Интерфейс мозг-компьютер на волне Р300 : исследование эффектов повторения и движения стимулов

• Автор: Ганин, Илья Петрович
• Шифр специальности: 03.03.01, 03.03.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 199 с. : ил.

Оглавление
СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ
ВВЕДЕНИЕ И ЦЕЛИ РАБОТЫ
ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ
Интерфейс мозг-компьютер на основе волны Р
Суть ИМК-Р300 и общий принцип работы
Электрофизиологическая основа ИМК-Р
Алгоритмы классификации
Свойства стимульного материала в ИМК-Р
Организация стимулов и схемы предъявления
Частотно-временные характеристики стимулов
Позиции электродов
Возможность тренировки/обучения пользователя в ИМК-Р
Проблема многократных предъявлений стимулов
Предъявление небольшого числа стимулов и режим однократного
предъявления в ИМК-Р
Предпосылки возможности тренировки испытуемых на предмет контроля
физиологических показателей
Продолжительная работа в ИМК-Р300 как фактор обучения
Значение мотивации и роль игрового дизайна ИМК для обучения в
ИМК-Р
Особенности реакций мозга в ответ на первые стимулы при их многократном
предъявлении
Движение в стимульной среде ИМК-Р
Целесообразность использования движущихся объектов в ИМК-Р300
Использование начала движения как самостоятельного стимула для
получения ПСС в ИМК-Р
Восприятие движущихся объектов и представление этого процесса в мозге..
МЕТОДИКА
Часть 1. Многодневная работа испытуемых в ИМК-Р300 со стимулами,
предъявляемыми на движущихся объектах
Часть 2. Использование начала движения объекта в качестве стимула в
ИМК-Р

Часть 3. Исследование эффекта расстояния между стимулами в ИМК-Р300 с
началом движения объекта в качестве стимула
РЕЗУЛЬТАТЫ
Часть 1. Многодневная работа испытуемых в ИМК-Р300 со стимулами,
предъявляемыми на движущихся объектах
Точность классификации
Интерес
Общий обзор потенциалов, связанных с событиями
Сравнение ПСС на протяжении четырех сессий в группах с однократным и
трехкратным предъявлением стимула
Сравнение индивидуальных показателей на протяжении четырех сессий
Исследование эффекта позиции стимулов в последовательности их
предъявления
Точность классификации для каждого из трех целевых стимулов в
отдельности в группе «3» с трехкратным предъявлением стимулов
ПСС в ответ на каждый из трех целевых стимулов в отдельности в группе
«3» с трехкратным предъявлением стимулов
Точность классификации в зависимости от положения целевого стимула в
последовательности нецелевых
Исследование возможного влияния характеристик стимулов на
результативность работы в ИМК-Р
Часть 2. Использование начала движения объекта в качестве стимула в
ИМК-Р
Точность классификации
Баллы предпочтения
Связь точности работы в трех режимах и их субъективной оценки
Общий обзор потенциалов, связанных с событиями
Сравнение ПСС в режимах с разными типами стимулов
Исследование эффекта позиции стимулов в последовательности их
предъявления
Точность классификации для каждого из пяти целевых стимулов в
отдельности
ПСС в ответ на каждый из пяти целевых стимулов в отдельности

Часть 3. Исследование эффекта расстояния между стимулами в ИМК-Р300 с
началом движения объекта в качестве стимула
Точность классификации
Сравнение ПСС в режимах при различном расстоянии между стимулами в матрице
ОБСУЖДЕНИЕ
Часть 1. Многодневная работа испытуемых в ИМК-Р300 со стимулами,
предъявляемыми на движущихся объектах
Точность работы в разработанном ИМК
Оценка ПСС в парадигме с движущимися позициями стимулов
Особенности ПСС в ответ на целевые и нецелевые стимулы
Компонент N1 в ИМК-Р300 с движущимися позициями стимулов
Сравнение ПСС в группах с однократным и трехкратным предъявлением
стимулов
Динамика показателей работы испытуемых в течение четырех сессий
Исследование возможного влияния характеристик стимулов на
результативность работы в ИМК-Р
Исследование эффекта позиции стимулов в последовательности их
предъявления
Часть 2. Использование начала движения объекта в качестве стимула в
ИМК-Р
Сравнение характеристик ИМК-Р300 с тремя различными типами
стимулов
Исследование эффекта позиции стимулов в последовательности их
предъявления
Часть 3. Исследование эффекта расстояния между стимулами в ИМК-Р300 с
началом движения объекта в качестве стимула
Заключение
ВЫВОДЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ
БЛАГОДАРНОСТИ

Движение в стимульной среде ИМК-РЗОО
Целесообразность использования движущихся объектов в ИМК-РЗОО
Со времени разработки в 1988 году ИМК-РЗОО (Farwell et al., 1988) организация стимулов в нем оставалась очень консервативной: буквы располагались в фиксированных позициях и были организованы в виде матрицы. Это представляется логичным, поскольку большинство ИМК-РЗОО являются спеллерами (speller) для набора текста, и здесь для пользователя ИМК удобно, когда буквы на клавиатуре всегда находятся на постоянных позициях. Но работа с этими буквами в ИМК-РЗОО отличается от печати на реальной клавиатуре: здесь нужно концентрироваться на объекте и считать его многократные подсветки. Очевидно, что такая монотонная операция может утомлять пользователя. Одним из вариантов, повышающих вовлеченность оператора в процесс управления и способствующих поддержанию внимания, может быть предъявление стимулов на движущихся объектах (Ganin et al., 2013, in press).
Другие ИМК-приложения представляют собой пульты управления, где команды для управления устройствами (роботами, инвалидными колясками) также расположены в виде матрицы (Mugler et al., 2008; Iturrate et al., 2009; Rebsamen et al., 2010; Escolano et al., 2011). Тем не менее, во многих случаях такой матричный дизайн не является оптимальным, поскольку не обеспечивает достаточной свободы для размещения в пространстве команд управления. И здесь размещение стимулов не в фиксированных, а в движущихся позициях представляется значительно более актуальным, чем при печати букв. Можно представить себе такой пример. Пользователь управляет подвижным роботом, например, являющимся вспомогательным устройством для парализованного человека. Для выбора команды оператор должен концентрироваться на подсветках соответствующего стимула на пульте управления (матрице команд) и по завершении стимуляции обратить взор на робота для контроля правильности выполнения этой команды. Для следующей команды необходимо снова сконцентрироваться на пульте управления. Очевидно, что такое постоянное перемещение внимания не является полезным для процесса управления, кроме того, это препятствует более динамичному контролю устройства. В этих условиях более эффективным является размещение пульта управления непосредственно на устройствах, которым они управляют, либо даже помещение отдельных управляющих элементов на отдельных подвижных частях этих роботизированных устройств.