Книги по разным темам
Pages: | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | ... | 58 | устройством без участия периферических Для анализа этих свойств было бы нервов и мышц. В основе этой технологии крайне полезным совместить работу лежит анализ электроэнцефалограммы в испытуемого в контуре ИМК-Р300 с ответ на различные стимулы (целевые и одновременным мониторингом нецелевые). Изначально [1] данный тип направления его взора. Изучение ИМК использовал волну Р300 Ч поведения глазодвигательной системы в потенциал, связанный с событиями (ПСС), ходе работы человека в ИМК, особенно с достигающий пика примерно через 300-подвижными зрительными сценами, тем мс после целевого стимула. Позже было более важно, что характер траектории показано, что ряд других компонентов взора при этом вскрывает динамику и ПСС также может способствовать стили взаимодействия оператора с выделению целевого символа в данном экранными зрительными сценами в ИМК [2-4]. ИМК-Р300 на данный момент процессе освоения ИМК, а также является одним из лучших среди ИМК по собственно формирование навыка скорости передачи информации, оптимального управления ИМК. Изучение количеству доступных для выбора команд, этих характеристик позволит разработать кроме того, обучение работе с данным оптимальные ИМК-Р300, формирование типом ИМК занимает совсем немного навыка работы в которых может времени, большинство людей способны происходить наиболее естественно, с начать управлять этим типом интерфейса адекватными параметрами по скорости и уже в первом сеансе работы.
надежности управления.
Как правило, в существующих В настоящем исследовании впервые в модификациях ИМК-Р300 стимульной практике изучения и создания ИМК-Рсредой является определенный набор выполнено исследование траекторий взора элементов, предъявляемых на экране пользователя этого интерфейса. В докладе компьютера. Чаще всего эти элементы будут представлены результаты этого сгруппированы в матрицу, а стимулами исследования в части: а) разработки являются подсветки строк и столбцов этой собственно методики синхронной матрицы. Очевидно, что данная регистрации положений взора и ЭЭГ в стимульная среда должна, с одной 2-Й МЕЖДУНАРОДНЫЙ СИМПОЗИУМ ИНТЕРФЕЙС УМОЗГ-КОМПЬЮТЕРФ процессе работы с ИМК-Р300 и б) должны были подсчитывать количество выявления возможных различия в ПСС и подсветок определенного элемента характеристиках окуломоторной матрицы и после окончания цикла активности при работе оператора ИМК- подсветок сообщать количество Р300 с одной и той же экранной сценой, но подсчитанных подсветок. Элементы, как и при двух разных типах произвольного в предыдущем режиме, задаются позиционирования взора и привлечения экспериментатором устно, работа внимания к целевым объектам этой сцены: проводится с 9 элементами. Количество когда внимание к объекту фиксируется символов, подсветки которых были волевым образом, или когда подсчитаны правильно и неправильно, дополнительно ангажируется целевой сообщалось по окончании работы в данном работой с объектом. режиме. Наборы элементов, с которым испытуемым нужно было работать в первых двух режимах были постоянными Методы для всех испытуемых. В третьем режиме, В исследовании приняли участие после построения классификатора испытуемых в возрасте от 18 до 30 лет.
(линейный дискриминатор Фишера), Каждый из испытуемых работал в испытуемым предлагалось набрать слово режимах. Стимульная среда (рис. 1) во всех лисследование. Здесь испытуемым также режимах была одинаковой: на экране требовалось внимательно подсчитывать компьютера предъявлялась матрица из количество подсветок соответствующей элементов (33 буквы алфавита и буквы, но результатом здесь уже был не служебные команды). Стимулами служили ответ испытуемого с количеством подсветки строк и столбцов матрицы на подсветок, а успешный или неуспешный 180 мс, интервал между подсветками Ч ввод соответствующей буквы.
100 мс.
ЭЭГ регистрировалась в 8 отведениях:
Cz, Pz, O1, O2, PO3, PO4, PO7, PO8 с частотой оцифровки сигнала 500 Гц.
Регистрация положения взора в процессе работы с ИМК осуществлялась на установке SMI HI-Speed с частотой 500 Гц.
Синхронизация осуществлялась с частотой покадровой развертки (60 Гц).
Результаты (1) Наибольшая амплитуда волны Р300 наблюдается в режиме, где Рис. 1. Пример экрана, используемого в испытуемые должны были подсчитывать исследовании.
количество подсветок (рис. 2).
Режимы 2 и 3 с точки зрения Режимы различались типом выполняемых действий являются инструкции и обратной связи в процессе полностью идентичными. Единственное работы. В первом режиме от испытуемых различие Ч в форме обратной связи. Во 2требовалось смотреть на определенный м режиме ее фактически нет, в то время к символ и стараться не смотреть на как в 3-м режиме обратная связь остальные во время цикла подсветок.
осуществляется после каждого цикла Элемент, на который требовалось подсветок (выбирается определенная смотреть, каждый раз задавался буква), испытуемый может оценить, экспериментатором в виде устной насколько внимательно он выполняет команды. Всего в данном режиме задание.
испытуемые работали с 9 элементами матрицы. Во втором режиме испытуемые Материалы XVI Международной конференции по нейрокибернетике Данный параметр показывает, насколько взор был сконцентрирован вокруг целевого символа, насколько стабильно было положение взора.
Заключение Была разработана методика синхронной регистрации ЭЭГ и положения Рис. 2. Средние значения амплитуды потенциала взора в процессе работы в ИМК-Р300, Р300 в отведении Pz для режимов: 1 Ч простое позволяющая изучать характеристики не слежение за символом, 2 Ч подсчет количества подсветок символа, 3 Ч набор слова только ПСС, но и окуломоторной лисследование.
активности пользователей. Это может (2) Минимальное удаление от обеспечить дополнительные возможности центра целевого символа наблюдается в оптимизации систем подобного рода.
режиме, где испытуемые просто следили за Анализ амплитуды Р300 в различных определенным символом, максимальная Ч режимах работы выявил, что максимальная когда нужно было подсчитать количество амплитуда наблюдается при внимательном подсветок (рис. 3).
1,подсчете подсветок, но без обратной связи.
1,Существенных отличий в характеристиках 1,окуломоторной активности испытуемых в исследованных режимах обнаружено не 0,было. Вероятно, для детального анализа 0,возможных эффектов различных 0,инструкций или стимульных сред 0,необходимо проведение дополнительных исследований.
Рис. 3. Средние значения удаления траектории движения взора от центра целевого симовла для Работа выполнена при частичной режимов: 1 Ч простое слежение за символом, 2 Ч финансовой поддержке фонда Сколково подсчет количества подсветок символа, 3 Ч набор (грант 1110034).
слова лисследование.
(3) Минимальное среднеквадратичное отклонение дистанции между точками Список литературы трека и центром целевого символа 1. Farwell LA, Donchin E. Talking off the top of your наблюдается в режиме подсчета подсветок head: toward a mental prosthesis utilizing...
(рис. 4).
Electroenceph Clin Neurophysiol 1988; 70:510Ц23.
0,2. Shishkin S.L., Ganin I.P., Basyul I.A. et al. N0,wave in the P300 BCI is not sensitive to the physical 0, characteristics of stimuli // J. Integrative Neuroscience.
2009. V. 8. P. 471-85.
0, 3. Bianchi L, Sami S, Hillebrand A, Fawcett IP, 0, Quitadamo LR, Seri S. Which physiological 0, components are more suitable for visual ERP based 0, brain-computer interface A preliminary MEG/EEG study. Brain Topogr. 2010;23:180Ц5.
4. Krusienski DJ, Sellers EW, McFarland DJ, et al.
Рис. 4. Средние значения удаления траектории Toward enhanced P300 speller performance. J Neurosci движения взора от центра целевого симовла для Methods. 2008 Jan 15;167(1):15Ц21.
режимов: 1 Ч простое слежение за символом, 2 Ч 5. Kaplan A.Ya.еt al., Unconscious operant подсчет количества подсветок символа, 3 Ч набор conditioning in the paradigm of brain-computer слова лисследование. interface based on color perception. Intern. J.
Neuroscience. 2005. 115: p. 781-802.
амплитуда, мкВ угловые градусы угловые градусы 2-Й МЕЖДУНАРОДНЫЙ СИМПОЗИУМ ИНТЕРФЕЙС УМОЗГ-КОМПЬЮТЕРФ ЭЭГ-КОРРЕЛЯТЫ ПРОИЗВОЛЬНОЙ МЫСЛИТЕЛЬНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ ВЕРБАЛЬНОГО СОДЕРЖАНИЯ О.М. Бахтин, В.Н. Кирой, Е.В. Асланян, Д.М. Лазуренко НИИ Нейрокибернетики им. А.Б.Когана ЮФУ kiroy@krinc.ru The processes of local and spatial synchronization of обследуемый должен был нажать на the human brain in mental implementation of verbal клавишу мыши. Временной интервал, activity was investigated. It was shown that allocated отводимый для распознавания слова, saccades of the thought-reading of verbal material and составлял 5 с. Демонстрация стимульного patterns of synchronization of biopotentials specific to материала осуществлялась в the different stages of cognitive process.
автоматическом режиме со случайным Известно, что чтение текста, равно, характером предъявления слов. Каждое как и рассматривание изображения, слово предъявлялось пять раз.
предъявляемого визуально, обслуживаются Регистрация ЭЭГ осуществлялась саккадическими движениями глаз [1,2,3,]. монополярно относительно объединенных Их регистрация позволяет ушных электродов от 14 отведений (F3, F4, идентифицировать основные этапы F7, F8, C3, C4, T5, T6, T3, T4, P3, P4, O1, обработки информации, связанные с O2) по системе 10-20 (Энцефалан-131-03, чтением или распознаванием образа [4, 5]. Медиком МТД, г. Таганрог, Россия).
В случае, если временной интервал, в Дополнительно регистрировали моменты течение которого предъявляется нажатия на кнопку и электроокулограмму зрительный стимул, оказывается меньше (ЭОГ) в 2 отведениях для идентификации необходимого для того, чтобы он был горизонтальных и вертикальных движений опознан, субъект восприятия вынужден глаз.
оперировать с его копией, хранящейся в Весь фрагмент ЭЭГ, соответствующий кратковременной памяти. Последнее может успешному распознаванию слова, условно приводить к появлению уточняющих или делился на несколько участков. Первый корректирующих саккад, связанных с (лрешение, Р) соответствовал фрагменту рассматриванием этой копии. Они могут записи от момента исчезновения являться объективными маркерами наличия изображения до нажатия на кнопку. Второй и этапа мысленного процесса и позволить (лмежду, М) выбирался от момента избежать ряд методических сложностей, исчезновения изображения до появления возникающих в такого рода исследованиях первой корректирующей, мысленной [6]. саккады. И, наконец, третий фрагмент (лпосле, П) представлял собой отрезок Методика ЭЭГ после корректирующей, мысленной саккады до нажатия на кнопку. Все В экспериментах участвовали фрагменты, соответствующие обследуемые в возрасте 21-25 лет (4 определенному типу, автоматически человека). На экране монитора им объединялись в один фрагмент, что предъявляли слога, хаотично разбросанные позволяло рассчитывать значения в пределах 20 угловых градусов от центра когереноставить слова. Предъявлению слогов Одновременно оценивалась спектральная предшествовал предупредительный сигнал, мощность (СпМ) в частотных полосах, представлявший собой красный крест в соответствующих тета-(3,5-7,5 Гц), альфацентре экрана, через 200 мс после которого (7,5-13,5 Гц), бета-1-(13,5-19,5 Гц), бета-2- в течение 800 мс экспонировался тестовый (19,5-30,0 Гц ), гамма-1-(30,0-45,0 Гц) и стимул. После распознавания слова гамма-2-(52,0-69,0 Гц ) ритмам. Массивы вычисленных значений Ког подвергались Материалы XVI Международной конференции по нейрокибернетике Z-преобразованию, значений СпМ - log"мысленная" экспонирование слогов саккада трансформации с целью приближения к нажатие кнопки нормальному распределению. В дальнейшем совокупность данных подвергалась процедуре ANOVA-анализа, в 100 мкВ рамках которого использовался метод 200 мс повторных измерений (Repeated Measures Analysis of Variance). Дизайн процедуры Рисунок 1. Графическое представление ЭОГ при представлял план СхРхОт, где С - фактор рассматриванием слогов на экране монитора и их анализируемых фрагментов записи мысленных образов (градации: интервалы Р, М, П); Р - фактор Спектральные характеристики ЭЭГ ритмов ЭЭГ (градации: тета, альфа, бета1, Многофакторный дисперсионный бета2, гамма1 и гамма2); С - фактор, анализ показал, что по спектральных включающий в себя отведения (градации:
характеристикам этапы Р и П достоверно F3, F4, F7, F8, C3, C4, T5, T6, T3, T4, P3, P4, отличались (FР-П (1; 68)=9,233 р=0,0082).
O1, O2). Все вычисления осуществлялись Этап М достоверно не отличался ни от Р для всей группы обследуемых.
(FР-М (1; 65)=0,265 р=0,11), ни от П (FП-М Достоверность влияний основных (1; 21)=2,7095 р=0,1146). Более детальный факторов и их взаимодействия, а также анализ с использованием процедуры достоверность различий оценивалась с planned comparisons показал, что различия учетом поправки Гринхауза-Гайзера. При между Р и П были связаны с медленными и уровне значимости р<0,05 различия быстрыми диапазонами частот и рассматривались как достоверные, при практически не затрагивали альфа-частоты 0,05 (рис. 2), причём эти различия проявлялись в 9 отведениях из 14. Результаты исследований % Обследуемые успешно справлялись с выполнением задания, причем количество правильных ответов было в пределах 80-*** * %. Среднее время формирования слова * + составило - 1,130,61 сек. Таким образом, в основном задание выполнялось после выключения экспонирования слогов. При выполнении задания у * обследуемых регистрировались саккады, причем как во время экспонирования Рис. 2. Различия (в %) показателей СпМ ЭЭГ, стимулов, так и во временном интервале, зарегистрированной на разных этапах обследования. длящемся после выключения Обозначения: * - достоверно (р<0,05); + - тренд экспонирования до момента нажатия на (0,05 копку. В последнем случае по ряду Однофакторный анализ показал, что признаков ( амплитуда, длительность, различия П, с одной стороны, и Р и М - с зависимость от расположения слогов на другой, были связаны, в первую очередь, с экране монитора и др.) они могли быть задними (затылочными, теменными и отнесены к так называемым саккадам задневисочными) областями коры (Рис.3). возврата (1, 2, 4), а их возникновение могло В этих областях в П СпМ тета-частот была быть обусловлено необходимостью ниже, а бета и гамма-частот - выше, чем на повторного прочтения (уже на основании остальных этапах. Книги по разным темам