Tín hiệu EEG của hoạt động nháy mắt thường được xem là nhiễu và được loại bỏ vì hầu hết các nghiên cứu điện não đồ chỉ tập trung vào hoạt động của não [118]. Các hoạt động nháy mắt ảnh hưởng đến dạng sóng Theta và Alpha của EEG, thường ở được thu thập tại các vị trí trước trán gây khó khăn trong vấn đề phân tích dữ liệu khi nghiên cứu các hoạt động của não bộ. Hình 3.1 thể hiện một số tín hiệu cơ bản của chuyển động mắt như liếc lên, liếc xuống, nháy mắt, nháy hai mắt, nháy mắt trái, và nháy mắt phải.
Trang – 40 –
Chương 3: Phân loại tín hiệu EEG của hoạt động mắt cho ứng dụng giao tiếp giữa não người và máy tính
(a) Liếc lên (b) Liếc xuống (c) Nháy mắt
(d) Nháy hai mắt (e) Nháy mắt trái (f) Nháy mắt phải Hình 3.1. Một số tín hiệu cơ bản của chuyển động mắt.
Các tín hiệu nháy mắt được đặc trưng bởi các đỉnh với giá trị điện áp cao hơn tín hiệu EEG thông thường. Tín hiệu nháy mắt thường được phân loại bằng ngưỡng biên độ. Hơn nữa, biên độ của các tính hiệu nháy mắt phụ thuộc vào từng cá nhân cụ thể và có rất nhiều thay đổi khác giữa các đối tượng. Các tín hiệu chuyển động mắt thường có điện áp rất lớn, khoảng gấp 10 lần các tín hiệu EEG thông thường.
Vì thế có thể dễ dàng quan sát các tín hiệu EEG của chuyển động mắt bằng mắt thường. Nháy mắt là một chức năng cơ bản của mắt, có cơ chế bán tự động, có thể kích thích có điều kiện hoặc không điều kiện. Với chức năng chính là bảo vệ mắt khỏi các tác nhân từ môi trường, gạt nước mắt loại bỏ các bụi bẩn trên mắt. Có 3 loại nháy mắt là phản xạ nháy mắt, nháy mắt tự phát và nháy mắt tự nguyện.
Phản xạ nháy mắt: Phản xạ nháy mắt là phản xạ không điều kiện xảy ra để phản hồi lại với kích thích từ bên ngoài, chẳng hạn như có vật thể di chuyển nhanh qua mắt.
Chương 3: Phân loại tín hiệu EEG của hoạt động mắt cho ứng dụng giao tiếp giữa não người và máy tính
Trang – 41 –
Nháy mắt tự phát: Nháy mắt tự phát xảy ra không cần kích thích từ bên ngoài hay từ bên trong mà được điều khiển bởi vùng vỏ não tiền vận động, xảy ra mà không cần ý thức giống như thở và co bóp dạ dày.
Nháy mắt tự nguyện: Nháy mắt tự nguyện là hành vi nháy mắt do người thực hiện với mục đích theo ý muốn. Tín hiệu EEG của nháy mắt tự nguyện thường có cường độ lớn hơn so với phản xạ nháy mắt và nháy mắt tự phát.
Tín hiệu nháy mắt là hoạt động của cơ mắt, có độ lớn từ 50 – 3500 uV với tần số hoạt động từ 0,5 -100 Hz. Ngoài ra, độ lớn của tín hiệu nháy mắt thay đổi tuyến tính theo góc nhìn của mắt. Nháy mắt thường được đặc trưng bởi các đỉnh điện áp nên thường được xác định bằng cách đặt ngưỡng và phân loại cho tất cả các hoạt động vượt quá ngưỡng giá trị. Nháy mắt có thể được phân loại là nháy mắt ngắn nếu thời gian nháy mắt nhỏ hơn 200 ms hoặc nháy mắt dài nếu lớn hơn hoặc bằng 200 ms.
Nhiễu trong tín hiệu EEG thường đặc trưng bởi biên độ cao và ảnh hưởng đến việc phân tích tín hiệu. Chẳng hạn như trong quá trình thu EEG, khi đối tượng mở mắt sẽ chứa nhiều tín hiệu nhiễu do nháy mắt. Tuy nhiên trong một số trường hợp, tín hiệu nhiễu nháy mắt có thể có ích. Có thể dùng nhiễu nháy mắt thu được bằng điện cực để xác định được hoạt động nháy mắt. Hình 3.2 mô tả dạng sóng tín hiệu EEG của hoạt động nháy mắt.
Hình 3.2. Tín hiệu EEG khi nháy mắt.
Tín hiệu EEG khi nháy mắt tự nguyện như trong hình 3.3a thường được sử dụng cho các ứng dụng BCI vì có biên độ lớn hơn nhiều so với tín hiệu EEG khi nháy mắt tự phát như trong hình 3.3b. Nháy mắt tự nguyện có biên độ lớn nhất trong 3 loại nháy mắt với độ lớn trong khoảng -200 uV đến 1200 uV. Ngược lại, tín hiệu nháy mắt tự phát có biên độ nhỏ hơn nhiều so với nháy mắt tự nguyện với biên độ tín hiệu trong khoảng -50 uV đến 200 uV.
(a) (b)
Hình 3.3. Hai loại tín hiệu EEG của hoạt động nháy mắt: (a) Tín hiệu nháy mắt tự nguyện, (b) Tín hiệu nháy mắt tự phát.