Существуют ли полезные приложения для трехканальной потребительской ЭЭГ?

По пунктам:

Повязка на голову Melon имеет три электрода. Наш основной электрод находится в области лба, известной как FP1, где Мелон может отслеживать активность мозговых волн из префронтальной коры.

Проблема в том, что электричество так не работает. Ток всегда течет между двумя точками, и наши электроды измеряют потенциал между двумя точками. После его открытия Тоннисом где-то в 1938 году большинство усилителей ЭЭГ имели конструкцию дифференциального усилителя. Это означает, что запись каждого электрода состоит из 3 разных участков: заземляющего электрода, контрольного и целевого участка. То, что сообщается как активность в FPz, действительно ((FPz-Ground) - (Reference-Ground)).
Это влечет за собой то, что наше измерение на так называемом активном электроде является не изолированным измерением активности непосредственно под этим электродом, а сочетанием активности, лежащей в основе нескольких участков. Итак, то, что вы наблюдаете в такой настройке, сильно зависит от того, где находится ваш эталон. Я не смог найти, где находится референс дыни, но он должен быть где-то на оголовье. Оголовье окружает череп, и все положения, разрешенные оголовьем, находятся над областями коры головного мозга.
Типичными местоположениями для эталона являются Cz, Нос или среднее значение, ни одно из которых не возможно и не имеет смысла в контексте оголовья с 3 электродами. Возможно, ориентир расположен над височными или затылочными долями.

Таким образом, то, что Melon сообщит об активности в FPz, на самом деле будет смесью между активностью в FPz и активностью в каком-то другом участке, также над корой. (Возможно, они разместили свою Землю очень близко к Референсу, что является очень необычной установкой...)

Более того, отдельные электроды никогда не улавливают изолированные участки мозга. Электрические поля, проецируемые синхронно возбуждающимися кластерами коры, распространяются подобно полям. Таким образом, каждый записывающий участок улавливает отчетливое сочетание всего мозга. Активность участков, расположенных ближе к электроду, будет несколько сильнее, так как напряженность поля падает пропорционально квадрату расстояния, но часть коры непосредственно под электродом все равно будет перегружена суммарной активностью всего рядом и под ним.
Тем более, что самые сильные паттерны активности коры исходят от затылочных долей — так называемый альфа-ритм. Альфа обычно доминирует в корковой активности, так как это простое синхронизированное срабатывание.

Более того, альфа скорее всего будет искусственно подкреплена на Дыне местом отсчета, так как в зависимости от того, где находится отсчет, он обязательно будет ближе к затылочной доле, чем FPz, FPz получает альфа с перевернутой полярностью большинства скальп, и вычитание из остаточного инвертированного альфа в FPz альфа из эталона приведет к существенным альфа-эффектам.

Обе эти проблемы хорошо известны практически с самого начала ЭЭГ, поскольку сам Ганс Бергер, первооткрыватель ЭЭГ, уже наткнулся на феномен, который независимо от того, куда он поместил свои два электрода (Бергер так и не удосужился оценить предложение Тонниса ), он увидит очень похожую активность. Интерпретация Бергера заключалась в том, что весь мозг частично делает в основном одно и то же, все в мозгу частично объединено одним огромным общим общим колебательным паттерном — альфа.
Активность, связанная именно с лобными участками, особенно тета-ритм, значительно слабее. Извлечение только префронтальной тета-активности может быть очень трудной задачей, как можно судить по сложным методам, используемым в статьях, пытающихся выделить именно это, например, это и это ..

Однако вторая статья покажет вам наиболее доминирующее действие в FPz: моргание глазами. Здесь я показываю вам активность FPz в моем эксперименте.

На верхнем правом изображении вы в основном видите красные точки. Каждое из них — моргание нашего субъекта. Вы видите, что точки полностью подавляют общую активность. Приведенный ниже спектр дает ту же информацию: это простой степенной спектр, в котором почти вся мощность приходится на очень низкие частоты, без определенного пика в частотном диапазоне, таком как тета или альфа.

Интересно: что я могу измерить такой ЭЭГ? Какие приложения были бы маловероятными? Как можно измерить «фокус»?

Интересно, что это даже возможно, поскольку одним из лучших предикторов фокуса ЭЭГ является альфа-амплитуда. Однако отчетливые сигналы префронтальной коры здесь не очень важны. Вернее, альфа-сигнал есть.
Альфа — это очень грубый показатель внимательности, и вы всегда получите меньше информации от одного датчика, чем от простого самоанализа («Чувствую ли я себя подавленным?»). Но вы можете получить грубый коррелят текущей осведомленности, глядя на мощность альфы, предполагая, что вы расположите объект так, чтобы получить от него как можно больше альфы (т. е. не выше FPz). Исследования в этом отношении все еще находятся на исследовательской стадии, намного раньше, чем вы полагаетесь на системы. См. несколько примеров: трехканальная система типа Melon ; 4-канальная система ; 14 электродов.
Когда я говорю «можно» сделать это с помощью 3-канальной системы, я не имею в виду, что это возможно прямо сейчас . Такой технологии пока нет ни у кого. Скорее, это может стать возможным в будущем. Хотя даже тогда я бы скорее надеялся на большую сенсорную матрицу. Обратите также внимание, что это все еще очень грубые догадки — они могут сказать вам, сонливы вы или нет, засыпаете ли вы в данный момент или нет. Они не смогут различать более тонкие состояния.

Можно ли идентифицировать (различные) состояния сна?

Мне придется пройти мимо этого. Я не специалист по сну. Я думаю, что расположение дыни неправильное.

Можно ли управлять курсором/игрой (движения влево/вправо)?

Возможно - если вы разместите его так, чтобы движения ваших глаз отражали как сильные положительные, так и отрицательные токи. От активности мозга? Нет. Для декодирования движения требуется гораздо больше датчиков в самых разных местах. Моторные области, грубо говоря, ближе к середине мозга, и именно здесь вам понадобится очень плотное покрытие электродов, чтобы что-то увидеть.

Редактирование постскриптума: несколько ссылок для расшифровки намерений движения с использованием (многоканальной) ЭЭГ. Как видите, даже при многоканальной высококачественной ЭЭГ производительность не особенно высока. http://journal.frontiersin.org/Journal/10.3389/fnins.2014.00222/abstract http://journal.frontiersin.org/Journal/10.3389/fnhum.2013.00124/full

Этот тип датчика вряд ли является революционным, кажется, что интеграция и миниатюризация являются ключевыми отличиями, скажем, между Melon или этим , или 7-точечным датчиком, таким как Muse , который якобы отслеживает альфа- и бета-волны и уже находится в производстве. Обратите внимание, что системе 10/20 столько же лет, сколько и мне: 30+ лет. Кроме того, это аналоговое, тупое устройство, без интерпретации или адаптивных алгоритмов.

Наиболее очевидное применение этого устройства, не указанное в списке, — это научиться лучше играть в видеоигры. Серьезно, префронтальная кора, исполнительная функция в реальном времени и «сфокусированное состояние» могут иметь множество полезных применений, особенно для действий в реальном времени, включающих исполнительную функцию: видеоигры, вождение гоночного автомобиля, пилотирование в экстремальных погодных условиях или Виды спорта 1 на 1, такие как теннис. Это можно считать «будущим» в каком-нибудь учебнике по неврологии, подобному скопированному и вставленному выше. Тем не менее, это реальность, поскольку военные, Массачусетский технологический институт и другие серьезные исследовательские институты уже много лет используют эту технологию именно для этой цели.

Я не нейробиолог; У меня есть опыт работы в области вычислительной техники и гуманитарных наук/исследований. Однако, согласно: http://www.brainm.com/help/Positions_and_brain_function.htm Fp1 контролирует:

• Логическое внимание
• Оркестрация сети
• Планирование взаимодействий
• Принятие решения
• Завершение задачи
• Рабочая память

Похоже, они пытаются интегрировать датчик наклона, который можно было бы использовать для управления осью влево-вправо, например, в видеоигре. Документация и спецификации отсутствуют или расплывчаты.