Do I have a third arm? Towards a Supernumerary Motor Imagery Brain-Computer Interface in Virtual Reality

• Main Author: Salas, Jaime Andrés Riascos
• Publication Date: 2019
• Format: Master thesis
• Language: eng
• Source: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFRGS
• Download full: http://hdl.handle.net/10183/194362
• topic: Interface : Usuario; Realidade virtual; Brain-Computer Interface; Cognitive Load; Electroencephalography

As interfaces cérebro-computador (BCI) abriu a possibilidade de comunicar ao hómem com sistemas e dispositivos usando sinais cerebrais. Essa area tem inspirado pesquisadores a de- senvolver várias applicações, como reabilitação médica de pessoas com deficiência, próteses robóticas, jogos e cenarios assitivos em Realidade Virtual (VR). De fato, VR está atualmente sendo empregada para melhorar a confiabilidade do BCI por meio de treinamentos e feedback realisticos e naturais. Imaginação motora Interface cérebro-computador (MI-BCI) é um pa- radigma amplamente utilizado para controlar dispositivos externos, imaginando movimentos corporais. Até agora, no entanto, o MI-BCI usou apenas membros incorporados para as tare- fas imaginárias, mesmo que a psicologia tenha demonstrado conclusivamente a existência de ilusões de transferência do corpo (ilusão mão de borracha). Assim, esta tese estuda e explora a inclusão de um terceiro braço imaginário como parte dos comandos de controle do MI-BCI, comparando a eficácia do uso das setas convencionais e da cruz de fixação como etapa de trei- namento (condição Graz) contra uma visão em primeira pessoa de um avatar semelhante ao humano executando a tarefa correspondente (condição Hands) Ambas condições feitas num cenário de VR. Dez indivíduos saudáveis participaram de um experimento de duas sessões en- volvendo tarefas de mão aberta. A análise do EEG mostra uma forte queda de potência nas áreas sensório-motoras para a tarefa do terceiro braço em ambas as condições. Além disso, os resultados da classificação off-line mostram que um terceiro braço pode ser efetivamente usado como um comando de controle (accuracia > 0.62%) Da mesma forma, a condição Hands (67%) supera significativamente a condição Graz (63%), sugerindo que o cenário realista pode reduzir a abstração do terceiro braço e melhorar o perfomance, no entanto, esta condição induz uma carga cognitiva. Finalmente, com esta tese, abre-se uma porta para a criação de um sistema MI-BCI supranumerário com a inclusão de tarefas de imaginação motora não incorporadas.