Common Spatial Pattern Apresenta 18% a Mais De Acurácia Que Laplaciano Em Imagética Motora De Membro Superior

Abstract

Resumo: O objetivo deste trabalho propõe a comparação entre os filtros espaciais laplaciano e CSP (do inglês, Common Spatial Pattern) -com classificador LDA (do inglês, Linear Discriminant Analysis) -durante imagética motora de membros superiores registrados pela EEG (do inglês, Electroencephalography) em cinco participantes saudáveis. O registro da imagética motora foi realizado por meio de um estímulo visual, onde indicava-se com uma seta (direita ou esquerda) na tela do monitor. O processamento dos sinais foram divididos em duas fases: calibração e feedback. Durante a calibração, os sinais foram filtrados por Laplace ou CSP e classificados por LDA (em direita ou esquerda). No feedback foi adotado o mesmo padrão de estímulo visual da fase de calibração, mas com a resposta em tempo real da saída do classificador. Como resultado, obteve-se uma acurácia máxima de 56,39% com o filtro Laplaciano comparado à acurácia de 74,45% com o CSP. Com esses dados preliminares, valida-se a metodologia apresentada, buscando-se novas coletas para futuros avanços e consequente implementação dos dados em sistemas de controle em malha fechada como próteses neurais ou mioelétricas. Palavras-chave:Interface cérebro-máquina, eletroencefalografia, processamento de sinais, imagética motora, reabilitação. Abstract: This paper compares the Laplacian and CSP spatial filters -with LDA classifier -during motor imaging of upper limbs registered by the EEG (Electroencephalography IntroduçãoNos últimos anos, as interfaces cérebro-máquina (BCI, do inglês Brain Computer Interface) do tipo não invasiva tem se mostrado uma área de pesquisa de grande potencial para a reabilitação de indivíduos, aliando conceitos de neurociência, reabilitação física e engenharia biomédica [1][2][3][4]. Este desenvolvimento é justificado pelos avanços dos sistemas BCI's no que diz respeito à usabilidade, transferência de informações e robustez das técnicas de processamento de sinal e controle [5].Os potenciais de eletroencefalografia (EEG) adquiridos sobre o escalpo são de pequena amplitude e possuem uma baixa resolução espacial. Em [6] mostrouse que apenas metade da contribuição de cada eletrodo do couro cabeludo veio de fontes existentes em um raio de 3 cm. Esta problemática é agravada ainda mais pelo fato de que os sinais de interesse, ritmos sensório-motor, serem corrompidos por sinais de outras fontes que produzem amplitudes mais fortes na mesma faixa de frequência, tais como o ritmo α (~10 Hz) do córtex visual ou artefatos e movimentos musculares.Enquanto algumas abordagens tentam alcançar um aumento da intensidade do sinal desejado por meio de treinamento dos indivíduos [7,8], uma alternativa é calibrar o sistema para as características específicas de cada usuário [9,10], indicando que filtros espaciais específicos para cada indivíduo são viáveis.Este artigo tem como objetivo apresentar a metodologia de ensaio da interface cérebro-máquina a partir da imagética motora de membros superiores, comparando o filtro espacial laplaciano com o CSP (do inglês, Common Sp...