Hardware e Software para BCI

Os quatro passos básicos para extração de dados são: aquisição, digitalização, gravação e análise. Este processo é feito basicamente com sensores que detectam a atividade cerebral, um amplificador com um conversor analógico digital e um computador para processar os dados digitalizados através de um software.

HARDWARE

SENSORES

Os sensores são componentes que recebem sinais físicos e os transformam em voltagem que pode ser amplificada e digitalizada para ser processado por um computador ou microcontrolador. 

Dentre os sensores eletrofisiologicos para BCI mais utilizados temos o eletrodos de Eletroencefalograma (EEG), as matrizes de Eletrocortigografia (ECoG). É possível usar também sensores que detectam sinais magnéticos e metabólicos como o Eletromagnetoencefalografia (MEG), Espectroscopia de Infravermelho (fNIRS)  e a Imagem por Ressonância Magnética (fMRI).

As características dos eletrodos, como tamanho, material e geometria, que serão usados também dependem da forma de extração do sinal que será aplicada. As formas de extração são basicamente não -invasiva, através do ouro cabeludo ou invasiva, através da conexão direta ao cortex. 

Na Figura 1 é possíve ver alguns dos tipos de eletrodos usados:

Figura 1: Tipos de eletrodos usados para medir atividade cerebral

Fonte: http://www.neurolife.med.br/servicos-monitorizacao

Podemos classificar estes eletrodos também como bipolares quando a medição é feita entre o potencial elétrico de dois eletrodos e monopolares quando é medida a diferença entre um eletrodo e seu referencial (comum ou neutro), que é colocado geralmente em algum ponto externo ao cérebro como orelha ou outro local livre ruídos elétricos.

AMPLIFICADORES

Sinais elétricos cranianos tem relativamente baixas amplitudes (10-20µV para o EEG, 50-100µV para ECoG e 1µV para potencial evocado). Por este motivo, é necessária a utilização de um amplificador e digitalização antes que esses sinais possam ser utilizados pelo software que irá processar os dados.

Estes amplificadores devem reproduzir os sinais utilizando um conversor analógico digital e também um filtro de ruídos isolando qualquer outro tipo de voltagemdfs

São utilizados amplificadores diferenciais  (medem a diferença de potencial) e possuem um buffer de alta-impedância e alta taxa de rejeição a ruidos comuns (CMMR ou common-mode rejection ratio). O CMMR e a medição da qualidade de rejeição aos ruidos feita pelos amplificadores diferenciais tendo seus valores em torno de 60 à 110dB.

Um canal consiste em um par de eletrodos e o amplificador mede a diferença de potencial entre estes eletrodos.

A amplitude média dos sinais de EEG bipolar são entre 5 à 20µV e o monopolar em torno de