Введение
1. Обзор литературы
2. Объект и методы исследования
3. Выбор и обоснование:
3.1 Структурной схемы прибора
3.1.1 Аналоговая часть схемы
3.1.2 Цифровая часть
3.2 Разработка принципиальной схемы
Заключение
На сегодняшний день, за счет новых компьютерных методов доступно определение самых минимальных нарушений в распределении ритмов ЭЭГ, пространственная интеграция и полный анализ характеристик сигнала.
Особый интерес к процессам, протекающим в организме, их организации в различных состояниях человека с точки зрения ритмов, изучение этих процессов, попытки влиять на них, в настоящее время являются одним из основных направлений в медицине, нейротехнологиях, медицинской электронике и других областях науки.
Целью работы является создание портативного электроэнцефалографа для дальнейших разработок интерфейса мозг-компьютер для помощи в сборе анамнеза парализованных больных.
Электроэнцефалография (ЭЭГ) - метод снятия и анализа электрических потенциалов мозга в состоянии активного бодрствования, сна и покоя, выявление всевозможных патологий. ЭЭГ один из самых чувствительных методов обследования, который способен обеспечить разрешение в миллисекунды, улавливает еле заметные изменения функции коры головного мозга и глубинных структур, что другим методам не доступно.
Создание интерфейса мозг-компьютер для помощи в сборе анамнеза парализованных больных будет основываться на улавливании альфа-ритма ЭЭГ, который является самым высокоамплитудным ритмом ЭЭГ и наблюдается у человека чаще всего с закрытыми глазами в состоянии покоя, при помощи портативного энцефалографа.
Портативный ЭЭГ необходим для решения вопроса модульности и многоканальности беспроводной регистрации потенциалов головного мозга, так как это необходимо для процесса опроса парализованных больных. Наше устройство будет отличаться от уже имеющихся аналогов, наличием биологической обратной связи. Но при разработке программы мы столкнемся с проблемой необходимости обучения и адаптации пациента отвечать на появляющиеся, на экране изображения. Финальной целью нашей работы является создание структуры вопросов-ответов, на которые парализованные люди будут отвечать посредством нервных импульсов, импульсов активности головного мозга. Такие импульсы сложно обнаружить и без определенного обучения пациента интерпретировать их невозможно.
В итоге прибор предоставит возможность проведения обследования в любых условиях, будет иметь меньшие массогабаритные параметры, чем у существующих аналогов. Рассмотрен вопрос безопасности пациента, так как прибор будет питаться от интерфейса USB, пациент никак с сетью связан не будет. Интерпретация данных и управление процессом опроса больного, его ответы, улавливание альфа-ритма представляют собой интерфейс мозг- компьютер.
В настоящее время использование интерфейсов мозг-компьютер получило широкое распространения не только в научной сфере, но и среди обычных потребителей. Интерфейс мозг-компьютер представляет собой ряд нейротехнологий, на основе которых осуществляется взаимодействие без мышечных усилий человека с электронным или электронно-механическим устройством. Особое значение интерфейс мозг-компьютер имеет в области медицины, в частности, реабилитационной. С помощью интерфейса стали реальными улучшения качества жизни инвалидов, создание коммуникации для людей, по каким-либо причинам лишенных этой возможности.
В последние пару десятилетий произошел существенный рост в данной области, совместно с повышением уровня развития науки в области информационных технологий, медицины, электроники. Стало возможным внедрение нейроинтерфейсов для восстановления у больных слуха, зрения, двигательных функций. Самым глобальным примером достижения в этой области является эксперимент, проведенный в университете Брауна (США), в котором парализованной женщине в двигательный участок коры головного мозга был вживлен нейрочип, содержащий 96 микро электродов. Благодаря этому больная научилась шевелить роботизированной рукой или управлять компьютером чему предшествовал большой период обучения и адаптации.
Актуальность работы является следствием расширяющегося научного интереса ученых и потребителей к данной области технологий, все больше людей заинтересовано в использовании ИМК в различных целях, от медицины до виртуальной реальности. Разработки ИМК в последние годы находит все большее практическое применение, и данная область стала очень перспективной. Однако эти технологии все еще не так доступны для использования обычными людьми.
Создание портативного энцефалографа большой шаг к созданию нейроинтерфейса. Интерфейс мозг-компьютер разрабатывается для помощи парализованным больным в объяснении своего самочувствия. В ходе выполнения выпускной квалификационной работы были разработаны структурная и принципиальная схемы, написан алгоритм работы микроконтроллера, и часть программы.
В перспективе, дальнейшие исследования в данной области могут найти практическое применение в сфере создания более совершенных интерфейсов мозг-компьютер для помощи в сборе анамнеза парализованных больных, а так же в медицине, когнитивистике, криминалистике и других областях, нуждающихся в объективных и непредвзятых критериях оценки процессов деятельности, происходящих в коре головного мозга человека.
