Um Guia para Dispositivos de Interface Cérebro-Computador
H.B. Duran
Atualizado em
23 de set. de 2024
Um Guia para Dispositivos de Interface Cérebro-Computador
H.B. Duran
Atualizado em
23 de set. de 2024
Um Guia para Dispositivos de Interface Cérebro-Computador
H.B. Duran
Atualizado em
23 de set. de 2024
Graças a projetos de grande visibilidade como o Neuralink de Elon Musk, as interfaces cérebro-computador (BCI) ganharam atenção mundial nos últimos anos. No entanto, você pode se surpreender ao saber que a tecnologia BCI já existe há mais de quatro décadas e que você não precisa de cirurgia para criar seus próprios projetos "controlados pela mente".
A Emotiv estreou em 2011, apresentando seu primeiro headset EEG sem fio como um dispositivo de jogos BCI revolucionário. Desde então, a tecnologia avançou significativamente ao lado de algoritmos de aprendizado de máquina e sensores de ondas cerebrais aprimorados. Hoje, os entusiastas de BCI ainda recorrem à Emotiv para suas necessidades de projetos de interface cérebro-computador.
Seja você um iniciante ou um profissional experiente, o mundo das BCIs oferece oportunidades emocionantes para inovação e descoberta. Aqui está um guia para dispositivos de interface cérebro-computador para ajudá-lo a entender e acessar este mundo fascinante.
Compreendendo a Tecnologia de Interface Cérebro-Computador
A tecnologia de interface cérebro-computador (BCI) permite a comunicação direta entre o cérebro e dispositivos externos. Tecnicamente, qualquer dispositivo que lê sinais cerebrais é uma BCI. Mais recentemente, o termo tem sido usado principalmente para descrever BCIs que permitem que você controle dispositivos "com a mente". A mesma tecnologia que ajuda a entender a função cerebral pode traduzir sinais cerebrais em comandos para várias tarefas, incluindo controlar o cursor de um computador, mover membros protéticos e criar experiências de jogos interativas. A tecnologia BCI está oferecendo uma nova esperança para aqueles que não podem usar seus membros, além de inovadores e hobbistas saudáveis em todos os lugares.
Como "BCI" se tornou uma palavra da moda no zeitgeist, é importante distinguir entre os tipos de dispositivos de interface cérebro-computador para aliviar a confusão e para que consumidores e instituições possam escolher o dispositivo BCI certo para eles.
Dispositivos BCI: Cirurgia vs. Headset
Existem atualmente dois tipos distintos de dispositivos de interface cérebro-computador: aqueles implantados no cérebro e aqueles que leem sinais cerebrais a partir do couro cabeludo (Fig. 1). Aqui estão as diferenças.
Figura 1. Classificação das tecnologias de aquisição de sinais de BCI. (a) é o diagrama de classificação da dimensão cirúrgica, que inclui três níveis: não invasiva, minimamente invasiva e invasiva. (b) mostra o diagrama de classificação da dimensão de detecção, que inclui três níveis: não implantação, intervenção e implantação. [1]
Intracraniana (Invasiva)
A eletroencefalografia intracraniana (iEEG) implanta eletrodos diretamente dentro da cabeça de uma pessoa. Isso permite que os médicos obtenham um sinal eletrônico claro para pesquisa, detecção e tratamento. Os implantes cerebrais podem ler dados, estimular o cérebro ou ambos. Os usos incluem, mas não se limitam a, avaliação de crises epiléticas [2], tratamento de doenças mentais [3], contorno de paralisias, viabilização de pensamento para texto ou pensamento para fala (Fig. 2) e até restauração da visão [4][5].
A Food & Drug Administration dos EUA define dispositivos BCI implantados como "neuropróteses que se conectam ao sistema nervoso central ou periférico para restaurar capacidades motoras e/ou sensoriais perdidas em pacientes com paralisia ou amputação" [6].
Figura 2. Casey Harrell, que sofre de ELA, fala novamente com a ajuda de um implante de BCI através do ensaio clínico BrainGate. (Crédito: UC Regents)
Intracraniana (Minimamente invasiva)
Pesquisadores têm experimentado métodos menos invasivos de leitura de informações diretas do cérebro. Um método é endovascular (Fig. 3), enviando eletrodos para o cérebro através de um stent pelos vasos sanguíneos [7][8].
Outro método é chamado eletrocorticografia (ECoG), que requer a colocação cirúrgica de eletrodos sob o crânio, seja sob a dura-máter (ECoG subdural) ou fora da dura-máter (ECoG epidural). O procedimento é invasivo, mas menos do que os implantes tradicionais de BCI [9].
Figura 3. A, Esquema da interface cérebro-computador (BCI) totalmente implantada. Um dispositivo com eletrodos é implantado no vaso sanguíneo do seio sagital superior (detalhe) e conectado a uma unidade transmissora receptora implantável (IRTU) no bolso subcutâneo. A IRTU se comunica com uma unidade de telemetria receptora externa (ERTU), que transmite sinais para uma unidade de controle de sinal para controlar um computador portátil ou tablet. B, BCI com um rastreador ocular para controle do computador. O rastreamento ocular é usado para mover o cursor, e a BCI é usada para clicar. C, BCI sem rastreamento ocular para controle do computador. Um scanner de itens destaca os itens em sequência, e a BCI é usada para clicar em um item quando ele é destacado [7].
BCI Não Invasiva (Headsets EEG)
Figura 4. John participa do BCI4Kids, um programa que ajuda crianças com deficiências a interagir com seu ambiente usando interfaces cérebro-computador. Você pode ver a arte movida pelo cérebro do John AQUI.
Os dispositivos de BCI não invasivos usam eletrodos para ler sinais elétricos através do couro cabeludo de uma pessoa. Este processo tradicionalmente se limitava ao ambiente de laboratório, mas o surgimento de dispositivos de EEG sem fio de nível de pesquisa permitiu leituras precisas de ondas cerebrais em qualquer lugar (Fig. 4).
Atualmente, existem dezenas de headsets de BCI não invasivos no mercado — muitos dos quais são projetados com um único propósito em mente, como monitoramento do sono ou do foco. Os preços podem variar de algumas centenas de dólares a centenas de milhares. A Emotiv oferece a gama mais versátil e acessível de dispositivos BCI sem fio, variando de dois sensores até 32, usados por neurocientistas, estudantes, educadores, inovadores, gamers, hobbistas e artistas em todo o mundo.
De acordo com uma auditoria de 2022 de artigos revisados por pares [10], a Emotiv é o dispositivo de EEG de consumo mais utilizado (67,69%) para pesquisa científica. Os pesquisadores confiam na Emotiv por seu desempenho cientificamente validado, acessibilidade em comparação aos equipamentos de laboratório de EEG tradicionais e versatilidade. O mesmo headset Emotiv usado em um laboratório universitário para realizar pesquisas inovadoras sobre o cérebro humano pode ser compartilhado com o departamento de música para uma apresentação de BCI, depois passado para o departamento de psicologia para aprendizado prático e compartilhado com um clube de BCI de estudantes para corrida de drones controlados pela mente.
Dispositivos BCI Emotiv
Na Emotiv, temos dispositivos BCI sem fio para iniciantes e usuários experientes.
Acima: Uma cadeira de rodas é controlada usando o Emotiv FLEX como um dispositivo BCI [11].
Acima: Um estudante usa o Epoc X e uma placa Arduino para controlar um braço robótico. (Fonte: Matt Su)
Acima: Um estudante da Universidade da Flórida usa um dispositivo BCI Emotiv Insight para controlar um drone. (Fonte)
Figura 5. A gamer da Twitch Perrikaryal usa com sucesso um dispositivo vestível cerebral Emotiv MN8 de 2 canais para controlar um jogo de Halo com BCI.
Como Começar com Seu Projeto BCI
Já tem experiência com programação? | Novo em BCI? |
Comece por aqui:
| Aqui está um guia de introdução: |
Como Eu Uso BCI?
Você precisa de cinco elementos básicos para iniciar seu projeto de BCI.
Um objetivo claro
Dispositivo de aquisição de sinal, como um headset EEG da Emotiv
Software de processamento de sinal, como o EmotivBCI.
Comandos BCI atribuídos (requer alguma experiência em programação)
Acesso ao dispositivo que você deseja controlar via SDK, placa Arduino, etc.
Um dispositivo para receber comandos de BCI
Escolhendo os Dispositivos BCI Certos
Selecionar o dispositivo BCI apropriado é crucial para o sucesso do seu projeto. Aqui estão algumas considerações importantes:
Facilidade de Uso: Procure um dispositivo que seja amigável e fácil de configurar, especialmente se você for iniciante. Os dispositivos BCI da Emotiv são configurados em minutos com sensores secos, semi-secos e salinos.
Funcionalidade: Certifique-se de que o dispositivo oferece os recursos e capacidades necessários para o seu projeto específico. Os headsets Emotiv realizam a detecção de todo o cérebro, mas, como regra geral, a BCI funciona melhor com mais sensores. Por essa lógica, o Emotiv Flex usa até 32 sensores para máxima detecção cerebral, mas nossos usuários costumam achar o Epoc X ou o Insight mais do que adequados para seus projetos de BCI e pesquisas. Os dispositivos vestíveis cerebrais MN8, por sua vez, são perfeitos para desenvolvimento de aplicativos móveis de BCI.
Posicionamento dos Sensores: Ao selecionar um headset EEG, considere onde os sensores estão localizados e como isso afeta suas necessidades. Por exemplo, alguns dispositivos BCI no mercado possuem apenas um sensor ou múltiplos sensores localizados apenas na parte de trás da cabeça.
Sensores Úmidos vs. Secos: Considere o conforto e a qualidade do sinal ao selecionar um dispositivo BCI, especialmente se você pretende usá-lo por longos períodos de tempo. A solução salina é mais confortável do que o gel, sensores semi-secos são mais fáceis de usar do que a solução salina e os sensores secos são os mais convenientes de usar. Compare a qualidade do sinal dos dispositivos Emotiv.
Compatibilidade: Escolha um dispositivo que se integre bem com suas ferramentas de software e hardware existentes. Se você deseja integrar a BCI a um sistema existente (drones, Spotify, Internet das Coisas, etc.), certifique-se de ter acesso à SDK ou API.
Suporte: Escolha um dispositivo de uma empresa que ofereça um suporte forte e tenha uma comunidade de usuários engajada. A Emotiv oferece uma extensa Base de Conhecimento e suporte ao cliente.
Dados e Privacidade: Sua privacidade neural importa. É por isso que, desde o primeiro dia, a Emotiv projetou sua coleta de dados de EEG com a privacidade em mente. Veja como a Emotiv protege seus dados cerebrais.
Conclusão
Iniciar um projeto de BCI é uma jornada emocionante que oferece um imenso potencial de inovação e impacto. Seja você um iniciante ou um profissional experiente, a Emotiv fornece as ferramentas e o suporte de que você precisa para ter sucesso. Com o dispositivo BCI certo e uma visão clara, você pode desbloquear novas possibilidades.
Descubra os dispositivos BCI e recursos da Emotiv hoje para começar a trabalhar em seu projeto de BCI. Junte-se à comunidade de inovadores e pesquisadores que estão moldando o futuro da interação humano-tecnologia com a tecnologia BCI.
Junte-se à nossa Comunidade de Desenvolvedores
Compartilhe seus projetos de BCI conosco! Marque #Emotiv nas redes sociais ou envie um e-mail para hello@emotiv.com.
Precisa de mais ajuda? ENTRE EM CONTATO CONOSCO
Referências
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. Disponível em: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2667325824001559
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.
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
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.
“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 (Formerly Twitter). https://x.com/neuralink/status/1836118060308271306?ref_src=twsrc%5Egoogle%7Ctwcamp%5Eserp%7Ctwgr%5Etweet
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.
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.
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.
R. P. N. Rao, “Semi-Invasive BCIs,” in Cambridge University Press eBooks, 2013, pp. 149–176. doi: 10.1017/cbo9781139032803.012.
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.
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.
Graças a projetos de grande visibilidade como o Neuralink de Elon Musk, as interfaces cérebro-computador (BCI) ganharam atenção mundial nos últimos anos. No entanto, você pode se surpreender ao saber que a tecnologia BCI já existe há mais de quatro décadas e que você não precisa de cirurgia para criar seus próprios projetos "controlados pela mente".
A Emotiv estreou em 2011, apresentando seu primeiro headset EEG sem fio como um dispositivo de jogos BCI revolucionário. Desde então, a tecnologia avançou significativamente ao lado de algoritmos de aprendizado de máquina e sensores de ondas cerebrais aprimorados. Hoje, os entusiastas de BCI ainda recorrem à Emotiv para suas necessidades de projetos de interface cérebro-computador.
Seja você um iniciante ou um profissional experiente, o mundo das BCIs oferece oportunidades emocionantes para inovação e descoberta. Aqui está um guia para dispositivos de interface cérebro-computador para ajudá-lo a entender e acessar este mundo fascinante.
Compreendendo a Tecnologia de Interface Cérebro-Computador
A tecnologia de interface cérebro-computador (BCI) permite a comunicação direta entre o cérebro e dispositivos externos. Tecnicamente, qualquer dispositivo que lê sinais cerebrais é uma BCI. Mais recentemente, o termo tem sido usado principalmente para descrever BCIs que permitem que você controle dispositivos "com a mente". A mesma tecnologia que ajuda a entender a função cerebral pode traduzir sinais cerebrais em comandos para várias tarefas, incluindo controlar o cursor de um computador, mover membros protéticos e criar experiências de jogos interativas. A tecnologia BCI está oferecendo uma nova esperança para aqueles que não podem usar seus membros, além de inovadores e hobbistas saudáveis em todos os lugares.
Como "BCI" se tornou uma palavra da moda no zeitgeist, é importante distinguir entre os tipos de dispositivos de interface cérebro-computador para aliviar a confusão e para que consumidores e instituições possam escolher o dispositivo BCI certo para eles.
Dispositivos BCI: Cirurgia vs. Headset
Existem atualmente dois tipos distintos de dispositivos de interface cérebro-computador: aqueles implantados no cérebro e aqueles que leem sinais cerebrais a partir do couro cabeludo (Fig. 1). Aqui estão as diferenças.
Figura 1. Classificação das tecnologias de aquisição de sinais de BCI. (a) é o diagrama de classificação da dimensão cirúrgica, que inclui três níveis: não invasiva, minimamente invasiva e invasiva. (b) mostra o diagrama de classificação da dimensão de detecção, que inclui três níveis: não implantação, intervenção e implantação. [1]
Intracraniana (Invasiva)
A eletroencefalografia intracraniana (iEEG) implanta eletrodos diretamente dentro da cabeça de uma pessoa. Isso permite que os médicos obtenham um sinal eletrônico claro para pesquisa, detecção e tratamento. Os implantes cerebrais podem ler dados, estimular o cérebro ou ambos. Os usos incluem, mas não se limitam a, avaliação de crises epiléticas [2], tratamento de doenças mentais [3], contorno de paralisias, viabilização de pensamento para texto ou pensamento para fala (Fig. 2) e até restauração da visão [4][5].
A Food & Drug Administration dos EUA define dispositivos BCI implantados como "neuropróteses que se conectam ao sistema nervoso central ou periférico para restaurar capacidades motoras e/ou sensoriais perdidas em pacientes com paralisia ou amputação" [6].
Figura 2. Casey Harrell, que sofre de ELA, fala novamente com a ajuda de um implante de BCI através do ensaio clínico BrainGate. (Crédito: UC Regents)
Intracraniana (Minimamente invasiva)
Pesquisadores têm experimentado métodos menos invasivos de leitura de informações diretas do cérebro. Um método é endovascular (Fig. 3), enviando eletrodos para o cérebro através de um stent pelos vasos sanguíneos [7][8].
Outro método é chamado eletrocorticografia (ECoG), que requer a colocação cirúrgica de eletrodos sob o crânio, seja sob a dura-máter (ECoG subdural) ou fora da dura-máter (ECoG epidural). O procedimento é invasivo, mas menos do que os implantes tradicionais de BCI [9].
Figura 3. A, Esquema da interface cérebro-computador (BCI) totalmente implantada. Um dispositivo com eletrodos é implantado no vaso sanguíneo do seio sagital superior (detalhe) e conectado a uma unidade transmissora receptora implantável (IRTU) no bolso subcutâneo. A IRTU se comunica com uma unidade de telemetria receptora externa (ERTU), que transmite sinais para uma unidade de controle de sinal para controlar um computador portátil ou tablet. B, BCI com um rastreador ocular para controle do computador. O rastreamento ocular é usado para mover o cursor, e a BCI é usada para clicar. C, BCI sem rastreamento ocular para controle do computador. Um scanner de itens destaca os itens em sequência, e a BCI é usada para clicar em um item quando ele é destacado [7].
BCI Não Invasiva (Headsets EEG)
Figura 4. John participa do BCI4Kids, um programa que ajuda crianças com deficiências a interagir com seu ambiente usando interfaces cérebro-computador. Você pode ver a arte movida pelo cérebro do John AQUI.
Os dispositivos de BCI não invasivos usam eletrodos para ler sinais elétricos através do couro cabeludo de uma pessoa. Este processo tradicionalmente se limitava ao ambiente de laboratório, mas o surgimento de dispositivos de EEG sem fio de nível de pesquisa permitiu leituras precisas de ondas cerebrais em qualquer lugar (Fig. 4).
Atualmente, existem dezenas de headsets de BCI não invasivos no mercado — muitos dos quais são projetados com um único propósito em mente, como monitoramento do sono ou do foco. Os preços podem variar de algumas centenas de dólares a centenas de milhares. A Emotiv oferece a gama mais versátil e acessível de dispositivos BCI sem fio, variando de dois sensores até 32, usados por neurocientistas, estudantes, educadores, inovadores, gamers, hobbistas e artistas em todo o mundo.
De acordo com uma auditoria de 2022 de artigos revisados por pares [10], a Emotiv é o dispositivo de EEG de consumo mais utilizado (67,69%) para pesquisa científica. Os pesquisadores confiam na Emotiv por seu desempenho cientificamente validado, acessibilidade em comparação aos equipamentos de laboratório de EEG tradicionais e versatilidade. O mesmo headset Emotiv usado em um laboratório universitário para realizar pesquisas inovadoras sobre o cérebro humano pode ser compartilhado com o departamento de música para uma apresentação de BCI, depois passado para o departamento de psicologia para aprendizado prático e compartilhado com um clube de BCI de estudantes para corrida de drones controlados pela mente.
Dispositivos BCI Emotiv
Na Emotiv, temos dispositivos BCI sem fio para iniciantes e usuários experientes.
Acima: Uma cadeira de rodas é controlada usando o Emotiv FLEX como um dispositivo BCI [11].
Acima: Um estudante usa o Epoc X e uma placa Arduino para controlar um braço robótico. (Fonte: Matt Su)
Acima: Um estudante da Universidade da Flórida usa um dispositivo BCI Emotiv Insight para controlar um drone. (Fonte)
Figura 5. A gamer da Twitch Perrikaryal usa com sucesso um dispositivo vestível cerebral Emotiv MN8 de 2 canais para controlar um jogo de Halo com BCI.
Como Começar com Seu Projeto BCI
Já tem experiência com programação? | Novo em BCI? |
Comece por aqui:
| Aqui está um guia de introdução: |
Como Eu Uso BCI?
Você precisa de cinco elementos básicos para iniciar seu projeto de BCI.
Um objetivo claro
Dispositivo de aquisição de sinal, como um headset EEG da Emotiv
Software de processamento de sinal, como o EmotivBCI.
Comandos BCI atribuídos (requer alguma experiência em programação)
Acesso ao dispositivo que você deseja controlar via SDK, placa Arduino, etc.
Um dispositivo para receber comandos de BCI
Escolhendo os Dispositivos BCI Certos
Selecionar o dispositivo BCI apropriado é crucial para o sucesso do seu projeto. Aqui estão algumas considerações importantes:
Facilidade de Uso: Procure um dispositivo que seja amigável e fácil de configurar, especialmente se você for iniciante. Os dispositivos BCI da Emotiv são configurados em minutos com sensores secos, semi-secos e salinos.
Funcionalidade: Certifique-se de que o dispositivo oferece os recursos e capacidades necessários para o seu projeto específico. Os headsets Emotiv realizam a detecção de todo o cérebro, mas, como regra geral, a BCI funciona melhor com mais sensores. Por essa lógica, o Emotiv Flex usa até 32 sensores para máxima detecção cerebral, mas nossos usuários costumam achar o Epoc X ou o Insight mais do que adequados para seus projetos de BCI e pesquisas. Os dispositivos vestíveis cerebrais MN8, por sua vez, são perfeitos para desenvolvimento de aplicativos móveis de BCI.
Posicionamento dos Sensores: Ao selecionar um headset EEG, considere onde os sensores estão localizados e como isso afeta suas necessidades. Por exemplo, alguns dispositivos BCI no mercado possuem apenas um sensor ou múltiplos sensores localizados apenas na parte de trás da cabeça.
Sensores Úmidos vs. Secos: Considere o conforto e a qualidade do sinal ao selecionar um dispositivo BCI, especialmente se você pretende usá-lo por longos períodos de tempo. A solução salina é mais confortável do que o gel, sensores semi-secos são mais fáceis de usar do que a solução salina e os sensores secos são os mais convenientes de usar. Compare a qualidade do sinal dos dispositivos Emotiv.
Compatibilidade: Escolha um dispositivo que se integre bem com suas ferramentas de software e hardware existentes. Se você deseja integrar a BCI a um sistema existente (drones, Spotify, Internet das Coisas, etc.), certifique-se de ter acesso à SDK ou API.
Suporte: Escolha um dispositivo de uma empresa que ofereça um suporte forte e tenha uma comunidade de usuários engajada. A Emotiv oferece uma extensa Base de Conhecimento e suporte ao cliente.
Dados e Privacidade: Sua privacidade neural importa. É por isso que, desde o primeiro dia, a Emotiv projetou sua coleta de dados de EEG com a privacidade em mente. Veja como a Emotiv protege seus dados cerebrais.
Conclusão
Iniciar um projeto de BCI é uma jornada emocionante que oferece um imenso potencial de inovação e impacto. Seja você um iniciante ou um profissional experiente, a Emotiv fornece as ferramentas e o suporte de que você precisa para ter sucesso. Com o dispositivo BCI certo e uma visão clara, você pode desbloquear novas possibilidades.
Descubra os dispositivos BCI e recursos da Emotiv hoje para começar a trabalhar em seu projeto de BCI. Junte-se à comunidade de inovadores e pesquisadores que estão moldando o futuro da interação humano-tecnologia com a tecnologia BCI.
Junte-se à nossa Comunidade de Desenvolvedores
Compartilhe seus projetos de BCI conosco! Marque #Emotiv nas redes sociais ou envie um e-mail para hello@emotiv.com.
Precisa de mais ajuda? ENTRE EM CONTATO CONOSCO
Referências
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. Disponível em: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2667325824001559
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.
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
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.
“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 (Formerly Twitter). https://x.com/neuralink/status/1836118060308271306?ref_src=twsrc%5Egoogle%7Ctwcamp%5Eserp%7Ctwgr%5Etweet
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.
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.
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.
R. P. N. Rao, “Semi-Invasive BCIs,” in Cambridge University Press eBooks, 2013, pp. 149–176. doi: 10.1017/cbo9781139032803.012.
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.
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.
Graças a projetos de grande visibilidade como o Neuralink de Elon Musk, as interfaces cérebro-computador (BCI) ganharam atenção mundial nos últimos anos. No entanto, você pode se surpreender ao saber que a tecnologia BCI já existe há mais de quatro décadas e que você não precisa de cirurgia para criar seus próprios projetos "controlados pela mente".
A Emotiv estreou em 2011, apresentando seu primeiro headset EEG sem fio como um dispositivo de jogos BCI revolucionário. Desde então, a tecnologia avançou significativamente ao lado de algoritmos de aprendizado de máquina e sensores de ondas cerebrais aprimorados. Hoje, os entusiastas de BCI ainda recorrem à Emotiv para suas necessidades de projetos de interface cérebro-computador.
Seja você um iniciante ou um profissional experiente, o mundo das BCIs oferece oportunidades emocionantes para inovação e descoberta. Aqui está um guia para dispositivos de interface cérebro-computador para ajudá-lo a entender e acessar este mundo fascinante.
Compreendendo a Tecnologia de Interface Cérebro-Computador
A tecnologia de interface cérebro-computador (BCI) permite a comunicação direta entre o cérebro e dispositivos externos. Tecnicamente, qualquer dispositivo que lê sinais cerebrais é uma BCI. Mais recentemente, o termo tem sido usado principalmente para descrever BCIs que permitem que você controle dispositivos "com a mente". A mesma tecnologia que ajuda a entender a função cerebral pode traduzir sinais cerebrais em comandos para várias tarefas, incluindo controlar o cursor de um computador, mover membros protéticos e criar experiências de jogos interativas. A tecnologia BCI está oferecendo uma nova esperança para aqueles que não podem usar seus membros, além de inovadores e hobbistas saudáveis em todos os lugares.
Como "BCI" se tornou uma palavra da moda no zeitgeist, é importante distinguir entre os tipos de dispositivos de interface cérebro-computador para aliviar a confusão e para que consumidores e instituições possam escolher o dispositivo BCI certo para eles.
Dispositivos BCI: Cirurgia vs. Headset
Existem atualmente dois tipos distintos de dispositivos de interface cérebro-computador: aqueles implantados no cérebro e aqueles que leem sinais cerebrais a partir do couro cabeludo (Fig. 1). Aqui estão as diferenças.
Figura 1. Classificação das tecnologias de aquisição de sinais de BCI. (a) é o diagrama de classificação da dimensão cirúrgica, que inclui três níveis: não invasiva, minimamente invasiva e invasiva. (b) mostra o diagrama de classificação da dimensão de detecção, que inclui três níveis: não implantação, intervenção e implantação. [1]
Intracraniana (Invasiva)
A eletroencefalografia intracraniana (iEEG) implanta eletrodos diretamente dentro da cabeça de uma pessoa. Isso permite que os médicos obtenham um sinal eletrônico claro para pesquisa, detecção e tratamento. Os implantes cerebrais podem ler dados, estimular o cérebro ou ambos. Os usos incluem, mas não se limitam a, avaliação de crises epiléticas [2], tratamento de doenças mentais [3], contorno de paralisias, viabilização de pensamento para texto ou pensamento para fala (Fig. 2) e até restauração da visão [4][5].
A Food & Drug Administration dos EUA define dispositivos BCI implantados como "neuropróteses que se conectam ao sistema nervoso central ou periférico para restaurar capacidades motoras e/ou sensoriais perdidas em pacientes com paralisia ou amputação" [6].
Figura 2. Casey Harrell, que sofre de ELA, fala novamente com a ajuda de um implante de BCI através do ensaio clínico BrainGate. (Crédito: UC Regents)
Intracraniana (Minimamente invasiva)
Pesquisadores têm experimentado métodos menos invasivos de leitura de informações diretas do cérebro. Um método é endovascular (Fig. 3), enviando eletrodos para o cérebro através de um stent pelos vasos sanguíneos [7][8].
Outro método é chamado eletrocorticografia (ECoG), que requer a colocação cirúrgica de eletrodos sob o crânio, seja sob a dura-máter (ECoG subdural) ou fora da dura-máter (ECoG epidural). O procedimento é invasivo, mas menos do que os implantes tradicionais de BCI [9].
Figura 3. A, Esquema da interface cérebro-computador (BCI) totalmente implantada. Um dispositivo com eletrodos é implantado no vaso sanguíneo do seio sagital superior (detalhe) e conectado a uma unidade transmissora receptora implantável (IRTU) no bolso subcutâneo. A IRTU se comunica com uma unidade de telemetria receptora externa (ERTU), que transmite sinais para uma unidade de controle de sinal para controlar um computador portátil ou tablet. B, BCI com um rastreador ocular para controle do computador. O rastreamento ocular é usado para mover o cursor, e a BCI é usada para clicar. C, BCI sem rastreamento ocular para controle do computador. Um scanner de itens destaca os itens em sequência, e a BCI é usada para clicar em um item quando ele é destacado [7].
BCI Não Invasiva (Headsets EEG)
Figura 4. John participa do BCI4Kids, um programa que ajuda crianças com deficiências a interagir com seu ambiente usando interfaces cérebro-computador. Você pode ver a arte movida pelo cérebro do John AQUI.
Os dispositivos de BCI não invasivos usam eletrodos para ler sinais elétricos através do couro cabeludo de uma pessoa. Este processo tradicionalmente se limitava ao ambiente de laboratório, mas o surgimento de dispositivos de EEG sem fio de nível de pesquisa permitiu leituras precisas de ondas cerebrais em qualquer lugar (Fig. 4).
Atualmente, existem dezenas de headsets de BCI não invasivos no mercado — muitos dos quais são projetados com um único propósito em mente, como monitoramento do sono ou do foco. Os preços podem variar de algumas centenas de dólares a centenas de milhares. A Emotiv oferece a gama mais versátil e acessível de dispositivos BCI sem fio, variando de dois sensores até 32, usados por neurocientistas, estudantes, educadores, inovadores, gamers, hobbistas e artistas em todo o mundo.
De acordo com uma auditoria de 2022 de artigos revisados por pares [10], a Emotiv é o dispositivo de EEG de consumo mais utilizado (67,69%) para pesquisa científica. Os pesquisadores confiam na Emotiv por seu desempenho cientificamente validado, acessibilidade em comparação aos equipamentos de laboratório de EEG tradicionais e versatilidade. O mesmo headset Emotiv usado em um laboratório universitário para realizar pesquisas inovadoras sobre o cérebro humano pode ser compartilhado com o departamento de música para uma apresentação de BCI, depois passado para o departamento de psicologia para aprendizado prático e compartilhado com um clube de BCI de estudantes para corrida de drones controlados pela mente.
Dispositivos BCI Emotiv
Na Emotiv, temos dispositivos BCI sem fio para iniciantes e usuários experientes.
Acima: Uma cadeira de rodas é controlada usando o Emotiv FLEX como um dispositivo BCI [11].
Acima: Um estudante usa o Epoc X e uma placa Arduino para controlar um braço robótico. (Fonte: Matt Su)
Acima: Um estudante da Universidade da Flórida usa um dispositivo BCI Emotiv Insight para controlar um drone. (Fonte)
Figura 5. A gamer da Twitch Perrikaryal usa com sucesso um dispositivo vestível cerebral Emotiv MN8 de 2 canais para controlar um jogo de Halo com BCI.
Como Começar com Seu Projeto BCI
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Como Eu Uso BCI?
Você precisa de cinco elementos básicos para iniciar seu projeto de BCI.
Um objetivo claro
Dispositivo de aquisição de sinal, como um headset EEG da Emotiv
Software de processamento de sinal, como o EmotivBCI.
Comandos BCI atribuídos (requer alguma experiência em programação)
Acesso ao dispositivo que você deseja controlar via SDK, placa Arduino, etc.
Um dispositivo para receber comandos de BCI
Escolhendo os Dispositivos BCI Certos
Selecionar o dispositivo BCI apropriado é crucial para o sucesso do seu projeto. Aqui estão algumas considerações importantes:
Facilidade de Uso: Procure um dispositivo que seja amigável e fácil de configurar, especialmente se você for iniciante. Os dispositivos BCI da Emotiv são configurados em minutos com sensores secos, semi-secos e salinos.
Funcionalidade: Certifique-se de que o dispositivo oferece os recursos e capacidades necessários para o seu projeto específico. Os headsets Emotiv realizam a detecção de todo o cérebro, mas, como regra geral, a BCI funciona melhor com mais sensores. Por essa lógica, o Emotiv Flex usa até 32 sensores para máxima detecção cerebral, mas nossos usuários costumam achar o Epoc X ou o Insight mais do que adequados para seus projetos de BCI e pesquisas. Os dispositivos vestíveis cerebrais MN8, por sua vez, são perfeitos para desenvolvimento de aplicativos móveis de BCI.
Posicionamento dos Sensores: Ao selecionar um headset EEG, considere onde os sensores estão localizados e como isso afeta suas necessidades. Por exemplo, alguns dispositivos BCI no mercado possuem apenas um sensor ou múltiplos sensores localizados apenas na parte de trás da cabeça.
Sensores Úmidos vs. Secos: Considere o conforto e a qualidade do sinal ao selecionar um dispositivo BCI, especialmente se você pretende usá-lo por longos períodos de tempo. A solução salina é mais confortável do que o gel, sensores semi-secos são mais fáceis de usar do que a solução salina e os sensores secos são os mais convenientes de usar. Compare a qualidade do sinal dos dispositivos Emotiv.
Compatibilidade: Escolha um dispositivo que se integre bem com suas ferramentas de software e hardware existentes. Se você deseja integrar a BCI a um sistema existente (drones, Spotify, Internet das Coisas, etc.), certifique-se de ter acesso à SDK ou API.
Suporte: Escolha um dispositivo de uma empresa que ofereça um suporte forte e tenha uma comunidade de usuários engajada. A Emotiv oferece uma extensa Base de Conhecimento e suporte ao cliente.
Dados e Privacidade: Sua privacidade neural importa. É por isso que, desde o primeiro dia, a Emotiv projetou sua coleta de dados de EEG com a privacidade em mente. Veja como a Emotiv protege seus dados cerebrais.
Conclusão
Iniciar um projeto de BCI é uma jornada emocionante que oferece um imenso potencial de inovação e impacto. Seja você um iniciante ou um profissional experiente, a Emotiv fornece as ferramentas e o suporte de que você precisa para ter sucesso. Com o dispositivo BCI certo e uma visão clara, você pode desbloquear novas possibilidades.
Descubra os dispositivos BCI e recursos da Emotiv hoje para começar a trabalhar em seu projeto de BCI. Junte-se à comunidade de inovadores e pesquisadores que estão moldando o futuro da interação humano-tecnologia com a tecnologia BCI.
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Referências
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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.
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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.
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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.
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