An Adaptive and Learning System for Feedback-Controlled Evoked Response Studies

The shape, latency and amplitude of changes in electrical brain activity related to a stimulus (Evoked Potential) depend both on the stimulus parameters and on the background EEG at the time of stimulation. An adaptive, learnable stimulation system is introduced, whereby the subject is stimulated (e.g. with light), whenever the EEG power is subthreshold and minimal. Additionally, the system is conceived in such a way that a certain number of stimuli could be given within a particular time interval. Related to this time criterion, the threshold specific for each subject is calculated at the beginning of the experiment (preprocessing) and adapted to the EEG power during the processing mode because of long-time fluctuations and trends in the EEG. The process of adaptation is directed by a table which contains the necessary correction numbers for the threshold. Experiences of the stimulation system are reflected in an automatic correction of this table. Because the corrected and improved table is stored after each experiment and is used as the starting table for the next experiment, the system >learns<. The system introduced here can be used both for evoked response studies and for alpha-feedback experiments.

Die Form, Latenz und Amplitude reizkorrelierter Änderungen im Hirnstrombild (evozierte Potentiale) hängen sowohl von den Reizparametern als auch vom Hintergrund-EEG zum Zeitpunkt der Reizapplikation ab. Es wird ein adaptives, lernfähiges Stimulationssystem vorgestellt, bei dem die Reizabgabe stets dann erfolgt, wenn sowohl die Leistung des EEGs ein lokales Minimum annimmt als auch unter einer festgelegten Schwelle liegt. Zusätzlich ist das System so aufgebaut, daß innerhalb eines bestimmten Zeitintervalls eine gewisse Anzahl von Reizen appliziert werden kann. Bezugnehmend auf dieses Zeitkriterium wird in einer Vorverarbeitung die für die jeweilige Versuchsperson charakteristische Schwelle ermittelt und aufgrund von Schwankungen während des Experimentes adaptiv an das EEG angepaßt. Der Adaptionsprozeß wird von einer Tabelle gesteuert, welche für jede Situation den notwendigen Korrekturwert für die Schwelle enthält. Erfahrungen des Stimulationssystems bezüglich des Erfüllens des Zeitkriteriums widerspiegeln sich in der automatischen Korrektur dieser Tabelle. Da nach jedem Experiment die verbesserte Tabelle abgespeichert wird und somit für das nächste Experiment zur Verfügung steht, ist das System einem Lernprozeß unterworfen. Das System kann sowohl für Evoked-Response Studien als auch für Alpha-Feedback-Experimente eingesetzt werden.

Key-Words:

Stimulation System - Adaptive System - Learning System - Evoked Response - EEG Power

Schlüssel-Wörter:

Stimulationssystem - adaptives System - lernfähiges System - Evoked Response - EEG-Lei-stung

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