Brain Computer Interfacing gebaseerd op de Detectie van EEG Responses in het Tijdsdomein gecombineerd met Beamforming.

Patiënten met ernstige bewegings- en communicatiestoornissen zijn niet meer in staat om interacties uit te voeren met hun omgeving. Communicatie met hun familieleden wordt daardoor bijna onmogelijk. Deze patiënten worden bijgevolg erg afhankelijk van zorgverleners en een heel arbeidsintensief communicatieproces. Met behulp van moderne technologie die als doel heeft om een betrouwbaar communicatiekanaal op te bouwen kan dus niet alleen de levenskwaliteit van de patiënt verbeterd worden, maar kan ook de last op de zorgverlener en de familie verminderen.

Één van deze technologieën is de Brain Computer Interface (BCI). Hierbij wordt gebruik gemaakt van de cerebrale activiteit om de intentie van het subject te decoderen, waarna een computer of extern toestel deze intentie kan uitvoeren. De BCI’s die in termen van accuraatheid, snelheid en bruikbaarheid op dit moment het best werken zijn gebaseerd op visuele stimulatie (i.e., het oplichten of flikkeren) van een aantal selecteerbare targets (bv. woorden, letters, symbolen). Daardoor wordt een gekende hersenactiviteit opgewekt die op haar beurt kan gebruikt worden om het bedoelde target te achterhalen.

In deze thesis onderzochten we de mogelijkheid om het principe van spatiotemporele beamforming te gebruiken voor het selecteren (decoderen) van targets in de context van een BCI waarvan we de performantie getest hebben voor drie vaak gebruikte visuele paradigma's. Voor elk van de drie paradigma's is de spatiotemporele beamformer in staat het correcte target ten minste even accuraat te decoderen als de state-of-the-art decoder voor de respectievelijke paradigma's. Daarnaast is de voorgestelde methode in de meeste gevallen computationeel efficiënter waardoor er minder middelen (bv. tijd, dure hardware) nodig zijn. Het algoritme is hierdoor erg geschikt om een hertraining van het model uit te voeren tijdens het gebruik van de BCI.

Naast het onderzoek van de decoderings-performantie van de spatiotemporele beamformer hebben we ook de cerebrale representatie van steady-state visual evoked potentials (SSVEP) onderzocht. Deze vorm van stimulatie wordt gebruikt in veel verschillende onderzoeksdomeinen, inclusief BCI. Met behulp van een subduraal electrode grid over de occipitale cortex toonden we aan dat een foveale flikkerende stimulus gerepresenteerd wordt in het posterior deel van de primaire visuele cortex (V1) en dat er weinig variatie is tussen de gebruikte stimulatie frequenties (van 11 tot 15 Hz). De perifere flikkering werd gedetecteerd op locaties die overeenkomen met de resultaten van retinotopische maps. Gebaseerd op deze resultaten kan er een diepere analyse van SSVEP-gebaseerde studies worden gemaakt.