واسط مغز و رایانه: تفاوت میان نسخه‌ها

مطالعات متعددی نشان دهنده تأثیر فعالیت‌ها و تصورات ذهنی گوناگون بر امواج مغزی بوده‌اند. به عنوان مثال، توان باند [[آلفا]] در هنگام عملیات لفظی در [[نیمکره]] چپ نسبت به نیمکره راست کمتر می‌شود. این در حالی است که در مورددرباره عمل تصور دوران سه بعدی این موضوع برعکس است. به این پدیده اصطلاحاً عدم تقارن باند آلفا می‌گویند. به عنوان مثالی دیگر، تصمیم به حرکت می‌تواند یک ریتم خاص به نام [[ریتم]] [[میو]] را در سیگنال مغزی کاهش داده یا بلوکه نماید. نتیجه پژوهشی که توسط [[دویل]] بر عملیات حرکتی و غیر حرکتی انجام گرفت نشان می‌دهد که عملیاتی که منجر به تحریک قسمت‌های حرکتی مغز شوند، باعث ایجاد عدم تقارن بیشتری بین دو نیمکره می‌گردند. در یک تعبیر کلی این پژوهش‌ها نشان دهنده وجود تفاوت‌های قابل اندازه‌گیری در سیگنال مغزی که مرتبط با تصورات یا عملیات ذهنی متفاوت هستند، می‌باشد. به عنوان مثال، چنان چه ما بتوانیم با دقت بالا تفاوت بین یک عمل ذهنی که تحریک کننده نیمکره راست و عمل دیگری که تحریک کننده نیمکره چپ است را از یکدیگر و هر دو را از حالت استراحت تشخیص دهیم می‌توانیم یک الفبای سه حرفی داشته باشیم. بنابراین شخص می‌تواند با ترجمه تفاوت‌های سیگنال EEG خود در قالب حروف، ۲۷ کلمه گوناگون بسازد. با در نظر گرفتن فرض‌های زیر، شخص می‌تواند دستورات متعددی صادر نماید:

چنین سیستمی می‌تواند به فرد معلول کمک نماید که با محیط اطراف خویش ارتباط برقرار نماید. به عنوان مثال، فرد به راحتی می‌تواند صندلی چرخدار خود را کنترل نماید. بنابراین تفکیک درست و نسبتاً سریع عملیات ذهنی می‌تواند پایه‌ای برای توسعه و طراحی سیستم‌های BCI باشد. در این گزارش ابتدا با تاکید بر روش اندازه گیری EEG به شرح روش‌های مختلف اندازه گیری فعالیت‌های مغزی می‌پردازیم، همچنین در مورددرباره ساختار مغز و امواج مغزی نیز توضیح داده شده‌است. در بخش دوم سیستم BCI، اجزای مختلف آن و عملکرد هر جز و در نهایت نمونه‌هایی از سیستم‌های پیاده سازی شده، آورده شده‌است.

سپس موقعیت مقدار ماکزیمم بین پیک ماکزیمم و پیک مینیمم را می‌یابیم. حال مجدداًدوباره یک پنجره ۲۰ نمونه‌ای به مرکزیت پیک تعیین شده طبق روال توضیح داده شده در بالا انتخاب می‌کنیم. اگر قدر مطلق تفاضل نقطه ماکزیمم و نقطه مینیمم در پنجره جدید بیشتر از حد آستانه تعیین شده باشد، این پنجره بعنوان سیگنال OA قلمداد می‌شود. به مرکزیت پیک تعیین شده یک پنجره ۳۲ نمونه‌ای بطوریکه ۱۵نمونه قبل و ۱۶ نمونه بعد از آن را شامل شود به عنوان ناحیه OA تعریف می‌کنیم. این ناحیه را در سیگنال EEG مورد آزمایش نیز مشخص می‌کنیم.

یک الکترود یک صفحهٔ کوچک رسانا است که فعالیت‌های الکتریکی رسانه‌ای که با آن در تماس است را دریافت می‌کند. در مورددرباره EEG، الکترودها یک واسط بین پوست و وسایل ثبت و ذخیره سازی هستند که عمل تبدیل جریان یونی در سطح پوست به جریان الکتریکی را انجام می‌دهند. مادهٔ هادی که به صورت ژل است و در سطح پوست سر قرار می‌گیرد، مقاومت تماسی بین الکترود و [[جمجمه]] را کم می‌کند. بسته به کاربرد تعداد الکترودهای مورد استفاده در EEG متفاوت است.

در طی دو دههٔ گذشته تعداد گروه‌هایی که بر روی BCI کار می‌کنند افزایش یافته‌است. کشف یافته‌های جدید در مورددرباره عملکرد مغز، ارزان شدن و در دسترس بودن تجهیزات رایانه‌ای و نیاز افراد [[معلول]] به این سیستم ارتباطی باعث بیشتر شدن این گروه‌های تحقیقاتی شده‌است. امروزه، سیستم‌های BCI یک روش ارتباطی بدون دخالت ماهیچه را در اختیار بشر قرار می‌دهند تا بتوانند مستقیماً با محیط پیرامون خود ارتباط برقرار کنند. یک سیستم BCI از مجموعه‌ای از [[سنسور|حسگرها]] و اجزای پردازش سیگنال تشکیل می‌شود که فعالیت مغزی فرد را مستقیماً به یک سری سیگنال‌های ارتباطی یا کنترلی تبدیل می‌کند. این فناوری یک واسط مستقیم را بین مغز و [[رایانه]] فراهم می‌کند. در اولین همایش بین‌المللی که در ژون ۱۹۹۹ برگزار شد یک تعریف فرمال برای BCI به صورت زیر ارائه شد: