Dissertação

Using Brain-Computer Interface to understand and decode neural processes associated with imagined speech EVALUATED

A fala imaginada desempenha um papel central na consciência humana, e a sua compreensão é extremamente importante para a construção duma Interface Homem-Máquina (IHM) semelhante à fala. Tais IHM ajudariam consideravelmente doentes incapazes de comunicação verbal, apesar de plenamente conscientes. Este estudo pretende construir uma IHM não-invasiva em circuito fechado utilizando uma tarefa baseada em vogais. Para tal, foi criada uma tarefa offline com vogais, sílabas e palavras para compreender melhor processos neuronais subjacentes à fala imaginada e avaliar exequibilidade de classificações binárias. Registámos o electroencefalograma (EEG) de seis indivíduos durante a tarefa offline (ouvir estímulos auditivos e subsequentemente imaginar dizê-los) e procedemos a uma análise comparativa entre diferentes abordagens para classificação. O melhor método consistiu na selecção semiautomática de features duma lista de 41 features espectrais de sub-bandas do EEG, seguida de análise de componentes principais e classificação segundo o centróide mais próximo. Através deste método, as exactidões médias de classificação de vogais versus repouso foram 68.9+/-12.4%d.p. (melhor indivíduo 85.5%) e 71.1+/-12.7% (90.6%) para as condições de fala imaginada e estimulação auditiva, respectivamente (p<0.05). Relativamente aos melhores pares de vogais, as correspondentes exactidões foram 58.7+/-6.0% (63.5%) e 60.4+/-3.9% (65.9%). A tarefa online, onde utilizadores controlavam uma bola num ecrã através de vogais imaginadas, resultou numa exactidão de 67.7+/-10.9% (83.9%) para o melhor par. Concluímos que IHM não-invasivas baseadas na fala imaginada estão ao nosso alcance mas que a sua aplicabilidade ainda requer esforços para melhorar aquisição e processamento de sinais e classificação.
Circuito fechado, Electroencefalografia, Fala Imaginada, Interface Homem-Máquina, Não-invasiva

Julho 31, 2015, 11:0

Publicação

Obra sujeita a Direitos de Autor

Orientação

ORIENTADOR

José del Rocio Millán Ruiz

Defitech Foundation Chair in Brain-Machine Interface/École Polytechnique Fédérale de Lausanne

Professor Associado

ORIENTADOR

Raúl Daniel Lavado Carneiro Martins

Departamento de Bioengenharia (DBE)

Professor Auxiliar