Berkat proyek-proyek populer seperti Neuralink milik Elon Musk, antarmuka otak-komputer (BCI) telah menarik perhatian dunia dalam beberapa tahun terakhir. Namun, Anda mungkin akan terkejut saat mengetahui bahwa teknologi BCI telah ada selama lebih dari empat dekade dan Anda tidak memerlukan pembedahan untuk membuat proyek "dikendalikan pikiran" Anda sendiri.

Emotiv memulai debutnya pada tahun 2011, menghadirkan headset EEG nirkabel pertamanya sebagai perangkat game BCI yang revolusioner. Sejak saat itu, teknologi ini telah berkembang pesat seiring dengan algoritma pembelajaran mesin dan sensor gelombang otak yang lebih baik. Saat ini, para penggemar BCI masih berpaling ke Emotiv untuk kebutuhan proyek antarmuka otak-komputer mereka.

Baik Anda seorang pemula maupun profesional berpengalaman, dunia BCI menawarkan peluang menarik untuk inovasi dan penemuan. Berikut adalah panduan untuk perangkat antarmuka otak-komputer guna membantu Anda memahami dan mengakses dunia yang menarik ini.

Memahami Teknologi Antarmuka Otak-Komputer

Teknologi antarmuka otak-komputer (BCI) memungkinkan komunikasi langsung antara otak dan perangkat eksternal. Secara teknis, perangkat apa pun yang membaca sinyal otak adalah BCI. Belakangan ini, istilah tersebut terutama digunakan untuk menggambarkan BCI yang memungkinkan Anda mengendalikan perangkat "dengan pikiran". Teknologi yang sama yang membantu memahami fungsi otak dapat menerjemahkan sinyal otak menjadi perintah untuk berbagai tugas, termasuk mengendalikan kursor komputer, menggerakkan tungkai prostetik, dan menciptakan pengalaman bermain game yang interaktif. Teknologi BCI menawarkan harapan baru bagi mereka yang kehilangan fungsi anggota tubuhnya, selain juga bagi para inovator dan penghobi berfisik sehat di mana saja.

Karena "BCI" telah menjadi istilah populer dalam beberapa waktu terakhir, penting untuk membedakan antara jenis perangkat antarmuka otak-komputer guna meredakan kebingungan sehingga konsumen dan institusi dapat memilih perangkat BCI yang tepat untuk mereka.

Perangkat BCI: Bedah vs. Headset

Saat ini ada dua jenis perangkat antarmuka otak-komputer yang berbeda; perangkat yang ditanamkan/diimplan ke dalam otak dan perangkat yang membaca sinyal otak dari kulit kepala (Gbr. 1). Berikut perbedaannya.

Gambar 1. Klasifikasi teknologi akuisisi sinyal BCI. (a) adalah diagram klasifikasi dimensi pembedahan, yang mencakup tiga tingkatan: non-invasif, minimal invasif, dan invasif. (b) menunjukkan diagram klasifikasi dimensi deteksi, yang mencakup tiga tingkatan: tanpa implantasi, intervensi, dan implantasi. [1]

Intrakranial (Invasif)

Elektroensefalografi intrakranial (iEEG) menanamkan elektroda langsung di dalam kepala seseorang. Ini memungkinkan dokter untuk memperoleh sinyal elektronik yang jelas untuk penelitian, deteksi, dan pengobatan. Implan otak dapat membaca data, menstimulasi otak, atau keduanya. Kegunannya mencakup namun tidak terbatas pada, mengevaluasi serangan epilepsi [2], mengobati penyakit mental [3], mengatasi kelumpuhan, mengaktifkan pikiran-ke-teks atau pikiran-ke-ucapan (Gbr. 2) dan bahkan pemulihan penglihatan [4][5].

Food & Drug Administration AS mendefinisikan perangkat BCI implan sebagai "neuroprostesis yang berinteraksi dengan sistem saraf pusat atau perifer untuk memulihkan kemampuan motorik dan/atau sensorik yang hilang pada pasien dengan kelumpuhan atau amputasi" [6].

Gambar 2. Casey Harrell, yang menderita ALS, berbicara kembali dengan bantuan implan BCI melalui uji klinis BrainGate. (Kredit: UC Regents)

Intrakranial (Minimal invasif)

Para peneliti telah bereksperimen dengan metode yang kurang invasif untuk membaca informasi langsung dari otak. Salah satu metodenya adalah endovaskular (Gbr. 3), mengirimkan elektroda ke otak melalui stent melalui pembuluh darah [7][8].

Metode lainnya disebut elektrokortikografi (ECoG), yang memerlukan penempatan elektroda secara bedah di bawah tulang tengkorak, baik di bawah duramater (ECoG subdural) atau di luar duramater (ECoG epidural). Prosedur ini bersifat invasif, tetapi tidak se-invasif implan BCI tradisional [9].

Gambar 3. A, Skema antarmuka otak-komputer (BCI) yang ditanam sepenuhnya. Perangkat dengan elektroda ditanam di pembuluh darah sinus sagital superior (sisipan) dan dihubungkan ke unit pemancar penerima implan (IRTU) di kantong bawah kulit. IRTU berkomunikasi dengan unit telemetri penerima eksternal (ERTU), yang menyampaikan sinyal ke unit kontrol sinyal untuk mengendalikan komputer laptop atau tablet. B, BCI dengan pelacak mata untuk kontrol komputer. Pelacakan mata digunakan untuk menggerakkan kursor, dan BCI digunakan untuk mengeklik. C, BCI tanpa pelacak mata untuk kontrol komputer. Pemindai item menyoroti item secara berurutan, dan BCI digunakan untuk mengeklik item saat disorot [7].

BCI Non-Invasif (Headset EEG)

Gambar 4. John berpartisipasi dalam BCI4Kids, sebuah program yang membantu anak-anak penyandang disabilitas berinteraksi dengan lingkungan mereka menggunakan antarmuka otak-komputer. Anda dapat melihat karya seni bertenaga otak milik John DI SINI.

Perangkat BCI non-invasif menggunakan elektrode untuk membaca sinyal listrik melalui kulit kepala seseorang. Proses ini secara tradisional terbatas pada lingkungan laboratorium, tetapi kemunculan perangkat EEG nirkabel tingkat penelitian telah memungkinkan pembacaan gelombang otak yang akurat di mana saja (Gbr. 4).

Saat ini, ada puluhan headset BCI non-invasif di pasaran—banyak di antaranya dirancang dengan satu tujuan utama, seperti pemantauan tidur atau fokus. Harganya bervariasi mulai dari beberapa ratus dolar hingga ratusan ribu dolar. Emotiv menawarkan rangkaian perangkat BCI nirkabel yang paling serbaguna dan terjangkau, mulai dari dua sensor hingga 32 sensor, yang digunakan oleh ahli saraf, pelajar, pendidik, inovator, gamer, penghobi, dan seniman di seluruh dunia.

Menurut audit artikel ilmiah tahun 2022 [10], Emotiv adalah perangkat EEG konsumen yang paling banyak digunakan (67.69%) untuk penelitian ilmiah. Para peneliti memercayai Emotiv karena performanya yang tervalidasi secara ilmiah, keterjangkauannya dibandingkan dengan peralatan laboratorium EEG tradisional, dan keserbagunaannya. Headset Emotiv yang sama yang digunakan di laboratorium universitas untuk melakukan penelitian terobosan pada otak manusia dapat digunakan bersama dengan departemen musik untuk pertunjukan BCI, kemudian diteruskan ke departemen psikologi untuk pembelajaran langsung, dan dibagikan dengan klub BCI mahasiswa untuk balapan drone bertenaga otak.

Perangkat BCI Emotiv

Di Emotiv, kami memiliki perangkat BCI nirkabel untuk pemula maupun pengguna berpengalaman.

Atas: Kursi roda dikendalikan menggunakan Emotiv Flex sebagai perangkat BCI [11].

Atas: Seorang siswa menggunakan Epoc X dan papan Arduino untuk mengendalikan lengan robotik. (Sumber: Matt Su)

Atas: Seorang mahasiswa di University of Florida mengenakan perangkat BCI Emotiv Insight untuk mengendalikan drone. (Sumber)

Gambar 5. Gamer Twitch Perrikaryal sukses menggunakan perangkat dpt dipakai otak Emotiv MN8 2-saluran untuk mengendalikan game Halo dengan BCI.

Memulai Proyek BCI Anda

Bagaimana Cara Menggunakan BCI?

Anda memerlukan lima elemen dasar untuk memulai proyek BCI Anda.

1. Tujuan yang jelas

2. Perangkat akuisisi sinyal, seperti headset EEG dari Emotiv

3. Perangkat lunak pemrosesan sinyal, seperti EmotivBCI.

4. Perintah BCI yang ditetapkan (memerlukan beberapa pengalaman coding)

5. Akses ke perangkat yang ingin Anda kendalikan melalui SDK, papan Arduino, dll.

6. Perangkat untuk menerima perintah BCI

Memilih Perangkat BCI yang Tepat

Memilih perangkat BCI yang tepat sangat penting demi keberhasilan proyek Anda. Berikut beberapa pertimbangan utama:

Kemudahan Penggunaan: Cari perangkat yang ramah pengguna dan mudah dipasang, terutama jika Anda seorang pemula. Perangkat BCI Emotiv dapat dipasang dalam hitungan menit dengan sensor basah, semi-kering, dan saline.

1. Fungsionalitas: Pastikan perangkat menawarkan fitur dan kemampuan yang diperlukan untuk proyek spesifik Anda. Headset Emotiv mampu mendeteksi seluruh otak, tetapi sebagai aturan umum, BCI bekerja lebih baik dengan lebih banyak sensor. Berdasarkan logika tersebut, Emotiv Flex menggunakan hingga 32 sensor untuk pendeteksian otak maksimum, tetapi pengguna kami cenderung merasa Epoc X atau Insight sudah lebih dari cukup untuk proyek dan penelitian BCI mereka. Sementara itu, perangkat wearable otak MN8 sangat cocok untuk pengembangan aplikasi seluler BCI.

2. Penempatan Sensor: Saat memilih headset EEG, pertimbangkan di mana letak sensor dan pengaruhnya terhadap kebutuhan Anda. Sebagai contoh, beberapa perangkat BCI di pasaran hanya memiliki satu sensor atau beberapa sensor yang terletak hanya di bagian belakang kepala.

3. Sensor Basah vs. Kering: Pertimbangkan kenyamanan dan kualitas sinyal saat memilih perangkat BCI, terutama jika Anda berniat memakainya dalam jangka waktu yang lama. Saline terasa lebih nyaman daripada gel, sensor semi-kering lebih mudah digunakan daripada saline, dan sensor kering adalah yang paling praktis untuk digunakan. Bandingkan kualitas sinyal perangkat Emotiv.

4. Kompatibilitas: Pilih perangkat yang terintegrasi dengan baik dengan perangkat lunak dan perangkat keras Anda yang ada. Jika Anda ingin mengintegrasikan BCI ke dalam sistem yang sudah ada (drone, Spotify, Internet of Things, dll.), pastikan Anda memiliki akses SDK, API.

5. Dukungan: Pilih perangkat dari perusahaan yang menawarkan dukungan kuat dan memiliki komunitas pengguna yang aktif. Emotiv menawarkan Pusat Pengetahuan dan dukungan pelanggan yang luas.

6. Data dan Privasi: Privasi neural Anda sangat penting. Itulah sebabnya sejak hari pertama, Emotiv telah merancang pengumpulan data EEG-nya dengan mempertimbangkan privasi. Lihat cara Emotiv melindungi data otak Anda.

Kesimpulan

Memulai proyek BCI adalah perjalanan menarik yang menawarkan potensi besar untuk inovasi dan dampak. Baik Anda seorang pemula maupun profesional berpengalaman, Emotiv menyediakan alat dan dukungan yang Anda butuhkan untuk sukses. Dengan perangkat BCI yang tepat dan visi yang jelas, Anda dapat membuka berbagai kemungkinan baru.

Temukan perangkat BCI dan sumber daya Emotiv hari ini untuk mulai mengerjakan proyek BCI Anda. Bergabunglah dengan komunitas inovator dan peneliti yang sedang membentuk masa depan interaksi manusia-teknologi dengan teknologi BCI.

Bergabunglah dengan Komunitas Developer kami

Bagikan Proyek BCI Anda dengan kami! Tag #Emotiv di media sosial atau kirim email ke hello@emotiv.com.

Butuh bantuan lebih lanjut? HUBUNGI KAMI

Referensi

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

2. P. S. Reif, A. Strzelczyk, dan F. Rosenow, “The history of invasive EEG evaluation in epilepsy patients,” Seizure, vol. 41, hlm. 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, 20 Mei 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 dkk., “Responsive deep brain stimulation guided by ventral striatal electrophysiology of obsession durably ameliorates compulsion,” Neuron, vol. 112, no. 1, hlm. 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 (Sebelumnya 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, dan 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 dkk., “Assessment of safety of a fully implanted endovascular Brain-Computer interface for severe paralysis in 4 patients,” JAMA Neurology, vol. 80, no. 3, hlm. 270, Mar. 2023, doi: 10.1001/jamaneurol.2022.4847.

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

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

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

11. D. Pawuś dan 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, hlm. 10385, Okt. 2022, doi: 10.3390/app122010385.