fNIRSBCI / nörofeedback

Düşünceyle Kontrol ve Nörogeri Bildirim İçin Gerçek Zamanlı Beyin Görüntüleme

Derin öğrenme destekli yeni bir işleme platformu, giyilebilir HD-DOT verisini gerçek zamanlı temizleyip 3B beyin etkinliğine dönüştürerek beyin-bilgisayar arayüzlerinin önünü açıyor.

21 Haziran 20261 dk okuma

Hareketle bozulan sinyalin (Contaminated) temizlenmesi: geleneksel TDDR yöntemi, bu çalışmanın derin öğrenme yöntemi (DAE) ve temiz referans (Clean). DAE ile elde edilen beyin haritaları ve hemodinamik yanıtlar, temiz referansa en yakın sonucu veriyor. Görsel: Xia ve ark. (2025), IEEE Trans. Neural Syst. Rehabil. Eng. 33:1220–1230, açık erişim (CC BY) — DOI: 10.1109/TNSRE.2025.3553794.

Beyin-bilgisayar arayüzleri (BCI) ve nörofeedback (neurofeedback), beyin etkinliğini anlık okumayı gerektirir. Bu çalışma, giyilebilir optik beyin görüntülemeyi bu “gerçek zamanlı” dünyaya taşıyan bir işleme platformu sunuyor.

Neden fNIRS/DOT?

BCI ve nörofeedback; rehabilitasyon, yardımcı teknolojiler, nörolojik hastalıklar ve davranışsal bozukluklarda giderek daha çok kullanılıyor. fNIRS ve DOT bu uygulamalar için umut verici: girişimsel değil, taşınabilir, düşük maliyetli ve görece yüksek uzaysal çözünürlüğe sahip.

Asıl zorluk: gerçek zamanlılık

fNIRS/DOT verisini anlık işlemek kolay değildir. Üç şeyin aynı anda yapılması gerekir: ölçümün referans (baseline) çizgisini kurmak, tüm kanallarda eşzamanlı hareket-artefaktı (MA) düzeltmesi yapmak ve (DOT'ta) zaman alan 3B görüntü yeniden oluşturma işlemini hızlandırmak.

Çözüm

Önerilen sistem üç bileşeni birleştiriyor: baseline kalibrasyonu; gürültü-temizleyici otokodlayıcı (denoising autoencoder, DAE) tabanlı, kayan pencere stratejili bir hareket-artefaktı düzeltme modeli; ve önceden hesaplanmış bir ters Jacobian matrisi ile 3B beyin hemodinamiğinin yeniden oluşturulmasını akıcı hâle getirme. Veriler Gowerlabs LUMO (giyilebilir HD-DOT) ile toplandı ve sistem, yerleşik MA düzeltme yöntemleriyle (MARA, tPCA, wavelet, splineSG, TDDR) karşılaştırıldı.

Neden önemli?

Bu platform, fNIRS/DOT'u gerçek zamanlı BCI ve nörofeedback için pratik kılıyor. Yani düşünceyle kontrol, anlık beyin geri beslemesiyle yapılan rehabilitasyon ve yardımcı teknoloji uygulamalarına somut bir kapı aralıyor.