BCI-based cursor control using EEG sensorimotor rhythms

Abstract

Brain-Computer-Interfaces (BCIs) sind Mensch-Maschine-Schnittstellen, die Benutzern ermöglichen, über eine direkte neuronale Schnittstelle mit einem Computer zu kommunizieren. Brain-Computer-Interfaces sind historisch eng mit Anwendungen aus dem Bereich der assistiven Technologie verknüpft, seit einigen Jahren steigt jedoch die Anzahl von Publikationen, die sich mit BCIs für Menschen ohne Behinderungen auseinandersetzen. Ziel eines Cursor-Control-BCIs ist, die Position eines Cursors mittels Hirnaktivität steuern zu können. Während sich eine Reihe von Publikationen mit Cursor-Control-BCIs befasst, liegt der Fokus dieser Arbeiten primär auf der Steuerung eigens hierfür entworfener Anwendungen. Die vorliegende Arbeit beschreibt das Design und die Implementierung eines Cursor-Control-BCI-Prototyps, der ein EEG-Sensomotor- Rhythmus-Signal in eindimensionale Cursorbewegungen übersetzt und dessen Ausgangssignal über Standard-Eingabeschnittstellen ab- gefragt werden kann. Da das beschriebene BCI über Standard-Eingabeschnittstellen zugänglich ist, können bereits existierende Eingabebibliotheken verwendet werden, um experimentelle BCI-Anwendungen zu implementieren. Weiters kann das vorgestellte BCI dazu benutzt werden, bestehende Anwendungen zu steuern, sofern diese Standard- Eingabeschnittstellen verwenden.

Brain-computer interfaces (BCIs) are human-computer interaction systems in which users communicate with a computer via a direct neural interface. Brain-computer interfaces have historically been closely associated with assistive technology for persons with disabilities, but the past few years have seen an increase in publications on human-computer interfaces for people without disabilities. The goal of a cursor control BCI is to control the position of a cursor via brain signals. While there have been a number of publications on cursor control using BCIs, most of them focus on controlling a cursor in custom-built experimental applications. The present thesis describes the design and implementation of a cursor control BCI prototype that translates EEG sensorimotor input into one-dimensional cursor movement and can be accessed using standard input interfaces. Since the BCI is accessible via standard input interfaces, existing input libraries can be used to create experimental applications and the BCI can be used to control existing applications.