Dikkat edilirse bu tanım BBA’ları merkezi sinir sistemi tarafından üretilen sinyalleri ölçen ve bu sinyalleri kullanan sistemlerle sınırlıyor. Örneğin sesle, hareketle ya da kaslarla aktive edilen bir iletişim sistemi bu tanımlamaya girmiyor. Diğer yandan, beyindeki elektriksel aktiviteyi ölçen elektroensefalogram (EEG) cihazı da tek başına bir arayüz sayılmıyor. Çünkü bu cihaz sadece beyin sinyallerini kaydediyor ve tek başına kullanıldığında kullanıcının çevresinde herhangi bir çıktı üretmiyor. Özetle, BBA’lar temel olarak kullanıcıların beyin sinyallerini kullanarak onlarla birlikte çalışırlar

BBA teriminin 1970’lerde ortaya çıkmasından itibaren bu konudaki araştırmalar her geçen gün arttı ve dünya çapında pek çok laboratuvarda BBA’lar ana çalışma konusu oldu. Dolayısıyla pek çok yeni kavram, metot ve uygulama alanı ortaya çıktı. Günümüzde de yeni gelişmeler yaşanmaya devam ediyor.

Bu Arayüzler Nasıl Çalışıyor?

yüzyılın başlarında farklı beyin sinyallerini kaydetmek için yeni teknikler ve yöntemler geliştirilmesinin BBA araştırmalarına olumlu etkisi oldu. Bu sayede konuyla ilgili farklı yöntemler kullanılarak çok sayıda araştırma yapıldı. Ancak yöntemler ne kadar farklı olursa olsun tüm BBA sistemleri aynı temel prensip ve adımlar üzerinden çalışıyor. Prensip olarak bir BBA sistemini kontrol etmek için beyin sinyalleri kullanılıyor. Öncelikle tespit edilen beyin sinyalleri çevrimiçi sınıflandırma algoritmaları ile güçlendiriliyor, filtreleniyor ve kodlara dönüştürülüyor. Sonra BBA çıkışı bir protez, ortez, tekerlekli sandalye, robot veya imlecin hareketini kontrol etmek veya kasların veya beynin elektriksel uyarılmasını yönlendirmek için kullanılabiliyor.

Temel Bileşenler

BBA’ların işleyiş sistemi kullanıcının amacını gösteren beyin sinyallerinin tespit edilip gerekli ölçüm ve analizleri yapıldıktan sonra yönetilecek cihaza uygun komutlara dönüştürülmesine dayanıyor. Bu sistem temel olarak dört ana bileşenden oluşuyor:

1. Sinyal Toplama: Bu işlem belirli bir sensör teknolojisi kullanılarak (kafa derisine veya beyne yerleştirilen elektrotlar gibi) beyin sinyallerinin ölçülmesini kapsıyor. Bu sinyaller elektronik işleme için uygun seviyelere yükseltiliyor ve istenmeyen sinyaller filtreleme yoluyla temizleniyor. Daha sonra sayısallaştırılan sinyaller bilgisayara iletiliyor.
2. Özellik Belirleme: Bu adımda amaçla ilgili sinyaller yabancı içerikten ayrılıyor ve çıkış komutlarına çevrilmeye uygun bir hâle getirilmek üzere analiz ediliyor. Bu adımda kullanıcının amacı ile sinyaller arasında güçlü bir ilişki ve uyum sağlanması gerekiyor.
3. Özellik Dönüştürme: Elde edilen ilgili sinyaller çıkış cihazı için uygun komutlara dönüştürüldükleri algoritmaya aktarılıyor. Kullanılacak algoritmanın anlık değişikliklere uyum sağlaması ve cihazın tam kontrolünü kapsaması için dinamik bir yapıda olması gerekiyor.
4. Cihaz Çıkışı: Düzenlenen komutlar harici aygıtı çalıştırıyor ve imleç kontrolü, robotik kol hareketi, dijital konuşma gibi işlevler gerçekleşiyor. Kullanıcıya cihazın çalışması ile geri bildirim sağlanıyor ve döngü kapanıyor.

Bu bileşenler, işlemin başlangıcını ve zamanlamasını, sinyal işlemenin ayrıntılarını, cihaz komutlarının doğasını ve performans gözetimini tanımlayan bir işletim protokolü tarafından kontrol ediliyor. Etkili bir çalışma protokolü, bir BBA sisteminin esnek olmasını ve her kullanıcının özel ihtiyaçlarını karşılamasını sağlıyor.

Kaynakça: Rabinpoudel, Itnext, Healtheuropa, BilimveTeknik, Medium

Drew, L., “Agency and the algorithm”, Nature, 571, S19-S21, 2019.

Chaudhary, U., Birbaumer, N., Ramos-Murguialday, A., “Brain–computer interfaces for communication and rehabilitation”, Nature Reviews, Neurology, Cilt 12, s.513- 525, 2016.

Lotte, F. Ve ark, Introduction: Evolution of Brain–Computer Interfaces, Brain Computer Interfaces Handbook-Technological&Theoretical Advances, s.1-52, CRC Press, 2018.

Rao, R.P.N., Brain-Computer Interfacing-An Introduction, Cambridge University Press, 2013.

Abdulkader, S.N. ve ark., “Brain computer interfacing: Applications and challenges”, Egyptian Informatics Journal, 16, s.213-230, 2015.

The post Beyin Bilgisayar Arayüzü Ne Anlam Taşıyor? appeared first on Halil Durmus.

Servikal omurilik yaralanması veya beyin sapı felçli olan insanlar için motor korteksten gelen sinyaller uzuvdan “kesildi”. Bu sinyalleri beyin-bilgisayar arayüzü (BCI) ile tahrik edilen kas aktivasyonu yoluyla yeniden birleştirmeye çalışıyoruz. İntra-kortikal implantlar beyindeki elektriksel sinirsel aktiviteyi alır ve bu bilgileri, istenen hareketlerle ilişkili sinyallerin kodunun çözüldüğü bir bilgisayara gönderir. Bilgisayar daha sonra uzuv hareketini indükleyen implante edici uyarıcı elektrotlar aracılığıyla kaslara elektriksel uyarılar gönderir.

Beyin dalgalarıyla elektronik cihazları kontrol etme konusunda uzun zamandır çalışmalar yapılıyor. Önümüzdeki yıllarda beyin dalgalarıyla iletişim dış dünyaya bağlantı kurmak için yeni bir yöntem olarak günlük hayatımızda yer alabilir. Stanford Üniversitesi’nde Dr. Paul Nuyukukian öncülüğünde yayımlanan makaleye göre beyin implantı yapılan felçli hastalar sadece düşüncüleriyle hiçbir özelleştirme yapılmamış tabletleri kullanarak internette gezinebiliyorlar. “BrainGate2” adı verilen sistem özellikle felçli ve engelli kişilerin hayatlarını değiştirebilir.

Beynin hareket merkezi olarak adlandırılan motor kortekse yerleştirilen elektrot dizileri deneye katılan üç kişinin de ekrandaki fare imlecini başarıyla hareket ettirmesine olanak sağladı. Elektrotlar hastaların fare imlecini hareket ettirmeyi düşünürken yaydıkları beyin dalglarını algılayarak bir yazılıma aktarıyor. Böylece, hastalar sadece düşünceleriyle elektronik posta göndermek, internette gezinmek, sipariş vermek, hatta dijital piyano çalmak gibi eylemleri gerçekleştirebildi.

Çalışmaya katılan hastalar sistem üzerinden yazışarak birbirleriyle konuşmayı da başardılar. Makaleye göre kullanılan tabletlerin klavyelerinin özelleştirilmesi ve erişilebilirliği artıracak bazı ek yazılımların eklenmesiyle çok daha doğal bir kullanım söz konusu olabilecek. Bu tür çalışmalar engellilerin hayata bağlanması açısından hayli kıymetli. Üstelik gelecekte insanların yeni yöntemlerle iletişim kurabileceğini göstermeleri açısından ayrı bir öneme sahipler.

BrainGate ilk olarak Brown Üniversitesi Nörobilim Bölümünde araştırmacılar tarafından biyo-teknoloji şirketi Cyberkinetics, Inc ile birlikte geliştirildi. BrainGate Company, fikri mülkiyeti ve ilgili teknolojiyi Cyberkinetics’ten satın aldı ve BrainGate ile ilgili fikri mülkiyete sahip olmaya devam ediyor.

KAYNAKLAR: JOURNALS, BİLİM VE TEKNİK ,IFLSCİENCE

The post Beyin Sinyalleri ile Bilgisayar Kontrolü appeared first on Halil Durmus.