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Improving BCI performance through co-adaptation: Applications to the P300-speller - 26/02/15

Doi : 10.1016/j.rehab.2014.10.006 
Jérémie Mattout a, b, , Margaux Perrin a, b, Olivier Bertrand a, b, Emmanuel Maby a, b
a Brain Dynamics and Cognition Team, Lyon Neuroscience Research Center, INSERM U1028-CNRS, UMR5292, 69000 Lyon, France 
b University Lyon 1, 69000 Lyon, France 

Corresponding author at: Centre de recherche en neurosciences de Lyon, CHS Le Vinatier, bâtiment 452, 95, boulevard Pinel, 69500 Bron, France. Tel.: +33 4 72 13 89 07; fax: +33 4 72 13 89 01.

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Abstract

A well-known neurophysiological marker that can easily be captured with electroencephalography (EEG) is the so-called P300: a positive signal deflection occurring at about 300ms after a relevant stimulus. This brain response is particularly salient when the target stimulus is rare among a series of distracting stimuli, whatever the type of sensory input. Therefore, it has been proposed and extensively studied as a possible feature for direct brain-computer communication. The most advanced non-invasive BCI application based on this principle is the P300-speller. However, it is still a matter of debate whether this application will prove relevant to any population of patients. In a series of recent theoretical and empirical studies, we have been using this P300-based paradigm to push forward the performance of non-invasive BCI. This paper summarizes the proposed improvements and obtained results. Importantly, those could be generalized to many kinds of BCI, beyond this particular application. Indeed, they relate to most of the key components of a closed-loop BCI, namely: improving the accuracy of the system by trying to detect and correct for errors automatically; optimizing the computer's speed-accuracy trade-off by endowing it with adaptive behavior; but also simplifying the hardware and time for set-up in the aim of routine use in patients. Our results emphasize the importance of the closed-loop interaction and of the ensuing co-adaptation between the user and the machine whenever possible. Most of our evaluations have been conducted in healthy subjects. We conclude with perspectives for clinical applications.

Le texte complet de cet article est disponible en PDF.

Keywords : Brain-Computer Interfaces, P300-Speller, Error potentials, Feedback Related Negativity, Optimal stopping, Motivation


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Vol 58 - N° 1

P. 23-28 - février 2015 Retour au numéro
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  • Thought-based row-column scanning communication board for individuals with cerebral palsy
  • Reinhold Scherer, Martin Billinger, Johanna Wagner, Andreas Schwarz, Dirk Tassilo Hettich, Elaina Bolinger, Mariano Lloria Garcia, Juan Navarro, Gernot Müller-Putz
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  • BCI in patients with disorders of consciousness: Clinical perspectives
  • Jacques Luauté, Dominique Morlet, Jérémie Mattout

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