Event-Related Potential-based Brain Computer Interface Speller based on a Novel Sequential Protocol
Yeni bir sıralı protokole dayalı olay-ilişkili potansiyel-bazlı beyin bilgisayar arayüzü heceleyicisi
- Tez No: 954445
- Danışmanlar: PROF. DR. RICCARDO POLI, DR. CATERİNA CİNEL
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrol, Biyomühendislik, Computer Engineering and Computer Science and Control, Bioengineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Unıversıty Of Essex
- Enstitü: Yurtdışı Enstitü
- Ana Bilim Dalı: Bilgisayar Bilimleri Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Bilgisayar Bilimleri Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Görsel uyaran sunumuna dayanan çoğu BBA heceleyicisi, beynin nadir rastlanan bir ilgi uyaranına (örneğin, katılımcıların girmeyi planladığı harfin yanıp sönmesi) P300 Olaya İlişkin Potansiyel (OİP) ile yanıt vermesine neden olan Oddball etkisine dayanır. Doğal olarak bir heceleyicinin bilgi aktarım hızı (BAH), belirli bir süre içinde bu türden kaç tane ilgili uyarana tepki verebileceğine bağlıdır. Bu nedenle, oldukça kısa SOA'lar yaygın olarak kullanılır, bu da P300'lerin genliğinin azalmasına, kitabi şekline göre çok büyük deformasyonlara ve yakın hedeflerden gelen kontaminasyona (P300 benzeri bir OİP'nin ortaya çıkabileceği) neden olur. Tüm bunlar, sınıflandırma doğruluğunu engeller ve buna bağlı olarak BAH'yi sınırlar. Fare imleci kontrolü için bir BBA üzerine yapılan önceki araştırmada, 8 uyaranın (istenen hareketin farklı yönlerini temsil eden) bir daire içinde düzenlendiği ve sırayla yanıp söndüğü sıralı bir Oddball tabanlı olmayan stimülasyon protokolü geliştirilmiştir. Yanıp sönen uyaranların rengi rastgele seçilmiş ve katılımcılardan zihinsel olarak ilgili uyaranın rengini söylemeleri istenmiştir. Bu, daha iyi tanınabilir P300'ler ve dolayısıyla AUC ve BAH'de önemli gelişmeler sağladı. Bu tezde bu fikri, 36 harfin bir daire etrafında düzenlendiği ve sırayla yeşil veya kırmızı renkte vurgulandığı ve kullanıcıların hedef harfin rengini zihinsel olarak adlandırması gereken bir BBA heceleyicisine uyguluyoruz. Her bir döngü bir deneyde 2 saniye sürerken, diğer bir deneyde 3 saniye sürdü. Bu heceleyiciyi, tüm harflerin 2 saniye veya 3 saniye içinde iki kez (satır ve sütun) vurgulandığı geleneksel bir 6 × 6 matris heceleyici ile karşılaştırdık. Tüm katılımcılar her iki protokolü de dengelenmiş sırayla kullandı. Sonuçlar, sıralı heceleyicimizin çok daha büyük ve temiz P300'ler ürettiğini ve 2 saniye koşulunda bunun önemli ölçüde daha yüksek bir sınıflandırma doğruluğuna yol açtığını ve Donchin heceleyicisine göre BAH'yi yaklaşık iki katına çıkardığını göstermektedir.
Özet (Çeviri)
Most BCI spellers based on visual stimulus presentation rely on the oddball effect, which causes the brain to respond with a P300 ERP to a rare random stimulus of interest (e.g., the flashing of the letter the participants intends to input). Naturally the information transfer rate (ITR) of a speller depends on how many such relevant stimuli one can react to in a given time. So, fairly short SOAs are commonly used, resulting in a reduced amplitude of P300s, very big deformations w.r.t. to its text-book shape, and the contamination from near targets (where a P300 like ERP may be elicited). All of which, hampers classification accuracy and correspondingly limits ITRs. In previous research on a BCI for mouse cursor control, a sequential non-oddball-based stimulation protocol was developed where 8 stimuli (representing different directions of desired movement) were arranged in a circle and were flashed sequentially. The colour of the flashes was randomly chosen and participants were asked to mentally name the colour of the attended stimulus. This produced better recognisable P300s and, so, significant improvements of AUC and ITR. In this thesis we apply this idea to a BCI speller, where 36 letters are organised around a circle and they are highlighted sequentially in either green or red and users need to mentally name the colour of the target letter. Each revolution required 2 seconds in one experiment and 3 seconds in another experiment. We compared this speller against a traditional 6 × 6 matrix speller where all letters are highlighted twice (row and column) also within 2 seconds or 3 seconds. All participants used both protocols in counterbalanced order. Results show that our sequential speller produces much bigger and cleaner P300s and, in the 2 second condition, this leads to a significantly higher classification accuracy and approximately doubles the ITR w.r.t. the Donchin's speller.
Benzer Tezler
- Video surveillance and ERP-based BCIs as anomaly detection: New methods and dataset
Anomali tespiti olarak video gözetimi ve olay ilgili potansiyel tabanlı BBA: yYeni yöntemler ve veri seti
MEHMET YAĞAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2022
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiSabancı ÜniversitesiElektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ HÜSEYİN ÖZKAN
- Eşzamanlı ve kişiden bağımsız çalışabilen olasılıksal 3-boyutlu sütun flaşlanması esaslı beyin bilgisayar arayüzü heceleme sistemi
Probabilistic 3-dimensional column flashing based brain computer interface speller system that works simultaneously and subject independent
ONUR ERDEM KORKMAZ
Doktora
Türkçe
2022
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiKaradeniz Teknik ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ÖNDER AYDEMİR
PROF. DR. İBRAHİM YÜCEL ÖZBEK
- Feasibility study of brain computer interface P300-based speller with sequential stimulation
P300 tabanlı beyin-bilgisayar arayüzü ile sıralı uyarımlı heceleme aracının fizibilite çalışması
ERCAN EZİN
- Probabilistic graphical models for brain computer interfaces
Probabilistic graphical models for brain computer interfaces
JAİME FERNANDO DELGADO SAA
Doktora
İngilizce
2014
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiSabancı ÜniversitesiElektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MÜJDAT ÇETİN
- Mind the sheep! User experience evaluation and brain-computer interface games
Başlık çevirisi yok
HAYRETTİN GÜRKÖK
Doktora
İngilizce
2012
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolUnıversıty Of TwentePROF. DR. A. MOUTHAAN
DR. M. POEL