Движения глаз человека при наборе текста в интерфейсе мозг-компьютер на основе потенциала П300 / Objective eye movements during typing in P300 BCI: the effect of stimuli size and spacing

Pronina A.S., Grigoryan R.K., Kaplan A.Ya. (2018). Objective eye movements during typing in P300 BCI: the effect of stimuli size and spacing. Moscow University Psychology Bulletin. Series 14. Psychology, 4, 106-119 / Пронина А.С., Григорян Р.К., Каплан А.Я. Движения глаз человека при наборе текста в интерфейсе мозг-компьютер на основе потенциала П300: эффект размера стимула и расстояния между стимулами. // Вестник Московского университета. Серия 14. Психология. — 2018. — №4 — с.120-134

Полную версию статьи читайте в pdf-формате.

En

Pronina A.S., Grigoryan R.K., Kaplan A.Ya. (2018). Objective eye movements during typing in P300 BCI: the effect of stimuli size and spacing. Moscow University Psychology Bulletin. Series 14. Psychology, 4, 106-119

Ru

Пронина А.С., Григорян Р.К., Каплан А.Я. Движения глаз человека при наборе текста в интерфейсе мозг-компьютер на основе потенциала П300: эффект размера стимула и расстояния между стимулами. // Вестник Московского университета. Серия 14. Психология. — 2018. — №4 — с.120-134

Keywords / Ключевые слова

brain-computer interface / интерфейс мозг—компьютер ; BCI / ИМК ; speller / спеллер ; P300 / П300 ; eye movements / движения глаз

Abstract

Relevance. Brain-computer interface (BCI) technology is widely employed in studies focused on possibility of substitution of human verbal and motor communication channels when such channels are lost due to stroke or trauma. One of the most promising examples of BCI technology is P300 BCI – a system based on P300 component of visual evoked potential. Visual stimulation plays a key role in P300 BCI concept, and it is thus important to explore the influence of visual stimuli environment on user’s eye movements and BCI performance.

Objective. The objective was to explore the influence of the main components of P300 BCI visual environment, namely matrix stimuli size and spacing, on the movements of user's eyes during typing, the accuracy of typing, and the amplitude and latency of P300 component.

Methods. Sixteen healthy subjects were recruited for the study. Each subject participated in five experimental sessions, where P300 BCI matrix stimuli size and spacing varied from 1.22 and 0.73 to 2.43 and 1.45 degrees of visual angle. During each experimental session, subjects were typing in a certain text sequence using the BCI while their eye movements and EEG were being recorded.

Results. We found that the stimuli size significantly affected certain characteristics of user’s eye movements. The stimuli size and spacing, however, had no significant effect on the accuracy of the typing and the amplitude and latency of P300 component.

Conclusions. The results of the study can prove to be beneficial to the development of efficient visual stimuli environments for P300 BCI.

Аннотация

Актуальность. Возможность замещения у пациентов каналов вербальной и двигательной коммуникации, утраченных вследствие инсультов и нейротравм, в настоящее время активно исследуется с применением технологий интерфейсов мозг-компьютер (ИМК). Одним из наиболее перспективных вариантов подобных интерфейсов являются системы, основанные на использовании компонента П300 зрительных вызванных потенциалов — П300 ИМК. Поскольку зрительная стимуляция играет ключевую роль в концепции П300 ИМК, представляется важным изучение влияния особенностей визуальной стимульной среды на движения глаз пользователя и эффективность работы интерфейса.

Цель работы. Исследование влияния основных характеристик визуальной среды классического П300 ИМК — размеров стимулов и расстояния между стимулами в матрице — на движения глаз пользователя при наборе текста, точность набора текста, амплитуду и латентность компонента П300.

Методика. В исследовании было задействовано 16 здоровых испытуемых, каждый из которых принял участие в пяти экспериментальных сессиях. Основные характеристики визуальной среды — размер стимулов в матрице и расстояние между ними — варьировались между сессиями от 1.22 и 0.73 до 2.43 и 1.45 градусов зрительного угла. В каждой из пяти сессий испытуемым было необходимо напечатать с помощью П300 ИМК определенный текст на экране, при этом в течение всего эксперимента велась запись движений глаз и электроэнцефалограммы.

Результаты. Было обнаружено, что размер стимула значимо влияет на ряд характеристик движений глаз пользователя П300 ИМК. Размер стимула и расстояние между стимулами не оказывает значимого влияния на точность набора текста, амплитуду и латентность компонента П300.

Выводы. Полученные результаты в дальнейшем смогут быть применены в разработке более эффективных визуальных сред для П300 ИМК.

Author(s) / Автор(ы)

Pronina Elena A. / Пронина Елена А. ; Grigoryan R.K. / Григорян Р.К. ; Kaplan, A.Ya. / Каплан А.Я.

Author Affiliation / Основное место работы автора

Lomonosov Moscow State University / Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова (МГУ)

Country / Страна

Russian Federation / Российская Федерация

Categories / Рубрикатор

Visual Perception / Психология визуального восприятия

Publication Type / Тип публикации

Journal article/ Журнальная статья

Source / Источник

Moscow University Psychology Bulletin / Вестник Московского университета. Серия 14. Психология

Release Date / Год публикации

2018

Pages / Страницы

120-135

DOI Number

10.11621/vsp.2018.04.120

Language / Язык публикации

Ru

There are new articles from the «Moscow University Psychology Bulletin»/ Новые статьи «Вестника Московского университета. Серия 14. Психология»

30.03.2015

We are glad to inform you that the new issue of the journal "Moscow University Psychology Bulletin" - 1, 2015 - was released. Carrent Issue: http://msupsyj.ru/en/articles/volumes/2015_1.php

Мы рады представить вам первый номер «Вестника Московского университета. Серия 14. Психология» за 2015 год. http://msupsyj.ru/articles/volumes/2015_1.php

There are new articles from the «National psychological journal»/ Новые статьи «Национального психологического журнала»

30.03.2015

We are glad to inform you that the new issue of the journal "National psychological journal" - 1(17), 2015 - was released. Carrent Issue: http://npsyj.ru/en/articles/volumes/17_2015.php

Мы рады представить вам первый номер «Национального психологического журнала» за 2015 год. http://npsyj.ru/articles/volumes/17_2015.php

About / О проекте New / Новое All material / Все материалы News / Новости Contacts / Контакты
© 2012 — 2018 Psychology. Online abstract digest of psychological sciences

/ ПСИХОЛОГИЯ. Реферативнй интернет-дайджест психологических наук