Uma Nova Interface Cérebro Computador Baseada em SSVEP

Resumo

Uma Interface Cérebro-Computador (ICC) é um canal de comunicação não muscular para a transmissão de sinais do cérebro para o mundo externo. Ela transforma decisões mentais em sinais de controle através da análise da atividade bioelétrica do cérebro, permitindo ao seu usuário interagir com a interface propriamente dita através de recursos gráficos, por exemplo. A ICC pode ser dependente (quando o sinal cerebral depende de outro tipo de ação, por exemplo o fechamento dos olhos ou movimento do globo ocular) ou independente (quando ela depende apenas do sinal cerebral).

Uma ICC funciona a partir de um paradigma do sinal de eletroencefalograma (EEG), que pode ser imaginação motora, variação do ritmo mu, ou potenciais evocados. Entre os potenciais evocados, destacam-se os Potenciais Evocados no Estado Permanente (SSVEP, do inglês Steady State Visual Evoked Potential). Esses potenciais refletem a frequência de um estímulo visual observado pelo usuário no sinal de EEG registrado. Uma ICC com base nesses potenciais é chamada de ICC-SSVEP, sendo que uma ICC-SSVEP tem a vantagem de permitir um número de classes maior do que uma ICC que tem por base a imaginação motora.

O objetivo da pesquisa que está sendo realizada no Laboratório de Automação Inteligente (LAI) do Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica (PPGEE) da UFES é desenvolver uma ICC-SSVEP independente que possa ajudar a pessoas com alguma deficiência severa motora a capacidade de interagir com o ambiente e de se comunicar com outras pessoas. Com esse objetivo, diferentes estudos baseados em potenciais evocados estão sendo realizados para uma efetiva e confortável experiência do usuário, como por exemplo: estudos de fatiga, avaliação de cores, desenvolvimento de novas técnicas de detecção de SSVEPs e novos paradigmas de estimulação.

Desenvolvimento de sistemas aplicacos a uma cadeira de rodas usando uma ICC-SSVEP

Diagrama de blocos referente ao estudo de cores em SSVEPs

Aquisição de sinais de EEG durante os experimentos realizados

PESQUISADORES

Professores

Teodiano Freire Bastos

Sandra Mara Torres Müller

André Ferreira

Estudantes

Richard Junior Manuel Godinez Tello (Engenharia Elétrica) E-mail: richard [at] ele.ufes.br

Alexandre Pomer-Escher (Biotecnología)

Maria Dolores Pinheiro de Souza (Psicologia)

Publicações

Capítulos de livro:

1. MULLER, S. M. T. ; FERREIRA, A. ; CASTILLO, J. F. ; TELLO, R. J. M. G. ; BASTOS FILHO, T. F. ; SARCINELLI FILHO, M. Brain-computer interfaces applied to a robotic wheelchair and an autonomous car. In: CBEB. (Org.). Tecnologias, Técnicas e Tendências em Engenharia Biomédica. 1ed.Bauru: Canal6 Editora (Brazil), 2014. ISBN 978-85-7917-289-2.

Artigos de revista:

5. TELLO, R. J. M. G. ; MULLER, S. M. T. ; HASAN, M. A. ; FERREIRA, A.; KRISHNAN, S. ; BASTOS FILHO, T. F. An Independent-BCI based on SSVEP using Figure-Ground Perception (FGP). In: Biomedical Signal Processing and Control, Elsevier, 2016.

4. TELLO, R. J. M. G. ; MULLER, S. M. T. ; FERREIRA, A. ; BASTOS FILHO, T. F. Comparison of the Influence of Stimuli Color on Steady-State Visual Evoked Potentials. Research on Biomedical Engineering, onlineISSN 2446-4740, printISSN 2446-4732. v.31, n.3. 2015.

3. TELLO, R. J. M. G. ; ZEA, L. A. A. Alerta de desborde de ríos y consulta de parámetros de humedad y temperatura via SMS. Revista del Instituto de Investiaciòn de la Facultad de Ingeniería Electrónica, v. 27, p. 3-9, onlineISSN: 1609-9087. printISSN: 1561-0853. 2011.

2. TELLO, R. J. M. G. Cálculos de Posicionamiento Global usando protocolo NMEA 0183 y Google Earth. Revista del Instituto de Investiaciòn de la Facultad de Ingeniería Electrónica, v. 25, p. 36-46, onlineISSN: 1609-9087. printISSN: 1561-0853. 2010. Link

1. TELLO, R. J. M. G. ; MORALES, P. C. C. ; GOMERO, F. N. C. Robot seguidor de color utilizando Matlab y el microcontrolador PIC18F2550. Revista de Investigación de la Facultad de Ingeniería Electrónica, v. 26, p. 25-30, onlineISSN: 1609-9087. printISSN: 1561-0853. 2010.

Artigos de congresso nacionais e internacionais apresentados:

26. TELLO, R. J. M. G. ; BASTOS FILHO, T. F. Modulación Atencional en el Control de una Silla de Ruedas Robotizada Basada en SSVEP-BCI Para Personas con Síndrome de Bloqueo. In: VIII Congreso Iberoamericano de Tecnologías de Apoyo a la Discapacidad, 2015, Punta Arenas (Chile). 2015.

25. TELLO, R. J. M. G. ; VALADAO, C. ; MULLER, S. M. T. ; FERREIRA, A. ; BISSOLI, A. ; CARELLI, R.; BASTOS FILHO, T. F. Performance improvements for navigation of a robotic wheelchair based on SSVEP-BCI. In: XII SBAI - Simpósio Brasileiro de Automação Inteligente 2015, Natal (Brazil). 2015.

24. TELLO, R. J. M. G. ; MULLER, S. M. T. ; FERREIRA, A. ; BASTOS FILHO, T. F. A novel system for control of a robotic wheelchair based on SSVEP-BCI for people with Locked-in Syndrome. In: XII SBAI - Simpósio Brasileiro de Automação Inteligente 2015, Natal (Brazil), 2015.

23. TELLO, R. J. M. G. ; MULLER, S. M. T. ; BASTOS FILHO, T. F. Desenvolvimento de uma Cadeira de Rodas Robotizada Baseada em uma SSVEP -BCI Independente. In: International Workshop on Assistive Technology (IWAT), 2015, Vitória (Brazil), 2015.

22. TELLO, R. J. M. G. ; PANT, J. K. ; MULLER, S. M. T. ; KRISHNAN, S. ; BASTOS FILHO, T. F. An Evaluation of Performance for an Independent SSVEP-BCI Based on Compressive Sensing System. In: XIII IUPESM World Congress on Medical Physics and Biomedical Engineering, 2015, Toronto (Canada). 2015.

21. TELLO, R. J. M. G. ; POURYAZDIAN, S. ; FERREIRA, A. ; BEHESHTI, S. ; KRISHNAN, S.; BASTOS FILHO, T. F. A New Approach for SSVEP Detection Using PARAFAC and Canonical Correlation Analysis. In: 37th Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society (EMBC 15), Milano (Italy), 2015.

20. TELLO, R. J. M. G. ; BISSOLI, A. ; FERRARA, F. ; MULLER, S. M. T. ; FERREIRA, A. ; BASTOS FILHO, T. F. Development of a Human Machine Interface for Control of Robotic Wheelchair and Smart Environment. In: 11th IFAC Symposium on Robot Control (SYROCO), 2015, Salvador (Brazil). IFAC-PapersOnLine, Volume 48, Issue 19, 2015, Pages 136-141, ISSN 2405-8963. 2015.

19. TELLO, R. J. M. G. ; VALADAO, C. ; BASTOS FILHO, T. F. Control de una Silla de Ruedas Robótica de Alto Rendimiento por Medio de Potenciales Evocados Visuales. In: VI Congreso Internacional de Diseño, Redes de Investigación y Tecnología para todos, DRT4ALL 2015, 2015, Madrid (Spain), 2015.

18. TELLO, R. J. M. G. ; BISSOLI, A. ; FERRARA, F. ; BASTOS FILHO, T. F. A High Performance Human-Computer Interface to Control a Robotic Wheelchair and an Intelligent Environment. In: VI Congreso Internacional de Diseño, Redes de Investigación y Tecnología para todos, DRT4ALL, Madrid (Spain), 2015.

17. TELLO, R. J. M. G. ; MULLER, S. M. T. ; BASTOS FILHO, T. F. ; FERREIRA, A. Comparison of New Techniques Based on EMD for Control of a SSVEP-BCI. In: IEEE International Symposium on Industrial Electronics, Istanbul (Turkey). 2014. v. 1. p. 1-4.

16. TELLO, R. J. M. G. ; MULLER, S. M. T. ; BASTOS FILHO, T. F. ; FERREIRA, A. A Comparison of Techniques and Technologies for SSVEP Classification. In: IEEE-ISSNIP Biosignals and Biorobotics Conference: Biosignals and Robotics for Better and Safer Living (BRC), Salvador (Brazil), 2014. v. 1.

15. TELLO, R. J. M. G. ; MULLER, S. M. T. ; BASTOS FILHO, T. F. ; FERREIRA, A. Comparison Between Wire and Wireless EEG Acquisition Systems Based on SSVEP in an Independent-BCI. In: 36th Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society (EMBC 14). Chicago (USA). 2014.

14. TELLO, R. J. M. G. ; MULLER, S. M. T. ; BASTOS FILHO, T. F. ; FERREIRA, A. Towards the portability of an Independent-BCI based on SSVEP. In: Congresso Brasileiro de Engenharia Biomédica (CBEB), Uberlandia (Brazil). 2014.

13. POMER-ESCHER, A. ; TELLO, R. J. M. G. ; SOUZA, M. D. ; BASTOS FILHO, T. F. Análise de estresse e fadiga em bombeiros através de EEG. In: Congresso Brasileiro de Engenharia Biomédica (CBEB), 2014, Uberlandia (Brazil). 2014.

12. TELLO, R. J. M. G. ; MULLER, S. M. T. ; BASTOS FILHO, T. F. ; FERREIRA, ANDRE. Evaluation of different stimuli color for an SSVEP-based BCI. In: XXIV Congresso Brasileiro de Engenharia Biomédica (CBEB), Uberlandia (Brazil). 2014.

11. TELLO, R. J. M. G. ; POMER-ESCHER, A. ; BASTOS FILHO, T. F. Análisis del nivel de fatiga basado en EEG en bomberos profesionales. In: VI Jornadas AITADIS de Rehabilitación y Tecnologías de Apoyo a la Discapacidad, Asuncion (Paraguay). 2014.

10. POMER-ESCHER, A. ; TELLO, R. J. M. G. ; BASTOS FILHO, T. F. Analysis of mental fatigue in motor imagery and emotional stimulation based on EEG. In: XXIV Congresso Brasileiro de Engenharia Biomédica (CBEB) 2014, Uberlandia (Brazil), 2014.

9. TELLO, R. J. M. G. ; COSTA, R.M. ; BASTOS FILHO, T. F. ; FRIZERA NETO, A ; ARJUNAN S.P.; KUMAR, D. K. Towards sEMG classification based on Bayesian and k-NN to control a prosthetic hand. In: IEEE 2013 ISSNIP Biosignals and Biorobotics Conference: Biosignals and Robotics for Better and Safer Living (BRC), Rio de Janerio (Brazil). 2013. p. 1.

8. CONRADO, E. O. ; TELLO, R. J. M. G. ; CELANI, N. M. L. ; ARJUNAN S.P. ; KUMAR, D. K. ; BASTOS FILHO, T. F. ; SCIASCIO, F. A. Myoelectric control of a virtual hand based on third-order cumulants. In: IEEE 2013 ISSNIP Biosignals and Biorobotics Conference: Biosignals and Robotics for Better and Safer Living (BRC), Rio de Janerio (Brazil). 2013. p. 1.

7. BASTOS FILHO, T. F. ; TELLO, R. J. M. G. ; ARJUNAN S.P. ; SHIMADA, H. ; KUMAR, D. K. Real-time control of finger and wrist movements in a virtual hand using traditional features of sEMG and Bayesian classifier. In: IEEE 2013 ISSNIP Biosignals and Biorobotics Conference: Biosignals and Robotics for Better and Safer Living (BRC), Rio de Janerio (Brazil). 2013. p. 1.

6. COSTA, R.M. ; MAYOR, J. ; TELLO, R. J. M. G. ; BASTOS FILHO, T. F. Survey on sEMG Signal Analysis and Changes in the Somatosensory and Motor Cortices in Amputees. In: IEEE 2013 ISSNIP Biosignals and Biorobotics Conference: Biosignals and Robotics for Better and Safer Living (BRC), Rio de Janerio (Brazil).

5. TELLO, R. J. M. G. ; BASTOS FILHO, T. F. ; FRIZERA NETO, A ; ARJUNAN S.P. ; KUMAR, D. K. Feature Extraction and Classification of sEMG Signals Applied to a Virtual Hand Prosthesis. In: 35th Annual International IEEE EMBS Conference, Osaka (Japan), 2013. p. 1911-1914.

4. SARMIENTO, J. F. ; TELLO, R. J. M. G. ; A. B. Benevides ; FRIZERA NETO, A ; BASTOS FILHO, T. F.; ARJUNAN S.P. Capture protocol of forearm sEMG signals with four channels in healthy and amputee people. In: 2012 ISSNIP Biosignals and Biorobotics Conference: Biosignals and Robotics for Better and Safer Living (BRC), Manaus (Brazil). 2012.

3. MELIM, R. S. ; TELLO, R. J. M. G. ; BASTIDA, R. C. ; FRIZERA NETO, A ; VASALLO, R. F. ; BASTOS FILHO, T. F. Desenvolvimento de uma plataforma para detecção de quedas usando acelerômetro e comunicação por Bluetooth. In: In: XIX edição do Congresso Brasileiro de Automática (CBA), Campina Grande-Paraiba (Brazil), 2012.

2. TELLO, R. J. M. G. ; GOMERO, F. N. C. ; FRIZERA NETO, A ; BASTOS FILHO, T. F. Desenvolvimento de um sistema de monitoramento remoto de nível de água baseado em ultrassom e rede GSM. In: XIX edição do Congresso Brasileiro de Automática (CBA), Campina Grande-Paraiba (Brazil), 2012.

1. TELLO, R. J. M. G. ; MAYOR, J. ; COSTA, R.M. ; FRIZERA NETO, A ; BASTOS FILHO, T. F. Reconocimiento de tareas para una prótesis mioeléctrica basado en Wavelet Packet. In: V Jornadas AITADIS de Tecnologías de Apoyo a la Discapacidad, Vitória (Brazil), GM Editora. 2012. v. 1. p. 157-162.

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