Το PiEEG είναι μια συσκευή για έναν προσιτό αλλά ακριβή αναγνώστη βιοσημάτων του εγκεφάλου
Ildar Rakhmatulin, ερευνητής στο Imperial College στο Ηνωμένο Βασίλειο, έχει αναπτύξει μια συσκευή ότι μετατρέπει ένα Raspberry Pi σε διεπαφή εγκεφάλου-υπολογιστή
Αυτή η συσκευή κάλεσε Το PiEEG, είναι μια πρόσθετη ενότητα που συνδέεται με το Raspberry Pi. Όπως και άλλες συσκευές ηλεκτροεγκεφαλογραφίας (ΗΕΓ), ηλεκτρομυογραφίας (ΗΜΓ) και ηλεκτροκαρδιογραφίας (ΗΚΓ), το PiEEG θα είναι σε θέση να μετράει τα ηλεκτρικά σήματα από τον εγκέφαλο και να ερμηνεύει περαιτέρω αυτά που λαμβάνονται.
Σύμφωνα με τον Rakhmatulin, αυτό το έργο ξεκίνησε επειδή παρατήρησε αυτό το ενδιαφέρον για τις νευροεπιστήμες αυξήθηκε με τα χρόνια. Στην αρχή, ο Rakhmatulin εφηύρε μια μικρή φορητή διεπαφή εγκεφάλου-υπολογιστή. Σύμφωνα με την περιγραφή που έκανε ο ερευνητής, αυτός ο συμπαγής εξοπλισμός EEG που είχε κυκλικό σχήμα και ακτίνα μόλις 25 mm επέτρεπε την άνετη καθημερινή χρήση μέρα και νύχτα.
Ο τα δεδομένα που συλλέγονταν από τη συσκευή επρόκειτο να σταλούν σε έναν προσωπικό διακομιστή χρησιμοποιώντας το πρωτόκολλο TCP-IP, επιτρέποντας ασύρματη λειτουργία και αξιοπρεπές εύρος κίνησης για τον χρήστη. Αυτό το πρώιμο μοντέλο είχε επίσης ενσωματωμένη δυνατότητα καταστολής θορύβου για τη βελτίωση της ακρίβειας των εγγραφών με μέγιστο θόρυβο εισόδου μικρότερο από 0,35 μV.
μετά το σχεδιασμό, το συνολικό κόστος αυτού του πρώτου μοντέλου ήταν περίπου $350 για 24 ηλεκτρόδια. Αλλά η έλλειψη chip που παρουσιάστηκε μεταξύ 2020 και 2021 αύξησε σημαντικά το κόστος της συσκευής. Για να μην εγκαταλείψει το έργο του, ο ερευνητής αποφάσισε να ξεκινήσει μια δεύτερη έκδοση της διεπαφής εγκεφάλου-υπολογιστή του, αλλά αυτή τη φορά βασισμένη σε ένα Raspberry Pi, το οποίο επέτρεπε την ασύρματη λειτουργία και ένα αξιοπρεπές εύρος κίνησης στον χρήστη.
Η επιλογή του Raspberry Pi έγινε επειδή, σύμφωνα με τον Rakhmatulin, είναι ο πιο δημοφιλής υπολογιστής με μία πλακέτα στην αγορά και ο ευκολότερος τρόπος για να ξεκινήσετε να κάνετε τα πρώτα σας βήματα στη νευροεπιστήμη. Για αυτή τη δεύτερη επανάληψη, ο ερευνητής εξηγεί ότι η ασπίδα μπορεί να αποκτηθεί χρησιμοποιώντας το Raspberry Pi 3 ή 4, το οποίο κοστίζει λιγότερο από $100. Ως εκ τούτου, είναι φθηνό και εύκολο στη συντήρηση.
Σε συνδυασμό με το πρόσθετο, το PiEEG θα κοστίζει μεταξύ $250 και $350 με τα ακόλουθα χαρακτηριστικά:
- Συμβατό με Raspberry Pi 3 ή 4
- 8 κανάλια για τη σύνδεση υγρών ή ξηρών ηλεκτροδίων
- Μεταφορά δεδομένων μέσω πρωτοκόλλου SPI με συχνότητα 250 SPS έως 16 kSPS και ανάλυση 24 bit ανά κανάλι
- Προγραμματιζόμενο κέρδος σήματος: 1, 2, 4, 6, 8, 12, 24
- Δυνατότητα μέτρησης σύνθετης αντίστασης
- Αναλογία απόρριψης κοινής λειτουργίας CMRR: 120
- Εσωτερικός θόρυβος: 0,4 μV
- Εξωτερικός θόρυβος: 0,8 μV
- Αναλογία σήματος προς θόρυβο (SNR): 130dB
- LED για ένδειξη τροφοδοσίας και ένδειξη σύνδεσης ADS1299
- 3 δωρεάν ακίδες για τη σύνδεση εξωτερικών αντικειμένων (γείωση και κανάλι Raspberry Pi)
- Οι 33 ακίδες Raspberry Pi GPIO μπορούν να χρησιμοποιηθούν για διάφορες εργασίες, όπως η σύνδεση εξωτερικών συσκευών.
- Εύκολος προγραμματισμός με το παρεχόμενο λογισμικό ανοιχτού κώδικα για ανάγνωση και επεξεργασία δεδομένων σε Python, C και C++
Για όσους επιθυμούν να το αποκτήσουν, πρόσφατα ξεκίνησε μια καμπάνια crowdfunding. Η έκδοση 4 καναλιών του PiEEG είναι $250 και η έκδοση 8 καναλιών είναι $350.
Ο Rakhmatulin και οι συνεργάτες του δημοσίευσαν επίσης μια εργασία που καταδεικνύει τη λειτουργικότητά του: Μπόρεσαν να ελέγξουν ένα ποντίκι-παιχνίδι αναβοσβήνει.
«Αλλά οι δυνατότητες είναι πολύ μεγαλύτερες και η συσκευή μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε πολλές διαφορετικές βιομηχανίες, ανάλογα με τις επιθυμίες και τις δυνατότητες του χρήστη», έγραψε.
Μάλιστα, αναφέρει ο Rakhmatulin, Τα σήματα PiEEG μπορούν να χρησιμοποιηθούν, για παράδειγμα, για έλεγχο έξυπνου σπιτιού, παιχνίδια, ρομποτική, είσοδος εικονικού πληκτρολογίου ή ακόμα και πειράματα πολυγραφικού DIY. Η συσκευή «μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί από λάτρεις της μηχανικής μάθησης για τη δημιουργία έργων για τον έλεγχο ρομπότ και μηχανικών μελών με δύναμη σκέψης, έλεγχο ύπνου, έλεγχο διαλογισμού ή ως ανιχνευτής κίνησης, ανιχνευτής ψεύδους και πολλά άλλα», σημειώνει ο Rakhmatulin.
Τα καλά νέα με αυτού του είδους τα έργα χαμηλού κόστους είναι ότι θα μπορούσαν να μάθουν περισσότερα για τον εγκέφαλο τα επόμενα 10 χρόνια από όσα μάθαμε τα τελευταία 50. Το πρόβλημα τώρα, ωστόσο, θα ήταν να βρεθούν άνθρωποι που αποδέχονται ότι ο καθένας μπορεί συνδεθείτε με τον εγκέφαλό σας. Αλλά επιπλέον, δεν μπορούν να αποκλειστούν υλικές δυσκολίες. Μάλιστα, αναφέρεται ότι τα ηλεκτρόδια φθείρονται γρήγορα με την πάροδο του χρόνου, γεγονός που θα μπορούσε να αυξήσει το κόστος χρήσης της συσκευής. Επιπλέον, είναι απαραίτητο να βρεθεί ένας τρόπος να διατηρηθούν αυτά τα ηλεκτρόδια στη θέση τους για μεγάλο χρονικό διάστημα, κάτι που δεν είναι εύκολο κατά τη διάρκεια των πειραμάτων.
Αλλά ήδη με τη δυνατότητα φθηνής ανάγνωσης εγκεφαλικών σημάτων και εκτέλεσης εργασιών με βάση αυτά τα σήματα, η επίμαχη συζήτηση σχετικά με τη διατήρηση της ανθρώπινης μνήμης σε μια συσκευή αποθήκευσης επανέρχεται στην επιφάνεια.
πηγή: https://arxiv.org