Andreas Herweg

• For the present work three main goals were formulated: goal 1 To design a tactile BCI used for mobility which is intuitive (G1.1), reliable and fast while being usable by participants aged 50 years and above. goal 2 To design an auditory BCI used for communication which is intuitive and reliable. goal 3 To examine the effects of training on tactile and auditory BCI performance. Three studies were performed to achieve these goals. In the first study nine participants aged above 50 years performed a five-session training after whichFor the present work three main goals were formulated: goal 1 To design a tactile BCI used for mobility which is intuitive (G1.1), reliable and fast while being usable by participants aged 50 years and above. goal 2 To design an auditory BCI used for communication which is intuitive and reliable. goal 3 To examine the effects of training on tactile and auditory BCI performance. Three studies were performed to achieve these goals. In the first study nine participants aged above 50 years performed a five-session training after which eight participants were able to navigate a virtual wheelchair with mean accuracy above 95% and an ITR above 20 bits / min. In the second study 15 participants, four of them endusers with motor-impairment, were able to communicate meaningful with high accuracies using an auditory BCI. In the third study nine healthy and nine visually impaired participants (regarded as sensory experts for non-visual perception) performed tactile, auditory and visual (for healthy participants only) copy tasks. Participants with trained perception significantly outperformed control participants for tactile but not for auditory performance. Tactile performance of sensory experts was on equal levels as the visual performance of control participants. We were able to demonstrate viability of intuitive gazeindependent tactile and auditory BCI. Our tactile BCI performed on levels similar to those of visual BCI, outperforming current tactile BCI protocols. Furthermore, we were able to demonstrate significant beneficial effect of training on tactile BCI performance. Our results demonstrate previously untapped potential for tactile BCI and avenues for future research in the field of gaze-independent BCI.…
• Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurden folgende drei Hauptziele formuliert: ziel 1 Entwicklung eines taktilen Mobilitäts-BCIs, das sowohl intuitiv, zuverlässig und schnell als auch von Personen älter als 50 Jahre verlässlich benutzt werden kann.. ziel 2 Entwicklung eines auditorischen Kommunikations- BCIs, das intuitiv und zuverlässig sein soll. ziel 3 Untersuchung des Effekts von sensorischem Training auf die Leistung bei Verwendung eines BCIs. Um die genannten Ziele zu erreichen, wurden drei Studien durchgeführt. In der erstenIm Rahmen der vorliegenden Arbeit wurden folgende drei Hauptziele formuliert: ziel 1 Entwicklung eines taktilen Mobilitäts-BCIs, das sowohl intuitiv, zuverlässig und schnell als auch von Personen älter als 50 Jahre verlässlich benutzt werden kann.. ziel 2 Entwicklung eines auditorischen Kommunikations- BCIs, das intuitiv und zuverlässig sein soll. ziel 3 Untersuchung des Effekts von sensorischem Training auf die Leistung bei Verwendung eines BCIs. Um die genannten Ziele zu erreichen, wurden drei Studien durchgeführt. In der ersten Studie absolvierten neun Teilnehmer älter als 50 Jahre ein BCI-Training, das fünf Sitzungen umfasste. Nach Abschluss des Trainings konnten acht Teilnehmer einen virtuellen Rollstuhl mit mittleren Genauigkeiten von über 95% und einer ITR über 20 bits / min steuern. In der zweiten Studie waren insgesamt 15 Teilnehmer, davon vier End-Nutzer mit motorischen Einschränkungen, in der Lage, bedeutungsvoll und mit hohen Genauigkeiten mittels unseres BCIs zu kommunizieren. An der dritten Studie nahmen neun sehende und neun blinde (sensorische Experten für nicht visuelle Wahrnehmung) Versuchspersonen teil und absolvierten taktile, auditorische und visuelle (nur für sehende Teilnehmer) Copy-Aufgaben. Verglichen mit den Sehenden waren die sensorische Experten signifikant besser in der taktilen, jedoch nicht in der auditiven Modalität. Leistungen von Blinden in der taktilen Modalität waren gleich gut wie die von Sehenden in der visuellen Modalität. Zusammenfassend konnte im Rahmen der Arbeit gezeigt werden, dass intuitive blickunabhängige taktile und auditorische BCI eine gültige Alternative zu bestehenden visuellen BCI darstellen. Mit dem vorgestellten taktilen BCI konnten Leistungen erbracht werden, die mit denen visueller BCIs vergleichbar sind. Zusätzlich wurde ein signifikant positiver Einfluss von Training auf die taktile Leistungsfähigkeit gezeigt. Zusammenfassend kann gesagt werden, dass die im Rahmen dieser Arbeit gewonnenen Erkenntnisse bisher ungenutzes Potenzial für taktile BCI aufzeigen und wertvolle Ansätze für zukünftige Forschung liefern.…