronais são captados e interpretados?

Não depende da natureza do projeto e do pessoal envolvido. Veja que este projeto trata da fabricação de uma interface multimodal que possibilite ao PNE empregar tecnologias Speech Recognition, Hand Gestures, Interface Brain Computer, Respiration Effects integradas em uma plataforma. Se objetivasse o comportamento do córtex x sofre estimulo Y analisado sobre contexto Z provavelmente a participação de neurologistas seriam mais requisitadas. Mas não há por que desanimar, veja que o coordenador do meu projeto de pesquisa é um doutor em Matematica Estatistica, alguem que eu nem queria, queria que fosse um mestrado em Interação Homem computador (analise de sistemas) mas infelizmente o mesmo vai fazer doutorado agora. Participar de algo assim independente da atribuição é enaltecedor ao ego.

Como uma boa fonte de referencial teórico básico sobre interface cerebro computador que você me solicitou gostaria de lhe indicar a tese de Janne Lehtonen intitulada EEG-based Brain Computer Interfaces. Pode parecer um pouco complicado no inicio mas você poderá ler sem maiores problemas.

Fonte:
http://www.lce.hut.fi/research/css/bci/jannes_thesis.pdf


Mas vou lhes dar um presente de aniversário, um curso completo sobre o tema, envolvendo PHD's de todo o mundo, o qual acabou mes passado em Natal.

www.escoladealtosestudos.org.br/

La no site você encontra material didático e video aulas sobre:

Neuroanatomia
Neuroetologia
Processamento de Sinais
Memória e Aprendizado
Neurociência Computacional
Plasticidade Neural
Desenvolvimento e Neuroterapia

entre outros...

Tudo graças ao nosso monstro na áreas PHD. Miguel Nicolelis.

[rcms]

Confira só o panteão, quem não acredita em deuses ai está de cara um panteão.


Neuroengenharia
Dr. Alan Rudolph – Adlyfe Inc., EUA
Dr. Gordon Cheng – ATR International, Japão
Dr. Miguel Nicolelis – IINN-ELS / Duke University, EUA (Professor convidado)

Memória e Aprendizado
Dr. Jan Born – University of Luebeck, Alemanha
Dr. Federico Bermudez-RattonI - UNAM, México
Dra. Susan Sara – CNRS, Collège de France, França
Dr. Sidarta Ribeiro – IINN-ELS / UFRN, Brasil (Professor convidado)

Biofísica Neural
Dr. Rick Lin – University of Mississippi, EUA
Dr. David Spray – AECOM, Yeshiva University, EUA
Dr. Evan Evans - UBC, Canadá / Boston University, EUA
Dr. Jack Kaplan - UIC, EUA

Neuroetologia
Dr. Claudio Mello - OHSU, EUA
Dra. Constance Scharff – FU-Berlin / Max Planck, Alemanha
Dr. Asif Ghazanfar - Princeton University, EUA

Neurociência Cognitiva
Dr. Marshall Shuler – Johns Hopkins University, EUA
Dra. Anna Nobre – University of Oxford, Reino Unido
Dr. Mariano Sigman – UBAires, Argentina
Dr. Edgard Morya – AASDAP / HSL, Brasil (Professor convidado)

Processamento Sensorial
Dr. Sidney Simon - Duke University, EUA
Dr. Yves Frégnac – INAF, CNRS, França
Dr. Pedro Maldonado – Universidad de Chile, Chile
Dr. Horacio de la Iglesia – University of Washington, E.U.A.

Neurociência Computacional
Dr. Mikhail Lebedev – Duke University, EUA
Dr. Koichi Sameshima – AASDAP / HSL, Brasil (Professor convidado)

Plasticidade Neural
Dr. Jon Kaas - Vanderbilt University, EUA
Dr. Erika Fanselow – University of Pittsburgh, EUA
Dr. Gabriel Mindlin – UBAires, Argentina

Desenvolvimento e Neuroterapia
Dr. Jean Rossier – ESPCI, França
Dr. Manuel Kukuljan – Universidad de Chile, Chile

[Tupac]

Essa é uma area que me interesso bastante, mas por falta de tempo, não sei nada sobre...
E o link que você mandou ja esta nos favoritos...

[Prometeu]

Muito obrigado pelos materiais. Prometo ler o livro aos poucos e simplesmente amei as videoaulas!

À propósito, uma curiosidade: em linguagem de programação você trabalha?

[rcms]

Muito obrigado pelos materiais. Prometo ler o livro aos poucos e simplesmente amei as videoaulas!

À propósito, uma curiosidade: em linguagem de programação você trabalha?

Atualmente C/C++ e Java

[Prometeu]

Toda a parte de software é construída nessas linguagens ou só os programas de "alto nível"? Os sinais elétricos que partem dos neurônios são interpretados por programas criados nessas linguagens? Espero respostas... Ajoelhou tem que rezar 

[SnowRaptor]

Sim, dá pra receber sinais do hardware em C. O interessante do C é que ele pode atuar tanto em alto quanto em baixo nível.

[rcms]

Opa, claro.

O matlab assim como o C pode receber o input direto do hardware. Toda a parte de software é construída nessas linguagens ou só os programas de "alto nível"? Os sinais elétricos que partem dos neurônios são interpretados por programas criados nessas linguagens? Espero respostas... Ajoelhou tem que rezar 

Sim, o C pode receber o sinal direto do hardware, mas especificamente ele ira procurar o sinal na porta paralela. Aglumas empresas tem SDK (software development Kit) como a www.emotiv.com. Outras tem algumas bibliotecas para captura, extração , tratamento etc. Quando você comprar o hardware veja se a empresa possui algo já desenvolvido. Começar do zero é reinventar a roda. Não que eu não tenha o intresse tenho sim, meu sonho é conseguir montar esta placa e projetar o software para interpretar os sinais. Falta-me conhecimento em engenharia eletrica a eletronica para tal.

Placa padrão Openeeg: (padrão hardware Open)
http://openeeg.sourceforge.net/doc/modeeg/modEEGamp-v1.0.png

Quer aprender mesmo, acesse: (padrão software Open)
http://bci2000.org/phpbb/