Metodologia para distinção de frequências de estimulação sonora ótimas para aplicações em ICMs baseadas no paradigma oddball auditivo

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Mello, Júlia Nepomuceno
Data de Publicação: 2020
Tipo de documento: Trabalho de conclusão de curso
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UFU
Texto Completo: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/31005
Resumo: Indivíduos com Esclerose Lateral Amiotrófica enfrentam uma perda contínua de funções, autonomia e possibilidades de interação e comunicação com o mundo, sendo que os casos mais graves evoluem para uma paralisia completa. Neste contexto, as Interfaces Cérebro-Máquina apresentam-se como os melhores candidatos de comunicação alternativa para pessoas com paralisias motoras graves, por permitirem comunicação e controle sem utilizar os canais de saída naturais do cérebro. Alguns desafios são comuns a esses sistemas, como a baixa relação sinal-ruído, principalmente em ensaios únicos. Nesse sentido, dentre fatores que podem influenciar tanto a morfologia dos sinais corticais utilizados para controle desses sistemas, quanto a performance dos mesmos, tem-se os parâmetros de estimulação. Considerando as interfaces auditivas, dentre os parâmetros de influência destacam-se: intervalo inter-estímulo, probabilidade de ocorrência do estímulo alvo, intensidade do estímulo e frequência sonora dos tons utilizados. O presente trabalho tem como objetivo realizar uma avaliação da influência da frequência do som alvo no potencial P300, de maneira a encontrar a frequência ótima capaz de acarretar em potenciais evocados significativos para o controle de Interfaces Cérebro-Máquina. Para isso, realizou-se a coleta dos dados em cinco voluntários e utilizando cinco frequências diferentes para o estímulo alvo e sons apresentados nas orelhas direita e esquerda. Realizaram-se assim, análises acerca da amplitude e latência do potencial P300, buscando a distinção entre os estímulos alvo e padrão através de uma Máquina de Vetores de Suporte. Os resultados encontrados apontam que indivíduos diferentes possuem respostas corticais distintas para o mesmo padrão de estimulação, sendo possível selecionar a frequência que gera potenciais evocados mais significativos. Tais resultados possuem aplicações diretas no controle das Interfaces Cerébro-Máquina, advogando-se que é necessária uma avaliação prévia dos estímulos sonoros a serem utilizados para cada usuário. Dessa forma, torna-se possível o desenvolvimento de sistemas mais adaptados a cada usuário, aprimorando-se a usabilidade e eficácia dos mesmos.
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spelling 2021-01-12T15:07:44Z2021-01-12T15:07:44Z2020-12-21MELLO, Júlia Nepomuceno. Metodologia para distinção de frequências de estimulação sonora ótimas para aplicações em ICMs baseadas no paradigma oddball auditivo. 2020. 88 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Engenharia Biomédica) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2020.https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/31005Indivíduos com Esclerose Lateral Amiotrófica enfrentam uma perda contínua de funções, autonomia e possibilidades de interação e comunicação com o mundo, sendo que os casos mais graves evoluem para uma paralisia completa. Neste contexto, as Interfaces Cérebro-Máquina apresentam-se como os melhores candidatos de comunicação alternativa para pessoas com paralisias motoras graves, por permitirem comunicação e controle sem utilizar os canais de saída naturais do cérebro. Alguns desafios são comuns a esses sistemas, como a baixa relação sinal-ruído, principalmente em ensaios únicos. Nesse sentido, dentre fatores que podem influenciar tanto a morfologia dos sinais corticais utilizados para controle desses sistemas, quanto a performance dos mesmos, tem-se os parâmetros de estimulação. Considerando as interfaces auditivas, dentre os parâmetros de influência destacam-se: intervalo inter-estímulo, probabilidade de ocorrência do estímulo alvo, intensidade do estímulo e frequência sonora dos tons utilizados. O presente trabalho tem como objetivo realizar uma avaliação da influência da frequência do som alvo no potencial P300, de maneira a encontrar a frequência ótima capaz de acarretar em potenciais evocados significativos para o controle de Interfaces Cérebro-Máquina. Para isso, realizou-se a coleta dos dados em cinco voluntários e utilizando cinco frequências diferentes para o estímulo alvo e sons apresentados nas orelhas direita e esquerda. Realizaram-se assim, análises acerca da amplitude e latência do potencial P300, buscando a distinção entre os estímulos alvo e padrão através de uma Máquina de Vetores de Suporte. Os resultados encontrados apontam que indivíduos diferentes possuem respostas corticais distintas para o mesmo padrão de estimulação, sendo possível selecionar a frequência que gera potenciais evocados mais significativos. Tais resultados possuem aplicações diretas no controle das Interfaces Cerébro-Máquina, advogando-se que é necessária uma avaliação prévia dos estímulos sonoros a serem utilizados para cada usuário. Dessa forma, torna-se possível o desenvolvimento de sistemas mais adaptados a cada usuário, aprimorando-se a usabilidade e eficácia dos mesmos.Individuals with Amyotrophic Lateral Sclerosis face a continuous loss of functions, autonomy, and decreased possibilities for interaction and communication with the world, with the most severe cases evolving to complete paralysis. In this context, the Brain-Machine Interfaces are seen as candidates for alternative communication allowing communication and control without using the brain's natural output channels. Some common challenges include low signal-to-noise ratio, mainly in single tests. In this sense, among the elements that can influence both the morphology of the cortical signals and the system's performance, there are the stimulation parameters. When designing auditory interfaces, the following parameters stand out: inter-stimulus interval, probability of occurrence of the target stimulus, the intensity of the stimuli, and the frequency of tones. This work aims to evaluate the influence of the target sound frequency on the P300 potential to find the optimal frequency capable of causing significant evoked potentials for the control of Brain-Machine Interfaces. Data were collected from five volunteers and five different frequencies for the target stimulus presented to the right and left ears. Analyzes were performed on the amplitude and latency of the P300 potential, seeking to distinguish between the target and standard stimuli through a Support Vector Machine. The results indicated that different individuals have different cortical responses to the same stimulation pattern. The results have a direct impact on the design of Brain-Machine Interfaces. We argue that researchers should first evaluate the user's response to sound stimuli before any experiment to find out the best combination for the specific subject.Pesquisa sem auxílio de agências de fomentoTrabalho de Conclusão de Curso (Graduação)porUniversidade Federal de UberlândiaEngenharia BiomédicaBrasilhttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/us/info:eu-repo/semantics/openAccessCNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA BIOMEDICAInterface cérebro-máquinaP300Frequência sonora do estímuloMetodologia para distinção de frequências de estimulação sonora ótimas para aplicações em ICMs baseadas no paradigma oddball auditivoinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/bachelorThesisSoares, Alcimar Barbosahttp://lattes.cnpq.br/9801031941805250Freitas, Amanda Medeiros deNeto, Henrique Castrohttp://lattes.cnpq.br/4748622506710477Mello, Júlia Nepomuceno8886725698reponame:Repositório Institucional da UFUinstname:Universidade Federal de Uberlândia (UFU)instacron:UFUORIGINALMetodologiaDistinçãoFrequências.pdfMetodologiaDistinçãoFrequências.pdfTCCapplication/pdf16596374https://repositorio.ufu.br/bitstream/123456789/31005/1/MetodologiaDistin%c3%a7%c3%a3oFrequ%c3%aancias.pdf8b9316938023858eb532b86f71c38280MD51CC-LICENSElicense_rdflicense_rdfapplication/rdf+xml; charset=utf-8811https://repositorio.ufu.br/bitstream/123456789/31005/2/license_rdf9868ccc48a14c8d591352b6eaf7f6239MD52LICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; charset=utf-81792https://repositorio.ufu.br/bitstream/123456789/31005/3/license.txt48ded82ce41b8d2426af12aed6b3cbf3MD53TEXTMetodologiaDistinçãoFrequências.pdf.txtMetodologiaDistinçãoFrequências.pdf.txtExtracted texttext/plain132761https://repositorio.ufu.br/bitstream/123456789/31005/4/MetodologiaDistin%c3%a7%c3%a3oFrequ%c3%aancias.pdf.txt2ca336664b9097014c4d165ef68c1c07MD54THUMBNAILMetodologiaDistinçãoFrequências.pdf.jpgMetodologiaDistinçãoFrequências.pdf.jpgGenerated Thumbnailimage/jpeg1324https://repositorio.ufu.br/bitstream/123456789/31005/5/MetodologiaDistin%c3%a7%c3%a3oFrequ%c3%aancias.pdf.jpgf8f509e9f17063de6b5c49ad3aec0317MD55123456789/310052021-01-13 03:18:34.219oai:repositorio.ufu.br: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Repositório InstitucionalONGhttp://repositorio.ufu.br/oai/requestdiinf@dirbi.ufu.bropendoar:2021-01-13T06:18:34Repositório Institucional da UFU - Universidade Federal de Uberlândia (UFU)false
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