For the present work three main goals were formulated:
goal 1 To design a tactile BCI used for mobility which is
intuitive (G1.1), reliable and fast while being usable
by participants aged 50 years and above.
goal 2 To design an auditory BCI used for communication
which is intuitive and reliable.
goal 3 To examine the effects of training on tactile and
auditory BCI performance.
Three studies were performed to achieve these goals.
In the first study nine participants aged above 50 years
performed a five-session training after which eight participants
were able to navigate a virtual wheelchair with
mean accuracy above 95% and an ITR above 20 bits / min.
In the second study 15 participants, four of them endusers
with motor-impairment, were able to communicate
meaningful with high accuracies using an auditory BCI.
In the third study nine healthy and nine visually impaired
participants (regarded as sensory experts for non-visual
perception) performed tactile, auditory and visual (for
healthy participants only) copy tasks. Participants with
trained perception significantly outperformed control
participants for tactile but not for auditory performance.
Tactile performance of sensory experts was on equal levels
as the visual performance of control participants.
We were able to demonstrate viability of intuitive gazeindependent
tactile and auditory BCI. Our tactile BCI performed
on levels similar to those of visual BCI, outperforming
current tactile BCI protocols. Furthermore, we were
able to demonstrate significant beneficial effect of training
on tactile BCI performance. Our results demonstrate previously
untapped potential for tactile BCI and avenues for
future research in the field of gaze-independent BCI. / Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurden folgende drei
Hauptziele formuliert:
ziel 1 Entwicklung eines taktilen Mobilitäts-BCIs, das sowohl
intuitiv, zuverlässig und schnell als auch von
Personen älter als 50 Jahre verlässlich benutzt werden
kann..
ziel 2 Entwicklung eines auditorischen Kommunikations-
BCIs, das intuitiv und zuverlässig sein soll.
ziel 3 Untersuchung des Effekts von sensorischem Training
auf die Leistung bei Verwendung eines BCIs.
Um die genannten Ziele zu erreichen, wurden drei Studien
durchgeführt. In der ersten Studie absolvierten neun
Teilnehmer älter als 50 Jahre ein BCI-Training, das fünf Sitzungen
umfasste. Nach Abschluss des Trainings konnten
acht Teilnehmer einen virtuellen Rollstuhl mit mittleren
Genauigkeiten von über 95% und einer ITR über 20 bits
/ min steuern. In der zweiten Studie waren insgesamt
15 Teilnehmer, davon vier End-Nutzer mit motorischen
Einschränkungen, in der Lage, bedeutungsvoll und mit
hohen Genauigkeiten mittels unseres BCIs zu kommunizieren.
An der dritten Studie nahmen neun sehende und
neun blinde (sensorische Experten für nicht visuelle Wahrnehmung)
Versuchspersonen teil und absolvierten taktile,
auditorische und visuelle (nur für sehende Teilnehmer)
Copy-Aufgaben. Verglichen mit den Sehenden waren die
sensorische Experten signifikant besser in der taktilen,
jedoch nicht in der auditiven Modalität. Leistungen von
Blinden in der taktilen Modalität waren gleich gut wie die
von Sehenden in der visuellen Modalität.
Zusammenfassend konnte im Rahmen der Arbeit gezeigt
werden, dass intuitive blickunabhängige taktile und
auditorische BCI eine gültige Alternative zu bestehenden
visuellen BCI darstellen. Mit dem vorgestellten taktilen
BCI konnten Leistungen erbracht werden, die mit denen
visueller BCIs vergleichbar sind. Zusätzlich wurde ein signifikant
positiver Einfluss von Training auf die taktile
Leistungsfähigkeit gezeigt. Zusammenfassend kann gesagt
werden, dass die im Rahmen dieser Arbeit gewonnenen Erkenntnisse
bisher ungenutzes Potenzial für taktile BCI aufzeigen
und wertvolle Ansätze für zukünftige Forschung
liefern.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:uni-wuerzburg.de/oai:opus.bibliothek.uni-wuerzburg.de:13344 |
| Date | January 2016 |
| Creators | Herweg, Andreas |
| Source Sets | University of Würzburg |
| Language | English |
| Detected Language | English |
| Type | doctoralthesis, doc-type:doctoralThesis |
| Format | application/pdf |
| Rights | https://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/de/deed.de, info:eu-repo/semantics/openAccess |
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