Analiza interfejsu mózg-komputer 2401-K/P-MF-AIMK

Różne typy działań umysłowych wytwarzają różne sygnały w mózgu, a komputer w łatwy sposób potrafi je rozróżnić. Głównym celem badań nad interfejsami mózg-komputer jest umożliwienie komunikacji z otoczeniem pacjentom cierpiącym na ciężkie schorzenia nerwowo-mięśniowe, prowadzące do kompletnego paraliżu. Celem zajęć jest zaprezentowanie podstaw funkcjonowania interfejsu mózg-komputer (ang. brain-computer interface, BCI) pozwalającego na bezpośrednie sterowanie komputerem za pomocą mózgu. Efekt zajęć stanowi umiejętność rozwiązywania problematyki interfejsu mózg – komputer, zarówno w drodze analiz teoretycznych, jak i badań eksperymentalnych.
Bloki tematyczne (każdy obejmuje jedno spotkanie):
1. Społeczeństwo Informacyjne. Bariery komunikacyjne.
2. Definicje podstawowe, cele stosowania interfejsów mózg komputer. Neurofeedback.
3. Sygnały neurofizjologiczne możliwe do wykorzystania w interfejsach mózg komputer – wprowadzenie.
4. Dobór i analiza (ekstrakcja cech, klasyfikacja) sygnałów neurofizjologicznych do wykorzystania w interfejsie.
5. Dobór interfejsu i trening pacjenta.
6. Interfejsy nieimplantowane.
7. Interfejsy implantowane.
8. Wprowadzenie do komunikacji za pomocą interfejsu mózg-komputer.
9. Komputer do komunikacji dla osób niepełnosprawnych.
10. Wprowadzenie do neuroprotez.
11. Wykorzystanie interfejsów mózg-komputer do sterowania neuroprotezami ruchowymi i egzoszkieletami. Sztuczne kończyny, egzoszkielety, zrobotyzowane wózki dla niepełnosprawnych.
12. Interfejsy mózg-komputer w środowiskach zintegrowanych.
13. Kliniczne zastosowania interfejsów mózg-komputer.
14. Zagrożenia i ograniczenia interfejsów mózg-komputer. Neurosecurity.
15. Kierunki rozwoju interfejsów mózg-komputer.

Efekty uczenia się - wiedza

Student/ka ma uporządkowaną znajomość i zrozumienie historii, bieżących rozwiązań oraz głównych kierunków badań w obszarze interfejsów mózg-komputer oraz ich wpływu na osoby niepełnosprawne.

Efekty uczenia się - umiejętności

Student/ka na podstawie twórczej analizy nowych sytuacji i problemów potrafi samodzielnie formułować propozycje ich rozwiązania, lecz równocześnie jest otwarta na nowe idee i gotów do zmiany opinii w świetle dostępnych danych i argumentów. Student/ka ma uporządkowaną wiedzę na temat zastosowań informatyki we współczesnym świecie, potrafi na ten temat dyskutować dobierając argumenty merytoryczne z życia codziennego lub z literatury przedmiotu

Metody dydaktyczne

Prezentacja zagadnień w formie wykładu, dyskusja. Dyskusja nad nowymi problemami, np. algorytmem zaopatrywania pacjentów w interfejsy mózg-komputer czy algorytmem doboru takich interfejsów. Prezentacja wybranych problemów związanych z rozwojem interfejsów mózg-komputer w formie dyskusji.

Metody dydaktyczne eksponujące

- pokaz

Metody dydaktyczne podające

- wykład informacyjny (konwencjonalny)

Metody dydaktyczne poszukujące

- ćwiczeniowa

Rodzaj przedmiotu

przedmiot fakultatywny

Koordynatorzy przedmiotu

Dariusz Mikołajewski

Kryteria oceniania

Kolokwium końcowe.
Udział w rozwiązywaniu zadań / plusy za aktywność.
Udział w dyskusji / plusy za aktywność.

Literatura

Wybrane fragmenty z następujących pozycji książkowych:
1. Augustyniak P. Przetwarzanie sygnałów elektrodiagnostycznych. Uczelniane Wydawnictwa Naukowo-Dydaktyczne AGH, Kraków, 2001.
2. Berger T. W., Chapin J. K., Gerhardt G. A. i wsp. Brain computer interfaces. Springer, Heidelberg-New York 2008.
3. Durka P. J. Matching pursuit and unification in EEG analysis. Artech House Engineering in Medicine and Biology Series. Artech House Inc., Boston-London 2007.
4. Graimann B. Brain-computer interfaces. Springer, Heidelberg-New York 2011.
5. Kuniszyk-Jóźkowiak W. Przetwarzanie sygnałów biomedycznych. Wydawnictwo UMCS, Lublin 2011.
6. Mikołajewska E., Mikołajewski D. Neurorehabilitacja XXI wieku: Techniki teleinformatyczne. Impuls, Kraków 2011.
7. Pons J. L. Wearable robots: biomechatronic exoskeletons. Wiley, Hoboken 2008.
8. Rocon E., Pons J. L. Exoskeletons in rehabilitation robotics. Springer Tracts in Advanced Robotics, Vol. 69. Springer, Heidelberg-New York 2011.
9. Wolpaw J., Wolpaw E. W. Brain-computer interfaces: Principles and practice. Oxford University Press, London 2012.
10. Tan D. S. Brain-computer interfaces: Applying our minds to human-computer interaction. Springer, Heidelberg-New York 2010.

Więcej informacji

Dodatkowe informacje (np. o kalendarzu rejestracji, prowadzących zajęcia, lokalizacji i terminach zajęć) mogą być dostępne w serwisie USOSweb:

Strona przedmiotu 2401-K/P-MF-AIMK w USOSweb