Original title: Developing Brain Computer Interface for Imagined Movements
Translated title: Developing Brain Computer Interface for Imagined Movements
Authors: Blašková, Barbora ; Jawed, Soyiba (referee) ; Malik, Aamir Saeed (advisor)
Document type: Master’s theses
Year: 2023
Language: eng
Publisher: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta informačních technologií
Abstract: [eng] [cze]
Rôzne poruchy a choroby mozgu postihujú približne každého šiesteho človeka a veľa z nich necháva na pacientoch trvalé následky. Téma mentálneho zdravia je čoraz viac dôležitá, keďže každý desiaty človek má diagnostikovanú mentálnu poruchu. Je preto dôležité študovať orgán, ktorý je stále z veľkej čati záhadou - mozog. Diplomová práca sa zameriava na Brain Computer Interface (BCI) - rozhranie, ktoré ponúka priame komunikačné spojenie medzi mozgom a vonkajším svetom. Základná myšlienka BCI je veľmi jednoduchá - najprv získať signál z mozgu, dekódovať ho a vykonať akciu vychádzajúcu zo zámeru užívateľa. Jedna z metód ako pomocou mozgu priamo komunikovať sú predstavované pohyby, čo je metóda založená na fakte, že predstava pohybu vyvoláva v mozgu rovnakú odozvu ako skutočný pohyb. V diplomovej práci je navrhnuté použiť EEG a jeho relatívne novú metódu analýzy - mikrostavy. Klasifikátor na rozlišovanie medzi úlohami predstavovaných pohybov je navrhnutý ako kombinácia vlastností mikrostavov extrahovaných z rôznych oblastí mozgu s už známymi vlastnosťami, ako napríklad frekvenčné alebo časové vlastnosti signálu. Klasifikátory boli natrénované na 30 účastníkoch, pre každého zvlášť.Boli implementované dva odlišné klasifikátory - jeden na klasifikáciu nečinnosti oproti aktivite a druhý na klasifikáciu predstavy pohybu ľavej ruky verzus pravej ruky. Priemerná presnosť klasifikácie nečinnosti a aktivity bola 0.85. Priemerná presnosť klasifikácie predstavy pohybu ľavej a pravej ruky bola 0.74. Ukázalo sa, že mikrostavy sú užitočné pri rozlišovaní medzi rôznymi stavmi v kontexte predstavovaných pohybov a BCI, ale potrebujú určité vylepšenia z hľadiska ďalšieho výskumu. Brain disorders and diseases affect 1 in 6 people worldwide and in many cases result in a condition that profusely impacts the life of patient. Mental health topics surge as 1 in 10 people is diagnosed with a mental health disorder. It is therefore crucial to study the organ that is still in a big part a mystery to the researchers - brain. The focus of this thesis is on Brain Computer Interface (BCI) which can act as a intermediary between the brain and a device by acquiring the brain signals and translating them into a set of actions or commands. One of the methods to control a device by thoughts is motor imagery, which is based on the fact that imagining moving a part of the body elicits the same brain response as actual movement. This thesis proposes to utilize a recent field of the EEG for the BCI applications - microstate analysis. Classifier for distinguishing between the motor imagery tasks is proposed as a combination of microstate features extracted from different regions of the brain with the already established features such as from frequency or time-domain. The subject-specific classifiers was trained for 30 participants. Two distinct classifiers were implemented - one for the classification of the rest versus activity and second for the classification of the left versus right motor imagery. The mean accuracy across participants for the rest versus activity classification was 0.85. The mean accuracy across participants for the left versus right motor imagery classification was 0.74. The microstates proved to be helpful in distinguishing between different conditions in a task settings, but need some improvements in terms of the further research.
Keywords: analýza mikrostavov EEG; elektroencefalografia; predstavované pohyby; rozhranie mozog-počítač; biocomputing; brain computer interface; electroencephalography; microstate analysis; motor imagery

Institution: Brno University of Technology (web)
Document availability information: Fulltext is available in the Brno University of Technology Digital Library.
Original record: http://hdl.handle.net/11012/213811

Permalink: http://www.nusl.cz/ntk/nusl-533206


The record appears in these collections:
Universities and colleges > Public universities > Brno University of Technology
Academic theses (ETDs) > Master’s theses