ZGODOVINA SISTEMA BCI – PRVI SISTEM BCI

Skupaj se odpravimo na potovanje v preteklost, skozi zgodovino podjetja g.tec. To zgodbo je napisal Christoph Guger sam in z nami delil nekaj zabavnih trenutkov na svoji poti na področju možgansko-računalniških vmesnikov (BCI) in nevrotehnologij.

»Leta 1999 sva z Günterjem Edlingerjem na konferenci BCI v Rensselaervillu predstavila svoj prvi sistem BCI. V tem času sem zaključeval doktorat v laboratoriju profesorja Gerta Pfurtschellersa v Avstriji, ki je za izvajanje poskusov BCI uporabljal Compaq Armada.

Toda ta zgodba se je začela dve leti pred konferenco BCI v Rensselaervillu, ko sem na polici v laboratoriju našel dve stari plošči National Instrument RTI800a PCI za zajem podatkov z 12-bitnimi ADC. Prof. Pfurtschellerja sem vprašal, ali ju lahko uporabim za vzpostavitev svojega novega BCI. Nato sem kupil namizni računalnik Compaq z dvema režama PCI in priključil plošči. Naslednja naloga je bila zagnati gonilnik, zato sem se obrnil na podjetje Humusoft na Češkem. Zagotovili so mi vmesnik Simulink za plošči ADC in mi omogočili, da sem vklopil algoritme za ekstrakcijo in klasifikacijo funkcij. Humusoftov paket je bil tako dober, da ga je nekaj tednov pozneje kupila družba The MathWorks. Uporabil sem dve bipolarni izpeljanki iz leve in desne motorične skorje, ekstrahiral pasovno moč v območju alfa in beta ter parametre vstavil v LDA. Nato sem v laboratoriju našel velik biosignalni ojačevalnik, ki sem ga z vijačnim priključkom povezal s ploščami DAQ. Namestil sem 2 bipolarni elektrodi nad levo motorično skorjo in 2 bipolarni elektrodi nad desno motorično skorjo.

PRVI SISTEM BCI

VSE JE BILO PRIPRAVLJENO

Za 18 ur sem se zaprl v Faradayevo kletko, da bi izvedel svoje poskuse z BCI. Na koncu sem bil utrujen, a srečen. Moja natančnost razvrščanja je bila 99-odstotna pri navzkrižni potrditvi, 39 od 40 levih in desnih motoričnih gibov pa je bilo v realnem času pravilno razvrščenih. Sistem sem poimenoval “Rapid Prototyping System”, saj mi je omogočal hitro prilagajanje in izvajanje poskusov in je šele po enem dnevu natančnih nastavitev deloval brezhibno. V tem času so BCI laboratoriji uporabljali nevronske mreže in več mesecev optimizirali NN na podatkih, ki so bili posneti že veliko prej, vendar brez večjega uspeha. Naučil sem se, da je ključnega pomena čim hitrejša kalibracija na sveže posnetih podatkih EEG in takojšnja povratna informacija. To je temeljito spremenilo način izvajanja snemanja EEG.

PROF. PFURTSCHELLER JE BIL ZELO NEZAUPLJIV

Rekel je: “Kdo ve, kaj ste vso noč počeli v laboratoriju”. Zato me je dal pod nadzor enega od svojih starejših sodelavcev. Toda IEEE Transactions je ugotovil, da je bil članek vrhunski, in ga takoj objavil. Zahvaljujem se Glorii Calhoun, ki je bila moja prva urednica.

Nekaj tednov pozneje sem za profesorja Pfurtschellerja posnel nekaj posnetkov, kar mu je omogočilo, da je lahko nadaljeval z običajnim ponedeljkovim igranjem tenisa. Zato mi je bil dolžan uslugo: želel sem najnovejšo ploščo PCMCIA DAQ za svoj sistem BCI, ki je stala približno 13.000 šilingov (1.000 EUR). V tistem času zelo draga in velika kot kreditna kartica. Vendar sem jo dobil nekaj dni pozneje. Plošča PCMCIA je bila veliko manjša in je imela velikost kreditne kartice. Dobil sem najnovejšo Compaqovo Armado z režo PCMCIA in jo priključil. Zadnja stvar, ki je manjkala, je bil zelo kompakten biosignalni ojačevalnik. Günter Edlinger je imel veliko znanja o teh stvareh in uspelo nam je v disketo prenosnika Armada vstaviti dva bipolarna kanalna biosignalna ojačevalnika, vidna pa sta bila le 1,5-milimetrska varnostna priključka. V tem času so bili biosignalni ojačevalniki ogromni in težki, nikakor ne prenosni. Zato je bil naš novi in primerljivo majhen sistem BCI nekaj posebnega. Dokončali smo ga dva dni pred odhodom našega letala na konferenco BCI v New York.« Dr. Christoph Guger