مروري بر كاربردهاي سيستم BCI در علم توانبخشي با رويكرد بازتواني ارتباط با محيط پيرامون

A review on the rehabilitative application of BCI in improving communication abilities

چكيده مقدمه: مشكلاتي كه پس از ضربه مغزي يا بيماري‌هاي دستگاه عصبي رخ مي‌دهد منجر به بروز محدوديت‌هاي حركتي و كلامي براي مدت طولاني در افراد مي‌شود. پيشرفت‌هاي صورت گرفته در زمينه ارتباط مغز انسان و كامپيوتر (BCI) امكان شناسايي و طبقه‌بندي فعاليت‌هاي الكتريكي و متابوليك مغز و تبديل آنها به يك فرمان كنترلي براي كامپيوتر و يا يك دستگاه مخصوص را فراهم مي‌نمايد. هدف از مطالعه حاضر مروري بر كاربردهاي سيستم BCIدرعلم توانبخشي با رويكرد بازتواني ارتباط با محيط پيرامون بود. مواد و روش?ها: هدف استفاده از سيستم BCIبه طور كلي يا ايجاد يك توانايي از دست رفته در فرد و يا بهبود توانايي تحليل رفته مي‌باشد. بر همين اساس سه كاربرد عمده براي سيستم BCI عبارت است از ايجاد امكان حركت اعضاي بدن، ايجاد قدرت تكلم و كنترل تجهيزات مختلف به منظور انجام فعاليت‌هاي روزانه. براي بررسي پيشرفت‌هاي صورت گرفته در اين عرصه‌ها مقالات مرتبط با موضوع كه تاكنون در مجلات و كنفرانس‌هاي معتبر ارايه گرديده مطالعه شده است. يافته‌ها: مفاهيم و اصول BCIبه همراه فن‌آوري‌هاي مورد استفاده در اين عرصه و آخرين پيشرفت‌ها در زمينه بهبود عملكرد سيستم‌هاي BCI در اين مقاله ارايه شده است. در انتها نيز ظرفيت‌هاي موجود براي استفاده از سيستم BCIو كارهاي مورد نياز براي توسعه بيشتر استفاده از آن در توانبخشي مورد بحث قرار گرفته است. نتيجه‌گيري: در 20 سال اخير تلاش‌هاي بسياري به منظور افزايش راندمان و سرعت انتقال داده در سيستمهاي BCIمبتني بر EEG صورت گرفته است. براي دستيابي به اين اهداف يك سيستم تبادل داده پرسرعت بين مغز و كامپيوتر مورد نياز مي‌باشد. تاكنون راهكارهاي گوناگوني براي ايجاديك ارتباط بدون تاخير بين دستورات مغزي صادر شده و فرامين كنترلي توليد شده براي دستگاه‌ها معرفي شده است. كليدواژه‌ها: سيگنال‌هاي الكتروانسفالوگرافي، واسط مغز و كامپيوتر، توانبخشي

Abstract Introduction: Stroke or other nervous-system diseases may lead to long-lasting restrictions in motion and speech ability. Developments in the field of brain computer interface (BCI) make it possible to identify and classify electrical and metabolic brain activities and to convert them into control commands for computers or specific equipment. Materials and Methods: The general purpose of BCI is to recreate a previously lost ability or to improve a depleted ability in humans. Consequently, offering the possibility ofmoving the body limbs, recapturing speech ability and controlling different equipment for the accomplishment of daily tasksarethree major advantages of BCI systems. In order to assess how much progress has been made toward the application of BCI for these purposes, relevantpapers presentedinprestigiousjournals and conferenceswerereviewed. Results: Concepts and fundamental principles of BCI andits associated technologies along withrecentimprovementsinBCIsystems’performance was presentedinthispaper.Potentialusages of BCI systems and necessary strategies for enhancingtheir applicability in rehabilitation were alsodiscussed. Conclusion: In the past 20 years, a great deal ofeffort hasfocused to the improvement ofthe efficiency and data transformation ratesofEEG-based BCI systems via implementing a high-speed dataexchange system between brain and computer. So far,variousapproachesforbuilding a real-timecommunicationbetweenbraincommands and generated control commands are introduced. Keywords: Electro encephalography signals, Brain computer interface, Rehabilitation