एलोन मस्क के न्यूरालिंक जैसे हाई-प्रोफाइल प्रोजेक्ट्स की बदौलत, हाल के वर्षों में ब्रेन-कंप्यूटर इंटरफेस (BCI) ने दुनिया भर में ध्यान आकर्षित किया है। हालांकि, आपको यह जानकर आश्चर्य हो सकता है कि BCI तकनीक चार दशकों से अधिक समय से मौजूद है और आपको अपने स्वयं के "माइंड-कंट्रोल" प्रोजेक्ट्स बनाने के लिए सर्जरी की आवश्यकता नहीं है।

Emotiv ने 2011 में अपनी शुरुआत की और अपना पहला वायरलेस EEG हेडसेट एक क्रांतिकारी BCI गेमिंग डिवाइस के रूप में पेश किया। तब से, मशीन लर्निंग एल्गोरिदम और बेहतर ब्रेनवेव सेंसरों के साथ इस तकनीक ने महत्वपूर्ण प्रगति की है। आज, BCI उत्साही लोग अपने ब्रेन-कंप्यूटर इंटरफेस प्रोजेक्ट की आवश्यकताओं के लिए अभी भी Emotiv की ओर रुख करते हैं।

चाहे आप शुरुआती हों या एक अनुभवी पेशेवर, BCI की दुनिया नवाचार और खोज के लिए रोमांचक अवसर प्रदान करती है। इस आकर्षक दुनिया को समझने और इस तक पहुंचने में आपकी मदद करने के लिए यहां ब्रेन-कंप्यूटर इंटरफेस उपकरणों के बारे में एक गाइड दी गई है।

ब्रेन-कंप्यूटर इंटरफेस तकनीक को समझना

ब्रेन-कंप्यूटर इंटरफेस (BCI) तकनीक मस्तिष्क और बाहरी उपकरणों के बीच सीधे संचार की अनुमति देती है। तकनीकी रूप से, मस्तिष्क के संकेतों को पढ़ने वाला कोई भी उपकरण BCI है। हाल ही में, इस शब्द का उपयोग मुख्य रूप से उन BCIs का वर्णन करने के लिए किया गया है जो आपको उपकरणों को "माइंड-कंट्रोल" करने की अनुमति देते हैं। वही तकनीक जो मस्तिष्क के कार्य को समझने में मदद करती है, मस्तिष्क के संकेतों को विभिन्न कार्यों जैसे कि कंप्यूटर कर्सर को नियंत्रित करने, कृत्रिम अंगों को हिलाने और इंटरैक्टिव गेमिंग अनुभव बनाने के लिए कमांड में अनुवाद कर सकती है। BCI तकनीक हर जगह सक्षम इनोवेटर्स और शौकीनों के अलावा उन लोगों को भी नई उम्मीद दे रही है जो अपने अंगों का उपयोग नहीं कर सकते।

चूंकि "BCI" ज़िटगेस्ट में एक बज़वर्ड बन गया है, इसलिए भ्रम को दूर करने के लिए ब्रेन कंप्यूटर इंटरफेस उपकरणों के प्रकारों के बीच अंतर करना महत्वपूर्ण है ताकि उपभोक्ता और संस्थान अपने लिए सही BCI डिवाइस चुन सकें।

BCI डिवाइसेज: सर्जरी बनाम हेडसेट

वर्तमान में दो अलग-अलग प्रकार के ब्रेन-कंप्यूटर इंटरफेस उपकरण हैं; वे जो मस्तिष्क में इम्प्लांट किए जाते हैं और वे जो खोपड़ी (scalp) से मस्तिष्क के संकेतों को पढ़ते हैं (चित्र 1)। यहाँ उनके बीच के अंतर दिए गए हैं।

चित्र 1. BCI सिग्नल अधिग्रहण तकनीकों का वर्गीकरण। (ए) सर्जरी आयाम का वर्गीकरण आरेख है, जिसमें तीन स्तर शामिल हैं: नॉन-इनवेसिव, मिनिमल-इनवेसिव और इनवेसिव। (बी) डिटेक्शन आयाम का वर्गीकरण आरेख दिखाता है, जिसमें तीन स्तर शामिल हैं: नॉन-इम्प्लांटेशन, इंटरवेंशन और इम्प्लांटेशन। [1]

इंट्राक्रेनियल (इनवेसिव)

इंट्राक्रेनियल इलेक्ट्रोएन्सेफ्लोग्राफी (iEEG) इलेक्ट्रोड को सीधे व्यक्ति के सिर के अंदर लगाती है। इससे डॉक्टरों को शोध, पहचान और उपचार के लिए स्पष्ट इलेक्ट्रॉनिक संकेत प्राप्त करने में मदद मिलती है। ब्रेन इम्प्लांट या तो डेटा पढ़ सकते हैं, मस्तिष्क को उत्तेजित कर सकते हैं, या दोनों कर सकते हैं। इसके उपयोगों में मिर्गी के दौरों का मूल्यांकन [2], मानसिक बीमारियों का इलाज [3], पक्षाघात (paralysis) को बायपास करना, विचार-से-पाठ (thought-to-text) या विचार-से-भाषण (thought-to-speech) (चित्र 2) को सक्षम करना और यहाँ तक कि दृष्टि की बहाली [4][5] भी शामिल है, लेकिन यह इन्हीं तक सीमित नहीं है।

यू.एस. फूड एंड ड्रग एडमिनिस्ट्रेशन इम्प्लांटेड BCI उपकरणों को "न्यूरोप्रोस्थेसिस के रूप में परिभाषित करता है जो लकवा या विच्छेदन (amputation) वाले रोगियों में खोई हुई मोटर और/या संवेदी क्षमताओं को बहाल करने के लिए केंद्रीय या परिधीय तंत्रिका तंत्र के साथ इंटरफेस करते हैं" [6]।

चित्र 2. एएलएस से पीड़ित केसी हैरेल, ब्रेनगेट क्लिनिकल ट्रायल के माध्यम से BCI इम्प्लांट की मदद से फिर से बात करते हैं। (क्रेडिट: UC Regents)

इंट्राक्रेनियल (मिनिमल-इनवेसिव)

शोधकर्ताओं ने मस्तिष्क से सीधे जानकारी पढ़ने के कम इनवेसिव तरीकों के प्रयोग किए हैं। एक तरीका एंडोवास्कुलर (चित्र 3) है, जो रक्त वाहिकाओं के माध्यम से स्टेंट के जरिए मस्तिष्क में इलेक्ट्रोड भेजता है [7][8]।

दूसरा तरीका इलेक्ट्रोकॉर्टिकोग्राफिक (ECoG) कहलाता है, जिसमें खोपड़ी के नीचे, या तो ड्यूरा मैटर के नीचे (सबड्यूरल ECoG) या ड्यूरा मैटर के बाहर (एपिड्यूरल ECoG) इलेक्ट्रोड को शल्य चिकित्सा द्वारा लगाने की आवश्यकता होती है। यह प्रक्रिया इनवेसिव है लेकिन पारंपरिक BCI इम्प्लांट्स की तुलना में कम है [9]।

चित्र 3. A, पूरी तरह से इम्प्लांटेड ब्रेन-कंप्यूटर इंटरफेस (BCI) का योजनाबद्ध चित्र। इलेक्ट्रोड वाला एक उपकरण सुपीरियर सैजिटल साइनस रक्त वाहिका (इनसेट) में इम्प्लांट किया जाता है और सबक्यूटेनियस पॉकेट में एक इम्प्लांटेबल रिसीवर ट्रांसमीटर यूनिट (IRTU) से जुड़ा होता है। IRTU एक बाहरी रिसीवर टेलीमेट्री यूनिट (ERTU) के साथ संचार करता है, जो लैपटॉप कंप्यूटर या टैबलेट को नियंत्रित करने के लिए सिग्नल कंट्रोल यूनिट को सिग्नल रिले करता है। B, कंप्यूटर नियंत्रण के लिए आई ट्रैकर के साथ BCI। कर्सर को हिलाने के लिए आई ट्रैकिंग का उपयोग किया जाता है, और क्लिक करने के लिए BCI का उपयोग किया जाता है। C, कंप्यूटर नियंत्रण के लिए बिना आई ट्रैकिंग के BCI। एक आइटम स्कैनर क्रमिक रूप से वस्तुओं को हाइलाइट करता है, और जब कोई वस्तु हाइलाइट होती है तो उस पर क्लिक करने के लिए BCI का उपयोग किया जाता है [7]।

नॉन-इनवेसिव BCI (EEG हेडसेट्स)

चित्र 4. जॉन BCI4Kids में भाग ले रहे हैं, एक ऐसा कार्यक्रम जो विकलांग बच्चों को ब्रेन-कंप्यूटर इंटरफेस का उपयोग करके अपने पर्यावरण के साथ बातचीत करने में मदद करता है। आप जॉन की मस्तिष्क-संचालित कलाकृति को यहाँ देख सकते हैं।

नॉन-इनवेसिव BCI उपकरण किसी व्यक्ति की खोपड़ी के माध्यम से विद्युत संकेतों को पढ़ने के लिए इलेक्ट्रोड का उपयोग करते हैं। यह प्रक्रिया पारंपरिक रूप से प्रयोगशाला सेटिंग तक ही सीमित रही है, लेकिन वायरलेस, रिसर्च-ग्रेड EEG उपकरणों के आगमन ने कहीं भी सटीक ब्रेनवेव रीडिंग की अनुमति दी है (चित्र 4)।

वर्तमान में, बाजार में दर्जनों नॉन-इनवेसिव BCI हेडसेट उपलब्ध हैं—जिनमें से कई को एक ही उद्देश्य को ध्यान में रखकर डिजाइन किया गया है, जैसे कि नींद या फोकस की निगरानी। कीमतें कुछ सौ डॉलर से लेकर सैकड़ों-हजारों तक भिन्न हो सकती हैं। Emotiv वायरलेस BCI उपकरणों की सबसे बहुमुखी और सस्ती रेंज प्रदान करता है, जिसमें दो सेंसर से लेकर 32 सेंसर तक शामिल हैं, जिनका उपयोग दुनिया भर के न्यूरोवैज्ञानिकों, छात्रों, शिक्षकों, नवप्रवर्तकों, गेमर्स, शौकीनों और कलाकारों द्वारा किया जाता है।

समीक्षित लेखों के 2022 के ऑडिट के अनुसार [10], वैज्ञानिक अनुसंधान के लिए Emotiv सबसे अधिक इस्तेमाल किया जाने वाला उपभोक्ता EEG उपकरण (67.69%) है। शोधकर्ता इसके वैज्ञानिक रूप से मान्य प्रदर्शन, पारंपरिक EEG लैब उपकरणों की तुलना में इसकी सामर्थ्य और बहुमुखी प्रतिभा के कारण Emotiv पर भरोसा करते हैं। मानव मस्तिष्क पर महत्वपूर्ण शोध करने के लिए विश्वविद्यालय की प्रयोगशाला में उपयोग किए जाने वाले उसी Emotiv हेडसेट को BCI प्रदर्शन के लिए संगीत विभाग के साथ साझा किया जा सकता है, फिर व्यावहारिक सीखने के लिए मनोविज्ञान विभाग को दिया जा सकता है, और मस्तिष्क-संचालित ड्रोन की रेस के लिए छात्र BCI क्लब के साथ साझा किया जा सकता है।

Emotiv BCI डिवाइसेज

Emotiv में, हमारे पास शुरुआती और अनुभवी उपयोगकर्ताओं दोनों के लिए वायरलेस BCI उपकरण हैं।

ऊपर: BCI डिवाइस के रूप में Emotiv Flex का उपयोग करके एक व्हीलचेयर को नियंत्रित किया जा रहा है [11]।

ऊपर: एक छात्र रोबोटिक आर्म को नियंत्रित करने के लिए Epoc X और Arduino बोर्ड का उपयोग करता है। (स्रोत: मैट सु)

ऊपर: फ्लोरिडा विश्वविद्यालय का एक छात्र ड्रोन को नियंत्रित करने के लिए Emotiv Insight BCI डिवाइस पहनता है। (स्रोत)

चित्र 5. ट्विच गेमर पेरीकैरियल ने BCI के साथ हेलो के खेल को नियंत्रित करने के लिए 2-चैनल वाले Emotiv MN8 ब्रेन वियरेबल का सफलतापूर्वक उपयोग किया।

अपने BCI प्रोजेक्ट की शुरुआत करना

मैं BCI का उपयोग कैसे करूँ?

अपना BCI प्रोजेक्ट शुरू करने के लिए आपको पांच बुनियादी तत्वों की आवश्यकता होती है।

1. एक स्पष्ट लक्ष्य

2. सिग्नल अधिग्रहण उपकरण, जैसे कि Emotiv का EEG हेडसेट

3. सिग्नल प्रोसेसिंग सॉफ़्टवेयर, जैसे कि EmotivBCI।

4. निर्धारित BCI कमांड्स (इसके लिए कुछ कोडिंग अनुभव की आवश्यकता होती है)

5. SDK, Arduino बोर्ड आदि के माध्यम से उस डिवाइस तक पहुंच जिसे आप नियंत्रित करना चाहते हैं

6. BCI कमांड्स प्राप्त करने वाला उपकरण

सही BCI उपकरण चुनना

आपके प्रोजेक्ट की सफलता के लिए उपयुक्त BCI डिवाइस का चयन करना महत्वपूर्ण है। यहाँ कुछ मुख्य बातें दी गई हैं:

उपयोग में आसानी: ऐसे डिवाइस की तलाश करें जो उपयोगकर्ता के अनुकूल हो और सेटअप करने में आसान हो, खासकर यदि आप एक शुरुआत कर रहे हैं। Emotiv BCI डिवाइस शुष्क, अर्ध-शुष्क और खारे पानी वाले (saline) सेंसर के साथ मिनटों में सेट हो जाते हैं।

1. कार्यक्षमता: सुनिश्चित करें कि उपकरण आपके विशिष्ट प्रोजेक्ट के लिए आवश्यक सुविधाएं और क्षमताएं प्रदान करता है। Emotiv हेडसेट पूरे मस्तिष्क को सेंस करने वाले होते हैं, लेकिन एक सामान्य नियम के रूप में, BCI अधिक सेंसर के साथ बेहतर काम करता है। उस तर्क के आधार पर, Emotiv Flex अधिकतम मस्तिष्क संवेदन के लिए 32 सेंसर तक का उपयोग करता है, लेकिन हमारे उपयोगकर्ताओं को अपने BCI प्रोजेक्ट और अनुसंधान के लिए Epoc X या Insight पर्याप्त से अधिक लगते हैं। इस बीच, MN8 ब्रेनवियर डिवाइस BCI मोबाइल ऐप विकास के लिए एकदम सही हैं।

2. सेंसर का स्थान: EEG हेडसेट चुनते समय, विचार करें कि सेंसर कहाँ स्थित हैं और इससे आपकी आवश्यकताओं पर क्या प्रभाव पड़ता है। उदाहरण के लिए, बाजार में कुछ BCI उपकरणों में केवल एक सेंसर या सिर के पीछे ही कई सेंसर होते हैं।

3. गीले बनाम सूखे सेंसर: BCI उपकरण का चयन करते समय आराम और सिग्नल की गुणवत्ता पर विचार करें, खासकर यदि आप इसे लंबे समय तक पहनने का इरादा रखते हैं। जेल की तुलना में सलाइन अधिक आरामदायक होता है, सलाइन की तुलना में अर्ध-शुष्क (semi-dry) सेंसर का उपयोग करना आसान होता है, और सूखे (dry) सेंसर उपयोग करने में सबसे सुविधाजनक होते हैं। Emotiv उपकरणों के सिग्नल की गुणवत्ता की तुलना करें।

4. अनुकूलता: ऐसा डिवाइस चुनें जो आपके मौजूदा सॉफ़्टवेयर और हार्डवेयर टूल्स के साथ अच्छी तरह से एकीकृत हो। यदि आप BCI को किसी मौजूदा सिस्टम (ड्रोन, Spotify, इंटरनेट ऑफ थिंग्स, आदि) में एकीकृत करना चाहते हैं, तो सुनिश्चित करें कि आपके पास SDK, API एक्सेस है।

5. सहायता: ऐसी कंपनी से डिवाइस चुनें जो मजबूत सहायता प्रदान करती है और जिसका एक सक्रिय उपयोगकर्ता समुदाय है। Emotiv एक विस्तृत ज्ञान का आधार (Knowledge Base) और ग्राहक सहायता प्रदान करता है।

6. डेटा और गोपनीयता: आपकी तंत्रिका गोपनीयता (neural privacy) मायने रखती है। इसीलिए पहले दिन से ही, Emotiv ने गोपनीयता को ध्यान में रखकर अपने EEG डेटा संग्रह को डिजाइन किया है। देखें कि Emotiv आपके मस्तिष्क के डेटा की सुरक्षा कैसे करता है।

निष्कर्ष

एक BCI प्रोजेक्ट शुरू करना एक रोमांचक यात्रा है जो नवाचार और प्रभाव के लिए अत्यधिक क्षमता प्रदान करती है। चाहे आप शुरुआत कर रहे हों या एक अनुभवी पेशेवर, Emotiv आपको सफल होने के लिए आवश्यक उपकरण और सहायता प्रदान करता है। सही BCI डिवाइस और स्पष्ट दृष्टि के साथ, आप नई संभावनाओं को अनलॉक कर सकते हैं।

अपने BCI प्रोजेक्ट पर काम शुरू करने के लिए आज ही Emotiv के BCI उपकरणों और संसाधनों की खोज करें। उन नवप्रवर्तकों और शोधकर्ताओं के समुदाय में शामिल हों जो BCI तकनीक के साथ मानव-प्रौद्योगिकी संपर्क के भविष्य को आकार दे रहे हैं।

हमारे डेवलपर समुदाय में शामिल हों

अपने BCI प्रोजेक्ट हमारे साथ साझा करें! सोशल मीडिया पर #Emotiv को टैग करें या hello@emotiv.com पर ईमेल करें।

अधिक सहायता की आवश्यकता है? हमसे संपर्क करें

संदर्भ

1. Y. Sun et al., “Signal acquisition of brain-computer interfaces: A medical-engineering crossover perspective review,” Fundamental Research, Apr. 2024, doi: 10.1016/j.fmre.2024.04.011. उपलब्ध: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2667325824001559

2. P. S. Reif, A. Strzelczyk, and F. Rosenow, “The history of invasive EEG evaluation in epilepsy patients,” Seizure, vol. 41, pp. 191–195, Apr. 2016, doi: 10.1016/j.seizure.2016.04.006.

3. Center for Devices and Radiological Health, “Implanted Brain-Computer Interface (BCI) Devices for Patients with Paralysis or Amputation - Non-clinical Testing and Clinical Considerations,” U.S. Food And Drug Administration, May 20, 2021. https://www.fda.gov/regulatory-information/search-fda-guidance-documents/implanted-brain-computer-interface-bci-devices-patients-paralysis-or-amputation-non-clinical-testing

4. Y.-H. Nho et al., “Responsive deep brain stimulation guided by ventral striatal electrophysiology of obsession durably ameliorates compulsion,” Neuron, vol. 112, no. 1, pp. 73-83.e4, Jan. 2024, doi: 10.1016/j.neuron.2023.09.034.

5. “Neuralink on X: ‘We have received Breakthrough Device Designation from the FDA for Blindsight.  Join us in our quest to bring back sight to those who have lost it. Apply to our Patient Registry and openings on our career page https://t.co/abBMTdv7Rh’ / X,” X (पूर्व में Twitter). https://x.com/neuralink/status/1836118060308271306?ref_src=twsrc%5Egoogle%7Ctwcamp%5Eserp%7Ctwgr%5Etweet

6. M. Ptito, M. Bleau, I. Djerourou, S. Paré, F. C. Schneider, and D.-R. Chebat, “Brain-Machine interfaces to assist the blind,” Frontiers in Human Neuroscience, vol. 15, Feb. 2021, doi: 10.3389/fnhum.2021.638887.

7. P. Mitchell et al., “Assessment of safety of a fully implanted endovascular Brain-Computer interface for severe paralysis in 4 patients,” JAMA Neurology, vol. 80, no. 3, p. 270, Mar. 2023, doi: 10.1001/jamaneurol.2022.4847.

8. Q. He et al., “The brain nebula: minimally invasive brain–computer interface by endovascular neural recording and stimulation,” Journal of NeuroInterventional Surgery, p. jnis-021296, Feb. 2024, doi: 10.1136/jnis-2023-021296.

9. R. P. N. Rao, “Semi-Invasive BCIs,” in Cambridge University Press eBooks, 2013, pp. 149–176. doi: 10.1017/cbo9781139032803.012.

10. J. Sabio, N. S. Williams, G. M. McArthur, and N. A. Badcock, “A scoping review on the use of consumer-grade EEG devices for research,” bioRxiv (Cold Spring Harbor Laboratory), Dec. 2022, doi: 10.1101/2022.12.04.519056.

11. D. Pawuś and S. Paszkiel, “BCI wheelchair control using expert system classifying EEG signals based on power spectrum estimation and nervous tics detection,” Applied Sciences, vol. 12, no. 20, p. 10385, Oct. 2022, doi: 10.3390/app122010385.