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Mental imagery for brain–computer interface control and communication in non-responsive individuals - 10/04/19

Doi : 10.1016/j.rehab.2019.02.005 
Zulay R Lugo 1, 2, 3, , Christoph Pokorny 4, Fréderic Pellas 3, 5, Quentin Noirhomme 1, 6, Steven Laureys 1, Gernot Müller-Putz 4, Andrea Kübler 2
1 GIGA Consciousness, Coma Science Group, University of Liège, Belgium 
2 Department of Psychology I, University of Würzburg, Germany 
3 French Association of Locked-In Syndrome (ALIS), Paris, France 
4 Laboratory of Brain-Computer Interfaces, Institute for Knowledge Discovery, Graz University of Technology, Graz, Austria 
5 Coma Arousal Unit - PMR Department - Nîmes University Hospital, Nîmes, France 
6 Brain Innovation B.V, Maastricht, The Netherlands 

Correspondence author: Area de Recerca, Hospital Universitari Institut Pere Mata, Ctra de l'Institut Pere Mata s/n, 43206 Reus, SpainArea de RecercaHospital Universitari Institut Pere MataCtra de l'Institut Pere Mata s/nReus43206Spain
Sous presse. Manuscrit accepté. Disponible en ligne depuis le Wednesday 10 April 2019
Cet article a été publié dans un numéro de la revue, cliquez ici pour y accéder

Highlights

The adaptation of a brain–computer interface (BCI) application may be optimized by the user-centered design approach.

Effectiveness, efficiency and satisfaction are the 3 main aspects to be evaluated.

The perceived workload of a BCI task affects patient performance.

Mood, motivation and quality of life are also important aspects in BCI performance.

Le texte complet de cet article est disponible en PDF.

Abstract

Background: People who survive severe brain damage may eventually develop a prolonged consciousness disorder. Others can regain full consciousness but remain unable to speak or move because of the severity of the lesions, as for those with locked-in syndrome (LIS). Brain–computer interface techniques can be useful to disentangle these states by detecting neurophysiologic correlates of conscious processing of information to enable communication with these individuals after the diagnosis.

Objective: The goal of our study was to evaluate with a user-centered design approach the usability of a mental imagery task to detect signs of voluntary information processing and enabling communication in a group of severely disabled individuals.

Methods: Five individuals with LIS participated in the study. Participants were instructed to imagine hand, arm or feet movements during electroencephalography (EEG) to detect patterns of event-related synchronization/desynchronization associated with each task. After the user-centered design, usability was evaluated (i.e., efficiency, effectiveness and satisfaction).

Results: Two participants achieved significant levels of accuracy in 2 different tasks. The associated workload and levels of satisfaction perceived by the users were moderate and were mainly related to the time demand of the task.

Conclusion: Results showed lack of effectiveness of the task to detect voluntary brain activity and thus detect consciousness or communicate with non-responsive individuals. The application must be modified to be sufficiently satisfying for the intended end-users and suggestions are made in this regard.

Le texte complet de cet article est disponible en PDF.

Keywords : brain-computer interface, locked-in syndrome, user-centered design, disorders of consciousness



© 2019  Publié par Elsevier Masson SAS.
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