基于脑机接口技术的智能头饰可用于治疗儿童多动症 | 广东省智能创新协会

发布日期:2019-06-24 10:00
我是时尚科技设计师:我将时尚与智能科技和互动用户体验技术相结合。佩戴时,我的许多设计都会监测生理指标--例如心率--并以某种方式对这些信息做出反应,传达佩戴者的内部状态。2016年,我在奥地利林茨作为Ars Electronica Futurelab驻场艺术家,我决定借此机会看看我是否可以在治疗上应用我的技术。



结果是一个智能头饰,帮助患有注意力缺陷多动障碍(ADHD)的儿童及其护理人员更好地了解哪些环境线索与症状问题相关。4月,基础技术在商业上可供对脑机接口(BCI)感兴趣的制造商使用。

当我到达林茨时,我已经对测量大脑电活动的脑电图(EEG)设备感兴趣,因为我将其视为我早期工作的延伸。通过Ars Electronica,我在附近的BarmherzigeBrüder医院遇到了Dominik Laister,后者成为了一名有价值的顾问。在与他协商后,我决定专注于所谓的P300事件相关的脑电位信号。P300是临床检查和BCI研究的常用焦点。这是一种电压脉冲,通常被认为与注意力和决策有关,在外部刺激后几百毫秒发生。P300信号通常在诊断患有ADHD的儿童时测量,因为信号需要更长时间才能表现出来并且不像没有注意力缺陷多动症的儿童那样强壮。

ADHD通常用兴奋剂如Adderall治疗,可以增加注意力集中注意力,同时减少多动和冲动行为。但是,虽然药物可能有助于缓解症状,但它无助于理解为什么患有ADHD的儿童更容易对某些刺激做出反应,或者如何以减少对药物依赖的方式治疗他们的症状。

我的目标是通过监控儿童及其环境的大脑来创建一个能够提供此类洞察所需数据的设备。结果是Agent Unicorn--一个带有凸角的头饰。喇叭包含一个800万像素的摄像头,可以在P300活动增强的状态下记录视频,这是由头戴式耳机内置的EEG检测到的。头盔具有自动将电极定位在头骨上的正确位置的形状。



为了创建Agent Unicorn,我不想使用当时可用的任何商业EEG设备。更便宜的设备缺乏良好的数据采集和处理能力 - 他们中的许多人使用单个电极接触前额并努力区分由脑电波引起的电活动和由肌肉收缩引起的活动。医疗级系统价格陡峭,价格高达10,000美元,用于笨重但设备可靠的设备。

于是,我开始与合作克里斯托夫微阁的创始人和联席CEO G.tec,医疗工程公司位于林茨附近。G.tec是EEG设备和软件的大型生产商,主要为医院和其他医疗客户提供服务。但是Guger对那些希望在他们的项目中使用神经学数据的新一代制造商产生了浓厚的兴趣。因为我对P300信号特别感兴趣,所以我们能够将电极数量从传统的64个减少到8个。我们开发了一种微型EEG板,可以连接到可以在不使用导电凝胶的情况下使用的电极。

在头盔中,EEG板连接到Raspberry Pi Zero W单板计算机。Pi还从喇叭相机接收连续的视频输入。当检测到P300事件时,Pi无线发送包含事件前3秒和5秒后的膝上型计算机的视频剪辑,以便可以查看捕获佩戴者注意力的内容。

到2016年7月,我有几个带有各种形状角的头饰。我们与洛杉矶的3D打印专家Igor Knezevic合作,研究了更广泛的喇叭形状和颜色,然后开始尝试Agent Unicorn和真正的孩子。我们很快就发现,一个角更有趣和怪异,孩子们越是渴望尝试它。

Agent Unicorn的优点之一是当孩子处于更接近日常生活的精神状态时收集数据的机会,因为头盔可以使用更自然的环境,并且代理它提供儿童。当他们通过64个头戴式电极链接到机器上时,儿童可以在游戏室或教室中拾取并将设备放在头上,而不是医生在诊所测量他们的大脑活动。



Agent Unicorn头饰还具有在P300事件期间闪烁的LED。通过突出孩子变得特别专注的时刻,这可以使治疗师的工作变得更容易,这可以提出非药物治疗措施的出发点。

虽然正在进行临床研究以证实使用Agent Unicorn治疗ADHD儿童的价值,但G.tec最近为科学家,制造商和艺术家发布了1,100美元版本的Unicorn EEG。此版本没有相机喇叭,并使用柔软的无边帽来固定和定位电极。蓝牙连接使用许多不同的编程语言传输数据以进行实时分析。

我的目标是创建一个学习系统,为佩戴者带来更多的自我意识,并帮助他们识别潜意识的大脑活动。任何人都可以穿这个来衡量他们的活动并从中得出结论。例如,我们如何对各种颜色做出反应?看到一块巧克力会产生尖峰吗?或者我们如何回应听到自己的名字?如果您想在不购买设备的情况下亲自试用该设备,请加入我们在全球各地的BCI设计师的BR41N.io黑客马拉松之一!