واسط مغز و رایانه

                        بسمه تعالي
                    واسط مغز و رايانه 
                      فهيمه قاسميان

دانشکده مهندسي کامپيوتر_ دانشگاه صنعتي اميرکبير (پلي تکنيک تهران)

                 f_ghasemian@yahoo.com

چکيده

واسط مغز و کامپيوتر از مجموعه اي از سنسورها و اجزاي پردازش سيگنال تشکيل مي شود که فعاليت مغزي فرد را مستقيما به يک سري سيگنال هاي ارتباطي يا کنترلي تبديل مي کند. در اين سيستم ابتدا بايد امواج مغزي را با استفاده از دستگاه هاي ثبت امواج مغزي ثبت کرد که معمولا به دليل دقت زماني بالا و ارزان بودن و همچنين استفاده آسان، از EEG براي ثبت امواج مغزي استفاده مي شود. الکترودهاي EEG در سطح پوست سر قرار مي گيرند و ميدان الکتريکي حاصل از فعاليت نورون ها را اندازه گيري مي کنند. در مرحله بعد اين امواج بررسي شده و ويژگي هاي موردنظر استخراج مي شود و از روي ين ويژگي ها مي توان حدس زد که کاربر چه فعاليتي را در نظر دارد. در اين مقاله اين سيستم و پيشرفت¬هايي که تا کنون روي اين سيستم صورت گرفته است، بررسي شده است. از آن جايي که هنوز سرعت و دقت اين سيستم ها به حد قابل قبولي نرسيده است، هنوز به صورت تجاري وارد بازار نشده است اما از آن جايي که اين سيستم ها روش نويني براي برقراري ارتباط، خصوصا براي افرادي که از نظر جسمي معلول هستند را فراهم مي کنند، گروه هاي تحقيقاتي زيادي روي اين سيستم ها کار مي کنند و اميد است که در آينده اي نزديک بتوان به سيستم هايي  با سرعت و دقت بالا دست پيدا کرد. 

کلمات کليدي: واسط مغز و کامپيوتر، EEG ، استاندارد 10-20 ، آرتيفکت، امواج ريتميک، پتانسيل برانگيخته، نورون، بردار ويژگي

مقدمه

بيماري هاي مختلفي مي توانند باعث صدمه ديدن سيستم عصبي عضلاني كه مغز از طريق آن قادر به ايجاد ارتباط و اعمال کنترل به محيط خارج است شوند. بيماري هايي از قبيل ALS1، Brain Stem Stroke، آسيب هاي مغزي-نخاعي، Cerebral Palsy، Muscular Dystrophies  و Multiple Sclerosis مثال هايي از انواع بيماري هايي هستند كه مسير عصبي كنترل عضلات در آن ها آسيب مي بيند. در شرايط حاد بيماري، فرد مبتلا ممكن است تمام حركات ارادي خود را از دست بدهد. حتي ممكن است حركات چشم و تنفس كه اعمالي غير ارادي هستند نيز امكان پذير نباشد. به اين گونه بيماران، اصطلاحاً Locked – in  گفته مي شود. در غياب روش هايي براي جبران فيزيولوژيكي آسيب هاي وارده در اثر اين بيماري ها، سه انتخاب براي بازآفريني عملكرد طبيعي بيماران وجود دارد [1]:

1. افزايش قابليت هاي مسيرهاي عصبي-عضلاني باقيمانده. 2. بازسازي عملكرد از دست رفته توسط عبوراز مناطق آسيب ديده در مسير عصبي. 3.فراهم آوردن مسير ارتباطي جديد و غيرماهيچه اي براي مغز است كه از طريق آن بتواند مستقيماً پيام ها و دستورالعمل هاي كنترلي را به محيط خارج ارسال نمايد: يك رابط مغز و كامپيوتر. خصوصيتي که اين رابط هاي مغز و کامپيوتر را از ساير وسايل ارتباطي مجزا مي کند، عدم نياز به حرکتي آشکار در بدن به منظور انتقال اطلاعات مي¬باشد. بدين ترتيب در حالتي ايده آل شخص بايد بتواند بي حرکت در جاي خود نشسته و با تمرکز بر برخي افکار و توليد امواج مغزي مناسب منظور خود را بيان کند. با توجه به عدم امکان تحرک در برخي بيماران، اهميت اين موضوع بيشتر نمايان مي شود.

مطالعات متعددي نشان دهنده تأثير فعاليت ها و تصورات ذهني مختلف بر امواج مغزي بوده اند. به عنوان مثال، توان باند آلفا در هنگام عمليات لفظي در نيمکره چپ نسبت به نيمکره راست کمتر مي شود. اين در حالي است که در مورد عمل تصور دوران سه بعدي اين موضوع برعکس است. به اين پديده اصطلاحاً عدم تقارن باند آلفا مي¬گويند. به عنوان مثالي ديگر، تصميم به حرکت مي تواند يک ريتم خاص به نام ريتم ميو را در سيگنال مغزي کاهش داده يا بلوکه نمايد. نتيجه تحقيقي که توسط دويل بر عمليات حرکتي و غير حرکتي انجام گرفت نشان مي دهد که عملياتي که منجر به تحريک قسمت هاي حرکتي مغز شوند، باعث ايجاد عدم تقارن بيشتري بين دو نيمکره مي گردند.  در يک تعبير کلي اين تحقيقات نشان دهنده وجود تفاوت¬هاي قابل اندازه¬گيري در سيگنال مغزي که مرتبط با تصورات يا عمليات ذهني متفاوت هستند، مي¬باشد. به عنوان مثال، چنان چه ما بتوانيم با دقت بالا تفاوت بين يک عمل ذهني که تحريک کننده نيمکره راست و عمل ديگري که تحريک کننده نيمکره چپ است را از يکديگر و هر دو را از حالت استراحت تشخيص دهيم مي توانيم يک الفباي سه حرفي داشته باشيم. بنابراين شخص مي تواند با ترجمه تفاوت هاي سيگنال EEG خود در قالب حروف، 27 کلمه مختلف بسازد. با در نظر گرفتن فرض هاي زير، شخص مي تواند دستورات متعددي صادر نمايد: 

-حرف A نشانگر يک فعاليت ذهني تحريک کننده نيمکره راست -حرف B نشانگر يک فعاليت ذهني تحريک کننده نيمکره چپ -حرف C نشان دهنده حالت استراحت ( فعاليت پايه)

با ترکيب نمودن اين فعاليت ها فرد مي¬توان دستورات ساده اي توليد نمود:

1.BC: برو 2.ABC : بايست 3.BAC : به سمت راست 90 درجه برگرد و هزاران دستورالعمل ديگر. چنين سيستمي مي تواند به فرد معلول کمک نمايد که با محيط اطراف خويش ارتباط برقرار نمايد. به عنوان مثال، فرد به راحتي مي تواند صندلي چرخدار خود را کنترل نمايد. بنابراين تفکيک درست و نسبتاً سريع عمليات ذهني مي تواند پايه اي براي توسعه و طراحي سيستم هاي BCI باشد. در اين گزارش ابتدا با تاکيد بر روش اندازه گيري EEG به شرح روش هاي مختلف اندازه گيري فعاليت هاي مغزي مي پردازيم، همچنين در مورد ساختار مغز و امواج مغزي نيز توضيح داده شده است. در بخش دوم سيستم BCI ، اجزاي مختلف آن و عملکرد هر جز و در نهايت نمونه هايي از سيستم هاي پياده سازي شده، آورده شده است.

EEG

معرفي

EEG مخفف Electroencephalography است که با استفاده از يک سري الکترودها که در سطح مغز قرار مي گيرند، فعاليت هاي الکتريکي مغز را اندازه گيري مي کند. الکترودها به منظور جمع آوري ولتاژ در مکان هاي خاصي از مغز قرار مي¬گيرند. قبل از اينکه الکترودها در سطح پوست قرار گيرند يک ژل هادي به منظور کاهش مقاومت روي پوست سر ماليده مي شود، خروجي اين الکترودها به ورودي يک تقويت کننده وصل مي شود سپس از فيلترهاي بالا گذر و پايين گذر عبور داده مي¬شود. تغييرات در جريان اکسيژن خون با ميزان فعاليت هاي عصبي ارتباط دارد. زماني که سلول هاي عصبي فعال هستند اکسيژني که توسط هموگلوبين خون حمل مي شود را مصرف مي کنند. پاسخ محلي به اين کاهش اکسيژن افزايش جريان خون در ناحيه هايي است که فعاليت هاي عصبي زياد است. از طرف ديگر در اثر فعاليت هاي عصبي و انتقال پيام هاي عصبي جريان الکتريکي توليد مي¬شود که اين جريان الکتريکي طبق قانون مارکوف يک ميدان مغناطيسي را توليد مي کند. با توجه به اين مطالب ما روش هاي مختلفي براي اندازه گيري فعاليت هاي مغزي داريم: 1. Positron Emission Tomography (PET) اين روش جريان خون مغز را اندازه گيري مي کند. 2. Functional Magnetic Resonance Imaging (FMRI) اين روش سطح اکسيژن خون را اندازه گيري مي کند. 3. Magneto encephalography (MEG) اين روش سيگنال هاي مغناطيسي را اندازه گيري مي کند. 4. Electro Encephalography (EEG) اين روش سيگنال هاي الکتريکي توليد شده توسط مغز را اندازه گيري مي کند.

با وجود اين¬که دقت مکاني EEG پايين است ولي دقت زماني آن بالاست و کمتر از چند ميلي ثانيه مي باشد. همچنين اين روش به نسبت ارزان است و استفاده از آن نيز آسان مي باشد. به دليل اين خصوصيات اکثر BCI ها از اين روش براي ثبت فعاليت هاي مغز استفاده مي¬کنند.

مغز انسان

مغز مرکز دستگاه عصبي بدن است. مغز، نخاع و اعصاب محيطي از ياخته هاي عصبي ميکروسکوپي به نام نورون ساخته شده اند، حدود ده هزار ميليون نورون فقط در قشر، حدود صدهزار ميليون نورون در سراسر مغز و چندين ميليون نورون هم در نخاع و اعصاب محيطي وجود دارند. هر نورون مطابق شکل2 از سه قسمت عمده تشکيل شده است. نخستين قسمت تنه است که به تنه ساير انواع ياخته بي شباهت نيست. نورون حاوي هسته و ساير ساختارهايي است که معمولا در ياخته ها يافت مي شوند. دومين قسمت نورون، از زوايد کوتاه و چند شاخه اي تشکيل مي شود که از تنه ياخته بيرون زده اند و داندريت¬ها خوانده مي¬شوند. سومين قسمت، زايده دراز و باريکي است که آکسون نام دارد. آکسون به مثابه ي سيم پيچي هر نورون است. آکسون پيام¬هاي الکتريکي عصب را در طول مسير خود انتقال مي دهد و نورون را به نورون ديگر يا به يکي از ماهيچه¬ها متصل مي¬نمايد.

شبکه نوروني

در دستگاه اعصاب ميلياردها نورون وجود دارند که پيام هاي عصبي را به صورت امواج الکتريکي ملايم منتقل مي سازند. اما پيام هاي عصبي تنها از يک نورون به نورون ديگر منتقل نمي شوند. داندريت ها و انتهاي آکسون ها به چند شاخه منشعب مي شوند و اين شاخه ها با چندين نورون ارتباط پيدا مي کنند، به طوري که هر نورون با چندين نورون مجاور مرتبط مي¬گردد. تعداد ارتباطات نوروني در سراسر دستگاه اعصاب فوق العاده زياد است. مسيرهاي متفاوتي که هر پيام عصبي مي¬تواند انتخاب کند تقريبا پايان ناپذيرند. تفکرات، احساسات و يادهاي ما به عنوان الگوهاي ويژه پيام هاي عصبي باقي مي مانند و دائما از طريق چند مسير معين به مغز انتقال داده مي شوند. هر پيام از ميان ميلياردها آکسون و داندريت فقط يک مسير خاص را انتخاب مي¬کند.

يون ها و سيناپس ها

انتقال يافتن هر پيام عصبي در مسير هر نورون ممکن است شبيه به عبور يکنواخت جريان الکتريسيته از سيم به نظر برسد، اما در حقيقت چنين نيست. آکسون لوله¬اي است باريک و پر از مواد شيميايي محلول در آب. حرکت سريع امواج پيام عصبي وابسته به حرکت يون ها است. يون ها ذرات ريزي هستند که بار الکتريکي دارند. دو نوع اصلي يون در انتقال پيام عصبي نقش دارند که عبارتند از يون پتاسيم و يون سديم، که دو ماده¬ي فلزي معمولي هستند. به طور طبيعي در درون آکسون پتاسيم زيادتر و در درون آبگون دور آن سديم بيشتر وجود دارد. بار الکتريکي درون آکسون اندکي منفي است، اما سطح خارجي آن بار الکتريکي مثبت دارد. در لحظه ي ورود پيام عصبي، غشاي آکسون تغيير پيدا مي کند تا يون ها بتوانند از آن نشت کنند، يعني هنگامي که يون هاي پتاسيم از آکسون خارج مي شوند، يون هاي سديم وارد آن مي گردند. اين رويداد توازن الکتريکي را در آن نقطه ناگهان تغيير مي دهد، يعني بار الکتريکي درون غشاي سطحي از منفي به مثبت تبديل مي شود. در حالي که پيام عصبي پيش مي رود ، يون ها به جاي نخست باز مي گردند و توازن الکتريکي ابقا مي گردد. اين حالت تبديل يوني مثل يک موج در سراسر آکسون پيش مي رود و حرکت پيام عصبي را باز مي نمايد. تمام اين فرايندها در يک هزارم ثانيه به وقوع مي پيوندد. نورون ها در عمل يکديگر را لمس نمي کنند. ميان هر نورون فضاي کوچکي وجود دارد که سيناپس خوانده مي شود. در اين نقطه پيام عصبي به کمک مواد شيميايي خاصي به نام انتقال دهنده هاي عصبي از يک سوي سيناپس به سوي ديگر آن مي جهد.

ساختار مغز

مغز انسان را مي توان از نظر سازماني به سه بخش کلي تقسيم کرد: ساقه ي مغز، مخچه و غشاي مغز. ساقه ي مغز عملا امتداد و جزئي از نخاع و بخشي از مغز است که پيش از همه تکامل مي يابد و ساختاري به نام بصل النخاع را دربردارد که سيستم هاي تنظيم کننده لازم براي ادامه ي حيات را شامل مي شود، مثل سيستم هاي تنفس، ضربان قلب و تنظيم دماي بدن. در بالاي ساقه ي مغز، توده ي ويژه اي به نام مخچه وجود دارد. اين پردازشگر سيگنال جالب توجه، در حفظ تعادل و انجام حرکات آرام و هماهنگ نقش حياتي دارد. تالاموس به عنوان يک نقطه انتخاب اوليه براي تمام اطلاعات حسي (بينايي، شنوايي و حس هاي پيکري) که در نهايت به بخش پيچيده تر بيروني مغز يعني قشر مي رسند، عمل مي کند. بخشي از مغز که سطح آن از همه بالاتر و حجيم تر است، مخ ناميده مي شود و از دو نيمکره مغزي راست و چپ تشکيل مي شود. غشر مغزي لايه ي سطحي هر نيمکره را تشکيل مي دهد. گرچه عملکرد ساختار پيچيده غشاي مغز به طور کامل درک نشده است ولي مي¬توان آن را به لوب¬هاي زير از نظر کاري که انجام مي¬دهند تقسيم کرد: 1)لوب پس¬سري يا قشر بينايي اوليه در قسمت عقب سر 2)لوب گيجگاهي که قسمت پاييني مياني هر يک از نيمکره¬ها را اشغال مي¬کند و قشر شنوايي اوليه را دربردارد. 3)لوب آهيانه¬اي که از عقب به لوب پس¬سري و از جلو به يک فرورفتگي مهم که از چپ به راست امتداد دارد و شيار مرکزي ناميده مي¬شود، محدود مي¬شود. لوب آهيانه اي از نواحي تقريبا مشخصي تشکيل يافته است. يکي از اين ناحيه ها مسئول دريافت سيگنال هاي حسي از هر ناحيه اي از بدن است (برآمدگي مرکزي پشتي که در پشت شيار مرکزي قرار دارد و به عنوان کرتکس يا غشر حس پيکري نيز شناخته مي شود) و ناحيه اي در قسمت جلوتر که به ادراکات حسي تشخيصي که مرتبه بالاتري دارند (مثل توانايي شناخت اشياي مختلف از روي شکل وقتي در کف دست انسان قرار داده مي شوند) و خودآگاهي (آگاهي فرد از بدن خود و موقعيتش اندامش در فضا) مربوط مي شود. 4)لوب پيشاني، قسمتي از نيمکره هاي راست و چپ که در جلوي شيار مرکزي قرار دارند. درست در جلوي شيار مرکزي، قشر حرکتي اوليه قرار دارد که کنترل عصبي خامي روي نورون هاي حرکتي ايجاد مي کند. همان طور که مشاهده مي شود هر سانتيمتر مربع از مغز، از نظر عملکردي مشخص و متمايز نشده است. بخش هاي باقيمانده را معمولا نواحي وابسته مي نامند. بعضي اظهار داشته اند که اين نواحي در گردآوري اطلاعات از ديگر بخش ها براي اصلاح فرايندهاي عصبي نقش دارد. در شکل 3 اين نواحي را روي مغز نشان داده شده است.

الکترود

يک الکترود يک صفحه ي کوچک هادي است که فعاليت هاي الکتريکي رسانه اي که با آن در تماس است را دريافت مي کند. در مورد EEG ، الکترودها يک واسط بين پوست و وسايل ثبت و ذخيره¬سازي هستند که عمل تبديل جريان يوني در سطح پوست به جريان الکتريکي را انجام مي دهند. ماده¬ي هادي که به صورت ژل است و در سطح پوست سر قرار مي گيرد، مقاومت تماسي بين الکترود و جمجمه را کم مي کند. بسته به کاربرد تعداد الکترودهاي مورد استفاده در EEG متفاوت است.

استاندارد 10-20

براي داشتن امكان مقايسه نتايج ثبت سيگنال مغزي و امكان تعميم نتايج در سال 1949م. يك شيوه الكترود گذاري به عنوان استاندارد بين المللي شناخته شد. اين چيدمان جهاني الكترود‌ها كه به عنوان استاندارد 10-20 شناخته شد، امكان پوشاندن تقريبا" تمام نواحي سر را توسط الكترود‌ها فراهم مي‌كند (شكل 8) . انتخاب محل الكترود‌ها بر اساس نقاط ويژه استخوان جمجمه انجام پذيرفته است. الكترود ها در نواحي تلاقي سطوح استخوان جمجمه قرار مي‌گيرند كه ساير الكترود‌هاي مياني بر اساس 10 و 20 درصد كل فاصله چيده خواهند شد. شکل 4 نواحي مختلف قرار گيري الکترودها را نشان مي¬دهد. نام هر منطقه بر اساس لبي که در آن قرار گرفته است و قرار داشتن در نيمکره راست يا چپ مشخص مي¬شود به اين صورت که در نيمکره چپ با اعداد فرد و در نيمکره راست با اعداد زوج نشان داده مي¬شود.

امواج مغز

سيگنال هاي EEG که مي توان به عنوان ورودي سيستم BCI استفاده کرد را مي توان به دسته هاي زير تقسيم کرد: 1)فعاليت هاي مغزي ريتميک 2)پتانسيل هاي برانگيخته مغز متشكل از ميليونها سلولي است كه هر كدام عمل متفاوتي را انجام مي دهند. از اينرو در هر لحظه، و در هر جاي مغز تركيب مختلفي ازانواع فركانس ها را مي توان داشت. بسته به سطح هوشياري، امواج مغزي افراد طبيعي، فعاليت ريتميك متفاوتي از خود نشان مي دهد. براي مثال، مراحل مختلف خواب را مي توان در EEG مشاهده كرد. همچنين به هنگام بيداري نيز امواج ريتميك متفاوتي بوجود مي آيد. اين ريتم ها با افكار و اعمال مختلف تحت تأثير قرار مي گيرند. براي مثال، طرح ريزي يك حركت مي تواند يك ريتم خاص را بلوكه و يا تضعيف كند. اين واقعيت كه افكار محض مي توانند روي ريتم هاي مغزي اثر بگذارند، مي تواند به عنوان اساس سيستمهاي رابط مغز و کامپيوتر بكار رود. همان طور كه در جدول 1 نشان داده شده، اين امواج را مي توان به چندين رنج فركانسي تقسيم كرد. 1.باندهاي فرکانسي امواج ريتميک فرکانس باند <3.5 دلتا 4-7.5 تتا 8-13 آلفا >13 بتا

 پتانسيل هاي برانگيخته در حقيقت تغييراتي در سيگنال EEG هستند که در پاسخ به يک "اتفاق" مغزي يا محرک خاص روي مي دهند. اين تغييرات آنقدر کوچکند که براي آشکارسازي آن بايد نمونه هاي بسياري از EEG در تکرارهاي زياد ميانگين گيري شوند. اين ميانگين گيري پرش هاي تصادفي سيگنال EEG که وابسته به محرک نيستند را از بين مي برد. بنابراين بررسي سيگنال هاي ناشي از تحريک مغز همان تجزيه و تحليل حوزه زمان سيگنال EEG مي باشد. به عنوان نمونه اي از اين پتانسيل ها مي توان به پتانسيل P300 اشاره کرد. که با تأخيري حدود 300 ميلي ثانيه و با پيک مثبت روي جمجمه قابل ثبت خواهد بود.

واسط مغز و کامپيوتر

در طي دو دهه ي گذشته تعداد گروه هايي که بر روي BCI کار مي کنند افزايش يافته است. کشف يافته هاي جديد در مورد عملکرد مغز، ارزان شدن و در دسترس بودن تجهيزات کامپيوتري و نياز افراد معلول به اين سيستم ارتباطي باعث بيشتر شدن انگيزه اين گروه هاي تحقيقاتي شده است. امروزه، سيستم هاي BCI يک روش ارتباطي بدون دخالت ماهيچه را در اختيار بشر قرار مي دهند تا بتوانند مستقيما با محيط پيرامون خود ارتباط برقرار کنند. يک سيستم BCI از مجموعه اي از سنسورها و اجزاي پردازش سيگنال تشکيل مي شود که فعاليت مغزي فرد را مستقيما به يک سري سيگنال هاي ارتباطي يا کنترلي تبديل مي کند. اين تکنولوژي يک واسط مستقيم را بين مغز و کامپيوتر فراهم مي کند. در اولين همايش بين المللي که در ژون 1999 برگزار شد يک تعريف فرمال براي BCI به صورت زير ارائه شد: (( يک واسط مغز و کامپيوتر يک سيستم ارتباطي است که وابسته به مسيرهاي خروجي نرمال سيستم عصبي جانبي وماهيچه ها نيست. )) این سیستم از اجزای زیر تشکیل می شود: 1)مرحله جمع آوري داده ها شامل ثبت اطلاعات خام EEG است که از الکترودها در مکان هاي مشخصي از مغز گرفته مي شود و ورودي سيستم BCI را تشکيل مي دهد. انتخاب هايي نظير تعداد، مکان و تراکم الکترودها، کانال هاي ورودي را مشخص مي کند. مرحله پيش پردازش از فاز جمع آوري شامل تقويت کردن، فيلتر کردن و تبديل سيگنال آنالوگ به ديجيتال است. 2)مرحله بعدي، يک مرحله ي بهينه سازي اطلاعات است که به صورت اختياري صورت مي گيرد و شامل بهبود نسبت سيگنال به نويز ، با حذف آرتيفکت و کاهش افزونگي اطلاعاتي است که ازکانال هاي EEG دريافت مي¬شود. 3)استخراج ويژگي مهم ترين مرحله در هر سيستم BCI است. اين مرحله شامل استخراج ويژگي هاي وابسته به دستور و قابل تمييز از سيگنال هاي EEG حاصل از مرحله ي پيش پردازش است که براي اين استخراج ويژگي از الگوريتم هاي پردازش سيگنال هاي ديجيتال استفاده مي شود. 4)مرحله کلاس بندي يا ترجمه ي ويژگي شامل مشخص کردن الگوهاي ويژگي براي آسان کردن دسته بندي دستورات کاربر است. مي توان از ساده ترين روش که گذاشتن يک حد آستانه يا استفاده از يک مدل خطي است تا روش هاي پيچيده غير خطي مبتني بر شبکه¬هاي عصبي استفاده کرد.

5)خروجي مرحله ي کلاس بندي ورودي کنترلي وسيله است. فرايند کنترل وسيله ، خروجي کلاس بندي را به يک عمل از وسيله تبديل مي کند. خروجي مرحله ي کلاس بندي ممکن است اين باشد که وسيله عملي را انجام ندهد.

نمونه اي از سيستم پياده سازي شده

همان طور که در شکل 6 نشان داده شده است اين سيستم به اين صورت عمل مي کند که 4 صفحه ي شطرنجي که با فرکانس هاي مختلف در حال چشمک زدن هستند به همراه شي اي که کاربر مي¬خواهد آن را کنترل کند، حرکت مي¬کنند. زماني که کاربر توجه حود را به يک تصوير خاص متمرکز مي¬کند يا به آن خيره مي شود، يک مولفه¬ي تناوبي با همان فرکانسي که تصوير در حال چشمک زدن است، در سيگنال EEG ، خصوصا در ناحيه ي بينايي از مغز مشاهده مي شود. اين تصاوير چشمک زن مي توانند براي کنترل جهت ماشين استفاده شود. زماني که کاربر به صفحه ي بالاي ماشين خيره مي شود، ماشين به سمت بالا حرکت مي¬کند و بدين ترتيب مي تواند جهت حرکت ماشين را کنترل کند.

نتيجه گيري

واسط مغز و انسان يک تکنولوژي جديد است که محققان زيادي بر روي اين تکنولوژي کار مي کنند و هنوز به دليل دقت پاينن و همچنين سرعت کم به صورت تجاري وارد بازار نشده است اما مي تواند تکنولوژي عالي براي افرادي باشد که دچار معلوليت هاي جسمي هستند و حتي مي تواند به افرادي که کاملا معلول هستند و هيچ حرکتي جز حرکات چشم نمي توانند انجام دهند اما از نظر ذهني سالم هستند، کمک کند و امکان برقراري ارتباط با محيط اطراف را براي آن ها فراهم نمايد چرا که اين تکنولوژي وابسته به ماهيچه هاي بدن نيست. محققان اميد دارند بتوانند اين تکنولوژي را بهبود داده و زماني برسد که نه تنها افراد معلول بلکه افراد عادي نيز از اين تکنولوژي به منظور برقراري ارتباط استفاده نمايند

مراجع

[1] ف.ممشلي، سيتم BCI ، پايان نامه کارشناسي، دانشکده مهندسي پزشکي، دانشگاه صنعتي اميرکبير، 1381 [2] س.نجاريان، ن.قاسمي، تجهيزات پزشکي: طراحي و کاربرد، انتشارات جهاد دانشگاهي دانشگاه صنعتي اميرکبير، تهران، 1379

[3]   Davila, C. E. and Srebro, R. "Subspace  averaging of 

steady-state visual evoked potentials." Biomedical Engineering, IEEE Transactions on, Vol. 47, Iss. 6, pp. 720-728. (2000).

[4] Muller, G. R., Neuper, C., and Pfurtscheller, G., "Implementation of a telemonitoring system for the control of an EEG-based brain-computer interface," IEEE Trans Neural Syst.Rehabil.Eng, vol. 11, no. 1, pp. 54-59, 2003.

[5] Krausz, G., Scherer, R., Korisek, G., and Pfurtscheller, G., "Critical decision-speed and information transfer in the "Graz Brain-Computer Interface"," Appl Psychophysiol.Biofeedback, vol. 28, no. 3, pp. 233-240, 2003.

[6] Obermaier, B., Muller, G. R., and Pfurtscheller, G., ""Virtual keyboard" controlled by spontaneous EEG activity," IEEE Trans Neural Syst.Rehabil.Eng, vol. 11, no. 4, pp. 422-426, 2003.

[7] Eric W. Sellers , Emanuel Donchin ,”A P300-based brain–computer interface: Initial tests by ALS patients”,Elsevier,pp. 476-483, 2006

[8] F. Piccione a,*, F. Giorgi a, P. Tonin a, K. Priftis a,b, S. Giove c, S. Silvoni d, G. Palmas d, F. Beverina,” P300-based brain computer interface: Reliability and performance inhealthy and paralysed participants”,Elsevier, pp. 531-537, 2006

[9] Po-Lei Lee, Jen-Chuen Hsieh, Chi-Hsun Wu, Kuo-Kai Shyu,Yu-Te Wu,“Brain computer interface using flash onset and offset visual evoked potentials”, Elsevier, pp.605-616, 2008

[10] http://www.bci-info.org

[11] Raymond Carl Smith, “Electroencephalograph based Brain Computer Interfaces”, thesis, University College Dublin (NUI) , Electrical and Electronic Engineering, 2004