PiEEG on seade taskukohase, kuid täpse aju biosignaalide lugeja jaoks
Ildar Rakhmatulin, Ühendkuningriigi Imperial College'i teadur, on välja töötanud seadme et muudab Raspberry Pi aju-arvuti liideseks
See seade kutsus PieEEG on lisamoodul mis ühendub Raspberry Pi-ga. Nagu teisedki elektroentsefalograafia (EEG), elektromüograafia (EMG) ja elektrokardiograafia (EKG) seadmed, suudaks PiEEG mõõta aju elektrilisi signaale ja tõlgendada saadud signaale edasi.
Rakhmatulini sõnul, see projekt sai alguse, kuna ta märkas huvi neuroteaduste vastu aastatega suurenenud. Alguses leiutas Rakhmatulin väikese kaasaskantava aju-arvuti liidese. Teadlase kirjelduse kohaselt võimaldas see kompaktne ümmarguse kujuga ja vaid 25 mm raadiusega EEG-seade mugavat igapäevast kasutamist päeval ja öösel.
osa seadme kogutud andmed tuli saata isiklikku serverisse kasutades TCP-IP-protokolli, mis võimaldab kasutajal traadita tööd ja korralikku liikumisulatust. Sellel varasel mudelil oli ka sisseehitatud mürasummutusvõime, et parandada salvestuste täpsust maksimaalse sisendmüraga alla 0,35 μV.
pärast disaini, oli selle esimese mudeli kogumaksumus umbes 350 dollarit 24 elektroodi kohta. Kuid aastatel 2020–2021 ilmnenud kiibipuudus tõstis seadme hinda märkimisväärselt. Et mitte oma projektist loobuda, otsustas teadlane käivitada oma aju-arvuti liidese teise versiooni, kuid seekord põhinedes Raspberry Pi-l, mis võimaldas traadita toimimist ja kasutajale korralikku liikumisulatust.
Raspberry Pi valik sai tehtud sest Rakhmatulini sõnul on see turul kõige populaarsem ühe pardaarvuti ja kõige lihtsam viis neuroteaduses esimesi samme tegema hakata. Selle teise iteratsiooni jaoks selgitab teadlane, et kilbi saab hankida Raspberry Pi 3 või 4 abil, mis maksab vähem kui 100 dollarit. Seetõttu on see odav ja lihtne hooldada.
Koos pistikprogrammiga maksab PiEEG 250–350 dollarit järgmiste funktsioonidega:
- Ühildub Raspberry Pi 3 või 4-ga
- 8 kanalit märgade või kuivade elektroodide ühendamiseks
- Andmeedastus SPI-protokolli kaudu sagedusega 250 SPS kuni 16 kSPS ja eraldusvõimega 24 bitti kanali kohta
- Programmeeritav signaali võimendus: 1, 2, 4, 6, 8, 12, 24
- Võimalus mõõta impedantsi
- CMRR ühisrežiimi tagasilükkamise suhe: 120
- Sisemüra: 0,4 μV
- Väline müra: 0,8 μV
- Signaali ja müra suhe (SNR): 130 dB
- LED toite indikaatoriks ja ADS1299 ühenduse indikaatoriks
- 3 vaba tihvti väliste objektide ühendamiseks (maandus ja kanal Raspberry Pi)
- 33 Raspberry Pi GPIO tihvti saab kasutada erinevate ülesannete jaoks, näiteks välisseadmete ühendamiseks.
- Lihtne programmeerimine kaasasoleva avatud lähtekoodiga tarkvaraga andmete lugemiseks ja töötlemiseks Python, C ja C++
Neile, kes soovivad seda saada, hiljuti käivitati ühisrahastuskampaania. PieEEG 4-kanaliline versioon on 250 dollarit ja 8-kanaliline versioon 350 dollarit.
Rakhmatulin ja tema kaastöötajad avaldasid ka selle funktsionaalsust demonstreeriva dokumendi: nad suutsid mänguasja hiirt juhtida pilgutades.
"Kuid potentsiaal on palju suurem ja seadet saab kasutada paljudes erinevates tööstusharudes, olenevalt kasutaja soovidest ja võimalustest," kirjutas ta.
Tegelikult teatab Rakhmatulin, PiEEG signaale saab kasutada näiteks targa kodu juhtimiseks, mängud, robootika, virtuaalne klaviatuurisisend või isegi DIY polügraafikatsetused. Seadet "saavad kasutada ka masinõppe entusiastid, et luua projekte robotite ja mehaaniliste jäsemete juhtimiseks mõttejõuga, une juhtimiseks, meditatsiooni juhtimiseks või liikumisdetektorina, valedetektorina ja palju muud," märgib Rakhmatulin.
Hea uudis selliste odavate projektide puhul on see, et nad võiksid järgmise 10 aasta jooksul aju kohta rohkem teada saada, kui me oleme viimase 50 aasta jooksul õppinud. Praegu on aga probleem leida inimesi, kes nõustuksid sellega, et igaüks saab ühendada oma ajuga. Kuid lisaks ei saa välistada materiaalseid raskusi. Tegelikult on teada, et elektroodid kuluvad aja jooksul kiiresti, mis võib suurendada seadme kasutamise kulusid. Lisaks on vaja leida viis, kuidas neid elektroode pikka aega paigal hoida, mis pole katsete ajal lihtne.
Kuid juba tänu võimalusele odavalt lugeda ajusignaale ja täita nendel signaalidel põhinevaid ülesandeid, on vaieldav arutelu inimmälu salvestusseadmes hoidmise üle uuesti esile kerkimas.
allikas: https://arxiv.org