Учебное пособие 2232

отображения хороших пиков и впадин. Точная настройка возможна по мере необходимости.

Окно управляет количеством времени, которое показано в серии. Иногда в процессе измерения появляются предупреждения о

чувствительности (Railed/Near Railed). Эти предупреждения показывают, что сигнал отсутствует или слабый и что необходимо проверить электроды, чтобы убедиться, что они хорошо соприкасаются с поверхностью кожи.

Для того чтобы проверить импеданс на каждом канале, есть кнопка проверки импеданса (Impedance Check). После нажатия на кнопку плата посылает тестовый сигнал на соответствующий контакт, для того чтобы проверить импеданс. Информация в программе выводится в кОм. Во время проверки импеданса потоковая передача данных прекращается автоматически.

8.1.3.2. Виджет “БПФ”

Быстрое преобразование Фурье (БПФ) - это стандартная функция визуализации регистрируемых биоданных. Программа имеет виджет БПФ

(рис. 8.18).

Рис. 8.18. Виджет “БПФ”

Ось X отображает различные частоты, а ось Y показывает соответствующие амплитуды каждой частоты в мкВ. Эти амплитуды отображаются логарифмически по умолчанию. Однако этот параметр можно изменить в выпадающем списке и выставить либо линейное, либо логарифмическое отображение. Каждый цвет на графике БПФ имеет цветовую кодировку для соответствия каналам во временном ряду.

190

8.1.3.3. Виджет “Акселерометр”

Каждая плата регистрации оснащена трехосевым акселерометром, данные с которого передаются в этот виджет (рис. 8.19). Этот акселерометр измеряет ускорение самой платы по осям XYZ.

Рис. 8.19. Виджет “Акселерометр”

Виджет в режиме “Axis Graph” на графике отображает значения относительного ускорения по осям XYZ в текущий момент времени. Виджет в режиме “Timeline” отображает относительные ускорения по осям XYZ, изменяющиеся с течением времени, цвет которых совпадает с цветами осей.

8.1.3.4. Виджет “Участок головы”

Виджет “Участок головы” (Head Plot) показывает, какие области головы испытывают наибольшую активность. Чем насыщеннее красный цвет, тем больше мозговой активности происходит на данном участке. Контурные линии также показаны для того, чтобы соединить различные области с одинаковыми уровнями активности.

Каждое число на биограмме соответствует конкретному электроду конкретного канала, отображаемому в виджете временных рядов. Эти номера соответствуют рекомендованной схеме расположения электродов, однако каждый из электродов можно перенести в другое место.

Размещение узлов по умолчанию на основе модели 10-20 представлено в табл. 8.1. Обозначения P7 и P8 соответствуют узлам T5 и T6.

По сравнению с эталонным входом входные контакты могут давать положительное или отрицательное значение. Выбор «+/-» показывает истинное значение, измеренное относительно эталонного. Поэтому, если напряжение измеряется ниже эталонного значения, то значение будет отображаться отрицательным (т.е. синим цветом), а если измеренное напряжение будет выше, значение будет положительным (рис. 8.20).

191

Таблица 8.1

Рис. 8.20. Виджет “Участок головы”

В качестве альтернативы «+» может отображаться только как абсолютное значение, независимо от того, был ли сигнал положительным или отрицательным (рис. 8.21).

Рис. 8.21. Виджет “Участок головы” только с абсолютными значениями

192

8.1.3.5. Виджет “Фокус”

Виджет распознает сфокусированное психическое состояние, просматривая уровни альфа- и бета-волн на каналах 1 и 2. Он основан на исследованиях по поддержке сфокусированного состояния, при выравнивании уровня альфа-ритма в диапазоне 0,7-2,0 мкВ и уровня бета-ритма в диапазоне 0,0-0,7 мкВ. Если данные выходят за пределы установленных диапазонов, то алгоритм делает вывод, что пациент не сфокусирован (рис. 8.22).

Рис. 8.22. Виджет “Фокус”

Для достижения наилучших результатов в фокусировке сознания можно попробовать установить сглаживание 0,98 на графике FFT (БПФ).

Когда режим “KeyPress” включен, то можно выполнять задачи в то время, когда пациент находится в фокусе. Необходимо нажать либо стрелку “ВВЕРХ”, либо клавишу “ПРОБЕЛ” для включения режима. В противном случае режим будет отменен.

Папка “W_Focus” содержит исходные данные, на которых был основан виджет фокусировки, и материалы (включая пример и инструкции), касающиеся вывода Arduino.

8.1.3.6. Виджет “Диапазон мощности”

Виджет “Диапазон мощности” показывает уровни относительных напряжений различных категорий мозговых волн (рис. 8.23).

Каждый тип мозговых волн представляет собой подмножество частот, которые показывают различные состояния мозговой активности. Данный виджет хорошо показывает текущую деятельность мозга.

В табл. 8.2 представлены основные диапазоны волн и варианты интерпретации мозговой активности в зависимости от диапазонов.

193

Рис. 8.23. Виджет “Диапазон мощности”

8.1.3.7. Виджет “ЭМГ”

Виджет “ЭМГ” отображает текущий изгиб указанной мышцы в удобном диапазоне, а затем представляет его как десятичное число от 0 до 1 (рис. 8.24). В теории, при расслабленном состоянии значение будет 0, а если происходит бодорствование, то значение будет равно 1.

Текущая сила ЭМГ представляет собой совокупность необработанных значений напряжений, усредненных (или сглаженных) за известный интервал времени. Чем больше окно усреднения, тем более гладкие данные будут представлены. Необходимо установить верхний порог (внешний темно-синий круг кругового визуализатора) и нижний порог (внутренний темно-синий круг) для постоянно обновляемого “удобного диапазона ЭМГ”. Затем отображается текущая ЭМГ (заполненный круг, который соответствует цвету канала), значение между верхним и нижним порогами.

Рис. 8.24. Виджет “ЭМГ”

Это псевдоаналоговое сопоставленное значение более четко представлено на гистограмме справа от кругового визуализатора каждого канала. Верхний порог постоянно ползет вниз, а нижний порог постоянно ползет вверх, пока они не отойдут минимум на ΔμV друг от друга. Это гарантирует, что данная система никогда не создаст верхний / нижний диапазон активности, который слишком велик, чтобы влиять на активность мышц.

Раскрывающиеся элементы виджета предназначены для настройки различных параметров вышеуказанного отношения. Есть 4 основных термина, которые позволяют организовать контроль над 4 параметрами:

Smooth это размер окна. Если установить это значение на уровень минимального значения 0,01 сек. (то есть, уменьшив значение сглаживания), то данные будут очень чувствительными к движениям. В качестве

195

альтернативы можно увеличить сглаживание и установить окно на значение 2,0 сек. В результате отображение данных будет очень плавным и гораздо менее отзывчивым на мышечные движения.

Предел мкВ (μV Limit) это точка отсечения для допустимого значения входного напряжения (мкВ) в любом отдельном блоке данных. Любые значения напряжения (мкВ) выше этого числа будут обрезаны и установлены на уровне этого верхнего предела в мкВ. Это сделано для того, чтобы избежать ошибочных скачков в принимаемых данных, и для того, чтобы избежать существенного искажения рассчитанного среднего значения. Иногда искаженные “битые” пакеты и быстрые движения тела пациента могут создавать значительные всплески уровня сигнала, которые не коррелируют с мышечной активностью. Данная функция позволяет избежать проблем при регистрации такого рода сигнала.

Creep это значение показывает, на сколько быстро верхний предел входного напряжения микроволн сползает вниз и как быстро нижний предел ползет вверх. При регулировке этого значения верхний порог и нижние пороговые кольца будут приближаться друг к другу быстрее. Рекомендуется не изменять это значение для медленного приближения двух колец друг к другу. Если кольца приближаются друг к другу слишком быстро, то придется слишком долго ждать между активациями мышц, верхний порог подойдет очень близко к нижнему порогу, и система будет гиперчувствительной.

Min ΔμV это значение устанавливает минимальный диапазон напряжения между верхним и нижним порогом. Верхний порог и нижний порог не смогут быть ближе друг к другу, чем величина этого значения. При увеличении значения переменной сгибать мышцу придется сильнее для того, чтобы достигнуть величины сгибания от 0 до 100 %. Для того, чтобы пороги (верхний и нижний) подошли друг к другу настолько близко, насколько это возможно при минимальном значении Min ΔμV.

8.1.3.8. Виджет “Сеть”

Виджет “Сеть” позволяет передавать данные в другие программы и приложения (рис. 8.25). Виджет может транслировать потоковую передачу данных одного типа. Данные отправляются последовательно, побитно, в последовательных пакетах. Serial - это основной сетевой протокол, который можно использовать при использовании программы OpenBCI с Arduino.

Скорость передачи данных отображается в битах в секунду. Скорость должна соответствовать выбранной скорости передачи для принимающего приложения.

В настройках порта отображается номер порта принимающего устройства. Например, для Arduino это, вероятно, будет «usbmodem» с прикрепленным серийным номером.

196

Рис. 8.25. Виджет “Сеть”

UDP это протокол пользовательских датаграмм, используется в основном для установления соединений с малой задержкой и потерями между приложениями в Интернете (рис. 8.26). Протокол UDP позволяет отправлять до трех разных наборов данных трем различным приложениям.

Рис. 8.26. Настройка протокола UDP

LSL (Lab Streaming Layer) это протокол синхронизации потоковых данных для анализа в реальном времени или записи (рис. 8.27). LSL - это хороший способ отправить поток данных с платы OpenBCI в программы (приложения), которые могут записывать или обрабатывать данные, такие как

Matlab.

Данные FFT (БПФ) можно отправлять через протокол LSL, начиная с GUI

версии v.4.1.5-beta.3.

Параметр #Chan служит для интрпретации определенных типов данных. Например, виджет “Focus” выводит одно число, поэтому надо просто установить # Chan=1. На рис. 8.28 представлен скриншот, транслирующий 3 типа данных в Python. Для трансляции данных в Python можно использовать

197

готовый скрипт, размещенный в репозитории

(https://github.com/OpenBCI/OpenBCI_GUI/tree/master/Networking-Test-Kit) .

Рис. 8.27. Настройка протокола LSL

Рис. 8.28. Трансляция данных в Python

Для начала работы необходимо выполнить следующую команду: pip install pylsl, если программа Python еще не установлена.

198

OSC (Open Sound Control) это протокол для сетевых синтезаторов звука, компьютеров и других мультимедийных устройств (рис. 8.29). Преимущества OSC заключаются в использовании функциональной совместимости, точности, гибкости и улучшенной организации с документированием. OSC работает с

MaxMSP, PureData и Resolume.

Рис. 8.29. Протокол OSC

8.1.3.9. Виджет “SSVEP”

Виджет “SSVEP” находится в бета-режиме и в настоящее время тестируется (рис. 8.30). Он присутствует в программе GUI, начиная с версии v.4.1.5-beta.3.

Виджет предлагает до четырех каналов SSVEP, каждый со своим диапазоном частот. Каждый канал в виджете имеет выпадающее меню для выбора необходимой частоты.

Рис. 8.30. Виджет “SSVEP”

199