Theme EEG

Ce patch est constitué de modules ARGOPd et d'objets Pure Data reliés.
 
Acquisition avec Pure Data des ondes cérébrales../ARGOPd/wikipedia-16x16 captées en temps réel par une interface OpenEEG.
 
EEG = Électro-encéphalographie
 
Cerveau -> Ondes cérébrales -> Electrodes -> Signal analogique -> Amplification OpenEEG -> Numérisation OpenEEG -> Liaison série -> Interface série/USB -> USB -> Ordinateur
 
Les ondes cérébrales sont des signaux électriques de très basse fréquence.
Selon leur gamme de fréquence, elles peuvent signaler divers états mentaux:
This patch is made of ARGOPd modules and Pure Data objects interconnected.

Acquisition with Pure Data of brainwaves../ARGOPd/wikipedia-16x16 captured in real time by an OpenEEG interface.
 
EEG = Electroencephalography
 
Brain -> Brain waves -> Electrodes -> Analog signal -> OpenEEG amplification -> OpenEEG digitization -> Serial link -> Serial / USB interface -> USB -> Computer

Brain waves are very low frequency electrical signals.
Depending on their frequency range, they can signal various mental states:
 
Brainwave type
Frequency range Mental state
Delta
0.1Hz - 3 Hz
Dreamless sleep, unconscious
Theta
4 Hz - 7 Hz Intuitive, creative, recall, fantasy, dream
Alpha
8 Hz - 12 Hz Relaxed, conscious
Low Beta
12 Hz - 15 Hz Relaxed yet focused, integrated
Midrange Beta
16 Hz - 20 Hz Thinking, aware of self & surroundings
High Beta
21 Hz - 30 Hz Alertness, agitation
Gamma
30 Hz - 100 Hz Motor function, higher mental activity
    Thomas F. Collura: "The Measurement, Interpretation, and Use of EEG Frequency Bands" (1997)


6 Mini-Modules Pure Data:
  ARGOPdMM-EEG.zip
 
compatible:
  Pd-"Vanilla"
   + libraries:
pddp
cyclone
comport
list-abs

  Pd-0.43.4-extended

compatible:
  MacOS
  Linux
  Windows
MMEEG
 

18 Patches Pure Data:
  ExMM131-EEG.zip (2.9Mo)
 
compatible:
  Pd-"Vanilla"
   + libraries:
pddp
cyclone
comport
list-abs
zexy


  Pd-0.43.4-extended

compatible:
  MacOS
  Linux
  Windows
  ExMM131e-EEG-Receive-1Ch
 
Ces patches sont constitués de modules ARGOPd et d'objets Pure Data reliés.
 
Comment ça marche:
 
- Le module EEG-Receive ...
 
- Le module EEG-DecodePacket ...
 
Décrypter les datas transmises par la prise série:
These patches are made of ARGOPd modules and Pure Data objects connected.

How it works:

- The EEG-Receive module ...
 
- Lhe EEG-DecodePacket module ...

Decrypt the data transmitted by the serial port:

From Horia Cosmin Samoïla on [Openeeg-list] Signal processing & Porting Dev:
 
On the Firmware Protocol (BrainBay docs for example) its wrote;
"The P2 Firmware Protocol was the inital transmission protocol of the OpenEEG  project, used by ModularEEG.
It is compatible with the ElectricGuru application.
P2 uses 17 data bytes to transmit 6 channels of EEG data:     
 1: sync0;    // synchronisation byte 1 = 0xa5   
 2: sync1;    // synchronisation byte 2 = 0x5a   
 3: version;  // version number = 2   
 4: count;    // packet counter. Increases by 1 each packet.   
 5: Chn1low   // channel 1 low byte   
 6: Chn1high  // channel 1 high byte   
 7: Chn2low   // channel 2 low byte    
 8: Chn2high  //  ...   
 9: Chn3low   
10: Chn3high   
11: Chn4low   
12: Chn4high   
13: Chn5low   
14: Chn5high   
15: Chn6low   
16: Chn6high  // channel 6 high byte   
17: switches; // State of PD5 to PD2, in bits 3 to 0.   "
 
cf: brainbay_developer_manual.pdf p29/35  

Vitesse de transmission série & Fréquence d'échantillonnage
1 packet = 17 bytes
1 transmitted byte = 10 bits
=> 1 packet = 170 bits
57600 bits/sec / 170 = 338 packets/sec maxi
Donc 338 samples/sec max envoyés à la prise série et donc à l'interface USB/série

On mesure environ 250 packets/sec recu.
 
- L'objet sig~ transforme le flux de nombres qui sort de EEG-DecodePacket en signal audio.

- Le Module Flt-EEG ...

Serial transmission speed & Sampling frequency
1 packet = 17 bytes
1 transmitted byte = 10 bits
=> 1 packet = 170 bits
57600 bits/sec / 170 = 338 packets/sec maxi
=> 338 samples/sec max sent to the serial port and to the USB/serial interface

About 250 packets/sec received are measured.
 
- The sig~ object transforms the stream of numbers coming out of EEG-DecodePacket into an audio signal.

- The Flt-EEG Module ...

 

En l'absence d'interface OpenEEG, le module EEG-Receive peut être remplacé par le module EEG-SimulPacket.
 
Voir le patch: ExMM131a-EEG-Simul-1Ch.pd.
 
Un générateur aléatoire "simule" les ondes cérébrales.

ExMM131a-EEG-Simul-1Ch Without OpenEEG interface, the EEG-Receive module can be replaced by the EEG-SimulPacket module.

See patch: ExMM131a-EEG-Simul-1Ch.pd.
 
A random generator "simulates" brainwaves.






En l'absence d'interface OpenEEG,
on peut aussi utiliser un enregistrement d'ondes cérébrales: "2x2Electrodes-1min.wav".

Ce fichier (1 minute 2 canaux) a été enregistré avec 2 paires d'électrodes et un système OpenEEG.
 
Voir le patch: ExMM131c-EEG-Play-1Ch.pd.


ExMM131c-EEG-Play-1Ch
Without OpenEEG interface, you can also use a brainwave recording: "2x2Electrodes-1min.wav"

This file (1 minute 2 channels) was recorded with 2 pairs of electrodes and an OpenEEG system.
 
See patch: ExMM131c-EEG-Play-1Ch.pd


Citation:
 
Guillaume Dumas:
 
"... les signaux (EEG) retranscrivent l'activité de population de neurones à la surface du cortex.
En EEG il est totalement illusoire de viser enregistrer quelque chose des régions profondes (même les creux de sillons de cortex sont super atténués).
Pour une électrode cela représente donc plusieurs dizaines de milliers de neurones.
...
On ne mesure pas des fonctions psychologiques, on mesure l'activité de neurones moyennée dans le temps (et donc en écrasant toute la dynamique d'un réseau de plus de 84 milliards de cellules).
Du coup, il faut vraiment intégrer que les mesures ne sont que des corrélations extrêmement floues.
Par exemple, la mesure du rythme alpha-mu entre 8 et 13Hz est souvent associé à l'état de relaxation, voir de méditation.
Mais déjà, l'alpha-mu comporte plein de sous-rythmes que les scientifiques eux-même ignorent la plupart du temps.
En 100 ans de recherche et plus de 50000 articles, ce rythme qui est le plus simple et le plus exprimé reste encore un grand mystère.
Physiologiquement des théories récentes l'associent à une régulation des activités locales. Ainsi une augmentation dans cette bande de fréquence retranscrirait une inhibition de l'activité des neurones.
Du coup, cela fait sens vis-à-vis de la relaxation et de la méditation mais on est loin d'une mesure spécifique."

 
Liens:
 
- In-Between   Journal du projet In-Between   Pascale Gustin   Ursula Gastfall 
- Guillaume Dumas   pdf Article 
- OpenEEG   ModularEEG   Software   Openeeg-list   Archive gmane
- Labomedia Capteurs neuronaux 
- /tmp/lab Brain Computer Interface  Sam Neurohack
-             EEG  ../ARGOPd/wikipedia-16x16fr   ../ARGOPd/wikipedia-16x16en
- Rythme_cérébral  ../ARGOPd/wikipedia-16x16fr   ../ARGOPd/wikipedia-16x16en   Wave  pattern
- Alvin Lucier     ../ARGOPd/wikipedia-16x16fr   ../ARGOPd/wikipedia-16x16en
- OpenEEG Electrodes   100 Electrodes   Conductive Paste  
- Interface neuronale (Ubuntu-fr)
- EEG & SuperCollider 
- ...
 


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