الميزة الفارقة
تخطيط كهربية الدماغ اللاسلكي. قياس الدماغ في العالم الحقيقي.
من الإشارة إلى Insight.
يدعم الأساس العلمي لـ Emotiv أبحاث علم الأعصاب، وتطوير واجهات الدماغ والحاسوب، وتحليل الأداء المعرفي، والبرمجيات التكيفية، وتطبيقات الجيل التالي الواعية بالدماغ.
ما الذي يقيسه EEG
تجمع Emotiv بين تخطيط كهربية الدماغ (EEG) غير الجراحي، ومعالجة الإشارات، والتعلّم الآلي، وبرمجيات جاهزة للمطورين لتحويل نشاط الدماغ إلى insight قابل للاستخدام. يدعم هذا الأساس العلمي أبحاث علم الأعصاب، وتطوير واجهات الدماغ والحاسوب، وتحليل الأداء المعرفي، والبرمجيات التكيفية، وتطبيقات الجيل القادم الواعية بالدماغ.
لماذا يهم تصميم قياس الدماغ
تعتمد قيمة تخطيط كهربية الدماغ (EEG) على أكثر من جودة الإشارة وحدها. فهي تعتمد أيضًا على كيفية قياس نشاط الدماغ، ومكان التقاط الإشارات، وما إذا كان عامل الشكل مناسبًا لسياق الاستخدام.
تستفيد بعض التطبيقات من تغطية مكانية أوسع عبر مناطق متعددة من الدماغ. ويعتمد بعضها الآخر على الراحة والسرعة والقدرة على جمع بيانات الدماغ في البيئات الطبيعية بأقل قدر من التعقيد. وتتطلب حالات الاستخدام المختلفة مفاضلات مختلفة بين التغطية، وقابلية الارتداء، وسهولة الاستخدام، ووقت الإعداد، والملاءمة للاستخدام في العالم الحقيقي.
الدقة المكانية - استشعار شامل للدماغ
الدماغ نظام بالغ التعقيد. أما القشرة الجبهية، وهي المنطقة التي تُصاغ فيها معظم أفكارك الواعية وتتخذ فيها قراراتك، فتُجري أقل بكثير من عُشر النشاط الكلي في الدماغ.
يحدث التخطيط، ونمذجة ما يحيط بك، وتفسير المدخلات الحسية وصولًا إلى إدراكك للواقع، ومعالجة الذاكرة وتخزينها، وكذلك المحركات الأساسية لمزاجك وعواطفك، في العديد من المناطق الوظيفية الموزعة في أنحاء الدماغ، بما في ذلك القشرة البصرية في الخلف، والقشرة الصدغية على الجانبين، والقشرة الجدارية خلف قمة رأسك، والجهاز الحوفي في عمق الدماغ. يتحكم الجهاز الحوفي في حالاتك المزاجية وعواطفك الأساسية، واستجابة الكرّ/الفرّ، والترميز الأعمق للذاكرة طويلة الأمد، وكذلك في التحكم بالوظائف الجسدية الأساسية مثل التنفس ونبض القلب.
تتفاعل معظم هذه الوظائف الأعمق بشكل وثيق مع أجزاء مختلفة من القشرة المخية (الطبقة الخارجية التي يمكن الوصول إليها عبر قياسات تخطيط كهربائية الدماغ EEG)، إلا أن هذا التفاعل معقد وموزّع إلى حد كبير. ولكي نرسم خريطة دقيقة للنشاط الحقيقي للدماغ، من المهم جدًا قياس الإشارات من العديد من البنى القشرية المختلفة الواقعة حول كامل سطح الدماغ. ولا يمكن رسم خريطة هذه الإشارات بالاعتماد فقط على المنطقتين الجبهية والصدغية. كما أن تحديد الحالة الذهنية الكاملة للمستخدم يكون تقريبيًا بشكل ضعيف جدًا ما لم تؤخذ إشارات الجزء الخلفي من الدماغ في الاعتبار أيضًا.
مع التغطية المناسبة وتكوين الأقطاب الكهربائية، يمكن إعادة بناء نموذج للمصادر يشمل جميع مناطق الدماغ المهمة ورؤية تفاعلها المتبادل. أما الأنظمة البديلة التي تفتقد هذه الإشارات الحاسمة فلن تروي سوى أقل من نصف القصة. وبشكل عام، تقتصر هذه الأنظمة على تحديد مستوى الوعي، ومقدار المعالجة وشدتها، و(في بعض الحالات) اختلال التوازن بين نصفي الكرة المخية الأيسر/الأيمن في الإشارات الجبهية. ورغم أن هذه المؤشرات مفيدة في بعض السياقات، فإنها تقدم رؤية محدودة جدًا وغير دقيقة لحالة المستخدم الذهنية.
من تخطيط كهربية الدماغ بمستوى الأبحاث إلى استشعار الدماغ اليومي
يمتد نهج Emotiv عبر طيف واسع من أشكال أجهزة EEG القابلة للارتداء، من أنظمة بحثية متميزة إلى أجهزة دماغية مناسبة للمستهلكين.
تُعدّ هذه النطاقات مهمة لأن أهداف القياس المختلفة تنطوي على متطلبات مختلفة. يمكن للأنظمة متعددة القنوات أن توفر تغطية أوسع للدماغ ورؤية أكثر تفصيلاً للنشاط العصبي الموزّع. كما يمكن لتصميمات الأجهزة القابلة للارتداء الأخف وزناً أن تقلّل العوائق، وتوسّع نطاق زمان ومكان جمع البيانات، وتجعل قياس الدماغ غير الجراحي أكثر عملية في البيئات اليومية.
بدلًا من فرض الاختيار بين عمق البحث وسهولة الاستخدام اليومية، تدعم Emotiv كليهما ضمن منظومة تقنية واحدة.
مدعوم بالعلم
لقد استُخدمت تقنية Emotiv عبر مجموعة كبيرة ومتنامية من الأبحاث العلمية والتطبيقية. وتدعم أنظمتنا العمل في علوم الأعصاب، والتفاعل بين الإنسان والحاسوب، والأداء المعرفي، وإمكانية الوصول، وتطوير واجهات الدماغ والحاسوب.
لقد ساعد التحقق المستقل في إثبات أن أنظمة Emotiv يمكن أن تدعم أعمال EEG وERP بجودة بحثية. وقد أظهر التحقق المبكر من EPOC أنه يمكن استخدامه لتتبّع قمم ERP السمعية المتأخرة ومكوّنات عدم التطابق السلبية لدى الأطفال، مع نتائج مماثلة لنظام بحثي في تلك الدراسة. ووجدت دراسة تحقق لاحقة أن EPOC Flex saline التقط بيانات مشابهة لنظام EEG بمستوى بحثي، وكان قادرًا على قياس ERPs سمعية وبصرية موثوقة، وتتبع بصمات SSVEP، واكتشاف التغيرات في تذبذبات ألفا.
روابط الدعم المقترحة
خط أنابيب الإشارات Emotiv
يتطلب تحويل EEG إلى مخرجات قابلة للاستخدام أكثر من مجرد المستشعرات وحدها. يجمع Emotiv بين التقاط الإشارات والمعالجة في الوقت الفعلي، والتعامل مع الشوائب، والتعلّم الآلي، وطبقات برمجية تساعد على تحويل EEG الخام إلى مخرجات يمكن استخدامها في التجارب والتطبيقات والأنظمة التفاعلية.
في قلب سير العمل هذا يوجد Cortex، الذي يعمل كطبقة ترجمة بين بيانات الدماغ الخام والتفسير العملي. تتم معالجة الإشارات وتنقيتها وتنظيمها بحيث يمكن استخدامها بفعالية أكبر عبر بيئات البحث والتطبيق.
يوسّع EmotivPRO سير العمل هذا ليشمل التسجيل والتصوّر والتحليل، مع دعم التقاط بيانات EEG الخام، وعلامات الأحداث، وخيارات التصدير، والبث في الوقت الفعلي عبر LSL. كما يتكامل أيضًا مع سير عمل بحثي أوسع من خلال التكامل مع أدوات مثل MATLAB وPsychoPy وEEGLAB، ويدعم سير عمل EEG المتوافق بما في ذلك X-trodes.
واجهات الدماغ والحاسوب مع Emotiv
تترجم واجهات الدماغ-الحاسوب أنماط النشاط العصبي إلى أوامر تتيح للأشخاص التفاعل مع البرمجيات أو الأجهزة باستخدام إشارات الدماغ.
تدعم Emotiv ذلك من خلال استشعار EEG، وتعلّم الآلة، ونماذج التفاعل المدرَّبة، وإتاحة الوصول للمطورين عبر واجهات Cortex البرمجية (APIs) وحِزم تطوير البرمجيات (SDKs). وهذا يمنح الباحثين والمطورين طريقة عملية لبناء تطبيقات تستجيب للأوامر الذهنية، والحالة الإدراكية، والمدخلات ذات الصلة عبر أدوات إمكانية الوصول، والوسائط التفاعلية، والواجهات التجريبية، وأبحاث BCI التطبيقية.
الأجهزة القابلة للارتداء، والذكاء الاصطناعي، ومستقبل استشعار الدماغ
مع ازدياد قابلية ارتداء تقنيات الأعصاب غير الجراحية وتراجع درجة إزعاجها، تتسع باستمرار فرص قياس نشاط الدماغ في البيئات اليومية.
يمكن لعوامل الشكل الأخف وزنًا والأقل احتكاكًا أن توسّع نطاق جمع البيانات العصبية من حيث الزمان والمكان. وفي الوقت نفسه، تجعل التطورات في الذكاء الاصطناعي من الممكن نمذجة إشارات الدماغ بطرق أكثر مرونة وقابلية للتوسع.
معًا، تشير هذه التحولات إلى مستقبل تصبح فيه تقنيات استشعار الدماغ القابلة للارتداء ليست أكثر إتاحة فحسب، بل أيضًا أكثر قابلية للتفسير عبر المهام والأجهزة والبيئات المختلفة.
تطوير النماذج الأساسية لتخطيط كهربية الدماغ
يمتدّ بحث Emotiv إلى ما هو أبعد من التقاط الإشارات والتفسير في الوقت الفعلي ليشمل الجيل التالي من نمذجة تخطيط كهربية الدماغ (EEG).
يشمل ذلك أعمالًا في التعلّم الذاتي الإشراف، وتعلّم تمثيل تخطيط كهربية الدماغ (EEG)، ومقاربات النماذج الأساسية المصممة لتحسين كيفية نمذجة الإشارات العصبية وتعميمها وتكييفها عبر الأجهزة وحالات الاستخدام المختلفة.
تشمل الأعمال المنشورة مؤخرًا ما يلي: EEG2Rep: تعزيز تمثيل EEG بالتعلّم الذاتي الإشراف من خلال مُدخلات مقنّعة غنية بالمعلومات، والذي قُبل للعرض في KDD 2024؛ وSpellerSSL: التعلّم الذاتي الإشراف مع تجميع P300 لأنظمة تهجئة BCIs؛ وEEG-X: نموذج تأسيسي مستقل عن الجهاز ومتين في مواجهة الضوضاء لتخطيط كهربية الدماغ (EEG). وتعكس هذه الجهود مجتمعةً توجّهًا أوسع نحو تمثيلات EEG أكثر قابليةً للنقل ونماذج أكثر متانةً لبيانات عصبية من العالم الحقيقي.
روابط بحث مقترحة
تعزيز تمثيل تخطيط كهربية الدماغ بالتعلّم ذاتي الإشراف من خلال مدخلات مقنّعة غنية بالمعلومات
التعلّم ذاتي الإشراف مع تجميع P300 من أجل BCIs الخاصة بالتهجئة
نموذج تأسيسي مستقل عن الأجهزة ومتين في مواجهة الضوضاء لتخطيط كهربية الدماغ
مصمم للبحث والتطوير التطبيقي
تم تصميم تقنية Emotiv لدعم كلٍّ من البحث المُنضبط والتطوير التطبيقي، بدءًا من التقاط الإشارات الخام والدراسات المُعلَّمة بالأحداث وصولًا إلى الاكتشافات في الوقت الفعلي وتكامل البرمجيات.
وهذا يجعل المنصة مفيدة في مجالات علم الأعصاب، والتفاعل بين الإنسان والحاسوب، والأداء المعرفي، وتطبيقات BCI العملية، وإمكانية الوصول، وأبحاث المنتجات، والتطبيقات الناشئة الواعية بالدماغ.