USING A SIXTEEN-CHANNEL EEG RECORDING COMPLEX TO DETECT VARIOUS CHANGES IN THE ELECTRICAL ACTIVITY OF THE BRAIN FOR FURTHER INTERPRETATION
Authors: Журавлёв Д.В. , Проводников А.А. 
Published: November 2021

Проведена апробация изготовленного по материалам открытого проекта шестнадцатиканального мобильного комплекса регистрации электроэнцефалограммы (ЭЭГ). Аппаратно-программный комплекс регистрации ЭЭГ позволяет проводить регистрацию неинвазивным способом 16-ти монополярных ЭЭГ каналов, содержащих биоэлектрические сигналы головного мозга человека. Все составные элементы комплекса регистрации конструктивно расположены на шлеме-основе из твердого пластика. Шлем надевается на голову и удерживает на себе до 32-х вкручивающихся штырьковых электродов, платы электронного устройства регистрации и обработки сигналов, радиопередатчики, аккумуляторные батареи. Регистрируемые сигналы ЭЭГ в режиме реального времени передаются по радиоканалу (стандарт Wi-Fi) на ЭВМ для последующей обработки. Сигналы ЭЭГ, полученные в ЭВМ, подаются в пакет прикладных программ MATLAB для последующей обработки. Сигналы ЭЭГ в ЭВМ формируются в виде стандартных цифровых отсчетов и, соответственно, могут быть переданы в любую программу обработки данных. Сигналы ЭЭГ должны быть подвергнуты математической обработке для выявления определенных состояний головного мозга и формирования паттернов ЭЭГ, служащих ориентирами при подготовке управляющих сигналов на внешние исполнительные устройства. При математической обработке полученных сигналов был проведен анализ частотного состава ЭЭГ, проведены специальные преобразования сигналов и вспомогательные операции для идентификации необходимых паттернов ЭЭГ сигналов. В первую очередь была проведена фильтрация полученных сигналов полосовым фильтром и алгебраической функцией вейвлета Добеши 8-го уровня. Затем были собраны контрольные образцы мозговой деятельности при выполнении трех типов активностей. Обнаружена корреляция между экспериментами и контрольными образцами. Сделанные наработки могут быть использованы для упрощения установки входных параметров искусственных нейронных сетей, применяемых для обработки и анализа сигналов ЭЭГ
We carried out the approbation of a sixteen-channel mobile EEG registration complex made based on the materials of an open project. The hardware and software complex for EEG registration allows for non-invasive registration of 16 monopolar EEG channels containing bioelectric signals of the human brain. All the components of the registration complex are structurally located on a helmet-based made of hard plastic. The helmet is put on the head and holds up to 32 screw-in pin electrodes, boards of an electronic device for recording and processing signals, radio transmitters, and batteries. The recorded EEG signals are transmitted in real time via a radio channel (Wi-Fi standard) on a computer for subsequent processing. The EEG signals received in the computer are fed into the MATLAB application software package for subsequent processing. The EEG signals in the computer are formed in the form of standard digital samples and, accordingly, can be transmitted to any data processing program. EEG signals should be subjected to mathematical processing to identify certain states of the brain and form EEG patterns that serve as guidelines for the preparation of control signals to external actuators. During the mathematical processing of the received signals, we analyzed the frequency composition of the EEG, special signal transformations and performed auxiliary operations to identify the necessary EEG signal patterns. First of all, we filtered the received signals by a bandpass filter and an algebraic function of the Daubechy wavelet of the 8th level. Then, we collected control samples of brain activity when performing three types of activities. We found a correlation between the experiments and the control samples. It can be developed to be used to simplify the installation of input parameters of artificial neural networks used for processing and analyzing EEG signals