Concentration on performance with P300-based BCI systems: A matter of interface features

Silva-Sauer, Leandro da; Aguayo, Luís Valero; Torre‐Luque, Alejandro de la; Ron-Angevín, Ricardo; Varona-Moya, Sergio

doi:10.1016/j.apergo.2015.08.002

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“…This somnolence might be linked to no provision of feedback to the user. This is in accordance with results of other works that relate the ERP elicitation to user motivation [ 39 , 61 ]. In regard to the stimulation screen features, a blue/green stimuli color scheme seems the correct election since no subject reports discomfort related to stimulus attention, in contrast to the previous reported red/white scheme [ 41 ].…”

Section: Discussionsupporting

confidence: 93%

“…Both works implemented stimulation sequences after fixed displacements, since each selection corresponds to a short piece of route. Though the joystick stimulators enable navigation on unknown scenarios, a high amount of selections is needed to perform long pathways; therefore, the participants fatigue and lower P300 detection rates were obtained [ 38 , 39 ]. Notwithstanding, Gentiletti et al [ 33 ] incorporated some kind of destination-oriented stimulation by including a control automata for wall-following .…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

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Scenario Screen: A Dynamic and Context Dependent P300 Stimulator Screen Aimed at Wheelchair Navigation Control

Piña-Ramírez

Valdés-Cristerna

Yáñez-Suárez

2018

Computational and Mathematical Methods in Medicine

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P300 spellers have been widely modified to implement nonspelling tasks. In this work, we propose a “scenario” stimulation screen that is a P300 speller variation to command a wheelchair. Our approach utilized a stimulation screen with an image background (scenario snapshot for a wheelchair) and stimulation markers arranged asymmetrically over relevant landmarks, such as suitable paths, doors, windows, and wall signs. Other scenario stimulation screen features were green/blue stimulation marker color scheme, variable Interstimulus Interval, single marker stimulus mode, and optimized stimulus sequence generator. Eighteen able-bodied subjects participated in the experiment; 78% had no experience in BCI usage. A waveform feature analysis and a Mann–Whitney U test performed over the pairs of target and nontarget coherent averages confirmed that 94% of the subjects elicit P300 (p < .005) on this modified stimulator. Least Absolute Shrinkage and Selection Operator optimization and Linear Discriminant Analysis were utilized for the automatic detection of P300. For evaluation with unseen data, target detection was computed (median sensitivity = 1.00 (0.78–1.00)), together with nontarget discrimination (median specificity = 1.00 (0.98–1.00)). The scenario screen adequately elicits P300 and seems suitable for commanding a wheelchair even when users have no previous experience on the BCI spelling task.

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Section: Discussionsupporting

confidence: 93%

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Scenario Screen: A Dynamic and Context Dependent P300 Stimulator Screen Aimed at Wheelchair Navigation Control

Piña-Ramírez

Valdés-Cristerna

Yáñez-Suárez

2018

Computational and Mathematical Methods in Medicine

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“…Recent studies confirmed the role of working memory, together with general intelligence [ 16 ] and attention [ 17 ], on P300 BCI performance. Some approaches have attempted to manage such aspects by employing different interfaces [ 18 ] or stimulation modes [ 19 ], in order to reduce mental load. In addition to the need for technical adaptations, the described findings suggest the potential benefit of working memory training to improve BCI usability and performance.…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Brain-Computer Interface for Clinical Purposes: Cognitive Assessment and Rehabilitation

Carelli

Solca

Faini

et al. 2017

BioMed Research International

105

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Alongside the best-known applications of brain-computer interface (BCI) technology for restoring communication abilities and controlling external devices, we present the state of the art of BCI use for cognitive assessment and training purposes. We first describe some preliminary attempts to develop verbal-motor free BCI-based tests for evaluating specific or multiple cognitive domains in patients with Amyotrophic Lateral Sclerosis, disorders of consciousness, and other neurological diseases. Then we present the more heterogeneous and advanced field of BCI-based cognitive training, which has its roots in the context of neurofeedback therapy and addresses patients with neurological developmental disorders (autism spectrum disorder and attention-deficit/hyperactivity disorder), stroke patients, and elderly subjects. We discuss some advantages of BCI for both assessment and training purposes, the former concerning the possibility of longitudinally and reliably evaluating cognitive functions in patients with severe motor disabilities, the latter regarding the possibility of enhancing patients' motivation and engagement for improving neural plasticity. Finally, we discuss some present and future challenges in the BCI use for the described purposes.

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“…Si bien la investigación en esta línea es reciente, un primer objetivo ha sido desarrollar un teclado virtual basado en el potencial P300 que permita reducir considerablemente los tiempos de escritura. Para ello, el teclado desarrollado se ha basado en una matriz reducida y en el predictor T9, habiendo sido probado sobre sujetos sanos y un paciente de ELA con resultados muy positivos (Da silva-Sauer et al, 2016.…”

Section: Interfaces Cerebro-computadorunclassified

Estado del Arte en Neurotecnologías para la Asistencia y la Rehabilitación en España: Tecnologías Fundamentales

Barrios¹,

Hornero

Pérez-Turiel

et al. 2017

Revista Iberoamericana de Automática e Informática Industrial R

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ResumenLas neurotecnologías son aquellas tecnologías dirigidas al estudio del sistema nervioso o a mejorar su función. Estas tecnologías permiten extender el rango de tratamientos disponibles para la rehabilitación de funciones dañadas y proporcionan nuevas soluciones asistenciales para las funciones perdidas. En este artículo se revisan las neurotecnologías de asistencia y rehabilitación, en trastornos motores principalmente, se introduce una taxonomía que facilita su revisión sistemática, y se proporciona una visión global de los avances logrados en la investigación, desarrollo y aplicación en España de aquellas de sus tecnologías más básicas. Palabras Clave:Neurotecnologías, interfaces cerebro-computador, robótica, procesamiento de señal, estimulación eléctrica, sistemas biomédicos, rehabilitación, tecnologías de asistencia. IntroducciónEl movimiento humano es el resultado del accionamiento del sistema musculo-esquelético, realizado por el sistema nervioso de forma coordinada. Para llevarlo a cabo de forma efectiva, éste se ayuda de la realimentación que le proporciona el sistema sensorial. El conjunto funciona como una maquinaria de precisión capaz de ejecutar movimientos armoniosos y proezas, como las que exhiben los grandes deportistas. Lamentablemente, la función motora también es susceptible de deteriorarse o, peor aún, perderse debido a traumatismos, enfermedades neurodegenerativas y otros trastornos. El tratamiento médico convencional en estos casos consiste en la aplicación repetida de fuerzas y momentos mecánicos sobre el cuerpo del paciente para rehabilitar su movilidad.Las tecnologías para la rehabilitación tuvieron su origen en los primeros tratamientos, mediante prótesis y ortesis, desarrollados para las disfunciones motoras causadas por la Segunda Guerra Mundial y la posterior epidemia de poliomielitis (DiGiovine et al, 2014). En la actualidad, las neurotecnologías permiten extender el rango de tratamientos rehabilitadores disponibles, mejorar posiblemente la efectividad de los convencionales, y proveer de soluciones asistenciales más allá de la rehabilitación clínica.El propósito de este trabajo de revisión es presentar una visión representativa de los avances logrados en la investigación, desarrollo y aplicación en España de las neurotecnologías de asistencia y rehabilitación, en trastornos motores principalmente. El contenido de este artículo se organiza en cuatro secciones. En la sección 2 se presenta el concepto, papel y modalidades de las neurotecnologías. También se introduce una taxonomía, de carácter técnico, que permite presentar después las diferentes tecnologías de forma sistemática. En el nivel superior de la clasificación se distinguen dos grandes categorías: tecnologías fundamentales y tecnologías auxiliares. En la sección 3 se describen contribuciones de grupos de investigación españoles en la primera de ellas. Por último, en la sección 4 se resumen las principales conclusiones de este artículo. El trabajo de revisión se completa en un artículo complementario , que cubre las tecn...

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Concentration on performance with P300-based BCI systems: A matter of interface features

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Scenario Screen: A Dynamic and Context Dependent P300 Stimulator Screen Aimed at Wheelchair Navigation Control

Scenario Screen: A Dynamic and Context Dependent P300 Stimulator Screen Aimed at Wheelchair Navigation Control

Brain-Computer Interface for Clinical Purposes: Cognitive Assessment and Rehabilitation

Estado del Arte en Neurotecnologías para la Asistencia y la Rehabilitación en España: Tecnologías Fundamentales

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