За пределами мерцания: введение потенциалов вызванных движением зрительной коры, модулированных кодированным сигналом, для интерфейсов мозг-компьютер

В статье представлен новый подход к созданию интерфейса мозг-компьютер (BCI) посредством введения кодированных визуальных стимулов движения, заменяющих традиционное мерцающее освещение. Исследование показало, что кодированный движущийся вызванный потенциал зрения (c-MVEP) обладает схожими характеристиками во временной и частотной областях с c-VEP, демонстрируя сопоставимую чувствительность сигнала к шуму. В ходе экспериментов было установлено, что пространственное распределение активности c-MVEP охватывает несколько электродов, тогда как c-VEP демонстрирует меньшую распространенность и фокусируется преимущественно на области Oz. Несмотря на менее высокую точность работы по сравнению с c-VEP и SSVEP, предложенный метод обеспечивает практическое применение в четырехклассовых BCIs благодаря своей простоте реализации и возможности использования альтернативных визуальных стимулов.

Стимуляция мозга через движение изображений является перспективной альтернативой традиционным методам регистрации вызванных потенциалов зрения, таким как SSVEP и c-VEP. В отличие от последних, где используются контрастирующие вспышки чёрного и белого цветов, в SSMVEP стимулы плавно перемещаются по экрану, создавая синусоидальное движение. Это позволяет снизить утомляемость глаз и улучшить качество сигнала. Исследования показывают, что SSMVEP активирует больше каналов восприятия, особенно в средней височной области, обеспечивая большую гибкость и эффективность по сравнению с другими методами.

В статье рассматривается метод создания плавных визуальных стимулов для исследования вызванных потенциалов движения (c-VEP). Для этого используется специальный тип последовательности — m-последовательность, представляющая собой бинарный код, где `0` соответствует черному цвету, а `1` — белому. Чтобы избежать резких переходов между цветами, вызывающих восприятие мигания, последовательность была преобразована в непрерывную, используя функцию сглаживания, основанную на синусоиде. Это позволило сохранить исходное время событий и общую временную структуру стимула, одновременно обеспечивая плавные изменения яркости. В результате удалось получить гладкую визуальную стимуляцию, подходящую для изучения вызванных потенциалов мозга.

В статье рассматривается использование синусоидальной волны для формирования устойчивого визуального стимула в системах интерфейса мозг-компьютер (BCI). В частности, приводится формула расчета амплитуды и частоты стимуляции, основанная на вертикальном обновлении экрана (VRR). Для обеспечения плавности восприятия используется синусоидальная волна, позволяющая избежать резких переходов между состояниями стимула. Исследование показало, что частота стимуляции в диапазоне от 6 до 15 Гц вызывает наиболее выраженные реакции мозга, соответствующие компонентам вызванных потенциалов. Экспериментально подтверждено, что выбранный диапазон частот обеспечивает наилучшую эффективность работы BCI-систем.