Elon Musk’ın Neuralink’i gibi yüksek profilli projeler sayesinde, beyin-bilgisayar arayüzleri (BCI) son yıllarda dünya çapında ilgi uyandırdı. Ancak BCI teknolojisinin kırk yılı aşkın bir süredir var olduğunu ve kendi "zihin kontrollü" projelerinizi oluşturmak için ameliyata ihtiyacınız olmadığını öğrenmek sizi şaşırtabilir.

Emotiv, 2011 yılında çıkış yaparak ilk kablosuz EEG başlığını devrim niteliğinde bir BCI oyun cihazı olarak tanıttı. O zamandan beri, makine öğrenimi algoritmaları ve geliştirilmiş beyin dalgası sensörleri sayesinde teknoloji önemli ölçüde ilerledi. Bugün BCI meraklıları, beyin-bilgisayar arayüzü proje ihtiyaçları için hala Emotiv'e yöneliyor.

İster yeni başlayan biri ister deneyimli bir profesyonel olun, BCI dünyası yenilik ve keşif için heyecan verici fırsatlar sunuyor. İşte bu büyüleyici dünyayı anlamanıza ve bu dünyaya erişmenize yardımcı olacak bir beyin-bilgisayar arayüzü cihazları kılavuzu.

Beyin-Bilgisayar Arayüzü Teknolojisini Anlamak

Beyin-bilgisayar arayüzü (BCI) teknolojisi, beyin ile harici cihazlar arasında doğrudan iletişim kurulmasını sağlar. Teknik olarak, beyin sinyallerini okuyan her cihaz bir BCI'dır. Yakın zamanlarda bu terim, öncelikle cihazları "zihinle kontrol etmenizi" sağlayan BCI'ları tanımlamak için kullanılmaktadır. Beyin işlevini anlamaya yardımcı olan aynı teknoloji, beyin sinyallerini bilgisayar imlecini kontrol etmek, protez uzuvları hareket ettirmek ve etkileşimli oyun deneyimleri oluşturmak gibi çeşitli görevler için komutlara dönüştürebilir. BCI teknolojisi, her yerdeki engelsiz mucitlerin ve hobi meraklılarının yanı sıra uzuvlarını kullanamayan kişilere de yeni bir umut sunuyor.

"BCI" günümüzün popüler kelimelerinden biri haline geldiğinden, kafa karışıklığını gidermek ve tüketiciler ile kurumların kendileri için doğru BCI cihazını seçebilmeleri için beyin-bilgisayar arayüzü cihaz türleri arasında ayrım yapmak önemlidir.

BCI Cihazları: Ameliyat ve Başlık Karşılaştırması

Şu anda iki farklı beyin-bilgisayar arayüzü cihazı türü vardır; beyne implante edilenler ve beyin sinyallerini kafa derisinden okuyanlar (Şekil 1). İşte aralarındaki farklar.

Şekil 1. BCI sinyal edinimi teknolojilerinin sınıflandırılması. (a) non-invaziv, minimal invaziv ve invaziv olmak üzere üç seviyeyi içeren cerrahi boyutunun sınıflandırma diyagramıdır. (b) implantasyon dışı, girişimsel ve implantasyon olmak üzere üç seviyeyi içeren algılama boyutunun sınıflandırma diyagramını göstermektedir. [1]

İntrakraniyal (İnvaziv)

İntrakraniyal elektroensefalografi (iEEG), elektrotların doğrudan bir kişinin kafasının içine implante edilmesini gerektirir. Bu, doktorların araştırma, teşhis ve tedavi amacıyla net bir elektronik sinyal elde etmelerini sağlar. Beyin implantları veri okuyabilir, beyni uyarabilir veya her ikisini birden yapabilir. Kullanım alanları arasında epileptik nöbetlerin değerlendirilmesi [2], zihinsel hastalıkların tedavisi [3], felcin baypas edilmesi, düşünceden metne veya düşünceden konuşmaya dönüştürme (Şekil 2) ve hatta görmenin geri kazandırılması [4][5] yer almaktadır ancak bunlarla sınırlı değildir.

ABD Gıda ve İlaç Dairesi (FDA), implante edilen BCI cihazlarını "felçli veya uzuvları ampute edilmiş hastalarda kaybolan motor ve/veya duyusal yetenekleri geri kazandırmak için merkezi veya periferik sinir sistemi ile arayüz oluşturan nöroprotezler" olarak tanımlamaktadır [6].

Şekil 2. ALS hastası olan Casey Harrell, BrainGate klinik çalışması kapsamında bir BCI implantı yardımıyla yeniden konuşuyor. (Katkıda Bulunan: UC Regents)

İntrakraniyal (Minimal İnvaziv)

Araştırmacılar, beyinden doğrudan bilgi okumak için daha az invaziv yöntemler denemektedirler. Bu yöntemlerden biri de endovasküler yöntemdir (Şekil 3); yani kan damarları yoluyla bir stent aracılığıyla beyne elektrotlar gönderilmesidir [7][8].

Diğer bir yöntem ise elektrokortikografik (ECoG) olarak adlandırılır ve elektrotların kafatası altına, dura mater tabakasının altına (subdural ECoG) veya dışına (epidural ECoG) cerrahi olarak yerleştirilmesini gerektirir. Bu prosedür invazivdir ancak geleneksel BCI implantlarına göre daha az invazivdir [9].

Şekil 3. A, Tamamen implante edilmiş beyin-bilgisayar arayüzünün (BCI) şematik görünümü. Elektrotlu bir cihaz superior sagittal sinüs kan damarına implante edilir (küçük resim) ve subkutan cebe yerleştirilen implante edilebilir bir alıcı verici ünitesine (IRTU) bağlanır. IRTU, sinyalleri bir dizüstü bilgisayarı veya tableti kontrol etmek üzere bir sinyal kontrol ünitesine ileten harici bir alıcı telemetri ünitesi (ERTU) ile iletişim kurar. B, Bilgisayar kontrolü için göz izleyicili BCI. Göz izleme imleci hareket ettirmek için kullanılır ve tıklama işlemi için BCI kullanılır. C, Bilgisayar kontrolü için göz izlemesi olmayan BCI. Bir öğe tarayıcısı öğeleri sırayla vurgular ve bir öğe vurgulandığında tıklamak için BCI kullanılır [7].

Non-İnvaziv BCI (EEG Başlıkları)

Şekil 4. John, engelli çocukların beyin-bilgisayar arayüzlerini kullanarak çevreleriyle etkileşime girmelerine yardımcı olan bir program olan BCI4Kids'e katılıyor. John'un beyin gücüyle yaptığı sanat çalışmalarını BURADA görebilirsiniz.

Non-invaziv BCI cihazları, bir kişinin kafa derisinden elektrik sinyallerini okumak için elektrotlar kullanır. Bu süreç geleneksel olarak laboratuvar ortamıyla sınırlı kalmıştı, ancak kablosuz, araştırma düzeyindeki EEG cihazlarının ortaya çıkışı, her yerde doğru beyin dalgası okumalarının yapılmasına olanak tanıdı (Şekil 4).

Şu anda piyasada, birçoğu uyku veya odaklanma takibi gibi tek bir amaç için tasarlanmış düzinelerce non-invaziv BCI başlığı bulunmaktadır. Fiyatlar birkaç yüz dolardan yüz binlerce dolara kadar değişebilir. Emotiv, sinirbilimciler, öğrenciler, eğitimciler, yenilikçiler, oyuncular, hobi meraklıları ve dünya genelindeki sanatçılar tarafından kullanılan, iki sensörden 32 sensöre kadar uzanan en çok yönlü ve uygun fiyatlı kablosuz BCI cihazı yelpazesini sunmaktadır.

Hakemli makalelerin 2022 yılında yapılan bir incelemesine göre [10], Emotiv bilimsel araştırmalar için en çok kullanılan tüketici sınıfı EEG cihazıdır (%67,69). Araştırmacılar, bilimsel olarak doğrulanmış performansı, geleneksel EEG laboratuvar ekipmanlarına kıyasla uygun maliyeti ve çok yönlülüğü nedeniyle Emotiv'e güveniyor. İnsan beyni üzerinde çığır açan araştırmalar yapmak için bir üniversite laboratuvarında kullanılan aynı Emotiv başlığı, bir BCI performansı için müzik bölümüyle paylaşılabilir, ardından pratik öğrenim için psikoloji bölümüne aktarılabilir ve beyin gücüyle uçan dronları yarıştırmak için bir öğrenci BCI kulübüyle paylaşılabilir.

Emotiv BCI Cihazları

Emotiv'de hem yeni başlayanlar hem de deneyimli kullanıcılar için kablosuz BCI cihazlarımız bulunmaktadır.

Üstte: Emotiv Flex, bir BCI cihazı olarak kullanılarak bir tekerlekli sandalye kontrol ediliyor [11].

Üstte: Bir öğrenci, robotik bir kolu kontrol etmek için Epoc X ve Arduino kartı kullanıyor. (Kaynak: Matt Su)

Üstte: Florida Üniversitesi'nden bir öğrenci, bir dronu kontrol etmek için bir Emotiv Insight BCI cihazı takıyor. (Kaynak)

Şekil 5. Twitch oyuncusu Perrikaryal, bir Halo oyununu BCI ile kontrol etmek için 2 kanallı bir Emotiv MN8 giyilebilir beyin teknolojisi cihazını başarıyla kullanıyor.

BCI Projenize Başlarken

BCI'ı Nasıl Kullanırım?

BCI projenize başlamak için beş temel öğeye ihtiyacınız vardır.

1. Net bir hedef

2. Emotiv'den bir EEG başlığı gibi bir sinyal edinim cihazı

3. Gibi bir sinyal işleme yazılımı EmotivBCI.

4. Atanmış BCI komutları (biraz kodlama deneyimi gerektirir)

5. SDK, Arduino kartı vb. aracılığıyla kontrol etmek istediğiniz cihaza erişim

6. BCI komutlarını alacak bir cihaz

Doğru BCI Cihazlarını Seçmek

Uygun BCI cihazını seçmek, projenizin başarısı için kritik öneme sahiptir. İşte dikkat edilmesi gereken bazı önemli hususlar:

Kullanım Kolaylığı: Özellikle yeni başlıyorsanız kullanımı kolay ve kurulumu zahmetsiz bir cihaz arayın. Emotiv BCI cihazları; kuru, yarı kuru ve salin sensörleriyle dakikalar içinde kurulur.

1. İşlevsellik: Cihazın, özel projeniz için gereken özellikleri ve yetenekleri sunduğundan emin olun. Emotiv başlıkları tüm beyni algılar ancak genel bir kural olarak, BCI daha fazla sensörle daha iyi çalışır. Bu mantıkla, Emotiv Flex maksimum beyin algılama için 32 adede kadar sensör kullanır, ancak kullanıcılarımız BCI projeleri ve araştırmaları için Epoc X veya Insight modelini fazlasıyla yeterli bulmaktadır. Bu arada MN8 giyilebilir beyin cihazları, BCI mobil uygulama geliştirme için mükemmeldir.

2. Sensör Yerleşimi: Bir EEG başlığı seçerken sensörlerin nerede bulunduğunu ve bunun ihtiyaçlarınızı nasıl etkileyeceğini göz önünde bulundurun. Örneğin, piyasadaki bazı BCI cihazlarında sadece bir sensör varken bazılarında ise sadece başın arkasında bulunan birden fazla sensör vardır.

3. Islak ve Kuru Sensörler: Özellikle cihazı uzun süre takmayı planlıyorsanız bir BCI cihazı seçerken konforu ve sinyal kalitesini göz önünde bulundurun. Salin jelden daha rahattır, yarı kuru sensörlerin kullanımı saline göre daha kolaydır ve kuru sensörler kullanımı en pratik olanlardır. Emotiv cihazlarının sinyal kalitesini karşılaştırın.

4. Uyumluluk: Mevcut yazılım ve donanım araçlarınızla iyi entegre olan bir cihaz seçin. BCI'yı mevcut bir sisteme (dronlar, Spotify, Nesnelerin İnterneti vb.) entegre etmek istiyorsanız SDK ve API erişiminizin olduğundan emin olun.

5. Destek: Güçlü destek sunan ve aktif bir kullanıcı topluluğuna sahip bir şirketin cihazını seçin. Emotiv kapsamlı bir Bilgi Tabanı ve müşteri desteği sunmaktadır.

6. Veri ve Gizlilik: Sinirsel gizliliğiniz önemlidir. Bu nedenle Emotiv, ilk günden beri EEG veri toplamayı gizlilik odaklı olarak tasarlamıştır. Emotiv'in beyin verilerinizi nasıl koruduğunu görün.

Sonuç

Bir BCI projesine başlamak, yenilik ve etki için muazzam bir potansiyel sunan heyecan verici bir yolculuktur. İster yeni başlayan biri ister deneyimli bir profesyonel olun, Emotiv başarılı olmanız için ihtiyacınız olan araçları ve desteği sağlar. Doğru BCI cihazı ve net bir vizyonla yeni olasılıkların kapısını aralayabilirsiniz.

BCI projeniz üzerinde çalışmaya başlamak için Emotiv'in BCI cihazlarını ve kaynaklarını bugün keşfedin. BCI teknolojisi ile insan-teknoloji etkileşiminin geleceğini şekillendiren yenilikçiler ve araştırmacılar topluluğuna katılın.

Geliştirici Topluluğumuza Katılın

BCI Projelerinizi bizimle paylaşın! Sosyal medyada #Emotiv etiketini kullanın veya hello@emotiv.com adresine e-posta gönderin.

Daha fazla yardıma mı ihtiyacınız var? BİZİMLE İLETİŞİME GEÇİN

Referanslar

1. Y. Sun ve ark., "Beyin-bilgisayar arayüzlerinin sinyal edinimi: Tıp-mühendislik geçişli perspektif incelemesi," Temel Araştırma, Nis. 2024, doi: 10.1016/j.fmre.2024.04.011. Erişilebilir: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2667325824001559

2. P. S. Reif, A. Strzelczyk ve F. Rosenow, "Epilepsi hastalarında invaziv EEG değerlendirmesinin geçmişi," Seizure, cilt 41, ss. 191–195, Nis. 2016, doi: 10.1016/j.seizure.2016.04.006.

3. Cihazlar ve Radyolojik Sağlık Merkezi, "Felçli veya Ampute Hastalar İçin İmplante Edilmiş Beyin-Bilgisayar Arayüzü (BCI) Cihazları - Klinik Dışı Testler ve Klinik Hususlar," ABD Gıda ve İlaç Dairesi, 20 Mayıs 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 ve ark., "Obsesyonun ventral striatal elektrofizyolojisi tarafından yönlendirilen duyarlı derin beyin stimülasyonu kompulsiyonu kalıcı olarak iyileştirir," Neuron, cilt 112, no. 1, ss. 73-83.e4, Oca. 2024, doi: 10.1016/j.neuron.2023.09.034.

5. “Neuralink on X: ‘FDA'dan Blindsight için Çığır Açan Cihaz Unvanını aldık. Görme yetisini kaybetmiş kişilere bunu geri kazandırma arayışımızda bize katılın. Hasta Kayıt Sistemimize ve kariyer sayfamızdaki açık pozisyonlara başvurun https://t.co/abBMTdv7Rh’ / X,” X (Eski adıyla 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 ve D.-R. Chebat, "Körlere yardımcı olmak için Beyin-Makine arayüzleri," Frontiers in Human Neuroscience, cilt 15, Şub. 2021, doi: 10.3389/fnhum.2021.638887.

7. P. Mitchell ve ark., "4 hastada şiddetli felç için tamamen implante edilmiş endovasküler Beyin-Bilgisayar arayüzünün güvenliğinin değerlendirilmesi," JAMA Neurology, cilt 80, no. 3, s. 270, Mar. 2023, doi: 10.1001/jamaneurol.2022.4847.

8. Q. He ve ark., "Beyin nebulası: Endovasküler sinirsel kayıt ve stimülasyon ile minimal invaziv beyin-bilgisayar arayüzü," Journal of NeuroInterventional Surgery, s. jnis-021296, Şub. 2024, doi: 10.1136/jnis-2023-021296.

9. R. P. N. Rao, "Yarı İnvaziv BCI'lar," Cambridge University Press eBooks içinde, 2013, ss. 149–176. doi: 10.1017/cbo9781139032803.012.

10. J. Sabio, N. S. Williams, G. M. McArthur ve N. A. Badcock, "Araştırma için tüketici sınıfı EEG cihazlarının kullanımına ilişkin bir kapsam belirleme incelemesi," bioRxiv (Cold Spring Harbor Laboratory), Ara. 2022, doi: 10.1101/2022.12.04.519056.

11. D. Pawuś ve S. Paszkiel, "Güç spektrumu tahmini ve sinirsel tik algılamaya dayalı EEG sinyallerini sınıflandıran uzman sistemi kullanan BCI tekerlekli sandalye kontrolü," Applied Sciences, cilt 12, no. 20, s. 10385, Eki. 2022, doi: 10.3390/app122010385.