Fachbereich Informatik

Fachbereich Informatik - Aktuell

21.11.2019

Disputation Sebastian Nagel

am Freitag, 29. November 2019, um 13:00 Uhr in Raum A302, Sand 1


Towards a home-use BCI: fast asynchronous control and robust noncontrol state detection


Berichterstatter 1: Prof. Dr. Volker Franz
Berichterstatter 2: Prof. Dr. Moritz Grosse-Wentrup


Kurze Zusammenfassung des Vortrags:
Eine Hirn-Computer Schnittstelle (engl. Brain-Computer Interface, BCI) erlaubt einem Nutzer einen Computer
nur mittels Gehirn-Aktivität zu steuern. Der Hauptanwendungszweck ist die Wiederherstellung verschiedener
Funktionen von motorisch eingeschränkten Menschen, zum Beispiel, die Wiederherstellung der
Kommunikationsfähigkeit.
Bisherige BCIs die auf visuell evozierten Potentialen (VEPs) basieren, erlauben bereits hohe
Kommunikationsgeschwindigkeiten. VEPs sind Reaktionen, die im Gehirn durch visuelle Stimulation
hervorgerufen werden. Bisherige BCIs sind allerdings nicht für reale Anwendungszwecke geeignet, da sie auf
dem synchronen Steuerungsprinzip beruhen, dies bedeutet, dass Aktionen nur in vorgegebenen Zeitslots
ausgeführt werden können, der Nutzer kann entsprechend keine Aktionen nach seinem Belieben ausführen.
Um dieses Problem zu lösen, müssen BCIs die Intention des Nutzers – das System zu steuern oder nicht –
erkennen. Solche BCIs werden asynchron oder selbstbestimmt genannt. Bisherige asynchrone BCIs zeigen
allerdings keine ausreichende Genauigkeit bei der Erkennung der Intention und haben zudem eine deutlich
reduzierte Kommunikationsgeschwindigkeit im Vergleich zu synchronen BCIs.
In Rahmen meiner Promotion habe ich das erste asynchrone BCI entwickelt, welches sowohl eine
annäherungsweise perfekte Erkennung der Intention des Nutzers, als auch eine ähnliche
Kommunikationsgeschwindigkeit wie synchrone BCIs, erzielt. Dies wurde durch die Entwicklung eines
allgemeinen Modells für die Vorhersage von sensorischen Reizen erzielt. Dadurch können beliebige visuelle
Stimulationsmuster basierend auf den gemessenen VEPs vorhergesagt werden. Das resultierende
asynchrone BCI übertrifft bisherige Methoden in mehreren Disziplinen um ein Vielfaches und ist ein
wesentlicher Schritt, um BCI-Anwendungen aus dem Labor in die Praxis zu bringen. In meinem Vortrag werde
ich die zugrundeliegende Methodik sowie die bedeutendsten Neuerungen und Ergebnisse präsentieren.

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