• Agyhullám-olvasó fejlesztése

Vadász Balázs
Ádám János Dániel

BMSC Neumann János IT

Konzulensek:
Dr. Farkas István József
Várady Zoltán Ferenc

Agyhullám-olvasó fejlesztése

Napjainkban egyre sürgetőbb igény fogalmazódik meg az esélyegyenlőség minél szélesebb körben történő érvényesítésére. A pályázók iskolája ebben az élen jár, hiszen az ép tanulók mellett a sajátos nevelési igényűeket is tanítják, befogadó módon, minden képzési formában, kiemelten alkalmazva az egyenlő bánásmód elvét. Az együttnevelés és -fejlesztés alapelve, hogy a sérülésből adódó hátrányos következményeket segítsék csökkenteni vagy ellensúlyozni, többek között ilyen célt szolgáló eszközök fejlesztésével, készítésével. Ezért a diákok a beszédfejlesztésben is alkalmazható eszközt terveztek kidolgozni. A probléma, melynek megoldását célként tűzték ki maguk elé, a segítséget igénylő területeknek egy nagy jelentőségű szegmense, a kommunikáció nehézségeinek leküzdése volt, mivel a tanulás támogatásának hatékonysága szempontjából kiemelt fontossága van a szövegértésnek. Gyakran előfordulnak betű- és hangtévesztések, valamint egyéb különböző afáziás rendellenességek (nyelvi zavarok) is.
Kutatómunkájuk folyományaként a 2021/22-es tanévben projektet indítottak az agyhullámokat érzékelő TGAM1 nevű chipnek az eredetitől eltérő célú hasznosítására. Újítást célzó tevékenységüket folytatva, az agyban zajló folyamatok EEG (elektroenkefalográfia) jeleinek megjelenítésére képes olyan eszközt állítottak össze, melynek segítségével megkísérelhető a legmegfelelőbb fejlesztési mód megtalálása a különböző körülményekben előforduló és megjelenített agyhullámok kiértékelésével. Erre több TGAM1 chip rendszerbe állítása bizonyult alkalmasnak, egy 40 Hz-es villanófény-generátorral kombinálva. A chipek a NeuroSky elsődleges agyhullámérzékelő ASIC moduljai, és eredetileg tömegpiacra, elsősorban játékos alkalmazások támogatására tervezték őket. Maga a játék száraz EEG technológiát alkalmaz, és egy headsetbe építve, egyetlen szenzort a homlokra helyezve, leolvassa a játékos agyhullámait, majd azt digitalizált formában a játékprogramba továbbítja. Az eszköz semmilyen módon sem interferál az agyhullámokkal, azokat csak beolvassa, és az agytevékenység függvényében továbbítja a megfelelő programrészlethez. A projekt legfőbb célkitűzése az volt, hogy a chipek segítségével megjelenítsék az agyhullámokat, és a folytonos görbe lefutását elemezve megmondják, hogy mely beszédfunkciónál jelenik meg egy jellegzetes, figyelmeztető hullámforma, amely a neuropszichológiában az N400 elnevezést kapta. Ez egy negatív lefutású agyhullám, és az agy szemantikai (értelmezésbeli) elemzését támogatja, ezért a szövegfeldolgozás során szükségszerűen akkor jelenhet meg, amikor az agy az általa elvárt jelentést vagy még nem találta meg, vagy az adott kontextusba nem tudja beilleszteni valamely okból (kétértelmű, esetleg értelmezhetetlen vagy ismeretlen a kifejezés). Például: „Kiment a ház az ablakon.” (ismert mondóka szövege). A hullám hasonlóképpen jelentkezik a helyestől eltérő kiejtés esetén is. Erre a hippocampus (agyi képlet) úgy reagál, hogy mintegy 250-500 ms-nyi időre felfüggeszti a feldolgozás folyamatát.
Az általuk tervezett eszköz főként a logopédus, illetve különböző tanulási nehézségekkel küzdő diákokkal foglalkozó pedagógusok munkáját támogatná, oly módon, hogy a terápiás fogla-kozás során a villanófény bekapcsolódása egyidejűleg jelzi mind a pedagógus, mind a tanuló számára a hiba vagy tévesztés valószínűsíthető bekövetkezését. Mivel az N400 megjelenése biztosít időt a javításra, ezért lehetőség van a terápia közbeni korrekció rögzítésére. Távlati cél, hogy az eszköz felépítését optimalizálják, és megfelelő szintű informatikai háttérrel, valamint a Mesterséges Intelligencia segítő alkalmazásával egyéb területek támogatását is lehetővé tegyék.