Representation learning schemes of multichannel encephalographic signals for Brain Computer Interfaces

Κωνσταντίνος Η. Γεωργιάδης
2021
Οι Διεπαφές Εγκεφάλου Υπολογιστή (ΔΕΥ) προσφέρουν εναλλακτικά «κανάλια» επικοινωνίας μεταξύ του ανθρώπινου εγκεφάλου και μίας ηλεκτρονικής συσκευής. Η αποκωδικοποίηση της εγκεφαλικής δραστηριότητας και η μετατροπή της σε εντολές μηχανής ολοκληρώνει ένα κλειστό σύστημα, το οποίο μπορεί να λειτουργήσει χωρίς φυσική αλληλεπίδραση. Ο Berger ήταν ο πρώτος που διατύπωσε τη θεωρία της «ανάγνωσης του μυαλού», αλλά η υλοποίηση ενός ολοκληρωμένου συστήματος ΔΕΥ κατέστη δυνατή μόνο τα τελευταία χρόνια.
more » ... ω του σχεδιασμού τους, οι ΔΕΥ θεωρούνται ιδανικά συστήματα υποστήριξης ατόμων που πάσχουν από κινητική αναπηρία και ως εκ τούτου λαμβάνουν συνεχώς αυξανόμενη προσοχή. Η υλοποίηση μίας ΔΕΥ μπορεί να γίνει μέσω διαφορετικών προσεγγίσεων, ωστόσο το Ηλεκτροεγκεφαλογράφημα (ΗΕΓ) θεωρείται η πιο δημοφιλής επιλογή. Αυτό συμβαίνει κυρίως λόγω του μη επεμβατικού χαρακτήρα του ΗΕΓ ενώ συνεπικουρικά στοιχεία είναι το χαμηλό κόστος, η εύκολη προσάρτηση και η εύκολη ενσωμάτωσή του στην καθημερινότητα των χρηστών. Στα πλαίσια αυτής της διδακτορικής διατριβής μελετήθηκαν δύο διαφορετικού τύπου ΔΕΥ τα οποία βασίζονται σε μετρήσεις ΗΕΓ και πιο συγκεκριμένα στην κατηγορία διεπαφών μέσω Προκλητών Δυναμικών Σταθερής Κατάστασης (Steady State Visual Evoked Potentials; SSVEP) και σε αυτή που σχετίζεται με τη Νοερή Κίνηση (Motor Imagery; MI) των άκρων. Στόχος αυτής της διδακτορικής διατριβής είναι ο σχεδιασμός και η υλοποίηση πρωτοκόλλων ανάλυσης σημάτων ΗΕΓ μέσω των οποίων θα γίνεται η αποκωδικοποίηση των προθέσεων/επιλογών των χρηστών. Οι υλοποιήσεις θα πρέπει να χαρακτηρίζονται από γρήγορες και εύρωστες αποκρίσεις, χαρακτηριστικά τα οποία κρίνονται ζωτικής σημασίας για οποιαδήποτε υλοποίηση ΔΕΥ. Υπό αυτό το πρίσμα η πρώτη κατηγορία που εξετάσθηκε ήταν αυτή των Προκλητών Δυναμικών Σταθερής Κατάστασης, με στόχο τη δημιουργία ενός καινοφανούς συστήματος αποκρυπτογράφησης. Το συγκεκριμένο σύστημα βασίστηκε στις έννοιες του διακριτού κβαντισμού διανυσμάτων αλλά και της κατηγοριοποίησης μέσω του κανόνα πλησιέστερου προτύπου. Το παραπάνω σύστημα σχεδ [...]
doi:10.26262/heal.auth.ir.332166 fatcat:lu7nknt2qjesnaryymmd2i4kea