View/Open

advertisement
.
Woord vooraf
Mijn naam is Nikita Lisabeth en ik ben student New Media and Communication
Technology (NMCT) aan de Hogeschool West-Vlaanderen te Kortrijk. Het algemene
onderwerp van mijn eindwerk omvat het potentieel van de EEG technologie die de dag
van vandaag op de markt is, deze methode om in de hersenen ontstane elektrische
signalen op te meten is ook wel gekend als electro-encefalografie. Ik koos dit onderwerp
omdat mijn interesse ligt bij de laatste nieuwe technologieën en digitale media.
Graag maak ik hier van de gelegenheid de gebruik om enkele mensen te bedanken
waaronder Wouter Gevaert, mijn promotor. Ook zou ik graag dokter Gaelle Vermeersch
bedanken voor het delen van haar kennis omtrent EEG. Tenslotte zou ik ook mijn
vrienden en familie willen bedanken voor de vele steun en vertrouwen die ze mij gegeven
hebben gedurende de opleiding.
Nikita Lisabeth
Kortrijk, 25 maart 2016
WAT IS HET POTENTIEEL VAN EEG-TECHNOLOGIE?
Abstract
Tijdens mijn opleiding werd al snel mijn interesse in draagbare technologie, ofwel
wearables, gewekt. In deze bachelorproef wil ik dieper ingaan op de
elektro-encefalografie techniek, afgekort EEG. Dit omvat het uitlezen van hersengolven en
de interpretatie daarvan. De meeste mensen kennen deze term vanuit de medische
context maar tegenwoordig worden kleine toestellen op de consumentenmarkt verkocht
om zelf toepassingen te maken/programmeren door middel van hersengolven.
In dit werkstuk ligt de focus op de draagbare EEG-headsets en de toepassingen hiervan.
Er worden antwoorden geformuleerd op vragen zoals “Wat kan je reeds vinden op de
markt?”, “Wat moet je doen als je zelf aan de slag wil met EEG?” enzovoort. Allereerst is
er een basiskennis nodig op vlak van hersengolven en het uitlezen daarvan. Daarna
worden de kant-en-klare toepassingen bekeken die men reeds op de consumentenmarkt
kan vinden.
En dan is er ook nog het interessante luik omtrent het zelf programmeren van de
technologie. Hierbij wordt er stap voor stap onderzocht, wat je nodig hebt om zelf aan de
slag te gaan met EEG om zo je eigen applicatie te maken.
Hoe ziet de toekomst op het vlak van EEG? Wie weet lopen we binnen een decennia
allemaal met een headset en is dit deel van ons dagelijks leven.
De ultieme vraag van deze scriptie is dan ook “heeft de technologie potentieel of niet?”.
WAT IS HET POTENTIEEL VAN EEG-TECHNOLOGIE?
Verklarende woordenlijst
EEG: Dit is de afkorting voor elektro-encefalografie. Meer uitleg vindt je in het eerste
hoofdstuk.
VR: Dit staat voor virtual reality.
SRM: De afkorting voor Senso Motorisch Ritme. Dit staat verder uitgelegd in hoofdstuk
1.2.1
Trigger: Een trigger is een actie dat een proces in gang zet.
Hz: De afkorting voor hertz. Dit is de eenheid van een frequentie.
Cortex: De grijze massa ofwel de buitenkant van de hersenen.
Augumented reality: Dit is een live beeld waarbij er computer gegenereerde zaken
worden toegevoegd aan het beeld.
REM slaap: Dit is een fase in de slaap. REM is de afkorting voor Rapid Eye Movement,
met andere woorden, de snelle oogbeweging.
SWS slaap: SWS is de afkorting van slow-wave sleep. SWS komt voor in stadium 3 en
4 en wordt zo genoemd vanwege de langzame hersengolven die kenmerkend zijn voor
deze slaapstadia.
SDK: Voluit heet dit een software development kit. Het is een verzameling van
hulpmiddelen om software te ontwikkelen zoals voorbeeldcode, libraries,
handleidingen, enz.
Open source: Software waarvan de gebruiker de licentie heeft om naast gebruiker,
ook ontwikkelaar te zijn. Als gevolg hiervan is het vrijgeven van de broncode onderdeel
van de licentie. Dit geeft gebruikers de mogelijkheid om de software te bestuderen,
aan te passen, te verbeteren, te verspreiden of verkopen.
Droog sensoren: Bij onderzoeken binnen het ziekenhuis worden heel vaak sensoren
gebruikt met geleidende gel, waardoor de signalen beter worden opgevangen. Dit is
onbruikbaar voor de consumentenmarkt. Hiervoor hebben ze droog sensoren
uitgevonden. Deze vangen de elektrische signalen op zonder gebruik van gel.
API: De afkorting voor application programming interface. Dit is een soort
programmabibliotheek waardoor kan je communiceren met een ander programma.
WAT IS HET POTENTIEEL VAN EEG-TECHNOLOGIE?
Figurenlijst
Figuur 1.1: De verschillende hersendelen ..................................................................... 5
Figuur 1.2: Een overzicht van de verschillende hersengolven volgens frequentie.............. 7
Figuur 1.3: Positionering van de elektroden .................................................................. 9
Figuur 1.4: Voorbeeld van een MRI scan .................................................................... 11
Figuur 2.1: Sample signalen van de Sleep Profiler ....................................................... 14
Figuur 2.2: Prototype van de Kokoon ......................................................................... 14
Figuur 2.3: EEG headset aangepast voor kinderen ...................................................... 16
Figuur 2.4: Een EEG met een afwijking ...................................................................... 16
Figuur 2.5: Test met de Mindwalker ........................................................................... 17
Figuur 2.6: Een schets van het experiment ................................................................. 18
Figuur 2.7: Configuratiescherm van de MindDrone ...................................................... 20
Figuur 2.8: Marktonderzoek met EEG ......................................................................... 21
Figuur 3.1: Logo van Neurosky .................................................................................. 25
Figuur 3.2: De MindWave headset van Neurosky ........................................................ 26
Figuur 3.3: Schets van de werking van de headset ...................................................... 26
Figuur 3.4: De chip van Neurosky .............................................................................. 27
Figuur 3.5: Visualisatie door de Brainwave Visualizer ................................................... 31
Figuur 3.6: Logo van Emotiv ..................................................................................... 32
Figuur
Figuur
Figuur
Figuur
3.7: De EPOC headset van Emotiv ................................................................... 33
3.8: De Insight headset van Emotiv ................................................................. 34
3.9: Het ontwikkelbordje van OpenBCI ............................................................ 36
3.10: Benodigdheden voor een DIY headset ..................................................... 37
Figuur 3.11: 3D model van een deel van de headset ................................................... 37
Figuur 4.1: Schema voorspelling naar de toekomst toe ................................................ 40
WAT IS HET POTENTIEEL VAN EEG-TECHNOLOGIE?
Inhoudstafel
Woord vooraf
Abstract
Verklarende woordenlijst
Figurenlijst
Inhoudstafel .............................................................................................. 1
Inleiding .................................................................................................... 3
1
Wat is elektro-encefalografie? ............................................................ 5
1.1
Geschiedenis ............................................................................................. 5
1.2
Hoe werkt EEG? ........................................................................................ 5
1.2.1
Hersengebieden................................................................................ 5
1.2.2
Hersengolven ................................................................................... 7
1.2.3
Hersengolven uitlezen ....................................................................... 9
1.3
2
MRI scan ................................................................................................ 11
Toepassingen met EEG ...................................................................... 13
2.1
Gezondheidszorg ..................................................................................... 13
2.1.1
Sleep tracking................................................................................. 13
2.1.2
Epilepsie ........................................................................................ 15
2.2
Ergonomie .............................................................................................. 17
2.2.1
MindWalker .................................................................................... 17
2.2.2
Rolstoel besturen ............................................................................ 17
2.3
Entertainment ......................................................................................... 19
2.3.1
Applicaties...................................................................................... 19
2.3.2
Virtual reality .................................................................................. 19
2.3.3
Aansturen van drones ..................................................................... 19
2.4
Marktonderzoek ...................................................................................... 21
2.5
Gedachtensturen ..................................................................................... 22
2.5.1
Doorbraak ...................................................................................... 22
2.5.2
Het experiment............................................................................... 22
WAT IS HET POTENTIEEL VAN EEG-TECHNOLOGIE?
1
3
Marktaanbod ..................................................................................... 25
3.1
Neurosky ................................................................................................ 25
3.1.1
Over het bedrijf .............................................................................. 25
3.1.2
Assortiment .................................................................................... 25
3.1.3
Biosensoren ................................................................................... 27
3.1.4
EEG met ontwikkelbord ................................................................... 28
3.1.5
Aan de slag .................................................................................... 28
3.1.6
Applicatie publiceren ....................................................................... 32
3.2
Emotiv.................................................................................................... 32
3.2.1
Over het bedrijf .............................................................................. 32
3.2.2
Aangeboden producten ................................................................... 33
3.2.3
Licenties ........................................................................................ 34
3.3
DIY headset ............................................................................................ 36
3.3.1
OpenBCI ........................................................................................ 36
3.3.2
Benodigdheden............................................................................... 36
3.3.3
3D printen...................................................................................... 37
3.4
Wat heb je nodig? ................................................................................... 38
3.4.1
Hardware ....................................................................................... 38
3.4.2
Software ........................................................................................ 38
3.4.3
Vaardigheden ................................................................................. 38
4
Hoe ziet de toekomst eruit? .............................................................. 40
4.1
Consumentenmarkt ................................................................................. 40
4.1.1
Toepassingen ................................................................................. 40
4.1.2
Vorm van hardware ........................................................................ 41
4.2
Medische sector ...................................................................................... 41
5
Besluit ................................................................................................ 43
6
Referentielijst .................................................................................... 44
6.1
Corpus ................................................................................................... 44
6.2
Figuren................................................................................................... 46
6.3
Bijlagen .................................................................................................. 47
Bijlage ....................................................................................................... 1
Bijlage 1: positie van de elektroden ............................................................................. 1
WAT IS HET POTENTIEEL VAN EEG-TECHNOLOGIE?
2
Inleiding
De digitale wereld evolueert heel snel. De dag van vandaag heeft iedereen wel een
computer, smartphone en/of tablet. De technologie is niet meer weg te denken. Meer en
meer mensen zetten ook de stap naar draagbare technologie, wearables genoemd. Denk
maar aan een smartwatch of een virtual reality of VR bril. Maar hoe zit het nu met de
EEG-technologie? Met deze techniek worden de hersengolven onderzocht en aan de hand
daarvan applicaties of zelfs hardware aangestuurd.
Electro-encefalografie staat niet echt gekend als de meest gebruikte draagbare
technologie en soms wordt het zelfs vergeten. Niets is minder waar, want als je de
consumentenmarkt afspeurt, zijn er toch al verschillende zaken te vinden hieromtrent.
In deze paper wordt er onderzocht hoe ver de technologie met EEG staat de dag van
vandaag. Welke toepassingen zijn al op de markt? In functie waarvan worden ze
gebruikt?
WAT IS HET POTENTIEEL VAN EEG-TECHNOLOGIE?
3
WAT IS HET POTENTIEEL VAN EEG-TECHNOLOGIE?
4
1 Wat is elektro-encefalografie?
Wat is nu eigenlijk EEG? In tegenstelling tot wat veel mensen denken kan je met EEG
geen gedachten lezen. In dit hoofdstuk ga ik dieper in op de technologie.
1.1 Geschiedenis
Om een zicht te hebben op de geschiedenis van EEG, keren we terug naar 1912. In dat
jaar heeft de Russische fysioloog, Vladimir Pravdich-Neminsky voor het eerst een
elektro-encefalogram gemaakt van de hersenen van een hond.
Vanaf dan is de technologie beginnen evolueren want enkele jaren later, in 1924, werd de
eerste EEG gemaakt van een mens door de Duitse Hans Berger. Hij heeft ontdekt hoe de
opname van de hersengolven het best werkt. Namelijk met één elektrode aan de
achterkant en één op het voorhoofd.
1.2 Hoe werkt EEG?
EEG is een technologie die de communicatie tussen de verschillende hersengebieden
bestudeert. Om deze technologie volledig te begrijpen is er een (basis-) kennis vereist op
het vlak van de hersenen. In de volgende delen is er een korte omschrijving van de
hersengebieden en de soorten hersengolven. Met deze basis kunnen we overgaan tot de
effectieve werking van EEG.
1.2.1 Hersengebieden
EEG leest de golven uit vlak onder de hersenpan. Dit betekent dat de grote hersenen
belangrijk zijn. Er zijn een aantal verschillende gedeeltes. Ieder gedeelte, of ook wel kwab
genoemd, heeft twee delen. Namelijk een linkerhelft en een rechterhelft. Hieronder zijn
de verschillende delen van de grote hersenen opgelijst met hun functies.[4] [5] [6]
Figuur 1.1: De verschillende hersendelen
WAT IS HET POTENTIEEL VAN EEG-TECHNOLOGIE?
5
1.2.1.1 Frontale kwab
De frontale kwab bevind zich, zoals de naam al laat vermoeden, aan de voorkant van de
grote hersenen en is de grootste van de vier hersenkwabben. Deze is op figuur 1.1
aangeduid in het blauw. Van hieruit worden er heel wat zaken geregeld. Ze zijn
verantwoordelijk voor het zelfbewust zijn van de persoon en het aansturen van de
spieren. Het kan wat gezien worden als het moederbord van de hersenen want er worden
heel wat uiteenlopende zaken geregeld vanuit de frontale kwab. Ze zijn onder andere
functioneel:
Planning
Organiseren
Geheugen
Impulscontrole
Het oplossen van problemen
Selectieve aandacht
Besluitvorming
Het beheersen van het gedrag en de emoties
De linkerhelft van de frontale kwab speelt ook een rol in spraak en taal.
1.2.1.2 Pariëtale kwab
De pariëtale kwab bevind zich net achter de frontale kwab. Op figuur 1.1 is dit aangeduid
in het geel. De voornaamste functie van deze kwab is het integreren van zintuiglijke
informatie. In dit hersengebied komt namelijk alle tast informatie van het ganse lichaam
binnen. Met andere woorden er komen prikkels binnen zoals pijn maar ook informatie
over de spieren en gewrichten. Achterin de kwab wordt er een mentale voorstelling van
de ruimte gemaakt samen met de positie waar de persoon zich bevind in de ruimte.
1.2.1.3 Temporale kwab
Deze kwab ligt onder de pariëtale kwab vlak achter de oren. Op figuur 1.1 kan je de
temporale kwab herkennen in het groen. Dit gedeelte heeft heel wat functies waaronder
het verwerken van auditieve informatie. Daarnaast is het gebied functioneel op het vlak
van herkennen en benoemen van personen, dieren en objecten. In de temporale kwab
ligt er een bepaalde structuur die ervoor zorgt dat er tijdelijke herinneringen worden
opgeslagen.
1.2.1.4 Occipitale kwab
Tenslotte hebben we de occipitale kwab. Deze bevindt zich achteraan van de grote
hersenen en is aangeduid in het roze op figuur .1. Dit wordt gezien als het centrum van
de visuele informatieverwerking. Hier komt alle informatie binnen van de ogen en wordt
deze eveneens verwerkt.
WAT IS HET POTENTIEEL VAN EEG-TECHNOLOGIE?
6
Indien een persoon blind is van bij de geboorte, betekent dit niet dat de occipitale kwab
onbruikbaar is. Dan wordt dit gebied gebruikt bij het uitvoeren van andere taken. Een
goed voorbeeld hieromtrent is tast. Een blinde persoon leest door met zijn of haar vingers
over brailleletters te schuiven. Tijdens enkele testen is duidelijk geworden dat de
occipitale kwab bij deze handelingen ook in werking treedt.
1.2.1.5 Hersenstam
De hersenstam is de verbinding tussen de grote hersenen, de kleine hersenen en het
ruggenmerg. Deze is verantwoordelijk voor vitale levensfuncties waaronder
lichaamstemperatuur, hartslag, ademhaling en bloeddruk.
1.2.2 Hersengolven
Hersengolven zijn kleine elektrische stroompjes die meetbaar zijn op je hoofd. Deze
stroompjes zeggen heel wat over je lichaam.
Net zoals muziektonen een verschillende toonhoogte hebben, hebben ook je hersengolven
verschillende toonhoogtes. Er zijn zes soorten golven, namelijk de alfa, beta, delta, theta,
gamma en uiteindelijk ook SRM golven. [1]
Figuur 1.2: Een overzicht van de verschillende hersengolven volgens frequentie
1.2.2.1 Alfa
Alfa golven hebben een frequentie van 8 tot 13 Hz. Deze komen hoofdzakelijk voor als de
hersenen in een ontspannen maar bewuste staat verkeren. Een voorbeeld hiervan kan
zijn tijdens een wandeling of tijdens het luisteren naar muziek. Ze nemen ook toe als je je
ogen sluit. Hierdoor vermoed men dat het voorkomen van de alfagolven wordt beïnvloed
door de prikkels via het netvlies en de oogzenuw.
Mensen zijn zich ook bewust en hebben herinneringen aan de activiteiten die ze
uitvoeren.
WAT IS HET POTENTIEEL VAN EEG-TECHNOLOGIE?
7
Triggers bij alfa golven:
•
Oogzenuw,
•
ontspanning,
•
enz.
1.2.2.2 Beta
De beta golven hebben een frequentie van ongeveer 18 tot 48 Hz en komt meestal niet
langer voor dan 1 à 2 seconden achtereen. Deze golven komen overeen met de actieve
en volledig bewuste staat van de hersenen.
De sterkte van de beta golven gaat omhoog door angst en omlaag door spieractiviteiten.
Bij stress ga je veel meer beta golven gaan creëren dan andere hersengolven. De golven
verminderen door ontspanning, slapen of meditatie.
Net zoals bij de alfa golven zijn mensen bewust van de gebeurtenissen en ze hebben
herinneringen aan de activiteiten.
Triggers bij beta golven:
•
Angst,
•
stress,
•
enz.
1.2.2.3 Delta
Bij 1 tot 2 Hz golven spreken we van delta golven. Deze zijn het sterkst aanwezig in een
diepe slaap. Het produceren van delta golven gebeurt voor en na de REM slaap.
Triggers voor delta golven:
•
•
Empathie,
intuïtie,
•
enz.
1.2.2.4 Theta
Deze golven, die zich op de frequentie 3 tot 8 Hz bevinden, komt onregelmatig voor. Het
wordt vaak geassocieerd met meditatie, mentale toestand tijdens de slaap en emotionele
creativiteit. Uit wetenschappelijk onderzoek is ook gebleken dat, door regelmatig te
mediteren in een theta toestand, je heel wat sneller herstelt van zware ziektes en
lichamelijke operaties. Daarnaast ben je ook helder van geest.
1.2.2.5 Gamma
Pas de laatste 10 à 15 jaar worden de gamma golven als een aparte categorie
beschouwd. Vroeger werden ze gerekend tot de hoge beta golven. Deze bevinden zich
tussen de frequenties 38 Hz en 42 Hz. Gamma golven komen vooral voor wanneer men in
een verhoogde staat van bewustzijn verkeerd.
WAT IS HET POTENTIEEL VAN EEG-TECHNOLOGIE?
8
1.2.2.6 SRM
SRM staat voor Senso Motorisch Ritme. Deze golven hebben een frequentie van 12 tot 16
Hz.
1.2.3 Hersengolven uitlezen
Om dit gedeelte van EEG beter te begrijpen heb ik een afspraak gemaakt met een dokter
in de neurologie, Gaelle Vermeersch. Op 2 maart 2016 heeft ze me ontvangen in haar
praktijk waar ze me meer vertelde over de werking van elektro-encefalografie. Ze heeft
me wegwijs gemaakt in EEG-technologie, plaatsing van de elektroden, uitlezen van de
golven, enz.[15]
Om de hersengolven uit te lezen wordt EEG gebruikt. Dit staat voor elektro-encefalogram.
Bij het meten van een elektro-encefalogram worden aan de buitenkant van het hoofd,
met behulp van elektroden in een soort badmuts, elektrische signalen vanuit het brein
opgevangen. Communicatie tussen hersencellen verloopt namelijk onder andere door
middel van elektrische pulsen: als een hersencel ‘geactiveerd’ wordt, loopt er als het
ware een stroompje door de cel.
De elektroden worden in de badmuts geplaats op verschillende plaatsen die vooraf
bepaald zijn. Op figuur 1.3 zie je de plaatsing van de verschillende elektroden. In de
bijlage 1 is het volledige schema te zien.
Om de hersengolven uit te lezen, gebruiken neurologen een eigen software. Hierin
kunnen ze een keuze maken tussen verschillende montages. Dokter Gaelle Vermeersch
heeft me de montages uitgelegd die ze zelf het meest gebruikt.
Figuur 1.3: Positionering van de elektroden
WAT IS HET POTENTIEEL VAN EEG-TECHNOLOGIE?
9
Aan de hand van figuur 1.3 wordt duidelijk welke elektroden waar geplaatst worden, zie
bijlage 1 voor een overzicht hiervan. De elektroden met een even nummer worden rechts
geplaatst, deze met een oneven nummer worden links geplaatst.
De elektroden kunnen worden uitgelezen op verschillende manieren. Deze manieren
worden ook wel montages genoemd. De eerste montage is de monopolaire montage. Bij
deze wordt er gebruik gemaakt van slechts één referentiepunt om de elektroden uit te
lezen. De tweede is de circulaire montage. Hierbij worden de elektroden met elkaar
verbonden van voor (ofwel anterieur) naar achter (ofwel posterieur). Tenslotte is er ook
nog de transversale montage. Bij deze worden de elektroden uitgelezen van links naar
rechts. [7]
De montage verandert de connectie tussen de verschillende elektrodes. De pc kijkt
telkens tussen welke elektrodes er elektrische golven plaatsvinden en zo word de golf
opgesteld.
De reden waarom er verschillende montages zijn, is dat dankzij de verschillende manieren
van uitlezen andere resultaten worden weergegeven. Je kan andere zones van de
hersenen uitlezen met een andere montage. Heel wat van de informatie kan men
achteraan de hersenen uitlezen.
EEG reageert goed op ogen open en ogen dicht. Dit is alfa activiteit en het basisritme. De
alfa golven liggen tussen 8,5Hz – 12Hz per seconde. Als de ogen dicht zijn treedt deze
alfa activiteit op. Je ziet dit ook op de EEG dat prefrontale regio’s de spierbeweging van
de knipperende ogen detecteren.
De EEG is heel gevoelig aan spierbewegingen, vanaf de persoon beweegt zie je dit
duidelijk op de resultaten. Voor een gewoon onderzoek wordt dit niet zo vaak gebruikt,
maar dit kan wel een van de zaken zijn die naast het medische luik kan worden gebruikt
voor bepaalde toepassingen.
Er wordt ook gefilterd zodat de juiste data wordt weergegeven. Hierin zijn er enkele
soorten filters:
1. Low-pass, deze verzwakt hoge frequenties,
2. High-pass, deze verzwakt lage frequenties,
3. Band-pass, deze verzwakt beide,
4. Notch, deze verzwakt een klein gedeelte van de frequenties.
De gebruikte hardware in het ziekenhuis verschilt heel wat met de andere zaken op de
markt. Het grootste verschil tussen een EEG onderzoek in het ziekenhuis en de
beschikbare zaken op de consumentenmarkt is dat er “droge” elektroden worden
gebruikt. De elektroden bij een onderzoek worden tussen het haar vastgezet met een
speciale gel. Een ander groot verschil is dat de data waarschijnlijk gefilterd wordt zodat
enkel de belangrijkste data overblijft.
WAT IS HET POTENTIEEL VAN EEG-TECHNOLOGIE?
10
1.3 MRI scan
Iets wat heel nauw samenhangt met EEG is MRI. Dit is de afkorting voor
magnetic resonance imaging, ook wel kernspintomografie genoemd. Bij een MRI-scan
worden met behulp van een grote sterke magneet en radiogolven bepaalde signalen in
het lichaam opgewekt. Deze signalen worden door een antenne weer opgevangen.
Een computer verwerkt vervolgens de signalen tot een afbeelding die op een beeldscherm
bekeken kan worden. Met deze techniek kunnen gemakkelijk doorsneden van het lichaam
of bepaalde organen worden gemaakt alsof er plakjes van zijn gesneden, bijvoorbeeld van
de hersenen. [7]
Figuur 1.4: Voorbeeld van een MRI scan
Er bestaat ook het zogenaamde fMRI. Dit staat voor functionele MRI. Hierbij wordt er
geen beeld gemaakt van het orgaan maar een video. Bij de hersenen kan je duidelijk de
gebieden zien oplichten die in werking treden.
Het verschil tussen een MRI scan en een EEG scan is vooral dat een EEG scan de
hersengolven aan de oppervlakte van de schedel meet terwijl de MRI scan datgene
binnenin de hersenen omvat. Er wordt hierbij een echt beeld gemaakt van de hersenen,
iets wat bij een EEG niet gebeurt. Het resultaat van een EEG is een visualisatie van de
hersengolven en niet van de hersenen zelf.
Vaak wordt een fMRI in combinatie gebruikt met een EEG onderzoek. Doordat dit gedaan
wordt, kan er een hele gedetailleerde diagnose gesteld worden.
WAT IS HET POTENTIEEL VAN EEG-TECHNOLOGIE?
11
WAT IS HET POTENTIEEL VAN EEG-TECHNOLOGIE?
12
2 Toepassingen met EEG
Heel wat technologieën zijn de laatste jaren beginnen evolueren. Dit is ook zo met EEG.
Een aantal bedrijven hebben de stap gezet om EEG bij de gewone gebruiker te brengen.
Wat bestaat de dag van vandaag op vlak van toepassingen? We kunnen de meeste
toepassingen in een van deze vier categorieën onderverdelen:
Gezondheidszorg,
ergonomie
entertainment,
marktonderzoek.
2.1 Gezondheidszorg
EEG vond zijn oorsprong in de gezondheidszorg. Hierdoor zijn de meeste toepassingen
medisch gericht. Door de commercialisatie van headsets die EEG uitlezen bestaan er
reeds heel wat toepassingen die je ook thuis kan gebruiken.
2.1.1 Sleep tracking
Tegenwoordig worden slaap gerelateerde stoornissen heel vaak onderzocht met PSG. Dit
staat voor polysomnografie. Dit is een slaaptest waarbij verschillende zaken worden
gemeten. Een van deze zaken is de hersenactiviteit. Dit wordt natuurlijk gemeten door
middel van EEG.
Terwijl men slaapt krijgt men elektroden op het hoofd gekleefd die men de hele nacht
ophoudt. Deze meten de hersenactiviteit terwijl de persoon slaapt. Hiermee wordt
gecontroleerd hoe diep de persoon slaapt.
Naast EEG wordt ook nog de ademhaling gecontroleerd. Door een combinatie van de
gegevens kan er worden geconstateerd of de persoon slaapapneu heeft. Hierbij stopt de
persoon met ademen tijdens de slaap gedurende tien seconden.
Voor onderzoek naar slaapproblemen moeten de mensen naar het slaaplabo. Daar blijft
de persoon slapen en wordt er een EEG afgenomen gedurende de nacht. Het is
gemakkelijk om tijdens de slaap EEG te gaan opmeten want dan beweeg je niet vaak. Er
kan aan de hand van de EEG een onderscheid gemaakt worden tussen een REM slaap of
diepe slaap. Ook kan de oorzaak van de slaapproblemen worden onderzocht.
Wat als de mensen nu niet naar het slaaplabo moesten om deze test te ondergaan? Dit
zou veel gemakkelijker zijn voor de persoon in kwestie. Dit kan reeds want er is een
headset op de markt, die EEG signalen kan uitlezen. Hierdoor kan men dit gemakkelijk
thuis doen. Een van de toepassingen die op de markt te vinden, is speelt hierop in
namelijk de Sleep Profiler. [3]
WAT IS HET POTENTIEEL VAN EEG-TECHNOLOGIE?
13
Figuur 2.1: Sample signalen van de Sleep Profiler
De Sleep Profiler geeft een web gebaseerde weergave terug van automatische bewerkte
signalen en genereert rapporten, zoals je kan zien op figuur 2.1. [8] De signalen bevatten
heel wat informatie die wordt uitgelezen aan het voorhoofd, waaronder:
Duurtijd van je slaapt,
percentage tijd dat je slaapt,
REM slaap,
SWS slaap,
slaap efficiëntie,
frequentie en intensiteit van het snurken.
Een ander product dat in deze categorie thuishoort is de
Kokoon. De eerste koptelefoon ter wereld die aan
sleep-tracking doet. Momenteel is het nog in productie.
Het is er ter stand gekomen door middel van een
Kickstarter project. Hierbij kunnen mensen het project
sponsoren. In ruil daarvoor kan je als sponsor de
Kokoon voorbestellen. Dit kan al vanaf $ 229. Met hun
Kickstarter project hebben ze bijna $ 2 000 000 bij
elkaar gebracht.
Natuurlijk is het in eerste plaats een koptelefoon. Maar
in de koptelefoon zitten de EEG sensoren verwerkt. Op
die manier kan je op een comfortabele manier een soort
headset dragen.
Figuur 2.2: Prototype van de Kokoon
WAT IS HET POTENTIEEL VAN EEG-TECHNOLOGIE?
14
De Kokoon werkt in combinatie met een applicatie. Deze app visualiseert alle gegevens
die het verzamelt als je slaapt. Daarnaast bevat de app ook een audiobibliotheek om er
zeker van te zijn dat je niet afgeleid wordt. Door de app te gebruiken leer je wat de beste
technieken zijn om in slaap te vallen.
Als het tijd is om op te staan, identificeert het alarm het perfecte punt in je slaap cyclus.
Op deze manier ben je heel wat alerter en frisser als je wakker wordt. Een nadeel aan
deze koptelefoon kan wel zijn dat je moeilijk(er) in slaap valt.
2.1.2 Epilepsie
EEG wordt in de gezondheidszorg vaak toegepast om de oorsprong van epilepsie te
achterhalen. Hiervoor moet de persoon in kwestie naar het ziekenhuis om daar een aantal
testen de doorlopen met een EEG headset. Zo’n onderzoek duurt minimum een uur.
Gedurende de test vraagt de laborant u om een aantal handelingen uit te voeren,
bijvoorbeeld de ogen te openen, of de ogen juist een tijdje gesloten te houden. Ook
wordt er met een lamp gekeken of u gevoelig bent voor knipperend licht, zoals in
bepaalde televisietoestellen.
Als iemand wordt opgenomen voor epilepsie gaan ze soms de elektroden inplanten omdat
de epileptische activiteit vooral vanuit de binnenkant van de hersenen komt. Een EEG
leest enkel de buitenkant uit met andere woorden de cortex. De resultaten zullen
duidelijker zijn met ingeplante elektroden.
Bij de onderzoeken mag de frequentie van de golven niet te laag liggen, bij sommige
mensen ligt dit op 3 Hz of 4 Hz terwijl het bij de gemiddelde persoon tussen 8,5 Hz en
12 Hz ligt.
Tijdens het onderzoek laten ze de persoon in kwestie snel en diep ademhalen. Een soort
hyperventilatie. Dit kan een trigger zijn voor epileptische activiteit. Een andere toepassing
tijdens het onderzoek, is zoals eerder vermeld het gebruik van lichtflitsen. Op de EEG zie
je dan ook dat de golfjes achteraan de hersenen op hetzelfde ritme bewegen als de
flitsen.
Het zou natuurlijk gemakkelijker zijn om deze testen in je eigen thuisomgeving te doen.
Hiervoor heeft Pilipili, gevestigd in Kortrijk, een oplossing. Pilipili is een bedrijf
gespecialiseerd in productontwerpen - dit al tien jaar - in de medische sector. Zij hebben
namelijk een headset ontwikkeld om epilepsie op te sporen. In samenwerking met
UZ Gent en CICI ofwel Call voor Innovatie met Creatieve Industrieën, zijn zij gestart aan
dit project, [email protected] genaamd.
WAT IS HET POTENTIEEL VAN EEG-TECHNOLOGIE?
15
Figuur 2.3: EEG headset aangepast voor kinderen
Het doel van [email protected] is om een comfortabele headset te ontwikkelen waarbij er
hersenactiviteit wordt geregistreerd. De persoon kan zo gedurende de periode van
bijvoorbeeld één week de headset dragen in hun eigen huiselijke omgeving. Het voordeel
dat deze informatie in de natuurlijke habitat van de persoon wordt opgenomen, is dat
hierdoor exact kan worden achterhaald welke triggers de epilepsieaanvallen veroorzaken.
Op de EEG kan worden afgelezen waar de zogenaamde piekgolfcomplexen zich bevinden.
Dit zijn pieken op een of meerdere golven die gevolgd worden door een trage golf. Een
voorbeeld hiervan kan je zien op figuur 2.4.
Figuur 2.4: Een EEG met een afwijking
De headset die ze hebben ontwikkeld, is ook beschikbaar voor kinderen. Dit is heel
interessant want kinderen kunnen moeilijk een uur tot anderhalf uur stilzitten voor een
gewoon EEG onderzoek. Een diagnose stellen bij kinderen wordt hierdoor een stuk
gemakkelijker.
WAT IS HET POTENTIEEL VAN EEG-TECHNOLOGIE?
16
2.2 Ergonomie
EEG wordt binnen de gezondheidszorg gebruikt om onderzoeken te voeren. Maar waarom
kan het niet worden gebruikt om deze mensen te helpen? Neuro-ergonomie is een
combinatie van EEG en andere neurotechnologieën die toepassingen maken, dewelke
samenhangen met prestaties op het werk en in het dagelijkse leven. Een grote doelgroep
in deze categorie zijn mensen met een lichamelijke beperking.
2.2.1 MindWalker
MindWalker is één van de projecten die een
oplossing kan bieden aan mensen met een
lichamelijke beperking. [12]
Er zijn heel wat mensen die verlamd zijn, een
aantal daarvan leren opnieuw wandelen met
behulp van een exoskelet. Dit is een soort harnas
waar mensen met een verlamming opnieuw mee
kunnen wandelen.
In 2013 is het MindWalker project afgesloten. Dit
project, geleid door een team van Belgische
developers, is een combinatie van een exoskelet
met een EEG-headset.
Er zijn verschillende methodes om EEG te
implementeren. Bij een van deze methodes
worden de gedetecteerde EEG signalen gebruikt
om commando’s te triggeren zoals ‘staan’,
‘wandelen’, ‘sneller’ of ‘trager’.
Gelijk welke methode hiervoor gebruikt wordt,
Figuur 2.5: Test met de Mindwalker
sowieso moeten de signalen worden gefilterd
vooraleer ze kunnen toegepast worden door de exoskelet.
Dit project heeft in de media aandacht getrokken door de Fifa World Cup in 2014. Dan gaf
een verlamde tiener de aftrap door het gebruik van een EEG gestuurd exoskelet.
2.2.2 Rolstoel besturen
Sinds maart 2016 is er een doorbraak op het vlak van BMI. Dit staat voor Brain Machine
Interface en omvat alle soorten machines of toestellen die kunnen worden aangestuurd
door middel van je hersenen. Dit is veelal met EEG.
Er was een onderzoek in de universiteit van North Carolina, geleid door professor
Miguel Nicolelis, omtrent BMI. Dit ligt in dezelfde lijn van de Mindwalker, waar
professor Nicolelis ook reeds onderzoek naar deed. [13]
WAT IS HET POTENTIEEL VAN EEG-TECHNOLOGIE?
17
2.2.2.1 Het experiment
Tijdens het experiment werden twee resusapen ingezet. Zij kregen elektroden ingeplant.
Er werd bewust geen headset gebruikt omdat de resultaten met implantaten veel
gedetailleerder zijn. Dankzij de elektroden is het de apen gelukt om een rolstoel te
besturen met hun gedachten.
Figuur 2.6: Een schets van het experiment
De apen werden in een rolstoel geplaatst waarna deze naar een voedingsplaats werd
gereden op twee meter afstand. Deze handeling werd een aantal keer herhaald met hier
en daar enkele afwijkingen. Deze herhaling wordt motor-imagery genoemd. Gedurende
dit proces werden alle resultaten van de EEG bijgehouden. Aan de hand van deze
signalen werd de rolstoel afgestemd. Hoe meer er werd geoefend met de rolstoel, hoe
vlotter het ging.
2.2.2.2 Doel
Bij dit onderzoek wordt er gefocust op ALS-patiënten. ALS staat voor
Amyotrofische Laterale Sclerose en is een spierziekte waarbij alle spiergroepen één voor
één worden aangetast. De spieren verliezen hun kracht en dit kan leiden tot verlamming.
Naast ALS-patiënten behoren ook nog mensen met tetraplegie tot de doelgroep. Bij deze
aandoening zijn de vier ledematen verlamd. In dit geval werkt een exoskelet niet maar
een rolstoel kan wel een oplossing bieden.
WAT IS HET POTENTIEEL VAN EEG-TECHNOLOGIE?
18
2.3 Entertainment
Eenmaal de EEG headset beschikbaar werd voor developers, was de stap naar de
entertainmentsegment klein. Er kan heel wat meer mee gedaan worden dan enkel
onderzoek. Denk hierbij aan games, virtual reality en het besturen van allerhande zaken.
Er is voor elk wat wils op de markt.
2.3.1 Applicaties
Ieder bedrijf die zelf headsets ontwikkelt, zoals Neurosky of Emotiv, heeft een eigen
webshop met daarop hun eigen applicaties. Er zijn apps ter beschikking voor verschillende
besturingssystemen waaronder Windows, Mac, iOS en Android.
2.3.2 Virtual reality
Op 4 maart 2015 heeft het Zwitserse bedrijf MindMaze aangekondigd dat ze de
financiering hebben afgesloten voor hun virtual reality bril. Dit is niet zomaar een VR-bril,
deze bril, MindLeap genaamd, kan je aansturen met EEG.
De headset zit verwerkt in de bril. MindLeap
detecteert hersen- en spieractiviteit door
gebruik van hersenactiviteit in combinatie met
een beweging-detecterende camera voor
gaming, dit zowel virtual als
“Virtual reality gaming
goes hands-free.”
augmented reality. [2]
2.3.3 Aansturen van drones
Bij enkele bedrijven zijn ook reeds drones te koop die te besturen zijn met een headset.
Hierbij even een voorbeeld uit het assortiment van Emotiv. Het product is te koop als de
MindDrone. De drone op zich is een AR.Drone 2.0 van Parrot.
Wat heb je nodig om dit allemaal te laten werken? Als eerste de AR.Drone 2.0 van Parrot,
een Windows platform, WLAN en een .NET framework 4 of hoger. De software achter de
MindDrone gebruikt een library voor C# waarmee de drone kan bestuurd worden. Deze is
terug te vinden op Github bij de maker Ruslan-B.
Het unieke aan deze drone is dat deze bestuurbaar is op verschillende manieren, niet
alleen met je gedachten. Hieronder de vier verschillende modi.
Keyboard Modus
Dit is de meest “normale” manier. De drone is geconnecteerd met WLAN. Door middel
van de "Q, W, E, A, S, D, PageUp and PageDown" toetsen op je keyboard kan je de drone
besturen. Deze manier is veel nauwkeuriger dan de gewone smartphone applicatie die ter
beschikking is voor de AR.Drone 2.0.
WAT IS HET POTENTIEEL VAN EEG-TECHNOLOGIE?
19
Cognitiv Modus
Bij deze modus is een EPOC headset van Emotiv vereist. In het control panel van deze
headset is er een kubus te zien. De kubus beweegt op basis van de hersengolven die
worden opgevangen. De drone beweegt op exact dezelfde manier. Je kan in het
configuratiescherm van de MindDrone de acties aanpassen. Je ziet een scherm van het
configuratiescherm op figuur 2.7. Deze mode kan je ook combineren met de volgende
modi.
Expressiv Modus
Bij deze mode moet je, zoals de naam al doet vermoeden, je expressie gebruiken. Zoals
eerder in deze paper vermeld, kan je via de hersenen ook spierbewegingen uitlezen. Hier
ga je de drone met deze spierbewegingen besturen. Bijvoorbeeld kan je door naar links te
kijken de drone naar links sturen of door je wenkbrauwen op te trekken kan je de drone
laten opstijgen. Je kan net zoals bij de cognitiv mode zelf configuraties gaan aanpassen.
Figuur 2.7: Configuratiescherm van de MindDrone
Gyroscope Modus
De laatste modus van de vier is de gyroscope modus. Net zoals bij de expressiv mode,
maakt deze mode gebruik van de spierbewegingen voor de besturing. Als je je hoofd
beweegt, beweegt de drone ook. Bijvoorbeeld als je je hoofd naar links beweegt, gaat de
drone ook naar links.
WAT IS HET POTENTIEEL VAN EEG-TECHNOLOGIE?
20
2.4 Marktonderzoek
Naast medische toepassingen en entertainment met EEG wordt het ook vaak gebruikt in
een ander marktsegment, namelijk bij marktonderzoek. Het gebruik van deze technologie
in combinatie met marketing wordt ook neuromarketing genoemd.
Waarom is hersenactiviteit handig voor marktresearch? Onze hersenen werken heel hard
om iedere seconde verschillende impulsen te gaan verwerken en waarnemen. Daarnaast
moeten ook nog alle prikkels van de zintuigen geïnterpreteerd worden. De grote
meerderheid van deze activiteiten vinden plaats zonder dat we dat beseffen.
De droom van iedere marketeer is om te kunnen communiceren met het onderbewustzijn
van de mensen en zo hun eigen product aan hen te verkopen. Als je wilt dat je website,
product, verpakking, advertentie enzovoort de mensen gaat aanspreken, zou je moeten
kunnen de reacties van je hersenen uitlezen. En dit is exact wat er wordt onderzocht met
neuromarketing.
Tijdens het marketingonderzoek wordt er rekening gehouden met drie zaken om de
emotionele toestand van de persoon te interpreteren. Deze zaken zijn enthousiasme,
engagement (of betrokkenheid) en frustratie.
Enthousiasme spreekt op de psychofysische enthousiasme met een positieve waarde. Een
aantal zaken zijn gerelateerd, zoals het verhogen van de hartslag, de pupil van het oog
dat vergroot en de stimulatie van de zweetklieren. Dit wordt op twee manieren gemeten:
gebonden aan een specifieke gebeurtenis (op korte termijn) of een indicatieve en
stabielere emotionele toestand (op lange termijn).
Figuur 2.8: Marktonderzoek met EEG
Betrokkenheid is ook heel belangrijk, want door enkel een vlotte, niet-interactieve
ervaring zal je de persoon niet genoeg kunnen aanspreken om je product te “verkopen”.
Hiervoor is een zinvolle en actieve interactie nodig.
Tenslotte is er nog de frustratie. Door een blik te werpen op de frustratie van de mensen
heb je informatie van onschatbare waarde. Je weet exact waardoor een kwade of
gefrustreerde reactie wordt veroorzaakt. Zo kan je jezelf beschermen tegen deze
negatieve reacties en ervaringen.
WAT IS HET POTENTIEEL VAN EEG-TECHNOLOGIE?
21
EEG is slechts één van de gebruikte technologieën want met enkel hersengolven kan er
geen duidelijke conclusie gemaakt worden. Een andere technologie waar het vaak mee
wordt gecombineerd is eye tracking.
Als je bijvoorbeeld een artikel uit een krant leest waarbij je met de tracking kan meten
wat je leest en daarbij de output van de EEG vergelijkt, kan je perfect achterhalen welk
deel van het artikel succesvol is en want de mensen het meest bindt aan de krant.
Sommige onderzoeken gaan nog verder. Er kan bijvoorbeeld ook met een Kinect de
lichaamshouding worden gemeten. Een Kinect is ontwikkeld om een spelcomputer aan te
sturen. Deze bestaat uit een kleine camera en toebehorende software. Naast de games,
kan deze ook voor educatieve of research doeleinden gebruikt worden.
2.5 Gedachtensturen
Je leest het goed, gedachten aansturen. Dit staat niet gelijk aan gedachten lezen. Bij het
gedachtensturen worden de gedachten beïnvloed en niet uitgelezen.
2.5.1 Doorbraak
Sinds 2013 zijn er heel wat doorbraken geweest op het gebied van rat-to-rat
hersencommunicatie en zelfs human-to-rat. Maar in de universiteit van Washington
hebben ze de ultieme doorbraak, namelijk een telepathische communicatie tussen twee
menselijke hersenen.
Door het gebruik van een EEG kap worden de elektrische signalen van de hersenen
uitgelezen en kunnen deze gedachten worden gebruikt om handelingen van een andere
persoon te beïnvloeden. Er is een code gebruikt om de hersensignalen om te zetten naar
hersencommando’s.
2.5.2 Het experiment
De eerste deelnemer, ofwel antwoorder, draagt een kap die verbonden is aan een EEG
machine. Deze machine leest alle hersenactiviteit uit. Men toont de antwoorder een
bepaald object (bijvoorbeeld een tafel) op het computerscherm. De tweede deelnemer,
ofwel de vraagsteller, ziet een lijst van mogelijke objecten en verwante vragen.
Door een enkele muisklik verstuurt de vraagsteller de gewenste vraag naar de
antwoorder. Deze reageert met “ja” of “nee” door zich te focussen op één van de twee
lichten die zich voor hem bevinden. De twee lichten flikkeren elk op een andere
frequentie.
WAT IS HET POTENTIEEL VAN EEG-TECHNOLOGIE?
22
Beide antwoorden versturen een signaal naar de vraagsteller via het internet en activeert
daarbij een magnetische spoel die zich achter het hoofd van de persoon bevindt. Alleen
het antwoord “ja” genereert een signaal dat intens genoeg is om de visuele cortex te
stimuleren. Hierdoor ziet de vraagsteller een flits, dit fenomeen staat bekend als fosfeen.
Hierbij heeft men de indruk dat men in een licht kijkt zonder dat licht wordt opgenomen
via het netvlies. Door deze flits weet de vraagsteller dat de persoon met “ja” heeft
geantwoord. De vraagsteller stelt gedurende het project enkele vragen waardoor de
persoon het object kan gaan identificeren.
Rajes Rao, wetenschapper aan de universiteit van Washington benadrukt wel dat deze
technologie enkel bepaalde simpele hersensignalen uitleest en niet de gedachten van de
persoon.
WAT IS HET POTENTIEEL VAN EEG-TECHNOLOGIE?
23
WAT IS HET POTENTIEEL VAN EEG-TECHNOLOGIE?
24
3 Marktaanbod
Wat als je nu zelf aan de slag wil met zo’n headset? Je kan via verschillende bedrijven een
headset aankopen. In dit hoofdstuk bespreek ik wie de marktleiders zijn op vlak van
consumentgerichte EEG headsets en wat er daar zoal bij komt kijken.
3.1 Neurosky
3.1.1 Over het bedrijf
Op de markt kan je spreken van een aantal grote bedrijven. Een van deze bedrijven heet
NeuroSky. Dit bedrijf is opgestart in Sillicon Valley, California in 2004. Hier is ook hun
hoofdkantoor gevestigd. Daarnaast hebben ze kantoren gevestigd over heel de wereld,
van Tokio tot Frankfurt. Ze zijn gespecialiseerd in headsets met EEG biosensoren. Zij
hebben een grote stap gezet met het uitbrengen van de MindSet in het jaar 2009. Deze
set bevatte een headset die werd ontwikkeld voor research en development. Bij de set zat
ook een gratis SDK. [9]
Figuur 3.1: Logo van Neurosky
Naast EEG houdt Neurosky zich naast EEG sensoren ook bezig met ECG biosensoren,
ofwel elektrocardiogram biosensoren.
3.1.2 Assortiment
3.1.2.1 Headset
Hun bekendste product is de MindWave. Dit is een headset waarmee je heel wat zaken
kan doen. Wellness, een spel spelen en research uitvoeren zijn maar enkele voorbeelden
van de mogelijkheden met dit product. De headset werkt op het Windows
besturingssysteem en op Mac. De connectie tussen het besturingssysteem en de headset
verloopt via radiofrequenties. Om dit te laten werken is er bij de headset een USB
radiofrequentie ontvanger geleverd om de overdracht van informatie vlot te laten
verlopen. In tegenstelling tot de andere headsets ondersteund de MindWave geen
Bluetooth.
De MindWave kan je kopen via Amazon aan $79,99.
WAT IS HET POTENTIEEL VAN EEG-TECHNOLOGIE?
25
Figuur 3.2: De MindWave headset van Neurosky
Naast de MindWave is er ook een MindWave Mobile beschikbaar. Er zijn heel wat
verschillen tussen de twee headsets. De MindWave Mobile is veel meer uitgebouwd dan
de MindWave. Deze headset is niet alleen compatibel met Windows en Mac maar ook
voor Android en iOS systemen. Het grootste verschil tussen de twee headsets is wel de
manier van communicatie tussen de headset en computer of smartphone. Deze gaat
namelijk niet via radiofrequentie maar via Bluetooth. Je kan de headset verkrijgen aan
een prijs van $ 99,00.
Een andere headset die aangeboden wordt, is de MindSet. De data wordt verzonden via
Bluetooth. De headset bevat ook een USB dongle voor computers zonder ingebouwde
ontvanger. Het toestel is compatibel voor Windows, Mac en Android. Wat uniek is aan
deze headset is dat deze ook een audio output en microfoon ingebouwd heeft. Zo kan
deze ook als hoofdtelefoon gebruikt worden.
Figuur 3.3: Schets van de werking van de headset
Op figuur 3.3 kan je zien hoe de werking van de headsets ongeveer in elkaar zit. De
sensoren detecteren de hersengolven. Dit gebeurt op een veilige en passieve manier.
Dankzij de technologie die Neurosky ontwikkeld heeft, worden de hersengolven gefilterd.
Met de gefilterde versie van de signalen kunnen een aantal zaken worden
geïnterpreteerd. Met deze informatie kan men voorgeprogrammeerde apps aansturen of
zelf iets gaan ontwikkelen met de technologie.
WAT IS HET POTENTIEEL VAN EEG-TECHNOLOGIE?
26
3.1.2.2 Sets
De headsets worden vaak aangeboden in sets. In deze sets zitten een aantal applicaties
inbegrepen samen met de Brainwave Visualizer. Meer info over de Brainwave Visualizer
kan je terugvinden in hoofdstuk 4.1.5.2. De prijzen variëren tussen $ 99,00 en $ 175,99.
Daarnaast zijn er ook specifieke producten beschikbaar zoals een drone, een hologram en
bestuurbare elektronische kattenoren.
3.1.3 Biosensoren
De drie aangeboden headsets gebruiken allemaal dezelfde EEG
sensor, TGAM. Dit is de afkorting van ThinkGear AM. De sensor
zorgt ervoor dat, in samenwerking met de droge elektroden, de
signalen van het menselijk brein worden gefilterd zodat enkel de
bruikbare golven overblijven.
Daarnaast worden alle overbodige signalen en ruis uit de RAW
data gehaald. Dit signaal wordt daarna omgezet waarna deze
digitaal kunnen geïnterpreteerd worden. Samen met de sensor
hoort de TGAT chip. Dit is een krachtige chip die het mogelijk
maakt om de filtering toe te passen en de data uit te lezen. [9]
Figuur 3.4: De chip van
Neurosky
Een andere gelijkenis tussen de headsets is de zogenaamde “droge-sensor”-technologie.
Dit betekent dat de headset gewoon kan worden opgezet zonder speciale gel te
gebruiken. Men doet dit wel bij een EEG onderzoek in het ziekenhuis. De sensoren werken
met bepaalde algoritmes. Er zijn zes algoritmes gedefinieerd die worden gebruikt om de
data uit te lezen.
De eerste is de aandacht of ‘attention’ . Deze duidt aan hoe de mentale focus is van de
persoon in kwestie. Het resultaat hiervan is een waarde tussen nul en honderd. Dit
algoritme wordt ook vaak gebruikt in spelletjes omdat dit gemakkelijk te oefenen is.
Als tweede algoritme is er de meditatie. Hiermee wordt de hoeveelheid kalmte bepaald.
Dit is eveneens een waarde tussen nul en honderd. Deze waarde heeft een eigen meter
op de Brainwave Visualizer.
Het derde algoritme dat beschikbaar is, is de psychische inspanning. Hoe harder de
hersenen werken hoe hoger deze waarde ligt. Dit geldt voor zowel fysische taken als
mentale taken.
Het voorlaatste algoritme is de vertrouwelijkheid. Dit is de indicator voor de vorm van
gewoonte bij het uitvoeren van een opdracht. Net zoals de psychische inspanning is dit
algoritme van toepassing bij fysieke en mentale taken.
Tenslotte is er ook nog de waardering. Hierbij wordt gemeten hoe hoog de waardering of
genoegen bij aanraking met een extern audiovisuele stimulans is.
WAT IS HET POTENTIEEL VAN EEG-TECHNOLOGIE?
27
3.1.4 EEG met ontwikkelbord
Naast de traditionele applicaties kunnen ook andere toepassingen gemaakt worden met
behulp van ontwikkelborden, bijvoorbeeld een Arduinobord. Door zaken te maken met
een Arduino ga je direct een stap verder. Je kan bijvoorbeeld hardware aansturen.
Je kan natuurlijk niet vanaf nul starten met programmeren. Hiervoor is er reeds een
library ontwikkeld. Deze is beschikbaar via Github. Een nadeel is dat de library enkel
beschikbaar is voor de MindWave headset van Neurosky. Andere headsets zijn niet
compatibel. Met de beschikbare Processing code wordt alle beschikbare basisinformatie
uitgelezen. Het is dan aan de developer om de informatie te verwerken. Een simpele
opdracht zou bijvoorbeeld zijn de ledlichtjes te laten branden. [9]
3.1.5 Aan de slag
Vooraleer je echt aan de slag kan gaan met programmeren moet je eerst een platform
kiezen waarvoor je gaat ontwikkelen. Neurosky geeft je de keuze uit Mac OSX, iOS,
Android of Windows.
3.1.5.1 Stap voor stap
De verschillende SDK’s kan je gratis afhalen via de website van Neurosky. In de SDK zit
een development guide met informatie over het opstarten van het project in de
ontwikkelomgeving, een of meerdere codevoorbeelden en uitleg over de ThinkGear API
die wordt gebruikt. In het codevoorbeeld staat stap voor stap hoe je je headset
connecteert.
Hieronder een voorbeeld hoe je je project maakt in een .NET omgeving voor Windows.
Om je project op te starten is het ThinkGear.dll bestand heel belangrijk. Dit is een
C# .NET library en kan dus enkel en alleen gebruikt worden in .NET projecten, niet in
native applicaties. Deze bevat de code die nodig is om de resultaten van de chip uit te
lezen. Dit dll-bestand moet je toevoegen aan de workspace van je project.
Om de library te kunnen gebruiken moet je de volgende lijn code bovenaan je applicatie
zetten.
using NeuroSky.ThinkGear;
De namespace bevat twee verschillende classes. De eerste is de Connector. Deze zorgt
voor de connectie tussen de seriële COM poort van de computer en leest de seriële
datastroom uit als het datatype DataRowArray. De tweede class die in de namespace
terug te vinden is, heet TGParser. Deze class zorgt voor het omzetten van de
DataRowArray naar een ThinkGear datatype dat kan gebruikt worden in de applicatie.
Om deze classes te gebruiken, moet je eerst een instantie maken van een Connector en
deze initialiseren.
private Connector connector;
connector = new Connector();
WAT IS HET POTENTIEEL VAN EEG-TECHNOLOGIE?
28
Als volgende stap is het belangrijk om de verschillende events aan te maken.
connector.DeviceConnected += new EventHandler( OnDeviceConnected );
connector.DeviceFound += new EventHandler( OnDeviceFound );
connector.DeviceNotFound += new EventHandler( OnDeviceNotFound );
connector.DeviceConnectFail += new EventHandler( OnDeviceNotFound );
connector.DeviceDisconnected += new EventHandler( OnDeviceDisconnected );
connector.DeviceValidating += new EventHandler( OnDeviceValidating );
In het DeviceConnected event wordt er gecontroleerd of de headset effectief
geconnecteerd is met de computer.
DataReceived events from the Device, like this:
void OnDeviceConnected( object sender, EventArgs e ) {
Connector.DeviceEventArgs deviceEventArgs = (Connector.DeviceEventArgs)e;
Console.WriteLine( "New Headset Created." + deviceEventArgs.Device.
DevicePortName );
deviceEventArgs.Device.DataReceived += new EventHandler( OnDataReceived );
}
Eenmaal deze eventhandler is aangemaakt kan je een functie maken om de data die door
de chip wordt geregistreerd, uit te lezen. Hiervoor moet de parser gebruikt worden. Deze
zet de gegevens om naar een DataRowArray. Uit deze array kan je de verschillende
soorten types halen. Deze types zijn de RAW value, Poor Quality value, Attention value en
Meditation value.
void OnDataReceived( object sender, EventArgs e ){
/* Cast the event sender as a Device object, and e as the Device's
DataEventArgs */
Device d = (Device)sender;
Device.DataEventArgs de = (Device.DataEventArgs)e;
/* Create a TGParser to parse the Device's DataRowArray[] */
TGParser tgParser = new TGParser();
tgParser.Read( de.DataRowArray );
/* Loop through parsed data TGParser for its parsed data... */
WAT IS HET POTENTIEEL VAN EEG-TECHNOLOGIE?
29
for( int i=0; i<tgParser.ParsedData.Length; i++ ) {
// See the Data Types documentation for valid keys such
// as "Raw", "PoorSignal", "Attention", etc.
if( tgParser.ParsedData[i].ContainsKey("Raw") ){
Console.WriteLine( "Raw Value:" +
tgParser.ParsedData[i]["Raw"] );
}
if( tgParser.ParsedData[i].ContainsKey("PoorSignal") ){
Console.WriteLine( "PQ Value:" + tgParser.ParsedData[i][
"PoorSignal"] );
}
if( tgParser.ParsedData[i].ContainsKey("Attention") ) {
Console.WriteLine( "Att Value:" + tgParser.ParsedData[i][
"Attention"] );
}
if( tgParser.ParsedData[i].ContainsKey("Meditation") ) {
Console.WriteLine( "Med Value:" + tgParser.ParsedData[i][
"Meditation"] );
}
}
}
Voor het afsluiten van de applicatie is het heel belangrijk dat de Connector afgesloten
wordt. Hierbij moet de close() method gebruikt worden
connector.close();
3.1.5.2 Brainwave Visualizer
Aangezien het resultaat van een EEG heel wat data bevat, moet er een
gebruiksvriendelijke manier zijn om dit te bekijken. Hiervoor heeft Neurosky een
zogenaamde “Brainwave Visualizer” ontwikkeld. Dit is een interactieve applicatie waarbij
een grafische weergave wordt gemaakt van de hersenactiviteit die plaatsvindt. Er zijn drie
types informatie uit te lezen.
WAT IS HET POTENTIEEL VAN EEG-TECHNOLOGIE?
30
Figuur 3.5: Visualisatie door de Brainwave Visualizer
Aan de rechterbovenhoek is de RAW informatie te zien die de chip uitleest, deze wordt
weergegeven door de witte lijn. Hierop zie je duidelijk zaken zoals spierbewegingen. Deze
informatie is van nut voor onderzoekers.
Als tweede zie je het spectrum van de verschillende golven namelijk alfa, beta, gamma,
delta en theta. Deze hangen samen met de mentale toestand van de persoon, beta staat
bijvoorbeeld voor aandacht. De vorm en kleur van het spectrum verandert constant naar
gelang de resultaten. Doordat iedere persoon anders is zal geen enkele visualisatie
overeenkomen met een ander. De gekleurde kolommen aan de rechterkant van het
scherm komen overeen met de info aan de linkerkant.
Tenslotte heb je ook nog de eSense meters in de rechteronderhoek. Deze stellen de
“attention” en “meditation” vast. Deze waarden worden uitgelezen aan de hand van de
algoritmes waarmee de chip werkt. Met wat oefening kan je de verschillende meters
bewust aanpassen door je te focussen.
De visualizer is volledig gratis te verkrijgen als onderdeel van de aangekochte headset.
Het programma is gemaakt voor Windows en OSX met behulp van een ThinkGear
Communications Driver. Deze driver gebruikt een goedkope Unity 3D engine.
3.1.5.3 API
Het bedrijf staat open om samen te werken met developers. Ze geven dan ook zo veel
mogelijk informatie vrij zodat je zelf aan de slag kan met hun hardware. Om de gepaste
software of applicatie te maken heb je de juiste API nodig. Er zijn momenteel drie
verschillende API’s beschikbaar.
WAT IS HET POTENTIEEL VAN EEG-TECHNOLOGIE?
31
De eerste API die je kan gebruiken is de ThinkGear Connector, ofwel TGC. Deze wordt
aangeschreven als de gemakkelijkste optie .Het programma werkt in de achtergrond en
haalt de nodige data van een TCP/IP socket. Het werkt enkel en alleen bij platformen
waarbij sockets ondersteund worden, bijvoorbeeld een Windows of Mac OSX systeem. De
voornaamste programmeertaal is Flash, maar andere talen waarmee je sockets kan
aansturen werken even goed.
Als tweede is er de ThinkGear Communications Driver, afgekort TGCD. Deze wordt ook
gebruikt in het voorbeeld hierboven. In deze API zijn drie soorten bestanden beschikbaar
om aan de slag te gaan:
.dll
.bundle
.jar
De platforms waarvoor je kan programmeren, zijn dus enkel deze die bovenstaande
bestandtypes ondersteunen. Hiertoe behoren Windows, Mac OSX, Windows Mobile, J2ME
enzovoort.
Tenslotte is er ook nog het ThinkGear Communications Protocol. Dit wordt gezien als de
moeilijkste optie van de drie. Je moet namelijk zelf de seriële I/O poort openen en de
data zelf uitlezen en verwerken. Het voordeel hieraan is wel dat je voor eender welk
platform kan programmeren en daarbij je voorkeursprogrammeertaal kan gebruiken.
3.1.6 Applicatie publiceren
Als je je eigen applicatie gemaakt met Neurosky software wil delen met andere mensen is
het aan te raden om eerst met hen contact op te nemen. Als je een applicatie gebouwd
hebt voor Windows of Mac kunnen zij de afgewerkte versie lanceren in hun eigen
webshop. Zij stellen een overeenkomst voor om de winst te delen.
Een applicatie voor iOS lanceren lukt ook niet zomaar. Pas als je het bedrijf contacteert,
zullen zij je applicatie whitelisten waarna deze beschikbaar wordt gesteld in de iOS Store.
Je moet eerst Neurosky verwittigen. Android apps daarentegen mag je gewoon vrij
publiceren in de Android App Store.
3.2 Emotiv
3.2.1 Over het bedrijf
Een andere pionier binnen de bio-informatica sector is het Australische bedrijf Emotiv. Dit
bedrijf is opgestart in 2011. Zij focussen zich vooral op gezondheid, wellness en fitness.
Ondertussen zijn zij ook te vinden in Azië, Mauritius en natuurlijk ook in de
technologiestad San Francisco. [10]
Figuur 3.6: Logo van Emotiv
WAT IS HET POTENTIEEL VAN EEG-TECHNOLOGIE?
32
3.2.2 Aangeboden producten
3.2.2.1 EPOC Headset
Deze headset staat omschreven als de “scientific contextual EEG”, met andere woorden
een headset die ontwikkeld is voor wetenschappelijke doeleinden. EPOC heeft 14 EEG
kanalen en twee referentiepunten. Deze zijn nodig voor een zo accuraat mogelijk
resultaat van de headset.
Sensoren:
AF3,
FC6,
P7,
AF4,
F3,
F4,
F7,
F8,
T7,
P8,
O1,
O2.
FC5,
T8,
Op bijlage 1 kan je duidelijk zien waar welke sensor zich bevind.
Figuur 3.7: De EPOC headset van Emotiv
De EPOC headset is verkrijgbaar vanaf $ 399,00. Indien je RAW data wil uitlezen met
het toestel, moet je $ 300,00 bijbetalen.
3.2.2.2 Insight Headset
Insight heeft vijf EEG kanalen en, net zoals de EPOC, twee referentiepunten.
De vijf sensoren zijn:
AF3,
AF4
T7,
T8,
Pz.
WAT IS HET POTENTIEEL VAN EEG-TECHNOLOGIE?
33
Figuur 3.8: De Insight headset van Emotiv
De headset is verkrijgbaar vanaf $ 299,00. Net zoals bij de EPOC headset moet je
bijbetalen indien je de RAW data wil uitlezen. Hier is het een kost van $ 400,00. Optioneel
is er ook een USB ontvanger beschikbaar, deze bedraagt $ 59,99.
3.2.3 Licenties
Om te mogen programmeren met de verschillende developer-toepassingen moet er een
licentie aangekocht worden. Dit is iets wat heel vaak uit het oog wordt verloren maar is
een belangrijke kost. Er worden drie verschillende licenties aangeboden door Emotiv. [10]
3.2.3.1 Individual licence
De eerste is de individuele licentie. Deze is bedoeld voor personen die alleen werken aan
een project. Hierbij krijgt de persoon in kwestie toegang voor één enkele gebruiker tot de
SDK. Met deze SKD kan er slecht geprogrammeerd worden voor één besturingssysteem.
Je kan deze licentie kopen voor $ 99,95. Voor de mensen die eender welke headset van
Emotiv aankopen na 26 juli 2014 is er goed nieuws, want voor hen zit deze licentie
inbegrepen in de prijs.
Wat heel belangrijk is bij een licentie is de manier van publicatie. Met de individuele
licentie krijg je toestemming om de software, applicatie of ander resultaat te publiceren
onder de “Independent Developer Distribution License” of “Open Source Distribution
License”.
3.2.3.2 Educational and non-profit license
De headset wordt ook gebruikt door instellingen zoals scholen of universiteiten. Voor hen
is er een educatieve licentie beschikbaar. Dit geeft hen toegang tot een multiseat SDK. Dit
betekent dat de SDK beschikbaar is voor een maximum van 25 gebruikers per platform.
De kost van de toegang is $ 1799,00, per extra platform betaal je $ 249,00 bovenop het
standaard bedrag.
Net zoals de individuele licentie is er een mogelijkheid om de gemaakte toepassing te
publiceren. Deze vallen dan onder de “NPO/Educational Distribution License” of “Open
Source Distribution License”.
De voorwaarden om deze licentie aan te kopen zijn dat er geen winst wordt gemaakt met
de toepassing en dat de licentie niet wordt benut door andere personen.
WAT IS HET POTENTIEEL VAN EEG-TECHNOLOGIE?
34
3.2.3.3 Company license
Natuurlijk zijn er ook heel wat bedrijven die ontwikkelen met deze producten. Zij hebben
een bedrijfslicentie ter beschikking. Hierbij wordt er toegang verleend tot een multiseat
SDK voor vijf medewerkers. De toegang kost $ 6499,00, per extra besturingssysteem
komt er een extra kost bij van $ 999,00. De software die wordt gemaakt, mag
gepubliceerd worden onder de “Commercial Distribution License”.
Er is één iets dat buiten hun licenties valt en dat is de toegang tot de RAW data. Dit zijn
de niet-gefilterde hersengolven. Deze kan apart worden aangekocht.
WAT IS HET POTENTIEEL VAN EEG-TECHNOLOGIE?
35
3.3 DIY headset
3.3.1 OpenBCI
Een community genaamd Open Source Brain Community Interface of kortweg OpenBCI,
maakt open source software voor het uitlezen van hersengolven. Ze hebben een eigen
microcontroller ontwikkeld waarmee je zelf aan de slag kunt om je eigen headset te
ontwikkelen.
[14]
Figuur 3.9: Het ontwikkelbordje van OpenBCI
De chip die in het bordje zit, is Arduino compatibel. Het bordje bevat een radiofrequentie
en Bluetooth module voor communicatie. Daarnaast zit er ook een versnellingsmeter,
ofwel accelerometer, in die de beweging detecteert.
3.3.2 Benodigdheden
Om de headset te maken heb je enkele dingen nodig. Als eerste heb je natuurlijk het
bordje nodig van OpenBCI zelf. Dit is verkrijgbaar voor $ 499,00 op de webshop van
OpenBCI. Op diezelfde webshop kan je ook de "Print It Yourself" Ultracortex (Mark III)
EEG Headset kopen. De kostprijs hiervan bedraagt $ 299,99. Als je deze aankoopt, krijg je
een aantal zaken geleverd waarmee je zelf de headset kan assembleren.
WAT IS HET POTENTIEEL VAN EEG-TECHNOLOGIE?
36
Figuur 3.10: Benodigdheden voor een DIY headset
Wat niet in deze set zit zijn het bordje, de zaken die je zelf moet 3D printen en het
materiaal waarmee je de headset moet assembleren.
3.3.3 3D printen
De zaken die je nog moet 3D printen zijn het frame, octanut, octabolt, behuizing voor de
veren, behuizing voor de elektroden, houder voor het OpenBCI bordje en een behuizing
voor het bordje. De makers hebben verschillende maten voor het frame gemaakt namelijk
een small, medium en large. Het frame bestaat telkens uit een voorkant en achterkant.
De bestanden zijn gratis af te halen van GitHub. Je hoeft ze enkel nog maar te printen.
Dit printen duurt, afhankelijk van machine tot machine, best een eindje. Voor slechts één
deel van de headset te printen met de MakerBot kost het 17 uur en 20 minuten. Andere
machines kunnen deze taak volbrengen in minder tijd. 3D printen heeft natuurlijk ook zijn
prijskaartje. Met de MakerBot komt het op 10 cent per gram, wat neer komt op € 11 voor
het ene deel van de headset.
Figuur 3.11: 3D model van een deel van de headset
WAT IS HET POTENTIEEL VAN EEG-TECHNOLOGIE?
37
3.4 Wat heb je nodig?
Er zijn een aantal zaken die je zeker en vast nodig hebt vooraleer je zelf aan de slag kunt
gaan met het ontwikkelen van een applicatie of software voor een headset. Eender bij
welk bedrijf je deze aankoopt.
3.4.1 Hardware
Je moet allereerst een headset hebben. Er zijn een aantal bedrijven die hiertoe
gespecialiseerd zijn waaronder de pioniers Emotiv en Neurosky. De prijzen hiervan liggen
tussen de $ 99,00 en $399,00 als basisprijs.
Je houdt ook best rekening met de vorm van communicatie tussen de pc en headset.
Sommige toestellen communiceren via radiofrequentie, andere via Bluetooth. Soms is het
nodig om een extra Bluetooth-ontvanger te bestellen.
3.4.2 Software
Bij de meeste headsets zit de software inbegrepen die de hersengolven visualiseert. Deze
is heel belangrijk want de data die wordt uitgelezen hangt af van headset tot headset.
De meeste zaken werken op Windows en Mac maar als Linux gebruiker let je toch maar
beter op. Niet alle software is geschikt voor dit besturingssysteem.
Als er geen open source software gebruikt wordt, moet je ook rekening houden met de
licenties. Dit is vaak een grote, en soms wel dé grootste kost indien dit voor commerciële
doeleinden is.
3.4.3 Vaardigheden
Er is ook een vaardigheid nodig. Je leert beter eerst zelf hoe je de headset bestuurt en
hoe je welke prikkels onder controle houdt, vooraleer je start met programmeren.
Naast de nodige hardware heb je ook de programmeerkennis nodig. Vaak wordt er
geprogrammeerd in een .NET omgeving in C# of C++.
In hoofdstuk 4.1.5.1 “Stap voor stap” staat een voorbeeld uitgelegd over het opstarten
van een C# .NET omgeving. Er zijn ook heel wat toepassingen mogelijk met Processing
voor Arduino.
WAT IS HET POTENTIEEL VAN EEG-TECHNOLOGIE?
38
WAT IS HET POTENTIEEL VAN EEG-TECHNOLOGIE?
39
4 Hoe ziet de toekomst eruit?
Zoals je in de vorige hoofdstukken kan lezen, zijn er al heel wat toepassingen en
aanbieders van hardware op de markt. Nu is de vraag of deze markt nog gaat uitbreiden
en in welke mate. Het is bijna zo goed als zeker dat er nog heel wat evolutie mogelijk is in
de EEG technologie.
In dit hoofdstuk worden een aantal pistes bekeken omtrent de toekomst. Afgaande op de
huidige evoluties wordt er met enige omzichtigheid een conclusie gevormd.
4.1 Consumentenmarkt
Figuur 4.1: Schema voorspelling naar de toekomst toe
4.1.1 Toepassingen
De lijst met toepassingen omtrent EEG is al tamelijk lang. Maar deze kan in de toekomst
nog heel wat langer worden. Er zijn nog tal van mogelijkheden. Hieronder een aantal
speculaties omtrent de toekomst op het vlak van consumententoepassingen.
4.1.1.1 Voorbeeldcase 1
Autorijden kan voor mensen met epilepsie gevaarlijk zijn. Daarom mogen
epilepsiepatiënten geen auto besturen, tenzij ze een rijgeschiktheidsattest hebben. Indien
de persoon in kwestie een ongeval veroorzaakt als gevolg van een eerste epilepsieaanval
en de persoon niet wist dat hij of zij een verhoogd risico had op aanvallen, is de persoon
niet strafbaar. Wel is hij of zij mogelijk aansprakelijk voor het ongeval.
Dit brengt natuurlijk heel wat last mee voor een epilepsiepatiënt. Aangezien een EEG
headset epilepsie kan detecteren, zou een EEG headset een voor de hand liggende
oplossing zijn. Stel dat deze mensen de toelating zouden krijgen om met de auto te
rijden, indien ze een headset dragen. Op deze manier kan er epilepsie worden
gedetecteerd en kan er een alarm afgaan wanneer er te veel epileptische activiteit
plaatsvindt in de hersenen. Dit zorgt voor een veiligere situatie voor de patiënt en zijn
omgeving.
WAT IS HET POTENTIEEL VAN EEG-TECHNOLOGIE?
40
4.1.1.2 Voorbeeldcase 2
EEG biedt reeds voor veel mensen een oplossing in de gezondheidssector. Dit is vaak op
het vlak van verlamming, epilepsie en slaapproblemen. In hoofdstuk 3.2.1 is te lezen hoe
een verlamde persoon, een exoskelet bestuurt door middel van een EEG headset. Dit
komt eigenlijk neer op een soort elektronisch lichaam die men kan bewegen door middel
van hersengolven. Eenmaal dit mogelijk is, kan de stap naar een lichaamsdeel besturen
niet ver meer zijn. Dit zou bijvoorbeeld een variant kunnen zijn van een functionele,
bestuurbare prothese.
Men dacht enkele jaren geleden dat het onmogelijk was om met EEG een prothese te
besturen omdat dit te ongevoelig was. Deze toepassing van EEG kan in de toekomst
wellicht voor betaalbare, hersen gestuurde protheses zorgen. Dergelijke protheses zijn er
al, maar daarvoor zijn ingewikkelde en erg dure operaties nodig.
Er is ook reeds een experiment geweest door de eerder vernoemde professor
Miguel Nicolelis. Hij onderzocht met een team van de universiteit van North Carolina de
mogelijkheden van een prothese die aangestuurd wordt door EEG.
4.1.2 Vorm van hardware
Stel dat de EEG technologie zover staat dat iedereen het dagelijks kan gebruiken.
Eenmaal men op dat punt gekomen is, zal rekening moeten houden met de ergonomie.
Ook zou de zichtbaarheid van de headset onder handen moeten genomen worden en
deze stijlvoller naar voor brengen. Momenteel is de headset nog altijd een niet
gebruiksvriendelijk voorwerp in de mate voor dagelijks gebruik.
Er worden reeds implantaten gebruikt om sommige epilepsieonderzoeken te doen. Wie
weet beslist men op een dag, om de sensoren in te planten waardoor de hardware niet
meer nodig is.
4.2 Medische sector
Bij Imec Leuven is er een studie aan de gang naar EEG onderzoeken zonder bedrading.
Het kapje dat de persoon op zijn of haar hoofd krijgt zal niet meer verbonden worden met
de vele draden, maar de communicatie zal draadloos verlopen. Dit is interessant voor de
ziekenhuizen in situaties zoals het vervoer van de patiënt. Met een draadloos systeem is
de kans kleiner dat de kabels loskomen tijdens het transport van de persoon in kwestie.
Hierin is er zeker nog heel wat evolutie mogelijk.
WAT IS HET POTENTIEEL VAN EEG-TECHNOLOGIE?
41
WAT IS HET POTENTIEEL VAN EEG-TECHNOLOGIE?
42
5 Besluit
Uit deze bachelorproef kan je besluiten dat de technologie al tamelijk ver staat. Het wordt
al voor heel wat zaken gebruikt buiten de medische sector, waar EEG nog altijd zijn
oorsprong heeft. Zo kunnen mensen zoals jij en ik gemakkelijk een headset aankopen en
zelf ermee aan de slag gaan. Daarnaast kan je ook gebruik maken van het –toch al
tamelijk uitgebreide- aanbod van applicaties en software. Toch heeft de technologie
enkele grenzen. Zo kan je met de headset nog geen gedachten lezen.
De grenzen zijn aan het vervagen tussen puur professioneel medisch gebruik en de puur
consumenten toepassingen. Dit zorgt er dan ook voor dat het marktaanbod wordt
uitgebreid, al dan niet in de medische context. Steeds meer mensen integreren
technologie in hun leven om op deze manier informatie over zichzelf te verzamelen en
hieruit te leren. Dit wordt quantified self genoemd. Deze trend kan ook toepasbaar zijn op
EEG. Door een headset te dragen kan je, als gebruiker, persoonlijke gegevens monitoren,
conclusies vaststellen en deze delen met anderen.
De toepassingen die al bestaan zijn heel uiteenlopend. Het marktaanbod varieert tussen
entertainment toepassingen en medische gebruik. Er zijn al een aantal grote bedrijven die
door middel van EEG hun games een extra dimensie willen geven. Of ze daar in gaan
slagen, zullen de komende jaren uitwijzen.
Het is een twijfelpunt of de EEG technologie dagdagelijks zal worden gebruikt. Niemand
gaat iedere dag met een headset rondlopen. Zo stijlvol en ergonomisch is een headset
momenteel nog niet. Daarnaast kunnen ook algoritmes en sensoren nog wat verfijning
gebruiken. Er worden reeds droge sensoren gebruikt maar misschien kan het aantal
sensoren worden beperkt, waardoor de headset compacter kan worden gemaakt.
Hiermee kan een groter publiek worden aangesproken.
Het meeste potentieel ligt natuurlijk in de medische markt. Dit komt omdat de het doel
van EEG nog altijd bij het opsporen van problemen is in de hersenen, met name epilepsie
of slaapproblemen. Je kan wel met een zekerheid besluiten dat de toekomst op vlak van
consumententoepassingen, in combinatie is met de medische sector. Er worden reeds een
aantal ergonomische problemen opgelost met een headset. Als dit blijft uitgroeien, wat
nog altijd aan het gebeuren is, kunnen heel wat mensen geholpen worden.
Naar mijn mening wordt het nog wachten op de definitieve doorbraak. Maar de evolutie
van EEG kan er veel sneller zijn dan we denken.
WAT IS HET POTENTIEEL VAN EEG-TECHNOLOGIE?
43
6 Referentielijst
6.1 Corpus
Hersengolven. (n.d.). Retrieved February 23, 2016, from
http://www.superbrein.nl/hersengolven.html
MindMaze Raises $8.5m in Angel Funding for “Thought-Powered” VR Headset - Road to
VR. (n.d.). Retrieved February 23, 2016, from
http://www.roadtovr.com/mindmaze-raises-8-5m-angel-funding-thought-poweredvr-headset/
SWS. (n.d.). Retrieved February 29, 2016, from http://www.slaapklachten.nl/abc/s/sws
De werking van de Hersenen. (n.d.). Retrieved March 11, 2016, from http://mens-engezondheid.infonu.nl/diversen/68246-de-werking-van-de-hersenen.html
Frontale kwab - Brain Matters. (n.d.). Retrieved March 11, 2016, from
http://www.brainmatters.nl/terms/frontale-kwab/
Temporaal kwab Slaapkwab / Gevolgen per hersengebied / Gevolgen | Hersenletseluitleg.nl. (n.d.). Retrieved March 11, 2016, from http://www.hersenletseluitleg.nl/gevolgen/gevolgen-per-hersendeel/temporaal-kwab
Hersenscans, wat meten ze nou precies? | Achtergrond | Biotechnologie,
Neurowetenschappen | fmri, mri, hersenscan, hersenen, dti, eeg, hersengolf,
hersenactiviteit, mri-scanner; diepe hersenstimulatie, meg, tms, hersenspinsel Kennislink. (n.d.). Retrieved March 12, 2016, from
http://www.kennislink.nl/publicaties/hersenscans-wat-meten-ze-nou-precies
EEG - Montages, Equipment and Basic Physics. (n.d.). Retrieved March 13, 2016, from
http://www.slideshare.net/drrahulkumarsingh/eeg-montages-equipment-and-basicphysics
Sleep Profiler TM In-Home EEG Sleep Monitor - Advanced Brain Monitoring. (n.d.).
Retrieved February 29, 2016, from
http://www.advancedbrainmonitoring.com/sleep-profiler/
EEG - ECG - Biosensors. (n.d.). Retrieved March 20, 2016, from http://neurosky.com/
Wearables for your brain | EEG. (n.d.). Retrieved March 20, 2016, from
https://emotiv.com/
MindWalker brain-controlled exoskeleton puts the paralyzed on their feet - SlashGear.
(n.d.). Retrieved February 28, 2016, from http://www.slashgear.com/mindwalkerbrain-controlled-exoskeleton-puts-the-paralyzed-on-their-feet-04284889/
WAT IS HET POTENTIEEL VAN EEG-TECHNOLOGIE?
44
Monkeys are taught to “drive” wheelchairs using just their THOUGHTS | Daily Mail Online.
(n.d.). Retrieved March 13, 2016, from
http://www.dailymail.co.uk/sciencetech/article-3474790/Monkeys-taught-drivewheelchairs-using-just-THOUGHTS-Primates-use-electrodes-brain-controldevice.html
OpenBCI - Open Source Biosensing Tools (EEG, EMG, EKG, and more). (n.d.). Retrieved
March 20, 2016, from http://openbci.com/
Dr. VERMEERSCH, G., Mondelinge mededeling. Formeel gesprek, 2 maart 2016.
WAT IS HET POTENTIEEL VAN EEG-TECHNOLOGIE?
45
6.2 Figuren
Figuur 2.2: Een overzicht van de verschillende hersengolven volgens frequentie
Slaap en de functie van dromen - Plazilla.com. (n.d.). Retrieved March 13, 2016, from
http://plazilla.com/page/4295061004/slaap-en-de-functie-van-dromen
Figuur 2.4: Voorbeeld van een MRI scan
MRI-scan - Nederlandse Vereniging voor Neurochirurgie. (n.d.). Retrieved March
13, 2016, from http://www.nvvn.org/patienteninfo/img-mri-scan.php
Figuur 3.1: Sample signalen van de Sleep Profiler
Sleep Profiler TM In-Home EEG Sleep Monitor - Advanced Brain Monitoring. (n.d.).
Retrieved February 29, 2016, from
http://www.advancedbrainmonitoring.com/sleep-profiler/
Figuur 3.2: Prototype van de Kokoon
Kokoon | The World’s First Sleep Sensing Headphone. (n.d.). Retrieved February 29,
2016, from https://kokoon.io/#mobile-app
Figuur 3.5: Test met de Mindwalker
MindWalker brain-controlled exoskeleton puts the paralyzed on their feet - SlashGear.
(n.d.). Retrieved February 28, 2016, from http://www.slashgear.com/mindwalkerbrain-controlled-exoskeleton-puts-the-paralyzed-on-their-feet-04284889/
Figuur 3.6: Schets van het experiment
Monkeys are taught to “drive” wheelchairs using just their THOUGHTS | Daily Mail Online.
(n.d.). Retrieved March 13, 2016, from
http://www.dailymail.co.uk/sciencetech/article-3474790/Monkeys-taught-drivewheelchairs-using-just-THOUGHTS-Primates-use-electrodes-brain-controldevice.html
Figuur 3.7: Configuratiescherm van de MindDrone
Product Detail. (n.d.). Retrieved March 14, 2016, from
https://emotiv.com/store/product_108.html
Figuur 3.8: Marktonderzoek met EEG
EngageReaders: Predicting and improving digital reader engagement - iMinds. (n.d.).
Retrieved March 20, 2016, from
http://www.iminds.be/nl/projecten/2014/11/28/engagereaders
Figuur 4.1: Logo van Neurosky
Figuur 4.2: De MindWave headset van Neurosky
Figuur 4.4: De chip van Neurosky
EEG - ECG - Biosensors. (n.d.). Retrieved February 28, 2016, from http://neurosky.com/
WAT IS HET POTENTIEEL VAN EEG-TECHNOLOGIE?
46
Figuur 4.3: Schets van de werking van een headset
MindWave. (n.d.). Retrieved March 16, 2016, from
http://store.neurosky.com/pages/mindwave
Figuur 4.5: Logo van Emotiv
Figuur 4.6: De EPOC headset van Emotiv
Figuur 4.7: De Insight headset van Emotiv
Wearables for your brain | EEG. (n.d.). Retrieved March 20, 2016, from
https://emotiv.com/
Figuur 4.8: Het ontwikkelbordje van OpenBCI
Figuur 4.9: Benodigdheden voor een DIY headset
Figuur 4.10: 3D model van een deel van de headset
OpenBCI - Open Source Biosensing Tools (EEG, EMG, EKG, and more). (n.d.). Retrieved
March 20, 2016, from http://openbci.com/
Kaft
MindMaze SA - Virtual Reality & Neuro Rehabilitation. (n.d.). Retrieved March 13, 2016,
from http://www.mindmaze.ch/
6.3 Bijlagen
Bijlage 1: positie van de elektroden
User Tutorial:EEG Measurement Setup - BCI2000 Wiki. (n.d.). Retrieved March 3, 2016,
from
http://www.bci2000.org/wiki/index.php/User_Tutorial:EEG_Measurement_Setup
WAT IS HET POTENTIEEL VAN EEG-TECHNOLOGIE?
47
Bijlage
Bijlage 1: positie van de elektroden
WAT IS HET POTENTIEEL VAN EEG-TECHNOLOGIE?
1
Download