Analiza sygnałów EEG na potrzeby interfejsu mózg-komputer

• Autorzy: Hulewicz A. , Jukiewicz M.

Warianty tytułu

EN

The analysis of EEG signals for the human brain-computer interface

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Praca dotyczy interdyscyplinarnego obszaru badań związanych z pomiarami i przetwarzaniem sygnału elektroencefalograficznego na potrzeby interfejsu mózg-komputer (BCI – brain computer interface). Badania EEG polegają na bezinwazyjnym pomiarze potencjałów elektrycznychz powierzchni czaszki za pomocą odpowiednich elektrod. W artykule szczegółowo przedstawiono podstawy neurobiologiczne i zagadnienia techniczne związane z pomiarami sygnałów EEG. Przedstawiono składowe sygnału elektroencefalograficznego, a także jego artefakty. Omówiono działanie systemów zawierających interfejsy mózg-komputer oraz opisano sposoby wyodrębnienia z sygnału parametrów wykorzystywanych w interfejsach BCI.

EN

The paper concerns interdisciplinary research area associated with the measurements and the processing of electroencephalographic signals for the purpose of brain-computer interface (BCI). EEG studies are based on non-invasive measurement of electrical potentials from the surface of the skull using the respective electrodes. Fundamental neurobiological and technical issues related to the measurement of EEG signals are described in details. The components of electroencephalographic signals, as well as its artifacts, are presented. Working of systems based on brain-computer interfaces are discussed and the ways of extracting the parameters used in BCI interfaces from the measured signal are described.

Słowa kluczowe

PL

badania elektroencefalograficzne; potencjał spoczynkowy; potencjał czynnościowy; interfejs mózg-komputer

EN

electroencephalographic examination; resting potential; action potential; brain-computer interface

• Wydawca: Jacek Doskocz
• Czasopismo: Acta Bio-Optica et Informatica Medica. Inżynieria Biomedyczna
• Rocznik: 2014
• Tom: Vol. 20, nr 3
• Strony: 137--143
• Opis fizyczny: Bibliogr. 24 poz.

Twórcy

autor

Hulewicz A.

• Politechnika Poznańska, Wydział Elektryczny, Instytut Elektrotechniki i Elektroniki Przemysłowej, 60-965 Poznań, ul. Piotrowo 3a

autor

Jukiewicz M.

• Politechnika Poznańska, Wydział Elektryczny, Instytut Elektrotechniki i Elektroniki Przemysłowej, 60-965 Poznań, ul. Piotrowo 3a

Bibliografia

• [1] J. Rowan, E. Tolunsky: Podstawy EEG z mini atlasem, Elsevier Urban & Partner, Wrocław, 2004.
• [2] J. Ward: The Student's Guide to Cognitive Neuroscience, Psychology Press, Hove, 2010.
• [3] A. Bassel, E. Misulis: Atlas EEG i semiologii napadów padaczkowych, Elsevier Urban & Partner, Wrocław, 2010.
• [4] A. Longstaff: Neurobiologia. Krótkie Wykłady, Wydawnictwo naukowe PWN, Warszawa, 2002.
• [5] D. Felten, R. Józefowicz: Atlas neuroanatomii i neurofizjologii Nettera, Elsevier Urban & Partner, Wrocław, 2007.
• [6] W. van Drongelen: Signal Processing for Neuroscientists, Academic Press, Waltham, 2006.
• [7] E. Herman: Diagnostyka chorób układu nerwowego, Państwowy Zakład Wydawnictw Lekarskich, Warszawa, 1967.
• [8] M. Quigg: EEG w praktyce klinicznej, Elsevier Urban & Partner, Wrocław, 2008.
• [9] R. Tadeusiewicz: Inżynieria biomedyczna, Uczelniane Wydawnictwa Naukowo-dydaktyczne, Kraków, 2008.
• [10] S. Sanei, J.A. Chambers: EEG signal processing, John Wiley & Sons Ltd., Chichester, 2007.
• [11] G. Pfurtscheller: Current Trends in Graz Brain-Computer Interface (BCI) Research, IEEE Transactions on Rehabilitation Engineering, vol. 8(2), 2000, s. 216–219.
• [12] G. Pfurtscheller, F. Lopes da Silva: Event-related EEG/MEG synchronization and desynchronization: basic principles, Clinical Neurophysiology, vol. 110, 1999, s. 1842–1857. [13] R.J. Rak, M. Kołodziej, A. Majkowski: Interfejs mózg-komputer: wybrane problemy rejestracji i analizy sygnału EEG, Przegląd Elektrotechniczny, nr 12, 2009.
• [14] R.J. Rak, M. Kołodziej, A. Majkowski: Metrologia w Medycynie, Rozdział 9, Interfejs - mózg-komputer, WAT, Warszawa, 2011, s. 241–248.
• [15] M. Jukiewicz: Praca magisterska pt. Klasyfikacja i analiza sygnału EEG na potrzeby interfejsu mózg-komputer, Wydział Elektryczny, Politechnika Poznańska, Poznań, 2012.
• [16] W. Kuniszyk: Przetwarzanie sygnałów biomedycznych, ESUS, Lublin, 2011.
• [17] J. Luck Steven: An Introduction to the Event-Related Potential Technique, The MIT Press, Cambridge, 2005.
• [18] H. Ramoser, J. Müller-Gerking, G. Pfurtscheller: Optimal spatial filtering of single trial EEG during imagined hand movement, IEEE Transactions on Rehabilitation Engineering, vol. 8, nr 4, 2000, s. 441–446.
• [19] J.R. Wolpaw, N. Birbaumer, D.J. McFarland, P. Gert, T.M. Vaughan: Brain-computer interfaces for communication and control, Clinical Neurophysiology, vol. 113, 2002, s. 767–791.
• [20] M. Kołodziej: Rozprawa doktorska pt. Przetwarzanie, analiza i klasyfikacja sygnału EEG na użytek interfejsu mózg-komputer. Wydział Elektryczny, Politechnika Warszawska, Warszawa, 2011.
• [21] P. Durka: Matching Pursuit and Unification in EEG Analysis, Artech House INC, Norwood, 2007. [22] EEG Motor Movement/Imagery Dataset: http://www.physionet.org/pn4/eegmmidb/.
• [23] K. Blinowska, J. Żygierewicz: Practical Biomedical Signal Analysis Using MATLAB®, CRC Press Taylor & Francis Group, Boca Raton 2012.
• [24] B.N. Pasley, S.V. David, N. Mesgarani, A. Flinke, S.A. Shamma, N.E. Crone, R.T. Knight, E.F. Chang: Reconstructing speech from human auditory cortex, PLoS Biology, vol. 10(1), 2012, s. 1–13.