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BCIs im AllgemeinenBCIs in der Anwendung
Zukunftsausblick
Brain-Computer Interface
Simone Oblasser, 1320168Zoran Milanovic, 1320298
Universitat Salzburg
30.01.2015
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BCIs im AllgemeinenBCIs in der Anwendung
Zukunftsausblick
Inhalt
BCIs im AllgemeinenDefinition und MotivationFunktionsweiseArten von BCIsGeneral-purpose BCIs - BCI2000 System Design
BCIs in der AnwendungAlternative Steuerungsmethoden diverser GerateProthesen
Durch das Gehirn steuerbare ProthesenProbleme mit bisherigen ProthesenLosungsansatze
Zukunftsausblick
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BCIs im AllgemeinenBCIs in der Anwendung
Zukunftsausblick
Definition und MotivationFunktionsweiseArten von BCIsGeneral-purpose BCIs - BCI2000 System Design
Definition und Motivation
I Spezielle Form von Mensch-Computer Schnittstelle
I Kommunikation uber zentrales Nervensystem
I Ziel: Unmittelbare Ubersetzung von Gehirnaktivitat inKommandos
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BCIs im AllgemeinenBCIs in der Anwendung
Zukunftsausblick
Definition und MotivationFunktionsweiseArten von BCIsGeneral-purpose BCIs - BCI2000 System Design
Funktionsweise
Quelle: Karnath, Tier: Kognitive Neurowissenschaften. 3. Ausgabe. Springer-Verlag Berlin Heidelberg 2012
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BCIs im AllgemeinenBCIs in der Anwendung
Zukunftsausblick
Definition und MotivationFunktionsweiseArten von BCIsGeneral-purpose BCIs - BCI2000 System Design
Funktionsweise
Zwei Klassen von Paradigmen:
1. Nutzung von externen Reizen zur Signalgewinnung
2. Nutzung von Veranderungen in erfassten Signalen, die derBenutzer selbst generiert
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BCIs im AllgemeinenBCIs in der Anwendung
Zukunftsausblick
Definition und MotivationFunktionsweiseArten von BCIsGeneral-purpose BCIs - BCI2000 System Design
Arten von BCIs
Mittel zur Signalgewinnung:
a) invasiv (mit Elektroden)
b) non-invasiv (z. B. durch EEG)
c) semi-invasiv (z. B. durch ECoG)
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BCIs im AllgemeinenBCIs in der Anwendung
Zukunftsausblick
Definition und MotivationFunktionsweiseArten von BCIsGeneral-purpose BCIs - BCI2000 System Design
BCI2000 System Design
Quelle: http://www.bci2000.org/wiki/index.php/Technical Reference:System Design
Versuch, ein allgemeines Brain-Computer Interface basierend aufvier Modulen zu entwickeln.
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Zukunftsausblick
Definition und MotivationFunktionsweiseArten von BCIsGeneral-purpose BCIs - BCI2000 System Design
BCI2000 System Design
Source Module: Digitalisierung eingehender Signale
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BCIs im AllgemeinenBCIs in der Anwendung
Zukunftsausblick
Definition und MotivationFunktionsweiseArten von BCIsGeneral-purpose BCIs - BCI2000 System Design
BCI2000 System Design
Signal Processing Module: Konvertierung der Signale zurSteuerung des Ausgabegerats
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BCIs im AllgemeinenBCIs in der Anwendung
Zukunftsausblick
Definition und MotivationFunktionsweiseArten von BCIsGeneral-purpose BCIs - BCI2000 System Design
BCI2000 System Design
User Application Module: Steuerung der laufenden Anwendung
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BCIs im AllgemeinenBCIs in der Anwendung
Zukunftsausblick
Definition und MotivationFunktionsweiseArten von BCIsGeneral-purpose BCIs - BCI2000 System Design
BCI2000 System Design
Operator Module: Definition von Systemparametern
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BCIs im AllgemeinenBCIs in der Anwendung
Zukunftsausblick
Definition und MotivationFunktionsweiseArten von BCIsGeneral-purpose BCIs - BCI2000 System Design
BCI2000 System Design
Eigenschaften:
I Allgemeines Modell
I Austauschbarkeit/Unabhangigkeit
I Skalierbarkeit
I Echtzeitfahigkeit
I Offline-Analyse
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BCIs im AllgemeinenBCIs in der Anwendung
Zukunftsausblick
Alternative Steuerungsmethoden diverser GerateProthesen
BCIs in der Anwendung
I Alternative Steuerungsmethoden diverser Gerate
I Prothesen
Quelle: http://www.spiegel.de/wissenschaft/medizin/daumen-hoch-gelaehmte-steuert-finger-einer-roboterhand-a-1009103.html
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BCIs im AllgemeinenBCIs in der Anwendung
Zukunftsausblick
Alternative Steuerungsmethoden diverser GerateProthesen
Alternative Steuerungsmethoden diverser Gerate
I Tastaturen bzw. Buchstabiergerate
I Locked-In-SyndromI Moglichkeit, sich dennoch mitzuteilen
I Unfallpravention in Fahrzeugen
I Regulierung des Tempos in Relation zur Aufmerksamkeit
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BCIs im AllgemeinenBCIs in der Anwendung
Zukunftsausblick
Alternative Steuerungsmethoden diverser GerateProthesen
Alternative Steuerungsmethoden diverser Gerate
Quelle:https://emotiv.com/include/epoc/images/section1-epoc.png
Quelle:http://www.vox.com/2014/11/9/7181029/telepathy-brain-communication
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BCIs im AllgemeinenBCIs in der Anwendung
Zukunftsausblick
Alternative Steuerungsmethoden diverser GerateProthesen
Alternative Steuerungsmethoden diverser Gerate
Quelle:https://emotiv.com/include/epoc/images/section1-epoc.png
Quelle:http://www.vox.com/2014/11/9/7181029/telepathy-brain-communication
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BCIs im AllgemeinenBCIs in der Anwendung
Zukunftsausblick
Alternative Steuerungsmethoden diverser GerateProthesen
Prothesen
I Durch das Gehirn steuerbare Prothesen
I Probleme mit bisherigen Prothesen
I Losungsansatze
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Zukunftsausblick
Alternative Steuerungsmethoden diverser GerateProthesen
Durch das Gehirn steuerbare Prothesen
I Exoskelette fur Personen mit Lahmungen
I Wiederherstellung der MobilitatI Steuerung durch Knopfe nicht immer sinnvoll
I Arm- und Beinprothesen bei verlorenen Gliedmaßen
I Fruher rein kosmetisch/mechanischI Heute naturliche Bedienung dank BCIs
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Zukunftsausblick
Alternative Steuerungsmethoden diverser GerateProthesen
Probleme mit bisherigen Prothesen
I Phantomschmerzen
I Realer Schmerz trotz fehlendem KorperteilI Fehlzundung betroffener Rezeptoren
I Druckverteilung, wenn etwas gegriffen wird
I Unkontrolliertes ZupackenI Alltagsproblematik
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BCIs im AllgemeinenBCIs in der Anwendung
Zukunftsausblick
Alternative Steuerungsmethoden diverser GerateProthesen
Losungsansatze
I Sonderfall Unterarme: Funksignale und elektrische Signale
I Manschette am OberarmI Elektrische Impulse vermitteln Druck
I Kombination von Steuerung und sensorischer Ruckkoppelung
I Gezielte Reinnervation von MuskelnI Elektrische Druckgeber am Brustkorb
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BCIs im AllgemeinenBCIs in der Anwendung
Zukunftsausblick
Alternative Steuerungsmethoden diverser GerateProthesen
Losungsansatze
Quelle: https://www.wired.de/sites/default/files/screen shot 2014-12-19 at 14.30.50.png
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BCIs im AllgemeinenBCIs in der Anwendung
Zukunftsausblick
Zukunftsausblick
I Verbesserung der Prothesen
I Avatare
I Exoskelette
I Wissenstransfer
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BCIs im AllgemeinenBCIs in der Anwendung
Zukunftsausblick
Vielen Dank fur die Aufmerksamkeit!