Drahtlose Sensoren überwachen Ihre Gedanken on the Fly

Ein Kampfpilot leitet zurück zur Basis nach einer langen Mission Gefühl verbrachte. Eine Warnleuchte blinkt auf dem Bedienfeld. Hat sie bemerkt? Wenn ja, ist sie konzentriert genug, um das Problem zu beheben?

Dank der aktuellen Fortschritte im EEG (EEG)-Gehirn-Wellen-Detection-Technologie möglicherweise militärischen Kommandanten nicht zu erraten, die Antworten auf diese Fragen viel länger. Sie könnte bald Überwachung ihrer mentalen Zustand über Helm Sensoren, die auf der Suche nach Anzeichen sie konzentriert sich auf ihre fliegen und reagieren auf die Warnleuchte.

Ermöglicht wird dies durch zwei wesentliche Fortschritte EEG Technologie drahtlose und Mobile, sagt Scott Makeig, Direktor von der University of California, San Diego Swartz Center für Computational Neuroscience (SCCN) in La Jolla, Kalifornien EEG verwendet, um Benutzer regungslos sitzen müssen durch schwere Drähte beschwert. Bewegung störte die Signale, so dass sogar ein Zucken der Augenbraue Gehirn Impulse garble könnte.

Moderne Technik erleichtert die Last und drahtlos verbunden, die Sensoren und die Computer, die die Daten zu sammeln. Darüber hinaus Makeig und andere bessere Algorithmen entwickelt – in bestimmten, unabhängige Komponente Analyse. Durch das Lesen Signale von mehreren Elektroden, können sie ableiten, wo, innerhalb des Schädels ein besonderer Impuls entstanden. Dies ist vergleichbar mit einem einzigen Lautsprecher Stimme in einem überfüllten Raum zu hören. Auf diese Weise können sie auch Bewegungen herausfiltern – nicht nur Augenbraue Zuckungen, sondern auch das Muskelspiel notwendig zu gehen, zu sprechen oder ein Flugzeug fliegen.

Die meisten öffentlichen Gesicht des EEG möglicherweise zwei Star Wars – inspiriert Spielzeug Mattel Mindflex und Uncle Milton Force Trainer. Im Jahr 2009 eingeführt, lassen sie Möchtegern-Jedi-Ritter Praxis Telekinese während des Tragens ein EEG-Kopfhörer. Aber diese Spielzeuge sind nur die "Spitze des Eisbergs," sagt Makeig, dessen Werk Geisteskonzentration Überwachung beinhaltet. "Haben Sie Knopf den roten und dann sagen:"Hoppla!"an sich selbst? Wäre es in vielen Situationen nützlich – einschließlich Militär – das System bewusst sein. "

Diese Art von "geistigen Tankuhr" ist nur eines von vielen Projekten, die Makeig an der SCCN ausgeführt wird, ist Teil der Universität von Kalifornien San Diego Institut für Neural Computation (INC). Er verbindet auch mobile EEG mit Motion-Capture-Technologie, passenden Freiwillige in EEG-Hauben und mit LED-Spots Spandex passt, so dass er ihre Bewegungen mit Kameras in einem umgebauten Keller Klassenzimmer folgen kann. Zum ersten Mal können Forscher wie Makeig die Gedanken untersuchen, die zu Bewegung, sowohl gesunde Menschen als auch Teilnehmer mit Erkrankungen wie Autismus führen. Makeig ruft das System Mobile Imaging Gehirn/Körper oder MoBI. Aktionen "mit der Geschwindigkeit des Denkens selbst" studieren zu können, sagt er.

EEG kann nicht direkt Gedanken lesen. Stattdessen greift auf es die elektrischen Felder von Nerven, die Kommunikation über Strom erzeugt. Die EEG-Sensoren – von der einen auf die Star Wars -Spiele auf den 256 in Makeig MoBI – sind wie Mikrofone anhören die Mikrovolt-Stärke neuronale Signale, sagt Rainfarn Brook, Leiter Kommunikation für NeuroSky Brain-Computer Interface-Technologie in San Jose, Kalifornien, Hersteller des Chips in der Star Wars -Spielzeug und viele andere, Bildungs-Forschungs- und Entertainment-Produkte.

Makeig ist ein Projekt mit Neurowissenschaftlern Marissa Westerfield und Jeanne Townsend *, UC San Diego Forscher Bewegungsverhalten bei Jugendlichen mit Autismus zusammen. Sie setzen den Teens, tragen die EEG-Sensoren und LEDs, in Makeigs besonderen Klasse. Dann planen sie ein Raumschiff an den Wänden. Die Kinder haben, das Raumschiff zu jagen, da es von einem Punkt zum anderen darts. Obwohl die Ergebnisse noch nicht, Westerfield, dass Menschen mit Autismus vermutet, verglichen mit denjenigen, die nicht-autistische, wird länger dauern, Prozess wo hat das Raumschiff und passen Sie ihre Bewegungen in Richtung zu ihm. "Hätten wir eine bessere Vorstellung von der zugrunde liegenden Defizite... könnten dann wir möglicherweise bessere Interventionen entwerfen" wie gezielte physikalische Therapie für die Bewegungsprobleme haben autistische Menschen Westerfield sagt.

Neurowissenschaftlern und Psychologen wurde mittels EEG Gehirnwellen seit 1926 belauschen, und Ärzte beschäftigen, es zu studieren Schlafmuster und epileptische Anfälle zu beobachten. Während die meisten der damaligen Zeit sagt Probanden hatten sitzen in einem elektrisch abgeschirmten stand, "wie ein großer Kühlschrank," John Foxe, Neurowissenschaftler an Albert Einstein College of Medicine in New York City. Er nennt es Makeig MoBI "technische Zauberei", die es ermöglichen Wissenschaftlern "zu sehen, das Gehirn und wie funktioniert es in viel realistischer Einstellungen."

Drahtlose EEG hatte bereits einen Einfluss auf Gaming. San Francisco-basierte Emotiv seit 2009 verkauft seine EPOC EEG-Kopfhörer, die elektrische Signale verwendet, um emotionalen Zustand eines Spielers bestimmen – Aufregung, Frustration und Langeweile erstellen ein anderes Muster. Gamer mit Emotiv Technologie auch geistige "Zauber" zu heben oder schieben Sie virtuelle Objekte erstellen können, sagt Geoff Mackellar, CEO von Emotiv Forschergruppe mit Sitz in Sydney, Australien. EPOC ist auch regelmäßig in Forschungslaboren eingesetzt und möglicherweise in Zukunft medizinische Anwendungen, fügt McKellar.

EEG-Funktechnologie liefert Signale, wie klar wie die kabelgebundene Version Makeig sagt, und bei etwa 3,5 Kilogramm ist seine Maschine "verkleinerte". (Der Emotiv und NeuroSky des Headsets, die weniger Elektroden verwenden, sind heller.) "Natürlich, wir fangen nicht mit Ballett-Tänzer machen Le Sacre du Printemps," räumt er ein, aber das Team ist es gelungen, mit Jogger auf einem Laufband. Eine Herausforderung, die sie noch zu überwinden möchten ist, das klebrige, leitfähige Gel zu entfernen, das unter jeder Elektrode geht. Es ist sicherlich machbar — Emotiv Elektroden verwenden nur Salzwasser und NeuroSkys sind trocken.

Tzyy-Ping Jung, Associate Director des SCCN, prognostiziert, dass die Gruppe einen trockenen, 64-Elektrode System innerhalb von ein paar Jahren machen wird. Er und Makeig vorstellen, dass die Kopfhörer hilft Gelähmte Menschen mit der Welt interagieren Migränepatienten eine drohende Kopfschmerzen warnen und anpassen, computergestütztes Lernen, persönlichen Tempo eines Schülers, unter anderem potenzielle Anwendungen anzupassen.

"Es ist sicherlich etwas, das jeder zu Hause haben kann", sagt Emotivs McKellar.

* Korrektur (27.01.12): dieser Satz wurde nach der Buchung bearbeitet. Es bezog sich ursprünglich auf Jeanne Townsend als Jean Thompson.

Dieser Artikel erschien zuerst auf Scientific American. © 2012 ScientificAmerican.com. Alle Rechte vorbehalten. Wissenschaftlichen Amerikaner auf Twitter folgen @SciAm und @SciamBlogs. Besuchen Sie ScientificAmerican.com für die neuesten Nachrichten Wissenschaft, Gesundheit und Technik.