Titelaufnahme

Titel
Assessment of workload produced by different mental tasks in a Brain-Computer Interface paradigm: a P300 study / Kristina Sonnleitner
Verfasser/ VerfasserinSonnleitner, Kristina
Begutachter / BegutachterinNeuper Christa
Erschienen2011
Umfang78 Bl. : Zsfassung ; Ill., graph. Darst.
HochschulschriftGraz, Univ., Dipl.-Arb., 2011
Anmerkung
Zsfassung in dt. Sprache
SpracheEnglisch
DokumenttypDiplomarbeit
Schlagwörter (GND)Behinderung / Motorik / Gehirn-Computer-Schnittstelle / Behinderung / Motorik / Gehirn-Computer-Schnittstelle / Online-Publikation
URNurn:nbn:at:at-ubg:1-23247 Persistent Identifier (URN)
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Assessment of workload produced by different mental tasks in a Brain-Computer Interface paradigm: a P300 study [2.78 mb]
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Zusammenfassung (Deutsch)

Ein Brain-Computer Interface (BCI) ermöglicht es motorisch behinderten Personen weiterhin mit ihrer Umwelt zu kommunizieren. Üblicherweise wird motorische Bewegungsvorstellung verwendet, um ein BCI zu steuern. Um Betroffenen eine Steuerung zu erleichtern wurden in dieser Studie andere kognitive Aufgaben als Bewegungsvorstellung verwendet: Wörter assoziieren, mentales Subtrahieren, motorische Bewegungsvorstellung und räumliches Navigieren.An dieser Studie nahmen zwölf Personen in zwei Screening und acht Feedback Sessions teil. Zusätzlich wurden auditorische Stimuli in Form eines oddball Paradigmas in das Design implementiert, wobei fünf Standard Töne und ein Target Ton präsentiert wurden. Die TeilnehmerInnen wurden instruiert, entweder auf den Target Ton mittels Knopfdruck zu reagieren oder die Töne vollständig zu ignorieren, wobei das Hauptaugenmerk auf der Ausführung der mentalen Aufgaben lag. Die erhaltenen Daten wurden anhand der P300 Komponenten analysiert, um eventuelle Unterschiede bezüglich der Schwierigkeit der einzelnen mentalen Aufgaben feststellen, und dadurch auf die benötigte kognitive Kapazität schließen zu können. Hierfür wurden die Amplitude (V) und die Latenz (ms) der P300 herangezogen. Da die P3b Komponente oft mit Aufgaben bezogenen Prozessen in Zusammenhang gebracht wird liegt der Fokus dieser Studie auf den posterioren Regionen des Cortex. Die Ergebnisse legen nahe, dass die mentalen Aufgaben anhand des produzierten Workloads unterschieden werden können. Motorische Bewegungsvorstellung evozierte die höchsten Amplituden und die kürzesten Latenzen und produzierte somit den geringsten Workload. Die Ausprägungen der Komponenten der P300 deuten darauf hin, dass jene ein zuverlässiges Instrument darstellen, um die Schwierigkeit der einzelnen Aufgaben und die damit bei den TeilnehmerInnen einhergehende kognitive Kapazitätsauslastung darstellen zu können.

Zusammenfassung (Englisch)

For several disabled people a system is needed, that provides a new way to facilitate interaction with their surroundings. A Brain-Computer Interface (BCI) is a non-muscular channel that allows motor disabled people to drive a computer directly by their brain activity. To date, motor imagery tasks (i.e. imagined movement) are most commonly used to control a BCI, but to address motor disabled people and their individual histories, a non-motor imagery based BCI could help to provide a new communication channel for people with individual motor disabilities since years or from birth on. Hence, a four-class BCI driven by the mental tasks Word association, Mental subtraction, Spatial navigation and Motor imagery, was implemented. As the P3b component is known to be associated with task relevant processes, the study focuses on posterior regions.The sample consisted of twelve participants, who attended two Screening and eight Feedback sessions, trying to drive a BCI by mental imagery. Additionally, auditory stimuli were presented using an oddball paradigm including five standard tones and one target tone, whereby in the active condition the users had to respond to the target tones by pressing a button, and in the passive condition they were instructed to ignore all of the presented tones. The recorded data was analyzed for the P300 components, namely amplitude (V) and latency (ms), assuming, that changes in task difficulty are reflected in those components and lead to evidence concerning workload each task produces and the user?s remaining cognitive capacities. The results suggest that the four mental tasks can be discriminated according to the workload each mental task produces. These findings signify that the P300 component is a reliable tool to measure the workload each mental task produces and the user?s remaining cognitive resources as well as to illustrate the differences in mental tasks regarding their task difficulty.