Artefak

Ketika menggunakan headset EEG, beberapa sinyal dapat mengganggu pengukuran gelombang otak. Sinyal yang tidak diinginkan ini, yang disebut "artefak," terdiri dari dua tipe utama:

Artefak Intrinsik: Ini disebabkan oleh biosinyal normal yang berasal dari tubuh Anda, seperti:

• Aktivitas otot wajah, leher dan rahang: Tersenyum, mengatupkan gigi, atau cemberut, berkedip, melek, mengunyah, berbicara, memutar kepala (otot leher). Setiap kelompok otot terletak lebih dekat ke beberapa sensor EEG dan lebih jauh dari yang lain, sehingga sinyal yang terdeteksi di setiap lokasi berbeda, membuat artefak lebih sulit dihilangkan. Bahkan Emotiv menggunakan pengolahan sinyal dan metode pembelajaran mesin untuk memisahkan distribusi sinyal otot guna menyimpulkan kelompok mana yang aktif, dan oleh karena itu untuk mengidentifikasi ekspresi wajah Anda!

• Aktivitas okular: Setiap bola mata Anda memiliki konsentrasi saraf yang tinggi di permukaan belakang (retina, saraf optik) dan hampir tidak ada saraf di permukaan depan. Dengan demikian, bola mata Anda bertindak sebagai dipol besar dengan ketidakseimbangan muatan listrik dari depan ke belakang. Ketika mata Anda berputar di soketnya, medan dipol berubah arah untuk mengarah pada tempat Anda melihat, dan ini terdeteksi sebagai perubahan dalam biopotensial latar belakang yang memiliki sudut berbeda relatif terhadap setiap sensor EEG - yang berarti itu bukan sinyal umum di seluruh sensor. Artefak sinyal tambahan dihasilkan oleh otot yang mengendalikan rotasi mata Anda.

• Sinyal jantung: Jantung Anda adalah sumber signifikan sinyal otot mentah yang kadang-kadang dapat dideteksi langsung oleh beberapa atau semua saluran EEG, dengan cara yang sama seperti rekaman elektrokardiogram. Kompleks P-Q-R-S-T yang khas kadang-kadang dapat diamati secara langsung pada beberapa saluran EEG. Tipe kedua artefak jantung muncul dari pembuluh darah besar yang melebar dan berkontraksi saat jantung memompa darah melalui arteri Anda. Dinding arteri bersifat otot, dan menghasilkan sinyal sekunder saat mereka melebar dan berkontraksi seirama dengan detak jantung kita. Akhirnya, jika Anda kebetulan meletakkan sensor tepat di sebelah arteri signifikan, sensor tersebut mungkin akan berpindah secara mekanis karena perubahan bentuk dan ukuran pembuluh, menyebabkan gerakan ritmis sensor di permukaan kulit yang dapat mengubah impedansi kontak dan menginduksi voltase semu secara siklik.

Tindakan ini menciptakan sinyal otot, mata, dan biosinyal lainnya yang dapat bercampur dengan data gelombang otak. Biasanya, biosinyal ini jauh lebih besar daripada sinyal otak, membuat deteksi aktivitas otak sulit dilakukan kecuali beberapa bentuk penyaringan dan pemisahan sumber dilakukan.

Artefak intrinsik jatuh ke dalam kategori tertentu yang dapat diprediksi dan ada banyak alat preprocessing yang dapat diterapkan untuk menghapusnya secara selektif. Metode yang paling umum adalah Analisis Komponen Independen (ICA, tersedia di banyak pustaka seperti EEGLab, NME, dan lainnya), dan metode Rekonstruksi Subruang Artefak (ASR, rASR, lebih efisien secara komputasi dibandingkan ICA). Model-model ini bergantung pada memecah sinyal deret waktu menjadi berbagai komponen, kemudian merakit kembali sinyal dari subset komponen ini yang tidak terkait dengan berbagai jenis artefak.

Data EEG Emotiv dikirimkan ke PC host dalam bentuk yang bersih sebanyak mungkin, tetapi tanpa menghapus artefak biosinyal intrinsik yang mungkin menarik bagi pengguna yang berbeda, dan yang juga meningkatkan kemampuan metode ICA dan rASR untuk menghapus kelas artefak intrinsik yang diketahui karena sinyal mereka tidak terdistorsi oleh penyaringan di perangkat.

Artefak Eksintrik: Ini berasal dari sumber luar, seperti:

• Sensor yang tergelincir, headset bergerak di kepala Anda atau tersenggol

• Medan listrik yang dipancarkan dari perangkat, komputer, dan peralatan lainnya, transformator, dan kabel listrik, terutama pada frekuensi daya listrik (50/60 Hz) dan kel翻亊翻重复这些频率。频率。Bising penggaris sering kali menjadi sumber artefak terkuat dalam sinyal EEG. 

• Semua sistem EEG modern menggunakan konverter sinyal analog-ke-digital yang bekerja pada frekuensi sampling tetap. Fenomena yang dikenal dengan sampling digital adalah aliasing, yang terjadi ketika sistem sampling bertemu sinyal yang memiliki komponen frekuensi lebih tinggi dari 50% dari frekuensi sampling (frekuensi Nyquist). Sebagai contoh, saat sampling pada 128Hz, frekuensi Nyquist adalah 64Hz, sedikit lebih tinggi daripada frekuensi daya listrik 60Hz. Namun harmonisa 60Hz: [120Hz,  180Hz, 240Hz, …] "dibungkus" di sekitar frekuensi Nyquist dan muncul sebagai sinyal palsu atau "teralias" pada 8Hz, 24Hz, 16Hz, dan seterusnya, karena sistem digital mengambil sebagian dari setiap detik, ketiga, keempat… siklus sinyal frekuensi tinggi ini. Harmonis tinggi radiasi saluran daya ada karena arus dan medan yang dipancarkan dalam sistem daya jarang merupakan gelombang sinus yang sempurna. Biasanya ada daya radiasi yang terdeteksi substansial hingga sekitar harmonisa kesepuluh. Sinyal frekuensi tinggi yang teralias ini tidak dapat dibedakan dari osilasi nyata pada frekuensi yang lebih rendah dalam jangkauan sinyal otak yang khas, sehingga mereka harus dihilangkan dari sinyal masuk sebelum disajikan ke sistem sampling.

• Medan listrik statis dari objek dan orang di dekatnya yang terisi muatan: Akumulasi muatan elektrostatik dapat menghasilkan perbedaan potensial yang sangat besar antara Anda dan orang lain serta objek di sekitar. Misalnya, objek bermuatan positif akan menarik muatan negatif di tubuh Anda dan kepala menuju objek tersebut, dan muatan negatif akan terdorong menjauh, menghasilkan distribusi potensi tubuh yang tidak merata di bawah sensor EEG yang berbeda. Perangkat Emotiv menggunakan sensing dengan penghubung AC (penyaringan tinggi analog), dengan satu titik referensi, untuk membongkar distribusi muatan statis yang tidak merata hingga tingkat yang signifikan. Namun jika Anda atau salah satu sumber muatan ini bergerak, muatan bergerak di tubuh Anda menyebabkan potensi yang berubah, yang mungkin cukup cepat untuk ditransmisikan melalui filter.

• Potensi elektrostatik Anda dapat berubah secara perlahan atau seketika jika Anda mengambil muatan atau melepaskan dirinya dengan cepat, seperti dengan berjalan di atas karpet atau menyentuh benda logam, mungkin menghasilkan percikan. Potensi tubuh Anda dapat berubah hingga puluhan ribu volt dalam sekejap, beberapa detik, atau periode lebih lama. Perubahan ini dapat sementara mengalahkan sirkuit pembatalan potensi tubuh dalam sistem EEG yang dapat dikenakan, mengakibatkan lonjakan besar dan pemulihan yang lebih lambat dalam sinyal EEG.
  Sistem EEG berbasis laboratorium dapat dilindungi terhadap banyak artefak ini, misalnya dengan membatasi pergerakan subjek, menyaring secara elektrik laboratorium, melampirkan kabel grounding ke subjek untuk mencegah akumulasi elektrostatik, frekuensi sampling yang sangat tinggi, dan seterusnya.
  
  Sistem EEG nirkabel yang dapat dikenakan dan beroperasi dengan baterai tidak dapat bergantung pada langkah-langkah ini dan oleh karena itu harus menggunakan berbagai strategi mitigasi. Laju transmisi data harus seimbang dengan umur baterai, karena pemancar nirkabel cukup boros daya.

Mengurangi Gangguan

Headset EEG dirancang untuk meminimalkan kebisingan yang tidak diinginkan. Kebanyakan sumber kebisingan yang berlebihan seperti listrik statis dan interferensi elektromagnetik (misalnya, 50/60 Hz dan harmonisa dari saluran daya) muncul sebagai Kebisingan Mode Umum, di mana potensi tubuh yang mendasari berosilasi dengan cara sekitar sama di seluruh sensor. 

Perangkat Emotiv menggunakan sensor referensi titik tunggal (CMS) untuk mengukur potensi tubuh, dikombinasikan dengan sistem pembatalan aktif di domain analog (sinyal CMS dibalik dan umpan balik ke sensor DRL untuk membatalkan osilasi Mode Umum dan menghasilkan tingkat referensi EEG bising rendah untuk penguat input diferensial. Penyaringan tinggi (penghubung AC) dan penyaring analog rendah (penyaring anti-alias analog), oversampling yang signifikan pada 2048Hz, diikuti dengan penyaringan digital sub-Nyquist pada tingkat transmisi data (128 atau 256Hz) di domain digital di prosesor DSP  di headset sebelum transmisi. Langkah-langkah ini mengurangi sebagian besar sumber kebisingan eksintrik menjadi tingkat yang tidak terdeteksi ketika headset difilter dengan benar dan impedansi kontak rendah.

Artefak gerakan diminimalkan oleh desain mekanis kami yang secara independen mendukung setiap sensor dan menyesuaikan dengan ukuran serta bentuk setiap pengguna.

Bagaimana EmotivPRO Mengelola Data

Data EEG dalam EmotivPRO direkam persis seperti yang diterima dari headset. Perangkat lunak tidak secara otomatis menghapus artefak dari gerakan otot atau mata karena teknik pembersihan data (seperti ICA) bekerja lebih baik pada data mentah yang tidak difilter. Namun, seperti yang dijelaskan di atas, headset Emotiv menerapkan pemrosesan sinyal yang dirancang dengan cermat yang membantu menghasilkan sinyal bersih ketika headset mempunyai kontak yang baik, membuat data gelombang otak lebih mudah dianalisis