Magnitude quadrática da coerência na detecção da imaginação do movimento para aplicação em interface cérebro-máquina

Sady Antonio dos Santos Filho

A interface cérebro-máquina (ICM) é um sistema que permite que uma pessoa possa controlar um dispositivo - como um teclado de um computador, uma cadeira de rodas, ou até mesmo uma prótese - utilizando, por exemplo, padrões do eletroencefalograma (EEG). A identificação destes padrões (potenciais relacionados ao evento - PRE), em meio à atividade elétrica cerebral espontânea, tem sido o grande desafio dos pesquisadores. Enquanto que a amplitude do PRE pode chegar a algumas dezenas de microvolts, a atividade elétrica espontânea chega a centenas de microvolts. Grande parte das ICM s utiliza o PRE da imaginação do movimento (IM) para o acionamento dos dispositivos. Várias técnicas têm sido propostas para identificar estes PRE s no domínio do tempo e da freqüência. O principal problema da maioria destas técnicas é a necessidade de vários trechos do EEG sincronizados com a IM, o que aumenta o tempo necessário para a detecção, tornando-as inviáveis para a aplicação em uma ICM. O presente trabalho visa ao desenvolvimento de algoritmos que permitam a detecção do potencial de EEG relacionado à IM, com o menor número de trechos possível, para futura aplicação em uma ICM. A técnica da magnitude quadrática da coerência (MSC), aplicada ao EEG da IM do dedo indicador esquerdo, foi capaz de detectar respostas principalmente nos eletrodos da região central (C3, Cz e C4), na banda delta (0,1 a 1 Hz). Utilizado 40 trechos (M=40), a probabilidade de detecção (PD) foi de 57% para taxa de falsos alarmes ?=5%. A aplicação da versão da MSC que utiliza sinais de vários eletrodos (Múltipla MSC) possibilitou a detecção do PRE com uma PD=70%. Com M=10, a PD foi de aproximadamente 18%, para ambas as técnicas. A aplicação do filtro espacial que utiliza o operador Laplaciano bidimensional (DF), nos eletrodos da região central (C3, C1, Cz, C2 e C4), proporcionou a melhora da relação sinal-ruído do EEG, resultando na detecção do PRE da IM com uma PD de 90% para M=10. Este procedimento tornou possível a detecção do PRE com apenas uma execução da IM (M=1), com uma PD de 44,1%. Assim sendo, a MSC, associada à técnica da DF, apresenta-se como uma ferramenta promissora, para a detecção de padrões da IM, tornando viável a sua utilização em aplicações de ICM s.

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