Um Guia para Dispositivos de Interface Cérebro-Computador
Heidi Duran
23 de set. de 2024
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Graças a projetos de alto perfil como o Neuralink de Elon Musk, as interfaces cérebro-computador (BCI) ganharam atenção mundial nos últimos anos. No entanto, você pode se surpreender ao descobrir que a tecnologia BCI 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 jogo BCI revolucionário. Desde então, a tecnologia avançou significativamente junto com algoritmos de aprendizado de máquina e sensores de ondas cerebrais aprimorados. Hoje, os entusiastas da BCI ainda recorrem à EMOTIV para suas necessidades de projetos de interface cérebro-computador.
Se você é um iniciante ou um profissional experiente, o mundo da BCI oferece oportunidades empolgantes para inovação e descoberta. Aqui está um guia para dispositivos de interface cérebro-computador que o ajudará a entender e acessar este fascinante mundo.
Entendendo 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 BCI. Mais recentemente, o termo tem sido usado principalmente para descrever BCIs que permitem que você "controla dispositivos pela mente". A mesma tecnologia que ajuda a entender a função cerebral pode traduzir sinais cerebrais em comandos para várias tarefas, incluindo controlar um cursor de computador, mover membros protéticos e criar experiências de jogo interativas. A tecnologia BCI está oferecendo novas esperanças para aqueles que não podem usar seus membros, além de inovadores e entusiastas em todos os lugares.
Desde que "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
Atualmente, existem dois tipos distintos de dispositivos de interface cérebro-computador; aqueles implantados no cérebro e aqueles que leem sinais cerebrais do couro cabeludo (Fig. 1). Aqui estão as diferenças.
Figura 1. Classificação das tecnologias de aquisição de sinal BCI. (a) é o diagrama de classificação da dimensão cirúrgica, que inclui três níveis: não invasivo, minimamente invasivo e invasivo. (b) mostra o diagrama de classificação da dimensão de detecção, que inclui três níveis: não implantação, intervenção e implantação. [1]
Intracraniano (Invasivo)
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, avaliar convulsões epiléticas [2], tratar doenças mentais [3], contornar paralisia, possibilitar conversão de pensamento em texto ou fala (Fig. 2) e até restauração da visão [4][5].
O U.S. Food & Drug Administration 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 ALS, fala novamente com a ajuda de um implante BCI através do ensaio clínico BrainGate. (Crédito: UC Regents)
Intracraniano (Minimamente invasivo)
Pesquisadores experimentaram 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 de 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 BCI tradicionais [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 (inseto) e conectado a uma unidade receptora transmissora implantável (IRTU) no bolso subcutâneo. A IRTU se comunica com uma unidade de telemetria receptora externa (ERTU), que retransmite sinais para uma unidade de controle de sinal para controlar um laptop ou tablet. B. BCI com um rastreador ocular para controle do computador. O rastreamento ocular é usado para mover o cursor, e o BCI é usado para clicar. C. BCI sem rastreamento ocular para controle do computador. Um scanner de itens destaca itens em sequência, e o BCI é usado para clicar em um item quando destacado [7].
BCI Não Invasivo (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 obra de arte de John movida pela mente AQUI.
Dispositivos BCI não invasivos usam eletrodos para ler sinais elétricos através do couro cabeludo de uma pessoa. Esse processo foi tradicionalmente limitado a um ambiente de laboratório, mas o advento de dispositivos EEG sem fio de qualidade de pesquisa permitiu leituras precisas de ondas cerebrais em qualquer lugar (Fig. 4).
Atualmente, há dezenas de headsets BCI não invasivos no mercado—muitos dos quais são projetados com um propósito em mente, como monitoramento de sono ou foco. Os preços podem variar de algumas centenas de dólares a centenas de milhares. A EMOTIV oferece a gama de dispositivos BCI sem fio mais versátil e acessível, variando de dois sensores até 32, usados por neurocientistas, estudantes, educadores, inovadores, jogadores, entusiastas e artistas em todo o mundo.
De acordo com uma auditoria de 2022 de artigos revisados por pares [10], a EMOTIV é o dispositivo EEG de consumo mais utilizado (67,69%) para pesquisa científica. Pesquisadores confiam na EMOTIV por seu desempenho cientificamente validado, custo acessível em comparação com equipamentos de laboratório EEG tradicionais e versatilidade. O mesmo headset EMOTIV usado em um laboratório universitário para conduzir pesquisas de ponta sobre o cérebro humano pode ser compartilhado com o departamento de música para uma performance BCI, depois passado para o departamento de psicologia para aprendizagem prática, e compartilhado com um clube de BCI de estudantes para correr drones controlados pela mente.
Dispositivos BCI da EMOTIV
Na EMOTIV, temos dispositivos BCI sem fio para iniciantes e usuários experientes.
Acima: Uma cadeira de rodas é controlada usando a EMOTIV FLEX como um dispositivo BCI [11].
Acima: Um estudante usa 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. O gamer do Twitch Perrikaryal usa com sucesso um dispositivo brain wearable EMOTIV MN8 de 2 canais para controlar um jogo de Halo com BCI.
Como Começar com Seu Projeto BCI
Já tem experiência em programação? | Novo na BCI? |
Comece aqui: | Aqui está um guia de início: |
Como Uso a BCI?
Você precisa de cinco elementos básicos para começar seu projeto BCI.
Um objetivo claro
Dispositivo de aquisição de sinal, como um headset EEG da EMOTIV
Software de processamento de sinal, como EmotivBCI.
Comandos BCI atribuídos (alguma experiência em programação é necessária)
Acesso ao dispositivo que você deseja controlar via SDK, placa Arduino, etc.
Um dispositivo para receber comandos BCI
Escolhendo os Dispositivos BCI Certos
Selecionar o dispositivo BCI apropriado é crucial para o sucesso do seu projeto. Aqui estão algumas considerações-chave:
Facilidade de Uso: Procure um dispositivo que seja amigável e fácil de configurar, especialmente se você é um 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 seu projeto específico. Os headsets EMOTIV são de sensoriamento cerebral completo, mas como regra geral, a BCI funciona melhor com mais sensores. Por essa lógica, a EMOTIV FLEX utiliza até 32 sensores para máximo sensoriamento cerebral, mas nossos usuários tendem a achar o EPOC X ou Insight mais do que adequados para seus projetos de BCI e pesquisas. Os dispositivos brainwear MN8, por sua vez, são perfeitos para desenvolvimento de aplicativos móveis BCI.
Posicionamento dos Sensores: Ao selecionar um headset EEG, considere onde os sensores estão localizados e como isso impacta suas necessidades. Por exemplo, alguns dispositivos BCI no mercado têm 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. Os sensores salinos são mais confortáveis do que os de gel, os sensores semi-secos são mais fáceis de usar do que os salinos, 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 em um sistema existente (drones, Spotify, Internet das Coisas, etc.), verifique se você tem acesso a SDK, API.
Suporte: Escolha um dispositivo de uma empresa que ofereça forte suporte 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 é importante. É por isso que, desde o primeiro dia, a EMOTIV projetou sua coleta de dados EEG com a privacidade em mente. Veja como a EMOTIV protege seus dados cerebrais.
Conclusão
Iniciar um projeto BCI é uma jornada empolgante que oferece imenso potencial para inovação e impacto. Seja você um iniciante ou um profissional experiente, a EMOTIV fornece as ferramentas e o suporte que você precisa para ter sucesso. Com o dispositivo BCI certo e uma visão clara, você pode desbloquear novas possibilidades.
Descubra os dispositivos e recursos BCI da EMOTIV hoje para começar a trabalhar em seu projeto 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 BCI conosco! Marque #EMOTIV nas redes sociais ou envie um e-mail para hello@emotiv.com.
Precisa de mais ajuda? CONTATE-NOS
Referências
Y. Sun et al., “Aquisição de sinal de interfaces cérebro-computador: Uma revisão da perspectiva de crossover médico-engenharia,” Fundamental Research, Abr. 2024, doi: 10.1016/j.fmre.2024.04.011. Disponível: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2667325824001559
P. S. Reif, A. Strzelczyk, e F. Rosenow, “A história da avaliação EEG invasiva em pacientes epilépticos,” Seizure, vol. 41, pp. 191–195, Abr. 2016, doi: 10.1016/j.seizure.2016.04.006.
Center for Devices and Radiological Health, “Dispositivos de Interface Cérebro-Computador (BCI) Implantados para Pacientes com Paralisia ou Amputação - Considerações Não Clínicas e Clínicas,” U.S. Food And Drug Administration, 20 de maio de 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., “A estimulação cerebral profunda responsiva guiada pela eletrofisiologia estriatal ventral da obsessão ameniza duradouramente a compulsão,” Neuron, vol. 112, no. 1, pp. 73-83.e4, Jan. 2024, doi: 10.1016/j.neuron.2023.09.034.
“Neuralink no X: 'Recebemos a Designação de Dispositivo Inovador da FDA para Blindsight. Junte-se a nós em nossa busca para trazer a visão de volta àqueles que a perderam. Inscreva-se em nosso Registro de Pacientes e em vagas em nossa página de carreiras https://t.co/abBMTdv7Rh' / X,” X (Antigo 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, e D.-R. Chebat, “Interfaces Cérebro-Máquina para ajudar os cegos,” Frontiers in Human Neuroscience, vol. 15, Fev. 2021, doi: 10.3389/fnhum.2021.638887.
P. Mitchell et al., “Avaliação da segurança de uma interface cérebro-computador endovascular totalmente implantada para paralisia severa em 4 pacientes,” JAMA Neurology, vol. 80, no. 3, p. 270, Mar. 2023, doi: 10.1001/jamaneurol.2022.4847.
Q. He et al., “A nebulosa cerebral: interface cérebro-computador minimamente invasiva por gravação neural e estimulação endovascular,” Journal of NeuroInterventional Surgery, p. jnis-021296, Fev. 2024, doi: 10.1136/jnis-2023-021296.
R. P. N. Rao, “BCIs Semi-Invasivos,” em Cambridge University Press eBooks, 2013, pp. 149–176. doi: 10.1017/cbo9781139032803.012.
J. Sabio, N. S. Williams, G. M. McArthur, e N. A. Badcock, “Uma revisão abrangente sobre o uso de dispositivos EEG de consumo para pesquisa,” bioRxiv (Cold Spring Harbor Laboratory), Dez. 2022, doi: 10.1101/2022.12.04.519056.
D. Pawuś e S. Paszkiel, “Controle de cadeira de rodas BCI usando sistema especialista classificando sinais EEG com base na estimativa do espectro de potência e detecção de tiques nervosos,” Applied Sciences, vol. 12, no. 20, p. 10385, Out. 2022, doi: 10.3390/app122010385.
Graças a projetos de alto perfil como o Neuralink de Elon Musk, as interfaces cérebro-computador (BCI) ganharam atenção mundial nos últimos anos. No entanto, você pode se surpreender ao descobrir que a tecnologia BCI 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 jogo BCI revolucionário. Desde então, a tecnologia avançou significativamente junto com algoritmos de aprendizado de máquina e sensores de ondas cerebrais aprimorados. Hoje, os entusiastas da BCI ainda recorrem à EMOTIV para suas necessidades de projetos de interface cérebro-computador.
Se você é um iniciante ou um profissional experiente, o mundo da BCI oferece oportunidades empolgantes para inovação e descoberta. Aqui está um guia para dispositivos de interface cérebro-computador que o ajudará a entender e acessar este fascinante mundo.
Entendendo 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 BCI. Mais recentemente, o termo tem sido usado principalmente para descrever BCIs que permitem que você "controla dispositivos pela mente". A mesma tecnologia que ajuda a entender a função cerebral pode traduzir sinais cerebrais em comandos para várias tarefas, incluindo controlar um cursor de computador, mover membros protéticos e criar experiências de jogo interativas. A tecnologia BCI está oferecendo novas esperanças para aqueles que não podem usar seus membros, além de inovadores e entusiastas em todos os lugares.
Desde que "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
Atualmente, existem dois tipos distintos de dispositivos de interface cérebro-computador; aqueles implantados no cérebro e aqueles que leem sinais cerebrais do couro cabeludo (Fig. 1). Aqui estão as diferenças.
Figura 1. Classificação das tecnologias de aquisição de sinal BCI. (a) é o diagrama de classificação da dimensão cirúrgica, que inclui três níveis: não invasivo, minimamente invasivo e invasivo. (b) mostra o diagrama de classificação da dimensão de detecção, que inclui três níveis: não implantação, intervenção e implantação. [1]
Intracraniano (Invasivo)
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, avaliar convulsões epiléticas [2], tratar doenças mentais [3], contornar paralisia, possibilitar conversão de pensamento em texto ou fala (Fig. 2) e até restauração da visão [4][5].
O U.S. Food & Drug Administration 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 ALS, fala novamente com a ajuda de um implante BCI através do ensaio clínico BrainGate. (Crédito: UC Regents)
Intracraniano (Minimamente invasivo)
Pesquisadores experimentaram 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 de 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 BCI tradicionais [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 (inseto) e conectado a uma unidade receptora transmissora implantável (IRTU) no bolso subcutâneo. A IRTU se comunica com uma unidade de telemetria receptora externa (ERTU), que retransmite sinais para uma unidade de controle de sinal para controlar um laptop ou tablet. B. BCI com um rastreador ocular para controle do computador. O rastreamento ocular é usado para mover o cursor, e o BCI é usado para clicar. C. BCI sem rastreamento ocular para controle do computador. Um scanner de itens destaca itens em sequência, e o BCI é usado para clicar em um item quando destacado [7].
BCI Não Invasivo (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 obra de arte de John movida pela mente AQUI.
Dispositivos BCI não invasivos usam eletrodos para ler sinais elétricos através do couro cabeludo de uma pessoa. Esse processo foi tradicionalmente limitado a um ambiente de laboratório, mas o advento de dispositivos EEG sem fio de qualidade de pesquisa permitiu leituras precisas de ondas cerebrais em qualquer lugar (Fig. 4).
Atualmente, há dezenas de headsets BCI não invasivos no mercado—muitos dos quais são projetados com um propósito em mente, como monitoramento de sono ou foco. Os preços podem variar de algumas centenas de dólares a centenas de milhares. A EMOTIV oferece a gama de dispositivos BCI sem fio mais versátil e acessível, variando de dois sensores até 32, usados por neurocientistas, estudantes, educadores, inovadores, jogadores, entusiastas e artistas em todo o mundo.
De acordo com uma auditoria de 2022 de artigos revisados por pares [10], a EMOTIV é o dispositivo EEG de consumo mais utilizado (67,69%) para pesquisa científica. Pesquisadores confiam na EMOTIV por seu desempenho cientificamente validado, custo acessível em comparação com equipamentos de laboratório EEG tradicionais e versatilidade. O mesmo headset EMOTIV usado em um laboratório universitário para conduzir pesquisas de ponta sobre o cérebro humano pode ser compartilhado com o departamento de música para uma performance BCI, depois passado para o departamento de psicologia para aprendizagem prática, e compartilhado com um clube de BCI de estudantes para correr drones controlados pela mente.
Dispositivos BCI da EMOTIV
Na EMOTIV, temos dispositivos BCI sem fio para iniciantes e usuários experientes.
Acima: Uma cadeira de rodas é controlada usando a EMOTIV FLEX como um dispositivo BCI [11].
Acima: Um estudante usa 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. O gamer do Twitch Perrikaryal usa com sucesso um dispositivo brain wearable EMOTIV MN8 de 2 canais para controlar um jogo de Halo com BCI.
Como Começar com Seu Projeto BCI
Já tem experiência em programação? | Novo na BCI? |
Comece aqui: | Aqui está um guia de início: |
Como Uso a BCI?
Você precisa de cinco elementos básicos para começar seu projeto BCI.
Um objetivo claro
Dispositivo de aquisição de sinal, como um headset EEG da EMOTIV
Software de processamento de sinal, como EmotivBCI.
Comandos BCI atribuídos (alguma experiência em programação é necessária)
Acesso ao dispositivo que você deseja controlar via SDK, placa Arduino, etc.
Um dispositivo para receber comandos BCI
Escolhendo os Dispositivos BCI Certos
Selecionar o dispositivo BCI apropriado é crucial para o sucesso do seu projeto. Aqui estão algumas considerações-chave:
Facilidade de Uso: Procure um dispositivo que seja amigável e fácil de configurar, especialmente se você é um 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 seu projeto específico. Os headsets EMOTIV são de sensoriamento cerebral completo, mas como regra geral, a BCI funciona melhor com mais sensores. Por essa lógica, a EMOTIV FLEX utiliza até 32 sensores para máximo sensoriamento cerebral, mas nossos usuários tendem a achar o EPOC X ou Insight mais do que adequados para seus projetos de BCI e pesquisas. Os dispositivos brainwear MN8, por sua vez, são perfeitos para desenvolvimento de aplicativos móveis BCI.
Posicionamento dos Sensores: Ao selecionar um headset EEG, considere onde os sensores estão localizados e como isso impacta suas necessidades. Por exemplo, alguns dispositivos BCI no mercado têm 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. Os sensores salinos são mais confortáveis do que os de gel, os sensores semi-secos são mais fáceis de usar do que os salinos, 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 em um sistema existente (drones, Spotify, Internet das Coisas, etc.), verifique se você tem acesso a SDK, API.
Suporte: Escolha um dispositivo de uma empresa que ofereça forte suporte 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 é importante. É por isso que, desde o primeiro dia, a EMOTIV projetou sua coleta de dados EEG com a privacidade em mente. Veja como a EMOTIV protege seus dados cerebrais.
Conclusão
Iniciar um projeto BCI é uma jornada empolgante que oferece imenso potencial para inovação e impacto. Seja você um iniciante ou um profissional experiente, a EMOTIV fornece as ferramentas e o suporte que você precisa para ter sucesso. Com o dispositivo BCI certo e uma visão clara, você pode desbloquear novas possibilidades.
Descubra os dispositivos e recursos BCI da EMOTIV hoje para começar a trabalhar em seu projeto 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 BCI conosco! Marque #EMOTIV nas redes sociais ou envie um e-mail para hello@emotiv.com.
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Referências
Y. Sun et al., “Aquisição de sinal de interfaces cérebro-computador: Uma revisão da perspectiva de crossover médico-engenharia,” Fundamental Research, Abr. 2024, doi: 10.1016/j.fmre.2024.04.011. Disponível: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2667325824001559
P. S. Reif, A. Strzelczyk, e F. Rosenow, “A história da avaliação EEG invasiva em pacientes epilépticos,” Seizure, vol. 41, pp. 191–195, Abr. 2016, doi: 10.1016/j.seizure.2016.04.006.
Center for Devices and Radiological Health, “Dispositivos de Interface Cérebro-Computador (BCI) Implantados para Pacientes com Paralisia ou Amputação - Considerações Não Clínicas e Clínicas,” U.S. Food And Drug Administration, 20 de maio de 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., “A estimulação cerebral profunda responsiva guiada pela eletrofisiologia estriatal ventral da obsessão ameniza duradouramente a compulsão,” Neuron, vol. 112, no. 1, pp. 73-83.e4, Jan. 2024, doi: 10.1016/j.neuron.2023.09.034.
“Neuralink no X: 'Recebemos a Designação de Dispositivo Inovador da FDA para Blindsight. Junte-se a nós em nossa busca para trazer a visão de volta àqueles que a perderam. Inscreva-se em nosso Registro de Pacientes e em vagas em nossa página de carreiras https://t.co/abBMTdv7Rh' / X,” X (Antigo 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, e D.-R. Chebat, “Interfaces Cérebro-Máquina para ajudar os cegos,” Frontiers in Human Neuroscience, vol. 15, Fev. 2021, doi: 10.3389/fnhum.2021.638887.
P. Mitchell et al., “Avaliação da segurança de uma interface cérebro-computador endovascular totalmente implantada para paralisia severa em 4 pacientes,” JAMA Neurology, vol. 80, no. 3, p. 270, Mar. 2023, doi: 10.1001/jamaneurol.2022.4847.
Q. He et al., “A nebulosa cerebral: interface cérebro-computador minimamente invasiva por gravação neural e estimulação endovascular,” Journal of NeuroInterventional Surgery, p. jnis-021296, Fev. 2024, doi: 10.1136/jnis-2023-021296.
R. P. N. Rao, “BCIs Semi-Invasivos,” em Cambridge University Press eBooks, 2013, pp. 149–176. doi: 10.1017/cbo9781139032803.012.
J. Sabio, N. S. Williams, G. M. McArthur, e N. A. Badcock, “Uma revisão abrangente sobre o uso de dispositivos EEG de consumo para pesquisa,” bioRxiv (Cold Spring Harbor Laboratory), Dez. 2022, doi: 10.1101/2022.12.04.519056.
D. Pawuś e S. Paszkiel, “Controle de cadeira de rodas BCI usando sistema especialista classificando sinais EEG com base na estimativa do espectro de potência e detecção de tiques nervosos,” Applied Sciences, vol. 12, no. 20, p. 10385, Out. 2022, doi: 10.3390/app122010385.
Graças a projetos de alto perfil como o Neuralink de Elon Musk, as interfaces cérebro-computador (BCI) ganharam atenção mundial nos últimos anos. No entanto, você pode se surpreender ao descobrir que a tecnologia BCI 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 jogo BCI revolucionário. Desde então, a tecnologia avançou significativamente junto com algoritmos de aprendizado de máquina e sensores de ondas cerebrais aprimorados. Hoje, os entusiastas da BCI ainda recorrem à EMOTIV para suas necessidades de projetos de interface cérebro-computador.
Se você é um iniciante ou um profissional experiente, o mundo da BCI oferece oportunidades empolgantes para inovação e descoberta. Aqui está um guia para dispositivos de interface cérebro-computador que o ajudará a entender e acessar este fascinante mundo.
Entendendo 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 BCI. Mais recentemente, o termo tem sido usado principalmente para descrever BCIs que permitem que você "controla dispositivos pela mente". A mesma tecnologia que ajuda a entender a função cerebral pode traduzir sinais cerebrais em comandos para várias tarefas, incluindo controlar um cursor de computador, mover membros protéticos e criar experiências de jogo interativas. A tecnologia BCI está oferecendo novas esperanças para aqueles que não podem usar seus membros, além de inovadores e entusiastas em todos os lugares.
Desde que "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
Atualmente, existem dois tipos distintos de dispositivos de interface cérebro-computador; aqueles implantados no cérebro e aqueles que leem sinais cerebrais do couro cabeludo (Fig. 1). Aqui estão as diferenças.
Figura 1. Classificação das tecnologias de aquisição de sinal BCI. (a) é o diagrama de classificação da dimensão cirúrgica, que inclui três níveis: não invasivo, minimamente invasivo e invasivo. (b) mostra o diagrama de classificação da dimensão de detecção, que inclui três níveis: não implantação, intervenção e implantação. [1]
Intracraniano (Invasivo)
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, avaliar convulsões epiléticas [2], tratar doenças mentais [3], contornar paralisia, possibilitar conversão de pensamento em texto ou fala (Fig. 2) e até restauração da visão [4][5].
O U.S. Food & Drug Administration 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 ALS, fala novamente com a ajuda de um implante BCI através do ensaio clínico BrainGate. (Crédito: UC Regents)
Intracraniano (Minimamente invasivo)
Pesquisadores experimentaram 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 de 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 BCI tradicionais [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 (inseto) e conectado a uma unidade receptora transmissora implantável (IRTU) no bolso subcutâneo. A IRTU se comunica com uma unidade de telemetria receptora externa (ERTU), que retransmite sinais para uma unidade de controle de sinal para controlar um laptop ou tablet. B. BCI com um rastreador ocular para controle do computador. O rastreamento ocular é usado para mover o cursor, e o BCI é usado para clicar. C. BCI sem rastreamento ocular para controle do computador. Um scanner de itens destaca itens em sequência, e o BCI é usado para clicar em um item quando destacado [7].
BCI Não Invasivo (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 obra de arte de John movida pela mente AQUI.
Dispositivos BCI não invasivos usam eletrodos para ler sinais elétricos através do couro cabeludo de uma pessoa. Esse processo foi tradicionalmente limitado a um ambiente de laboratório, mas o advento de dispositivos EEG sem fio de qualidade de pesquisa permitiu leituras precisas de ondas cerebrais em qualquer lugar (Fig. 4).
Atualmente, há dezenas de headsets BCI não invasivos no mercado—muitos dos quais são projetados com um propósito em mente, como monitoramento de sono ou foco. Os preços podem variar de algumas centenas de dólares a centenas de milhares. A EMOTIV oferece a gama de dispositivos BCI sem fio mais versátil e acessível, variando de dois sensores até 32, usados por neurocientistas, estudantes, educadores, inovadores, jogadores, entusiastas e artistas em todo o mundo.
De acordo com uma auditoria de 2022 de artigos revisados por pares [10], a EMOTIV é o dispositivo EEG de consumo mais utilizado (67,69%) para pesquisa científica. Pesquisadores confiam na EMOTIV por seu desempenho cientificamente validado, custo acessível em comparação com equipamentos de laboratório EEG tradicionais e versatilidade. O mesmo headset EMOTIV usado em um laboratório universitário para conduzir pesquisas de ponta sobre o cérebro humano pode ser compartilhado com o departamento de música para uma performance BCI, depois passado para o departamento de psicologia para aprendizagem prática, e compartilhado com um clube de BCI de estudantes para correr drones controlados pela mente.
Dispositivos BCI da EMOTIV
Na EMOTIV, temos dispositivos BCI sem fio para iniciantes e usuários experientes.
Acima: Uma cadeira de rodas é controlada usando a EMOTIV FLEX como um dispositivo BCI [11].
Acima: Um estudante usa 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. O gamer do Twitch Perrikaryal usa com sucesso um dispositivo brain wearable EMOTIV MN8 de 2 canais para controlar um jogo de Halo com BCI.
Como Começar com Seu Projeto BCI
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Como Uso a BCI?
Você precisa de cinco elementos básicos para começar seu projeto BCI.
Um objetivo claro
Dispositivo de aquisição de sinal, como um headset EEG da EMOTIV
Software de processamento de sinal, como EmotivBCI.
Comandos BCI atribuídos (alguma experiência em programação é necessária)
Acesso ao dispositivo que você deseja controlar via SDK, placa Arduino, etc.
Um dispositivo para receber comandos BCI
Escolhendo os Dispositivos BCI Certos
Selecionar o dispositivo BCI apropriado é crucial para o sucesso do seu projeto. Aqui estão algumas considerações-chave:
Facilidade de Uso: Procure um dispositivo que seja amigável e fácil de configurar, especialmente se você é um 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 seu projeto específico. Os headsets EMOTIV são de sensoriamento cerebral completo, mas como regra geral, a BCI funciona melhor com mais sensores. Por essa lógica, a EMOTIV FLEX utiliza até 32 sensores para máximo sensoriamento cerebral, mas nossos usuários tendem a achar o EPOC X ou Insight mais do que adequados para seus projetos de BCI e pesquisas. Os dispositivos brainwear MN8, por sua vez, são perfeitos para desenvolvimento de aplicativos móveis BCI.
Posicionamento dos Sensores: Ao selecionar um headset EEG, considere onde os sensores estão localizados e como isso impacta suas necessidades. Por exemplo, alguns dispositivos BCI no mercado têm 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. Os sensores salinos são mais confortáveis do que os de gel, os sensores semi-secos são mais fáceis de usar do que os salinos, 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 em um sistema existente (drones, Spotify, Internet das Coisas, etc.), verifique se você tem acesso a SDK, API.
Suporte: Escolha um dispositivo de uma empresa que ofereça forte suporte 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 é importante. É por isso que, desde o primeiro dia, a EMOTIV projetou sua coleta de dados EEG com a privacidade em mente. Veja como a EMOTIV protege seus dados cerebrais.
Conclusão
Iniciar um projeto BCI é uma jornada empolgante que oferece imenso potencial para inovação e impacto. Seja você um iniciante ou um profissional experiente, a EMOTIV fornece as ferramentas e o suporte que você precisa para ter sucesso. Com o dispositivo BCI certo e uma visão clara, você pode desbloquear novas possibilidades.
Descubra os dispositivos e recursos BCI da EMOTIV hoje para começar a trabalhar em seu projeto 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
Y. Sun et al., “Aquisição de sinal de interfaces cérebro-computador: Uma revisão da perspectiva de crossover médico-engenharia,” Fundamental Research, Abr. 2024, doi: 10.1016/j.fmre.2024.04.011. Disponível: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2667325824001559
P. S. Reif, A. Strzelczyk, e F. Rosenow, “A história da avaliação EEG invasiva em pacientes epilépticos,” Seizure, vol. 41, pp. 191–195, Abr. 2016, doi: 10.1016/j.seizure.2016.04.006.
Center for Devices and Radiological Health, “Dispositivos de Interface Cérebro-Computador (BCI) Implantados para Pacientes com Paralisia ou Amputação - Considerações Não Clínicas e Clínicas,” U.S. Food And Drug Administration, 20 de maio de 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., “A estimulação cerebral profunda responsiva guiada pela eletrofisiologia estriatal ventral da obsessão ameniza duradouramente a compulsão,” Neuron, vol. 112, no. 1, pp. 73-83.e4, Jan. 2024, doi: 10.1016/j.neuron.2023.09.034.
“Neuralink no X: 'Recebemos a Designação de Dispositivo Inovador da FDA para Blindsight. Junte-se a nós em nossa busca para trazer a visão de volta àqueles que a perderam. Inscreva-se em nosso Registro de Pacientes e em vagas em nossa página de carreiras https://t.co/abBMTdv7Rh' / X,” X (Antigo 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, e D.-R. Chebat, “Interfaces Cérebro-Máquina para ajudar os cegos,” Frontiers in Human Neuroscience, vol. 15, Fev. 2021, doi: 10.3389/fnhum.2021.638887.
P. Mitchell et al., “Avaliação da segurança de uma interface cérebro-computador endovascular totalmente implantada para paralisia severa em 4 pacientes,” JAMA Neurology, vol. 80, no. 3, p. 270, Mar. 2023, doi: 10.1001/jamaneurol.2022.4847.
Q. He et al., “A nebulosa cerebral: interface cérebro-computador minimamente invasiva por gravação neural e estimulação endovascular,” Journal of NeuroInterventional Surgery, p. jnis-021296, Fev. 2024, doi: 10.1136/jnis-2023-021296.
R. P. N. Rao, “BCIs Semi-Invasivos,” em Cambridge University Press eBooks, 2013, pp. 149–176. doi: 10.1017/cbo9781139032803.012.
J. Sabio, N. S. Williams, G. M. McArthur, e N. A. Badcock, “Uma revisão abrangente sobre o uso de dispositivos EEG de consumo para pesquisa,” bioRxiv (Cold Spring Harbor Laboratory), Dez. 2022, doi: 10.1101/2022.12.04.519056.
D. Pawuś e S. Paszkiel, “Controle de cadeira de rodas BCI usando sistema especialista classificando sinais EEG com base na estimativa do espectro de potência e detecção de tiques nervosos,” Applied Sciences, vol. 12, no. 20, p. 10385, Out. 2022, doi: 10.3390/app122010385.
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