SSVEP-BCI

De acordo com o tópico antecedente, os SEPs decorrem de estímulos sensoriais. Se estes forem de natureza visual, então se observa, em eletrodos da região occipital (princi- palmente O1, O2 e Oz), certos Potenciais Evocados Visualmente (VEPs, do inglês Visually

Evoked Potentials). Há duas categorias principais de estimulação para a obtenção de VEPs: a

fonte comum, enquanto a segunda é produzida com imagens de padrões reversos ou com figu- ras geométricas simples alternadas por um fundo difuso. Qualquer um desses meios possibili- ta tanto a confecção de estímulos periódicos quanto de estímulos repentinos.39 Sucessivas incitações repentinas (impulsos isolados) originam VEPs transitórios porque são efetuadas em intervalos suficientemente longos nos quais o sistema visual recupera o seu estado inicial. Por outro lado, as incitações periódicas (sequências de impulsos) ocasionam VEPs estacionários porque são repetidas, com altas taxas de oscilação, antes que a resposta do impulso antecessor desapareça. Esses dois aspectos indicam que a estimulação repentina gradualmente se modifi- ca em periódica ao longo de uma faixa de frequências de repetição: a menor taxa de estímulo para a geração de evocações estacionárias é aquela em que começa a entrecorrer sobreposi- ções apreciáveis de duas evocações transitórias consecutivas. No caso de um sistema linear, as respostas transitória e estacionária apresentam uma relação de reciprocidade, ou seja, são ape- nas formulações alternativas de um mesmo fenômeno observável. Entretanto, a via ótica, tal como outras vias neurais, não obedece ao princípio da superposição (sequer aproximadamen- te) e, ao invés disso, regularmente apresenta vários tipos de comportamentos não lineares. Em princípio, portanto, os VEPs transitórios e os VEPs estacionários fornecem informações com- plementares sobre o sistema visual.40

Em suma, os Potenciais Evocados Visualmente em Regime Estacionário (SSVEPs, do inglês Steady-State VEPs), por conta de que seus constituintes em frequências discretas permanecem aproximadamente inalterados durante amplos períodos, devem ser, por isso, discernidos dos VEPs transitórios. Contudo, essa característica razoavelmente estável não é destacada claramente pelo registro eletroencefalográfico bruto (no domínio do tempo), mas sim pela distribuição espectral desse sinal (no domínio da frequência). Os gráficos da Figura 1.2 exemplificam esse fato e sugerem que os SSVEPs podem ser idealmente entendi- dos como um conjunto de oscilações periódicas estacionárias, com suas correspondentes fases e amplitudes constantes, manifestado pelo sistema visual, enquanto este estiver excitado por estímulos periódicos uniformes, de modo que as frequências das evocações sejam as mesmas das incitações. Embora haja essa anuência em relação à descrição dos SSVEPs, a dinâmica de propagação cerebral deles não é consensual. Até o momento, há três teorias que foram pro- postas para explicá-la: (1) SSVEPs se originam no córtex visual primário (V1) e se difundem através da atividade combinada entre fontes distribuídas localmente e amplamente;41 (2) SSVEPs são gerados por um número finito de dipolos elétricos que se ativam sequencialmen- te por ao menos duas fontes localizadas nas regiões temporal-medial e occipital-medial dos hemisférios contralaterais;42 e (3) SSVEPs derivam de V1 e se espalham para outras áreas do

cérebro através de ondas denominadas viajantes e estacionárias – do original travelling and

standing waves.43 Essas teorias apresentam alguns aspectos em comum e, aparentemente, não se contradizem, pois a principal fonte de suas diferenças parece decorrer das perspectivas me- todológicas de cada uma: (1) avalia a integração de observações tanto de EEG quanto de fMRI e PET; (2) leva mais em conta as evidências adquiridas com o fMRI e o PET; e (3) prio- riza os resultados obtidos com o EEG.44

Figura 1.2: Exemplos de SSVEPs em 10, 12 e 15 Hz. Os espectros foram extraídos de

sinais (registrados em Oz) coletados com um voluntário saudável. A taxa de amostra- gem foi 256 Hz e as sessões duraram 12 segundos para cada estímulo.

Entre as diversas aplicações de SSVEPs se inclui o seu uso como paradigma de BCI, que suscita o conceito de SSVEP-BCI. A concepção geral deste é codificar as decisões de um usuário através de estímulos visuais oscilantes que induzem SSVEPs em diferentes frequências. Isso requer que o indivíduo escolha um comando por meio de olhar fixo na esti- mulação apropriada; e que o sistema, com a análise do sinal de EEG, identifique o potencial evocado e, com isso, infira o estímulo selecionado. Em um experimento clássico, por exem- plo, um voluntário se senta confortavelmente diante de um monitor a 50 centímetros do rosto; a tela exibe um cursor controlável, ao centro, quatro blocos que piscam em frequências distin- tas, um em cada lateral para indicar as possíveis direções de movimento do mesmo, e um alvo localizado em algum dos cantos; quando a pessoa olha diretamente para um bloco, o SSVEP relacionado àquela frequência irrompe no córtex visual e é comumente gravado a partir dos

eletrodos O1, O2 e Oz; com a decomposição espectral do registro, as amplitudes das quatro componentes em frequência são, antes, comparadas com certos valores de limiar e, depois, comparadas entre si (isso é na verdade uma visão simplificada de um processamento bem mais complexo do que essa aparente comparação franca, embora esta também seja plausível); se a amplitude de um SSVEP excedeu seu limiar e é a maior entre as quatro possíveis, o bloco concernente é identificado e o cursor desloca um passo fixo na direção estipulada. Nesse tipo de controle, o voluntário, na maioria das vezes, tem um tempo máximo para atingir a meta, ou seja, ele precisa acertar uma sequência mínima de movimentos finitos. É importante notar que, para isso, tanto os comandos (estímulos) quanto o seus resultados devem se restringir ao campo visual do usuário.45