Brain-Computer Interface (BCI): a methodological proposal to assess the impacts of medical applications in 2022

(1)

!" #

$ %

"

#

&

' %

&

#

%

$ #

%

)

gabriel.velloso@partner.kit.edu

! " " ! #

! $#

+ %

" %%

" " &

' %" (

% "% ' "

" ( & % ' ) $ "%

) " ( (

"" ( * '

( " % % ( % %

" ( + (

( " ' ,

%" ! " ! " "

! " %% "

%% ' ! " )

" ' - " %

*% ./ " " '

+ %

" %% $ "%

"

5

) % 01 + 23 1 4 % "" ! "

4 4 " 5/..'

% ! 6 - 7 $ ! $# ! " 8 (

# $ ! 8 " ' 9 " "

"" -: + 7 $ ", + (

(2)

" % , " '

" ( $ % ) "

%% ; "" <

-- = " 7 ./ 5/55'

( % ) % "

" " % ( ' " ,

% % % (

"" " ' > ( "%

) ( % %" "%

"% " ) ' 9 % %%

( " '

, -! ! " ? ! " ?

" ? ) $ "% ? ) $- '

. / % ; .@ -.A 9BB

%

" " ( " " " "

" % ( % ( ' 4

% % ( " " (

% ' %

" " %

"% ( "

' % % (

%" ' , %

% " , ' (

( ( 7 ( ' 9

) $ "% ) '

! ) "" " ( " ""

* ( % C "

% % ( % % " D % ( ' 5//5 '

! ) *% ( % %

" %

% ( ' ! % % %%

) 1 + 5/.. ' "% &

) ' % % "

% , " %

'

, ( %" (

(3)

, "% " (

( " " '

" " % (

( ( ( "

" - , 1 5/.. '

" % *

%

% % " ' = " + %

( ) " (

% %

' > ( ( ( "

" % "% % %

& ? % % C

" C " , ( ( " (

" % ( &

' 9

"% 7 *

" ( & " ( % % '

& "

"% % (

( % % %

" "% ( (

" % '

8 " " ( % "

% 7 " ( "

+ % "

( , 7 %% ( "

( " ' , ( " ,

" ( ( ( % %

' %

(

% " ' *% " (

( " ( %

% " ' " "%

( " % ( "% %

"' ! " " %% %

" ,'

+ % " %%

$ "%

" " %

, " ' ! " % " *%

%% " % % $" ,

" %% % ) 5/.. '

-% % %

(4)

% " ( '

&

$

%&

'- +

#

! " ! % (

" ) ' ! "

E "" % ( "

" % % % %

E % 1 "

! " ( , $ 1 ! ( ,F'

) 5//G ! 0

" " % * "

" & "

%% '3 9 1 ! 3 ! "

% ( " " %

( %

3' "

% % " , ( " % '

& 0 ! F/C 0 ( 3 "

% " % ( 3 " < 4

> .GGA * "% ( !

% "% '

8 ( ! 0 %

% " ( ' ! "

"" " "

&

3 8 ( 5//G '

- "% " ! 0 " ,

*% %

'3 !

" " " * " % % '

! " ! " %%

" " ( " ;

• , (

$" , % ?

(5)

"% %%

"% ?

( , (

?

H % " '

D 7 ! % " , ( %

%" & "% "

, ( " % %

"" " % ' 8 ( 5//G !

& ! % " ,

% % ' 9 ( " &

8 ( .GGG '

% 1 " ! " ( ,

9% ! " 9! I ( * "% !

% ' 1 ! ( " .GG/

% 1 % 1 " ' 1 ! 1

% " % " " "% (

( 9! ""

% 1 " '

- " % % "

" ' )

" ( ( %%

( "% "

"% ' % % % % 1 " ""

1 " % '

- " % ( , !

1 8 ! @ _{8 "} _! G_'

%" "

"% ( " "

% $ & '

I _%; _% _' _{% '} _" _"

@ _%; _'( _% _' _"

(6)

"

%

%&

'- +

#

'

%&

'

D % % %" ( % (

% ( " ,

% % " %

% '

( " > % 5/./

;

! " ( , ( %% *

, ( ?

% %" ( % ?

! % + " $ "

% "% ?

( %% ?

> % % '

" % > 5///? 8

8 % 5/..? - = ( 5/.5./? 1 " 5/.5..

( , % "

" "% " , ' > (

+ % "

% ( "

% % ' %%

( "% "

( , %

" % * , '

) $ "% ) ) $-

)-" %" ' ) (

"" ( * '

./ _- ₌ _{(' !} _; _{%; (((5'} _(' _" _{./ '}

! 5/ /@ 5/.5'

.. _J ₌ _{! 4} _{- =8} ₈ _{> 9 98} _$

% ( " $ " "

"" ' " % " ,

% , ( "% ' ! ;

(7)

( " % " (

( " ' % ( * ( (

" " ' D ) " % % (

% % " (

( ( " '

( ) " "

"% " " ( %%

"" % ' )

" & " " ,

< 5//F? 4 5//5? 5//G? - , < D % (

5//G? $! < 8 " 7$8 ? 5/.5 '

! " " )

" " % ( " ./

8 C > % " 8 8 % 5/.. '

! " ! %%

%% ( %

"% % % ) ' ! " " "

" ! %% " "%

% %" % 8

5//F ' % %

"" $ ( "

C %"

%" " %%

% , ' 9

%" ( %% " "

" 7 '

%" % "

' - , , < " 5//I ' % ""

" ! % %

%" " ' - , , < "

5//I

% % ! % % "% %

, " , , C ' !

( 0 % " % %"

E ( E %% 3 + .GGI '

" - , , < " 5//I % !

" "% 7 " ! (

" , , '

= % .GGI ( " !

"" " "

( ( ( ( ' ! 8 5//F

% " % '

! " ! ;

(8)

% " " L

% %

%" % M?

" %

%" L "%

& C?

" L C %

L % ( , (

% " % C'

L % %

% %" ,

C?

L * C % $

"% M'

! % % % ' "%

"" " % % " " %

" ( " , %

" "% & ' = %

%" < ' = % 5/..

8 ( 5/.. % ( %

*% ! "

"

%% % '

&

$ "

! % " % % ! ! % <

= 5//F " ) ( '

% "

" ' % 0 %

" % %

% % "

" % "

% '3

8 8 % > % " 5/..

(9)

" " ' ! ) $ "%

) $" )- "

" ( "

" " "" % C "

4 5//5? ' 5//N? < 5//F?

5//G ' ) " "

"% " " (

%% "" %

' ) " & "

" , '

! ) 1 + 5/.. )

" " ' " "

" % , " % " "

? % " " , "

"" " " ) '

D % ( 5//5 " ( )

% "" % ( ; &

* % '

% * % "

( % % ""

%% ' - , < D % ( 5//G %

)

' ! ) % " "

" % ( " %%

%

"" " ' %%

"% "" " "

" " ' " , %

" % ( % " ( (

, '

( ) " "

" & ' $ '

) ( " ,

" % % 8'

" ( , "

* ) " ' 5//F '

9 ) &

% , (

% ' 9 $ )

" ( %% , "% "

( < 5//F '

$ " % %

% 7 ( " " ""

(10)

" ( '

" "%

% " % "% ,

" ' ) " < 5//I?

$! < 8 " 7$8 5/.5 '

% ) % ( " (

( " %

"" "% " ' > (

) " '

! ) % ( %

" % % "

" % ! % +

, % < 5//F? D % ( 5//I

% % %" )

( % % " "% "

% " > " " = %

5//G '

!" % % D ) '?

5//I ( %% " % ) "

" ;

• " % " %

?

• 4 % $ " "% (

?

• "" ( $" "

"?

• 4 % 7 " $

" " ?

• 4 % % " ( %

%" " " 0 3 $ %

" ?

• % ) ) ( $

'

%% ) ' !" %%

> %% ! " %

( " " 4 "

> " "% (

(11)

' !" " % "

" ) 1 + ? 5/.. '

! ) "% "

%% " " "

( " %% ( "%

%" '

0

1

% ( ( %%

" % ) " %%

"" < - = - ' D

" %% ( % O

9) % + ) $ "% %

% + ( ( % % $ "%

) ( "% & % %

.5 _" _$ ₎ _% _%

( " ( *

% ' % + *% "%

%% % ) % % %

" " ( '

! " %% ( )

" , "% % % ( " ; "" <

? - ? " ? - = '

) * ( % ) "% %

% % ( O - : 5/./ % %

" % % ( "

( P " " )

"' > ( )

% - : Q' ' =' ' 5/./ C $ $ $

( 0) " , % (

% " ( *% 3'

! " % % % "

"% ) 5/55 8 "

%% " "" < -

-' " %% ) ;

(12)

• % % "" (

( % " , (

* " , $ " ?

• ( " %

% % (

?

• % % ( %

" " %

, % % ( ) "

% ( " ' % "

('

! " " ( "%

%% ) ( " ' (

) ( % ( " (

% % % ' > ) (

' ) ( % " %% O

) % + .B % % ( , $ "

" + ! ""

% ' 7 ( % "% $

% " " < 5//5 * "%

( "" ( ' )

% " ""

D % ( 5//5 '

- "" %% )

" % % % ' ! ' D' ) ' 5//I

" ) " ; ( %

" % $ 7 < $ 7 $

, % 1B// % '

9 " ) ' D' ' 5//I % % %

) "" ( " % ""

7 ( ( ( " '

) "" % "" (

(13)

" % *% %

% % '

4 %" % ) "" " " ( ' !

" ( " *

$ " ' 0

( ( ( % " '3

( ) "" " %

*% ( " ( " %

% " ( " %% ' 0

"% * ) "" " "

%% * 3' ) 5//I '

! > " " = % 5//G "

% ) ( " "

%% % 0

3 " "% " (

( " '

9 9) % + % "

% % % ( %

" % " ' 9 " % + %"

$% % ( " J

( % % (

%" % + ' ! " % $%

" ( " "

+ " ( % %

' ( % + %

" "% "

%" & ' % + C %

" " (

" "% * % " (

* '

9) % + "% " "

% " %

% ' ) %

" % %%

(14)

( , ) " " > $) "% $

) % = ! ! " ( ) >

9 $ " $) ! " $9 - , ;

D ( ) $ 9 '

) % + " - %% '

! %% % "% % % (

% + " , ( " "

* 0 3 " " (

" ( " " ( "

( % + "'

) % + 0 "3

$ $ " ( % " " (

% % ( % " ( " , "

" ) ' 9 $ " ,

-= & % ( "

" " ' ) 5//F '

9) % + > )

" , % %

% " ( " '

1 % " ( *

% ( %

( " $ ( ( (

( ' % + *%

) % "

% M " *% , " "

" '

! ) % + .N " "

" * ) $ "%

% ( ' % + "

"% " $ > > " "%

"% ) ) "% " (

"% " '

% " %% "

( 8 % '

% 8

(15)

*% " )

% % ' - : 5/..

9) 1 + 0 ( P

8$ ) $ "% )

% " " " % % $

( , "% " ' )

" 8 '3 D % ( ' 5//5

" ( 8 $

"% 8 %

" " % ) "" (

'

% 0 $" 3 % "

% " = 0 ' 1 3 1 (

!= !4 ! " ( , % " % % !

! 8 ) ' 0 " %

) 8 " "%

% $ %' > ( % 8 )

& % '0

8 ) %% % % % 7

L , C % % ( "" ( * (

"% " % "

% ' ) "% (

% "" ( * (

" ( %%

%% ( 7 ( %

"% $ % " 5//5 '

> ( ( % %% 8 )

' 4 8 &

8 %

% " % %

" " " (

' " 8 ) ( "

( ( "% * '

( 8 " ) " % '

4 & " $ % (

) % ( % " ( "

" % % ' - :

' 5/./ ( "

" ( %

* " '

" ) " %

%" ( % " " $ "%

( " "" ' D 1 %

(16)

" NI$ " ( ! ' %

N F % ,

" ) " % $ 7 "

'

9 %" " )

8 "

" " )

%% ' - : ' 5/./ %

% ) " " % %

% $ "% ? " ) % %

" ( ( "% "%

& % % ' %

%% % ; - ? ""

- = '

" %% ( $

" ( %"

% % %

" "% 7 ( %"

%% % (

( " % & (

% %% '

% "

" , "" %%

" % " " % +

( " , % ( %

" ' " ( " %

( "" ( ( 0 , 3

( % ( " '

-% ( ,

' ( "% %

% % '

> ( & " ( " "

" , " % ' "% %

& %" (

( ( "

% %" ' &

C " "% % % &

" ( (

" % % '

( & % ;

(17)

• D ( 7 O

8 " O 1 " O ! O "

O

• ! ( ( " , O D

" % % O

D , ( , ( "

%% O ( ( % (

*

%% O

• D ( $ % O ! (

O O $ O 1 O D C % O

• D ( % % % ,

" %

" O

• D ( , "

) 5/55O

• ! ) " " + "

" ( " " %%

"% " 5/55O

• D ) " " "

% ./ O

• > ( ( "

% ) (

" O

• > ( ( ? "% " %"

) ( %% O

• 8 ( " " %

%" ) ( " "

%" O

• D %" ) % %

( % % ( " O

• D "% % % O

"% ( " ) C '

%% & ( " ( , !

( "%

(18)

( *% (

& " $& 1 %% 5//@ '

" ( = (

! 12 D9 ( ' (

" ( " 7 5/55'

+

$ &

#

&

' %

%&

, ( 7 " "

" ( , & ' " %

% %%

%" (

%' , ( " %

"% ( " "

" % ( ( % "

( ( '

% " "

" ' "

7 % " ( ,

" & %% "

( + '

• $ ) 8 % "

%% " - - =

"" ' ) $ ( "

%% " , '

" $ " %% (

" %% ' (

" ( %

! " '

• ) > % " % %

8 8 % ) *% " " %

./ ' ) % " 5/./ 5/.. "

" ' " 7 ./

' "% ( 7 ( 5/55 " '

(19)

, ( ' " " % + (

" & %% (

, '

% ( )

( *% ( ' = "% )

! % Q % " %

( & %" " (

( % " " '

( " 7 7 )

" ( !" % Q % ' " %

) 1 + % ( ( "

, ( ) " " '

=<4 (

% % ( ( % ' (

&

% ( % % % %

" % (

( " %% ( % ' , ( C

% % ( " % " ( (

% ( % % ( "

" % (

% '

8 " 7 "

" %% ! 9 ! !

%% " ' ! "

% "% 7

"

% "% 8 5//F ' ! % "

% % + " "

%" % ( % "% '

-! " + ( "

" % ! ' 5//@ '

( ( % "%

( ( % " ?

% "

% % ) "%

( ' ( (

(20)

2 ' 3 ' % 2 % % $

% % " B % ; %

" 7 " " 12 D9

" ( " %% ,

& ' % "

& ( " , " %% '

( ( , " '

, & ( * % '

% "

( , 0( 3

D9 12 " " 1

2 = ('

! " % B *%

%% ) " "

' "% " " %

" " % ( " "

" ' " % ( '

% ( " % 7

" " ' 8 %

% ' % % %

( % + ' '

" " % ( "

7 " ' " , %

7 ( " "

"% ' % " 7

" "" " ,

' ( %

(21)

2 ' 0 & '- # %& % 45

% % ( ;

• , ( "

% % ( " %

% 7 ( %% *%

?

• 7 ( "

( % " "

( " % *%

" ?

• - % ( , %% (

" % % "

" ( " "

(?

• " % , (

7 % % "% "

*% % "

, '

• , ( *% "

(22)

" " " 7

" ?

• % "" " % '

*% % + ( %

% % "" ) "%

( , " '

2 6 #

" " ,

( ( * " ( $

" ( , %% %

" "% (

) ' ( "%

;

+ % - '

%

%% , % ' " % % "

' " , % " , (

(

" " , ' ( "

( % '

" # + - * "

"%

" "% ' , ( "% "

"%

% % (

" '

4 %% (

( % " " , (

*% ' % ( (

"% " "% '

"& ' 0 ' # " " "% *

7 % % ( (

"% ' %

% " "

'

(23)

"" ( % % %

' 1 % ;

• 1

• 1 " "% ( ) ?

• = $ (

, % ( , % %

• " % 7 M " " '

9 % " 7

% " ( , " ,

% " % '

6 $

%

) 4 5//G D ! " O $ % &

' ( 5A %% " .'

) ' D' ' 5//I % ) * ' *

+ , 5//I' D

'

) " ' 5//F ) , ; ) $ "% )

"" ' ) & NB' 2' F %%' A.I$AB5'

) " '? ' 8' 5//I ) $ "% ; ""

" " % '% $ ) & AIG;B %%' F5.$ FBF'

) ' 5/.. 4 - , % ; (

"% " O - . I

%%'BB$AA'

!' ' 5//G / 0 ,

(24)

$-- $ 4 % " > $ ! 4 " ,'

' ' 5//@ / ,1 % & ' 2 . & &

' % $2 ) > '

' ' 5//G ( ' 4 8 1 J

1 4 % " !; " 1 J

9% ! " J 1 ! 9! D 5//A$5@ BA'

4 Q' 1' 5//5 * " ;

'3 3 . ' 2' A' %%' ./@A$./@@'

+ Q' 2' .GGI ! " ; 1 1 O% &

/ & . & ' AN' ' A'

' % 4' = ' 5//F 3 , = % !

! /A FN/5 ! .GI/F /F > 5//F'

Q' > >';( & & & ' 8 " 5/..

8'-' ' 5//N ) $- ) $ "% ' , BA' %%'

5I/5$5I/A'

) ' 5/.. ' * / + 3

* ' 4 !

J " ( , 1 "" 1I ' % ' R(((' $

' ' ! .5 /N 5/..S'

8 !' 5//F = , ! " "

'% & / & . & IB %%' .B$5F'

8 ( !' 5/.. = % ; ! "

!%% ' - . I

%%' G$B.'

8 ( !' .GGG ! " O =

4 %" ( 1 %

) F .GGG 5 %%' .I/$.@5

8 ( !' 5//G ' ! " ; % - ' (

-) . ' 2 " G; 1 %

../B$..NA'

> D' ' 5/// % ./ " ' % = % '% / '

D ' Q $! 5///'

> % ' 5/./ % 4 & $ 3 & & & % & '

D " "C 8 ! " '

> ' ' 5//F ; " % "

( % '3 NN5 %%'.FNJ.I.

-' !' < -' !' ' 5//F ) $- ; % %

(25)

- , Q' '? D % ( Q'=' 5//G !%% ) $ "% ;

1 % ' * 2 &25 %%' .@I$.GG'

- : Q' ' =' ' 5/./ " ) $ "% !

; $ $ $! '/ 3 N;.F.'

- : Q' =' = 5/.. ) $ %

= - $4 1 % ' ) & 55 '

& & & . N55I$N5B/'

$! ' ' < 8 " 7$8 Q' 5/.5 ) $ "% = ('

. .5 2' 5 %%' .5..$.5IG' 1 $ 5/.5 Q B.'

1 %% =' 5//@ - 8 ' ' ' % (

-% & / & ( " %%' NN$@@'

= % !' 5/.. 1 " % ; "

4 *% ') / ,

-* 6 5B$5N - '

Q' < = % !' .GGF % ! " '

% & / & . & AN %%' 5A.$5F@'

( 7 !' )' ' 5//F ) $ ; " " (

% ' 3 A5 ' . %%' 5/AJ55/'

" ='? !'? 4 > 1' .GGA "

% % ; ( % ( ( ' ) . 25@ ' B

%%' 5I.$5GG'

2 - , , =' < " =' 5//@ ! " ' % &

/ & 7 . & IA' %%' B.5$BBB'

D % ( Q'=' 5//I ) $ "% ( % % ( '%

$ ) & ' AIG B %%' F.B$F.G'

D % ( Q' =' ' 5//5 ) $ "% "" '