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'#SciChallenge2017' Plakat

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'#SciChallenge2017' Plakat von Leander Hartenburg

Published in: Science
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'#SciChallenge2017' Plakat

  1. 1. ɣ brain 2 write Das Phänomen Legt man Elektroden an der Schädeloberfläche einer Person an, so sind dort geringe Spannungen im Bereich von 5 – 100 µV messbar. Diese lassen sich mithilfe eines EEGs messen, visualisieren und graphisch auswerten. → Welche Bedeutung haben die gemessenen Spannungen? → Kann man damit diese Spannungen bzw. Frequenzen aufzeichnen? → Sind diese so präzise, um damit ein Schreibprogramm zu entwickeln? Erklärung der Gehirnspannungen 1.Aufbau und Funktionsweise des Gehirns • Das Gehirn besteht aus mehreren Regionen • Hier treten unterschiedliche Frequenzen auf • Die zugehörigen Spannungen liegen zwischen 5 und 100 µV I I V A1 A2 2. Erklärung des Elektroenzephalogramms • Aufzeichnung und Auswertung von Spannungsschwankungen der Gehirnaktivität 1. Die bipolare Ableitung • Basierend auf dem Ten-twenty System (10 - 20 System) • 19 Elektroden mit gleichem Abstand zueinander, eine Referenzelektrode als Nullpunkt ➔ Lokalisierung von Störanfällen durch Aufspannen von Elektrodensträngen 2. Die unipolare Ableitung • Mehr als vier Elektroden • Messung von Spannungsdifferenzen gegenüber einem Referenzpunkt ➔ keine Lokalisierung von Störanfällen Elektrisches Rauschen und dessen Verminderung 1. Erklärung des Rauschens • Hintergrundfrequenzen mit Spannungs- amplituden > 1µV • Beobachtbar auch wenn keine Messung stattfindet • Eliminierung mit Hilfe folgender Gaußfunktion ➔Die Summe der Effektivwerte der voneinander unabhängigen Rauschquellen ergeben den Gesamteffektivwert σGes = σ1 + σ2 + σn 2. Experimentelle Verminderung des Rauschens • Erdung der Versuchsperson durch einen Faraday- Käfig • Isolation, bzw. Erdung des EEG und der Verbindungskabel durch einen zweiten Faraday- Käfig ➔Abschirmung vor elektrischem Rauschen • Verbesserung der Leitfähigkeit der Elektroden • Desinfektion und Verwendung von Leitpaste Leander Hartenburg (15) 2017 Gehirnbereich Name Wirkung Frequenz Großhirn Betawellen Entspannung 13 - 16,75Hz Thalamus Gammawellen Konzentration 38Hz Thalamus Deltawellen Schlaf 0,5-3Hz Hippocampus Thetawellen Träumen 4-7Hz Hinterhautlappen Alphawellen Denken 7,5 - 12Hz 𝑓 𝑈 = 𝑒𝑥𝑝 𝑈 − ഥ𝑈2 2𝜎2 2𝜋 ∙ 𝜎2 ➔Abhängig vom Verstärkungsfaktor, den Spannungsdifferenzen und der Messmethode
  2. 2. Entwicklung des Schreibprogramms Processing-Programm: • Übernahme der Messwerte vom Mikrocontroller • Bildung von Mittelwerten • Vergleich mit den mentalen Messwerten • Berücksichtigung personenspezifischer Abweichungen • Ausgabe des Wortes Vergleich mit einem echten EEG Fazit • Messung und Auswertung der Daten wurden experimentell bestätigt • Alle Daten konnten spezifischen Gehirn- und Frequenzbereichen zugeordnet werden • Die einzelnen Messwerte konnten auf die häufigsten Wörter angepasst werden Messung bei Buchstabenbetrachtung ɣ brain 2 write • Wichtigster Baustein ist ein Instrumentenverstärker • Konstruktionsschritte: 1. Schaltungen mit den Instrumentenverstärkern AD623 und ADS1298 2. Umbau eines „Mindflex“-Stirnbandes durch Verbinden des TxD-Ports mit einem Arduino-Microcontroller 3. Konstruktion der "ɣ brain to write“-Boards Messung der Gehirnspannungen Auswertung der Signale mit ElecGuro: • Messwerte schon bei offenen Augen • Hauptsächlich Signale von Rauschquellen • Geringe Spannungs- differenzen Leander Hartenburg (15) 2017 • Messung der Gehirnpotentiale bei der visuellen Betrachtung von Vokalen • Aufzeichnung der Gehirnpotentiale bei der nicht-visuellen Konzentration auf einzelne Wörter • Anlegen der GND- und Referenzelektrode am Mastoidknochen • Anlegen der Messelektroden an der Stirn bzw. Hippocampus • Messung der Entspannung- und Anspannungswerte über einen Zeitraum von 25 Sekunden • Zehnmin. Aufzeichnung des Normalzustandes (linke Abb.) Auswertung der FFT-Kurve mit LabView: • „Blinken“ beim Schließen der Augen • Erhalt von eindeutigen Messwerten allein durch auditive Gehirnmanipulation Person Anzahl der Messungen Mittelwert Person 1 50 136988,72 Person 2 50 113586,96 Person 3 50 95387,96 Durchschnitt 115321,2133 Anzahl der Messungen Buchstabe Durchschnitt 25(50sec) E 1179,52 25(50sec) I 2088,84 25(50sec) O 1660,48 25(50sec) U 1358,22 0 1000 2000 3000 4000 5000 1 4 7 1013161922252831343740434649 Wort Schule 1 5 9 13 17 21 25 29 33 37 41 45 49 Wort Zukunft Konstruktion von Elektroenzephalogramm-Geräten

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