NL1005240C2 - Inrichting en werkwijze voor het interactief genereren van zintuiglijk waarneembare signalen. - Google Patents

Description

, Inrichting en werkwijze voor het interactief genereren van zintuiglijk waarneembare signalen

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een inrichting voor 5 het interactief genereren van zintuiglijk waarneembare signalen omvattende tenminste één sensor om hersengolven waar te nemen en hersengolf-signalen te verschaffen, een met de tenminste ene sensor gekoppelde processor ingericht voor het ontvangen en analyseren van de hersengolfsig-nalen, patroongeneratormiddelen met een uitgang voor het uitvoeren van 10 een patroonsignaal, dat is gerelateerd aan de hersengolfsignalen, met de patroongeneratormiddelen gekoppelde terugkoppelmiddelen voor het genereren van de zintuiglijk waarneembare signalen op basis van het patroonsignaal .

Een dergelijk systeem is bekend uit WO-A-90/01897, die een inrich-15 ting voor het omzetten van een EEG-signaal in muziek openbaart. Tenminste één sensor neemt het EEG-signaal van de hersenen van een proefobject waar. Een processor zet dit EEG-signaal om in elektrische signalen, die op hun beurt worden omgezet in muziek door middel van synthesizers. Met een voorafbepaalde tijdvertraging wordt de gegenereerde 20 muziek teruggekoppeld naar de hersenen door middel van een luidspreker of een koptelefoon. De gegenereerde muziek omvat tenminste één signaal-component, die de actuele contour van het waargenomen EEG-signaal volgt teneinde een voorafbepaalde gewenste EEG-activiteit door middel van een resonantie-effect te versterken. Aldus bestaat er in deze bekende in-25 richting een direct verband tussen het waargenomen EEG-signaal en de gegenereerde muziek. Er bestaan geen mogelijkheden om de daadwerkelijke omzetting van de genoemde elektrische signalen in muziek te besturen.

WO-A-94/05201 openbaart een bio-terugkoppelsysteem, dat EEG-sig-nalen in het gebied van 0-90 Hertz detecteert. Door middel van een 30 snelle-fourier-transformatie (FFT) worden amplitudes in voorafbepaalde bandbreedten van de EEG-signalen berekend. Van belang zijnde bandbreedten kunnen worden geselecteerd en op een scherm worden weergegeven. Door middel van het scherm en audioterugkoppeling of verbale terugkoppeling kan een persoon worden getraind. Besturing van gegenereerde muziek wordt 35 niet geopenbaard.

WO-A-95/18565 openbaart een niet-invasieve neuropositieve testwerk-wijze en een systeem voor het uitvoeren van een dergelijke werkwijze. Een computerstation presenteert een test, bijvoorbeeld een "visumotor" 1005240 2 geheugentaak, aan een persoon. Hersengolven en andere fysiologische activiteiten worden waargenomen, vermenigvuldigd en geanalyseerd. Door het vergelijken van de resultaten met standaardmetingen wordt aan de geteste persoon een score toegekend, waarna kan worden vastgesteld of de 5 persoon wel of niet is geslaagd voor de test.

De doelstelling van de onderhavige uitvinding is om een inrichting en werkwijze voor het interactief muziek genereren van zintuiglijk waarneembare signalen te verschaffen, die is gebaseerd op bio-terugkoppeling en waarbij de terugkoppeling naar wens automatisch, met de hand of met 10 externe signalen kan worden bestuurd/ingesteld.

Derhalve heeft een inrichting voor interactieve muziek zoals hierboven gedefinieerd volgens de uitvinding het kenmerk, dat de processor is ingericht voor het omzetten van de ontvangen hersengolfsignalen in tenminste één stuursignaal en het toevoeren van dit tenminste ene stuur-15 signaal naar de patroongeneratormiddelen en dat de patroongenerator-middelen een patroonbestand omvatten, waarin vooraf gegenereerde bestanden, bijvoorbeeld MIDI-bestanden, zijn opgeslagen, en zijn ingericht voor het omzetten van deze bestanden in het genoemde patroonsignaal in afhankelijkheid van het genoemde tenminste ene stuursignaal.

20 Door de hersengolfsignalen niet zelf direct in terug te koppelen zintuiglijk waarneembare signalen om te zetten, maar deze eerst om te zetten in een stuursignaal, waarna het stuursignaal de wijze waarop de bestanden in zintuiglijk waarneembare signalen worden omgezet, bestuurt, kan ofwel automatische ofwel handmatige besturing van de gegenereerde 25 terug te koppelen signalen tot stand worden gebracht.

Om handmatige beïnvloeding van het stuursignaal mogelijk te maken heeft de inrichting in een uitvoeringsvorm een invoerinrichting, bijvoorbeeld een toetsenbord of een muis, waarmee een gebruiker instructies voor de processor kan invoeren, waarbij de processor is ingericht voor 30 het genereren van het genoemde stuursignaal op basis van deze instructies. De inrichting heeft bovendien een of meerdere in- en/of uitgangen. Via deze in- en/of uitgangen, kunnen stuursignalen tussen ten minste twee inrichtingen worden verstuurd. Via deze in- en/of uitgangen kunnen inrichtingen ook met elkaar worden doorgelust.

35 De processor kan zodanig zijn ingericht voor het genereren van het genoemde stuursignaal op basis van genoemde instructies, dat het stuursignaal uit tenminste één door de gebruiker geselecteerde frequentieband van de ontvangen hersengolfsignalen wordt afgeleid. De gebruiker kan 1005240 3 bijvoorbeeld dergelijke frequentiebanden selecteren met behulp van een muis waarmee frequentiegebieden op een beeldscherm, waarop de hersengolf signalen worden afgebeeld, worden geselecteerd. Dit kan bijvoorbeeld gebeuren door middel van op het scherm afgeheelde pijlen die de breedte 5 van te selecteren frequentiebanden aangeven. Dergelijke technieken met behulp van een muis zijn op zichzelf bekend. Het voordeel hiervan is, dat de gebruiker naar wens de invloed van bepaalde frequentiebanden uit het waargenomen frequentiespectrum van de hersengolfsignalen kan uitschakelen. Dit sluit aan bij de persoonlijke voorkeur van mensen voor de 10 aard van de terug te koppelen signalen, bijvoorbeeld muziek: de ene persoon vindt benadrukking van hogere tonen prettiger dan de andere.

In een verdere uitvoeringsvorm is de processor ingericht voor het genereren van het genoemde stuursignaal op basis van de genoemde instructies zodanig, dat het stuursignaal met een door de gebruiker per 15 geselecteerde frequentieband bepaalde versterkingsfactor uit de ontvangen hersengolfsignalen wordt afgeleid. In een dergelijke uitvoeringsvorm wordt niet alleen bepaald of geselecteerde frequentiebanden wel of niet in het stuursignaal worden omgezet, maar tevens de mate waarin de geselecteerde frequentiebanden in het stuursignaal worden omgezet. Dit geeft 20 een grotere besturingsvrijheid van de terugkoppeling.

In een verdere uitvoeringsvorm is de inrichting voorzien van met de tenminste ene sensor gekoppelde huidweerstandsmeetmiddelen voor het meten van de huidweerstand nabij de sensor en het weergeven van de huid-weerstand op weergeefmiddelen. De huidweerstand vormt onder meer een 25 goede indicatie van de kwaliteit waarmee de sensor op het lichaam van een persoon is aangebracht. Door de huidweerstand van de weergeefmidde-len af te lezen kan worden gecontroleerd of de sensor goed is aangebracht. De huidweerstand kan ook het stuursignaal beïnvloeden. Dit laatste is van belang omdat de huidweerstand een goede indicator vormt 30 van emotionele toestanden van een persoon

In een voorkeursuitvoeringsvorm is de inrichting ingericht voor het filteren van artefactsignalen die bijvoorbeeld worden veroorzaakt door het knipperen met de ogen of door een bron van het elektriciteitsnet. Dergelijke artefactsignalen kunnen met ongewenst sterke amplitudes 35 terugkeren in de hersengolfsignalen, terwijl het ongewenst is dat zij de terugkoppeling beïnvloeden. Als alternatief kunnen artefacten (al dan niet via filtering gedefinieerd) ook het stuursignaal beïnvloeden.

Soms veranderen de waargenomen hersengolfsignalen zeer snel of zeer 1005240 4 langzaam. In dat geval verandert ook het gegenereerde stuursignaal zeer snel danwel zeer langzaam waardoor de teruggekoppelde signalen nauwelijks waarneembaar zullen veranderen. In dat geval kan het gewenst zijn om de snelle veranderingen te vertragen. Met dat doel kan de processor 5 in een volgende uitvoeringsvorm zijn ingericht voor het genereren van het stuursignaal zodanig, dat de gegenereerde zintuiglijk waarneembare signalen vertraagd door de binnenkomende hersengolfsignalen worden beïnvloed.

De onderhavige uitvinding heeft tevens betrekking op een werkwijze 10 voor het interactief genereren van zintuiglijk waarneembare signalen omvattende de volgende stappen: a. het waarnemen van hersengolven; b. het omzetten van de hersengolven in hersengolfsignalen; c. het genereren van een patroonsignaal, dat is gerelateerd aan de 15 hersengolfsignalen; d. het ontzetten van het patroonsignaal in zintuiglijk waarneembare signalen gekenmerkt doordat stap c omvat: e. het omzetten van de hersengolfsignalen in een stuursignaal en het 20 omzetten van vooraf bepaalde bestanden, bijvoorbeeld MIDI-bestan- den, in zintuiglijk waarneembare signalen in afhankelijkheid van het stuursignaal. Verdere werkwijzen volgens de uitvinding zijn gedefinieerd in de volgconclusies 12 t/m 18.

Tenslotte heeft de onderhavige uitvinding betrekking op een inrich-25 ting voor het verschaffen van een EEG-signaal omvattende tenminste één sensor om hersengolven waar te nemen en hersengolfsignalen te verschaffen, een met de tenminste ene sensor gekoppelde analyse-eenheid voor het ontvangen en analyseren van de hersengolfsignalen en het samenstellen van het EEG-signaal met het kenmerk, dat deze is voorzien van een span-30 nings- of stroombron, die met de tenminste ene sensor is gekoppeld voor het verschaffen van een meetsignaal met een voorafbepaalde meetfrequen-tie daaraan, op welk meetsignaal tijdens gebruik door de tenminste ene sensor een met het EEG corresponderende signaal wordt gesuperponeerd, dat de inrichting tevens is voorzien van een met de tenminste ene sensor 35 gekoppelde huidweerstandsmeter voor het meten van de huidweerstand nabij de sensor op basis van de amplitude van het door de huidweerstandsmeter ontvangen meetsignaal en het weergeven van de huidweerstand op weergeef-middelen. Met een dergelijke inrichting kunnen eenvoudig tegelijkertijd 1005240 5 zowel een EEG als een huidweerstand worden gemeten.

De uitvinding zal hieronder nader worden toegelicht aan de hand van enkele tekeningen, die slechts zijn bedoeld ter illustratie van de uitvinding en niet ter beperking daarvan.

5 Figuren 1a, 1b en 1c tonen een presentatie van hersengolfsignalen, weergegeven in de vorm van balkjes in het frequentiespectrum met verschillende amplitudes voor de linker en de rechter hersenhelft;

Figuur 2a toont een blokschema van de inrichting volgens de uitvinding; 10 Figuur 2b toont een blokschema van een detail van het blokschema van figuur 2a;

Figuur 3 toont een weergave van geregistreerde hersengolfsignalen in overeenstemming met de traditionele vorm van weergeven aan de hand van "schrijvende pennen", zoals bij EEG-metingen gebruikelijk is; 15 Figuur 4 toont een weergave van hersengolfsignalen in het frequen- tie-domein voor de linker en de rechter hersenhelft, waarbij gedurende een bepaalde tijdsduur gemeten minimale, maximale en gemiddelde waarden worden getoond;

Figuur 5 toont op schematische wijze het principe van het interac-20 tief genereren van zintuiglijk waarneembare signalen.

De uitvinding verschaft een nieuwe ontwikkeling in de mind technology, die nieuwe mogelijkheden op het gebied van aandachttraining opent. Daarbij kan worden gedacht aan het bevorderen van mentale en emotionele ontspanning, aan het verbeteren van aandacht en concentratie of aan het 25 stimuleren van creativiteit.

Als technische noviteit biedt de inrichting als tweekanaals EEG apparatuur ook gevisualiseerde rekenkundige terugkoppelingen. De geregistreerde hersenactiviteiten worden op verschillende manieren verwerkt. Daarbij wordt de herseninformatie via heldere en inzichtelijke grafieken 30 weergegeven. Daardoor kunnen er met de inrichting (onder meer) vergelijkende metingen worden verricht. Daarmee is de inrichting ook geschikt voor vergelijkende analyse. Vanzelfsprekend worden de meetgegevens ook getalsmatig weergegeven. Vorderingen op het gebied van aandachtbeheer-sing kunnen dus doeltreffend worden bijhouden.

35 Ter toelichting op de uitvinding volgt eerst een korte beschrijving van hersengolven. Hersengolven zijn in feite minieme elektrische trillingen. Deze trillingen hebben een amplitude (horizontaal) en een frequentie (verticaal). Zowel de frequentie als de amplitude van hersen 1005240 1 6 golven zijn registreerbaar. Bekend is in dit verband de (diagnostische) elektro-encefalogram meting (EEG).

Via twee kanalen meet de inrichting de activiteiten van de linker en de rechter hersenhelft. De grafische windows tonen dat de activitei-5 ten van de twee hersenhelften niet altijd identiek zijn.

Verschillende hersengolven, met uiteenlopende frequenties en amplitudes, zijn gelijktijdig actief. Dit kan worden vergeleken met een muziekconcert. Tijdens een concert hebben de verschillende instrumenten variërende frequenties (uiteenlopend van de hoge tonen van de viool tot 10 de lage tonen van de bas). Ook de amplitudes en de klanken van deze instrumenten zijn variabel. Bij een concert luistert men naar het samenspel der instrumenten. Binnen die totaalcompositie kan ook specifiek de bespeling van een instrument (of een deelgroep) worden gevolgd. Voor de stille symfonie van hersengolven geldt hetzelfde: men kan letten op het 15 totale patroon en op de activiteiten van afzonderlijke hersengolven.

Figuren 1a, 1b, en 1c geven een grafische weergave van hersengolf-activiteiten van de linker en de rechter hersenhelft in het frequentiedomein. Het frequentiedomein is opgedeeld in vier delen. Deltagolven hebben de traagste frequentie (1 en 2 Hertz). Daarna volgen de iets 20 snellere thetagolven (2 tot 8 Hertz), de alfagolven (8 tot 14 Hertz) en de snelle betagolven (14 tot 32 Hertz). Van de betagolven zijn de frequenties 14 tot 17 zichtbaar in de grafiek. Van de frequenties van 17 tot 33 Hertz wordt in het bovenste balkje een gemiddelde weergegeven.

In de grafiek van figuur 1a staan vier vertikale dubbelpijlen v1-v4 25 en vier horizontale dubbelpijlen h1-h4. Hun betekenis zal later worden toegelicht.

De meeste mensen produceren overdag veel snelle betagolven. In deze toestand is men waakzaam en alert. Er vinden snelle, logische denkprocessen en handelingen plaats. Daarbij worden kritische afwegingen ge-30 maakt, argumenten verzameld en besluiten genomen. Met dominante betagolven kan iemand echter ook erg gespannen en nerveus zijn. Het geheugen werkt dan minder optimaal en er kunnen concentratieproblemen ontstaan. Alfagolven treden in de regel op bij een ontspannen toestand waarin iemand zich kalm en evenwichtig voelt. In alfa neemt men makkelijker 35 informatie op. De toegang tot het geheugen neemt toe. Dominante alfagolven gaan in principe niet samen met angst en agressie. Men raakt minder snel opgewonden. Dominante thetagolven treden bij de gemiddelde mens meestal op in een toestand die balanceert tussen waken en slapen of 1005240 7 tijdens dromen. Men is dan niet meer zo ontvankelijk voor signalen van buitenaf en raakt meer in zichzelf gekeerd. Het is vaker een moment van beeldende herinneringen en creatieve ingevingen. Deltagolven worden met name tijdens (droomloze) slaap geproduceerd. Hoe dieper iemand slaapt, 5 des te langzamer de hersengolven zijn. In delta is men zich in de regel niet bewust van de situatie en de omgeving.

Figuur 2a toont een inrichting volgens de uitvinding, waarmee interactieve muziek kan worden gerealiseerd.

De inrichting omvat één of meer (bij voorkeur drie) sensoren 1, die 10 op het hoofd van een persoon dienen te worden aangebracht. Ten behoeve van de huidweerstandsmeting zijn één of meer van de sensoren 1 verbonden met een stroom- of spanningsbron 1a, die tijdens bedrijf een stroom genereert. Dit zal later nog worden toegelicht. De door de sensoren 1 waargenomen signalen worden toegevoerd aan een versterker 2, die een 15 versterkt signaal doorgeeft aan een analoog/digitaalomzetter 3. Een huidweerstandsmeeteenheid 4 is verbonden met de uitgang van analoog/digitaalomzetter 3. Laatstgenoemde uitgang is tevens verbonden met een ingang van een tweekanaals EEG-meeteenheid 5. De uitgangen van de huidweerstandsmeeteenheid 4 en de EEG-meeteenheid 5 zijn samen verbonden met 20 een processor 16, bijvoorbeeld een personal computer.

De elementen 2 t/m 5 kunnen in één doosje 26 zijn gemonteerd, dat een "transor" wordt genoemd.

Binnen de processor 16 bevinden zich elementen 6-12 en 14. Naar wens kunnen verschillende daarvan echter ook net zo goed buiten de pro-25 cessor 16 als aparte eenheid zijn opgesteld.

Zowel de uitgang van de huidweerstandsmeeteenheid 4 als de uitgang van de tweekanaals EEG-meeteenheid 5 is verbonden met een ingang van een ingangsvenster 6. Eén uitgang van het ingangsvenster 6 is verbonden met een golvenvenster 7. Een andere uitgang van het ingangsvenster 6 is 30 verbonden met de ingang van een analysevenster 8.

Eén uitgang van het analysevenster 8 is via een bidirectionele verbinding verbonden met een ingang van een recordvenster 9. Het record-venster 9 heeft één uitgang verbonden met een ingang van een statistiek-venster 10. Een andere uitgang van het recordvenster 9 is verbonden met 35 een ingang van een gemiddelde-venster 11.

De uitgang van het gemiddelde-venster 11 is verbonden met een automatiseringsvenster 19, dat op zijn beurt via een bidirectionele verbinding is verbonden met het analysevenster 8.

1005240 8

Een verdere uitgang van het analysevenster 8 is verbonden met de ingang van een terugkoppelvenster 12. Het terugkoppelvenster 12 is direct of indirect verbonden met invoermiddelen 13 en 17, zoals een toetsenbord, muis of andere middelen, waarmee een gebruiker extern in-5 structies kan invoeren. Een uitgang van het terugkoppelvenster 12 is verbonden met een ingang van een patroongenerator 14, waarin bijvoorbeeld stuurbare MIDI-bestanden zijn opgeslagen. Een uitgang van de patroongenerator 14 is via een zintuiglijk-waarneembare-signalengenera-tor 20 verbonden met een luidspreker 15, een weergeefscherm 15', enz. In 10 plaats van een luidspreker 15 kan uiteraard ook een koptelefoon worden toegepast. De patroongenerator 14 is ook verbonden met projectgegevens-opslagmiddelen 18, waarin de gebruiker projectgegevens kan opslaan.

In de in figuur 2a getoonde inrichting wordt bijvoorbeeld gebruik gemaakt van een luidspreker 15 en/of weergeefscherm 15' voor het terug-15 koppelen van muziek en/of van gegenereerde beelden. In het laatste geval liggen dan in de patroongenerator 14 geen muziek/MIDI-bestanden opgeslagen, maar beeldbestanden waarvan het afspelen door het van het terugkoppelvenster 12 afkomstige stuursignaal wordt beïnvloed. Behalve met geluid en/of beelden zou ook met andere zintuiglijk waarneembare terugkop-20 pelsignalen kunnen worden gewerkt. De uitvinding wordt verder toegelicht met behulp van muziek-terugkoppeling.

Bij de inrichting kan onderscheid worden gemaakt tussen registratie enerzijds en inductie anderzijds. Via een Elektro Encephalo Graph (EEG) worden de hersengolven geregistreerd en opgeslagen in het geheugen van 25 de processor 16. Het meten van een EEG is tot heden vooral bekend uit de medische wereld. Daar dient het EEG primair voor het verrichten van diagnose. Daartoe worden veelal 20 of meer sensors (meetpunten) op de schedel geplaatst. Per meetpunt worden de geregistreerde hersengolven met elkaar vergeleken. Het aanbrengen van de sensors is tijdrovend en 30 niet bepaald aangenaam.

De inrichting is niet primair ontwikkeld ten behoeve van medische diagnose. Via de tweekanaals-EEG-meeteenheid 5 wordt door de inrichting de verschuiving geregistreerd van de hersengolfactiviteiten in de linker en de rechter hersenhelft. Dit geeft de gebruiker een algemene indruk 35 van de veranderingen van zijn hersengolfactiviteiten en dat is precies wat wordt beoogd.

De inrichting visualiseert de geregistreerde hersengolven via heldere en inzichtelijke grafieken. Bovendien worden de veranderende her- 1005240 9 sengolfpatronen van de gebruiker teruggekoppeld in veranderende muzikale composities. Deze muzikale terugkoppeling wordt hier muzikale inductie genoemd.

In algemene zin heeft muzikale inductie een veranderende invloed op 5 iemands emotionele en mentale beleving (en dus ook op de aandachtsver-schuivingen die daardoor worden veroorzaakt). Bij een en dezelfde persoon heeft bijvoorbeeld de inductie van house-muziek al snel een ander effect dan de inductie van klassieke muziek.

Vooruitlopend op een gedetailleerde beschrijving wordt eerst de 10 verwerking van de hersengolfinformatie door de inrichting kort toegelicht .

De hersengolven worden via de daartoe op het hoofd aangebrachte sensors 1 opgevangen. De opgevangen elektrische trillingen van de linker en van de rechter hersenhelft worden doorgegeven aan de versterker 2 en 15 daarna aan de A/D-omzetter 3 waar de hersengolf informatie wordt gedigitaliseerd. De gedigitaliseerde signalen worden vervolgens doorgestuurd naar de computer 16.

Het hersengolfsignaal komt allereerst binnen op het ingangsvenster 6. Met het ingangsvenster 6 kan 3 onder meer de sterkte van het binnen-20 komende signaal worden bijgeregeld. Opgemerkt wordt dat met een "venster" hier zowel een scherm (of gedeelte van een groter scherm), als de middelen worden bedoeld die nodig zijn voor het ontvangen en verwerken van signalen zodanig dat zij op het scherm kunnen worden afgebeeld.

Vanuit het ingangsvenster 6 gaat het afgeregelde hersengolfsignaal 25 naar het analysevenster 8. In dit analysevenster 8 wordt het totale spectrum van de binnenkomende signalen van de linker en rechter hersenhelft real time weergegeven (dus zowel de frequenties als de amplitudes van de hersengolven zoals die op dat specifieke moment worden geregistreerd). Het steeds wisselende diagram dat het analysevenster 8 toont, 30 wordt ook wel een mind mirror diagram genoemd.

Vanuit het ingangsvenster 6 wordt het signaal tevens doorgestuurd naar het recordvenster 9. Hier worden alle binnenkomende gegevens opgeslagen. Het recordvenster 9 geeft dus een totaaloverzicht van alle geregistreerde hersengolven gedurende een meetsessie. De gegevens van een 35 meetsessie kunnen worden opgeslagen in het computergeheugen (niet getoond). Het is ook mogelijk om de gemiddelde waarden te berekenen van de geregistreerde hersengolven. Deze gemiddelde waarden worden zichtbaar in het statistiekvenster 10.

1005240 10

Het signaal van het analysevenster 8 wordt ook doorgestuurd naar het terugkoppelvenster 12. Het terugkoppelvenster 12 ontvangt tevens door een gebruiker ingevoerde instructies via een toetsenbord/muis 13. Deze instructies hebben betrekking op verschillende muzikale projecten, 5 bijvoorbeeld spel- en/of trainingsprojecten.

Een spelproject bevat uit een grote hoeveelheid muzikale basisinformatie. Daarbij wordt ieder project gekenmerkt door een eigen muzikale sfeer. Daardoor hebben de verschillende spelprojecten, verschillende (muzikale) beïnvloedingseigenschappen (ontspannend, dromerig, alert, 10 enzovoorts). Deze beïnvloedingseigenschappen bevorderen specifieke aan-dachtstaten (lees in dit verband: specifieke hersengolfactiviteiten). De gebruiker bepaalt vooraf welk spelproject hij wil activeren en interactief wil besturen.

Op basis van de ingangssignalen produceert het terugkoppelvenster 15 12 stuursignalen voor de patroongenerator 14. Deze stuursignalen hebben betrekking op de linker hersenhelft, bijvoorbeeld een stuursignaal voor de frequentie met de hoogste amplitude, en los daarvan op de rechter hersenhelft, bijvoorbeeld een stuursignaal voor de frequentie met de hoogste amplitude, het verschil tussen deze beide stuursignalen en 20 degene met de hoogste amplitude. Het uitgangssignaal van de patroongenerator 14 genereert muziek via de zintuiglijk-waarneembare-signalengene-rator 20 waarvan de inhoud afhangt van het uit het terugkoppelvenster 12 afkomstige stuursignaal. De gebruiker hoort deze muziek waardoor diens hersenen en dus aandacht worden beïnvloed. Het terugkoppelen van muziek, 25 die door haar ritme weer een inductieve werking heeft op het bewustzijn, staat bekend als entrainment biofeedback.

Bij voorkeur worden hersengolven met behulp van de sensoren 1 geregistreerd met een bemonsteringsfrequentie van 100 monsters per seconde .

30 Een geschikte sensor 1 is bijvoorbeeld de Bleu Sensor - type BS

3500 van Medicotest. Dit type sensor is licht, relatief goedkoop, snel aan te brengen en goed geleidend. De sensor blijft ook bij langdurig gebruik goed plakken.

Er zijn echter ook andere geschikte sensors voor verschillende 35 toepassingen en met verschillende prijzen op de markt. Ze zijn meestal opgebouwd uit een geleidend plaatje van metaal of een ander materiaal, dat voorzien is van een hechtende pasta, die elektrisch geleidend is en de huidweerstand verlaagt. Globaal zijn er twee typen te onderscheiden.

1005240 11

Het eerste type is de wegwerpelektrode die werkt op basis van een geleidende zilver-chloride oplossing. Deze is makkelijk in het gebruik en kan als een sticker worden bevestigt, maar kan niet in de met haren begroeide regionen worden geplakt.

5 - Het tweede type is de tin-lood elektrode. Deze werkt samen met een aparte tube met pasta, en is talloze malen te hergebruiken. Deze is echter nogal bewerkelijk in het gebruik, maar kan goed in met haren begroeide regionen worden gebruikt.

Afhankelijk van de persoon en de te meten frequenties zijn er ver-10 schillende posities waar de sensors 1 kunnen worden bevestigd. De alfa-golven (7 tot 14 trillingen per seconde) treden in de regel vooral op in het achterhoofd en verplaatsen zich, naarmate ze krachtiger worden, vanuit het achterhoofd naar de andere delen van de hersenen. Een goede positie om deze golven te meten is een paar centimeter achter en boven 15 de oren (voor het vaststellen van deze lokatie bestaat een specifieke berekeningsmethode). In de regel bevinden zich op deze lokatie hoofdharen waardoor het deugdelijk aanbrengen van een eenvoudige plaksensor moeilijk is.

Een goed alternatief is om de linker sensor en de rechter sensor 20 direct achter de oren en zo hoog mogelijk tegen de haargrens aan te plakken (direct achter de oren is in de regel geen haargroei).

De sensor op het voorhoofd is een referentiesensor en kan het beste zo hoog mogelijk centraal op het voorhoofd worden geplakt (eveneens net onder de daar aanwezige haargrens). Dit omdat hier de minste stoorsigna-25 len als gevolg van oogbewegingen of andere spierspanningen optreden.

De sensors 1 zijn als het ware de zintuigen van het systeem. Het is van groot belang dat zij goed worden aangebracht. Wanneer de sensors niet goed zijn bevestigd, neemt de kans toe dat er signalen worden geregistreerd die niet relevant zijn (storingen). Storingsbronnen worden 30 verder gedefinieerd als artefacten. Veel voorkomende artefacten zijn: spierspanningen, hartslag en met name oogartefacten (oogknipperingen en oogbewegingen die bij gesloten ogen worden veroorzaakt door 'rollende' oogballen). Het signaal van artefacten is vaak veel krachtiger dan het signaal van de hersengolven. Artefacten worden in principe ook door de 35 sensors geregistreerd en als signaal doorgegeven aan de computer 16. De artefacten beïnvloeden vooral de registratie van de lage hersengolffrequenties. in sommige uitvoeringsvormen worden artefacten niet weggefilterd maar juist gedefinieerd als stuursignaal.

1005240 ' 12

De kritische factor bij het aanbrengen van de sensor op de huid, is de huidweerstand. De huidweerstand bedraagt gemiddeld enkele honderdduizenden Ohms. Bij EEG metingen ten behoeve van (medische) diagnose, streeft men er in het algemeen naar om de huidweerstand terug te brengen 5 tot onder de vijfduizend Ohm. Bij een dergelijke huidweerstand is ook de meting voor de uitvinding optimaal.

De hoogte van de huidweerstand wordt tijdens de meetsessie permanent gemeten met behulp van de huidweerstandsmeter 4 en vervolgens weergegeven in het ingangsvenster 6. De praktijkervaring leert dat de meting 10 bij sommige mensen met een hogere huidweerstand (oplopend tot dertigduizend Ohm of meer) ook deugdelijk is. Op basis van individuele gebrui-kerservaringen kan worden nagegaan of een hogere huidweerstand (hoger dan vijfduizend Ohm) voor de betreffende gebruiker acceptabel is. In algemene zin geldt echter: hoe hoger huidweerstand, des te groter de 15 kans op de registratie van artefacten.

De meting van de huidweerstand vindt als volgt plaats. De door de stroom- of spanningsbron 1a gegenereerde stroom komt via tenminste één van de sensoren verzwakt bij de versterker 2 aan. Doordat de stroom over een gedeelte van de huid van de persoon vloeit, wordt hierop een signaal 20 gesuperponeerd, dat een indicatie van het EEG is.

Zoals getoond, wordt gebruik gemaakt van een analoog/digitaalomzet-ter 3. De op dit moment in de handel zijnde types kenmerken zich door de volgende eigenschappen: hoge resolutie (20-24 bits); 25 - de bemonsteringsfreguentie is een veelvoud van de netfrequentie; hierdoor kan de zogenaamde 50 Hertz-bron (in de Verenigde Staten 60 Hertz) op een eenvoudige manier worden gefilterd.

In een uitvoeringsvorm wordt een signaal van precies een kwart van de bemonsteringsfrequentie van de A/D-omzetter 3 via een weerstand van 30 bijvoorbeeld 4,7 Mega-Ohm aan de sensoren 1 toegevoerd. Indien de bemonsteringsf requentie 100 Hertz is, heeft het signaal dus een frequentie van 25 Hertz. Afhankelijk van de huidweerstand tussen de linker of de rechter sensor en de op het voorhoofd geplaatste referentiesensor zal dit signaal in amplitude verzwakt worden. Het signaal zal echter in 35 amplitude de waargenomen hersengolven sterk overstemmen. Door nu de amplitude van het totale binnenkomende signaal te meten krijgt men aldus een indicatie van de huidweerstand.

De hersengolven kunnen dan op de volgende eenvoudige manier weer 1005240 13 uit het totale signaal worden afgeleid: bij elk monster wordt een monster dat twee bemonsteringen eerder werd opgenomen opgeteld. In formulevorm: y = x(n) + x(n-2). De overdrachtsfunctie van deze filtering heeft een theoretisch oneindig sterke verzwakking bij precies een kwart van de 5 bemonsteringsfrequentie en omdat het 25 Hertz-signaal is afgeleid uit de bemonsterfrequentie, wordt dit signaal dus volledig onderdrukt.

Een verbetering van de huidweerstandsmeting kan nog worden bereikt door voor de amplitudebepaling de omgekeerde overdrachtskarakteristiek op het signaal toe te passen: y = x(n) - x(n-2).

10 Aldus geldt:

Hersengolf = x(n) + x(n-2)

Huidweerstand = ampl {x(n) - x(n-2)}

Een dergelijke werkwijze heeft wel gevolgen voor de gemeten hersen-15 golven. Zij zullen bij verdere interpretatie gecorrigeerd moeten worden met de geïnverteerde overdrachtskarakteristiek van x(n) -► x(n-2).

Het spreekt vanzelf dat een dergelijke huidweerstandsmeting alleen mogelijk is als de gebruikte analoog/digitaalomzetter 3 een voldoende resolutie en voldoende dynamisch bereik heeft om gelijktijdig de hersen-20 golven en het huidweerstandssignaal te meten.

De aard en het karakter van de muzikale data verschillen per spel-project. Door middel van aandachtverschuivingen, die zich vertalen in veranderende hersengolfsignalen, beïnvloedt de gebruiker de patroonaf-wisselingen en daarbij bijvoorbeeld, de klankkleuren, de toonhoogten, 25 het tempo, de amplitudes, het stereobeeld enzovoorts van de data van het betreffende project. Op die manier creëert de gebruiker (binnen de muzikale kaders van het geselecteerde spelproject) zijn eigen gedachten-muziek.

Hieronder volgt een voorbeeld van de mogelijkheden van het ingangs-30 venster 6.

De inrichting registreert, zoals gezegd, niet alleen de hersengolven maar ook de huidweerstand. De geregistreerde signalen (hersengolven en huidweerstand) worden allereerst doorgegeven aan het ingangsvenster 6. In het ingangsvenster 6 worden de binnenkomende signalen van hersen-35 golven enerzijds en huidweerstand anderzijds, gevisualiseerd.

De hoogte van de huidweerstand kan worden uitgedrukt via een schaal van 0 tot 10 (in werkelijkheid: 0 Ohm tot 100.000 Ohm). Wie vergelijkend onderzoek wil doen, doet er verstandig aan de huidweerstand terug te 1005240 14 dringen tot 5.000 Ohm. In voorkomende gevallen kan voor recreatief gebruik worden volstaan met een iets hogere huidweerstand. De acceptabele hoogte kan van individu tot individu verschillen.

Afhankelijk van persoonsgebonden factoren, kan de signaalsterkte 5 van de geregistreerde hersengolven variëren. Met behulp van een aanduiding in het ingangsvenster 6 en gebruik van een muis 13 kan het binnenkomende hersengolfsignaal worden bijgeregeld.

De hersengolfpatronen zijn van moment tot moment zeer veranderlijk. Van dit dynamische proces worden 100 monsters per seconde genomen. Zon-10 der afbreuk te doen aan de nauwkeurigheid van de meting, wordt van de binnenkomende hersengolfsignalen een gemiddelde berekend over een vast te stellen tijdsperiode. Op die manier ontstaat een werkbaar patroon. Met behulp van een aanduiding in het ingangsvenster 6 en een muis 13 kan deze gemiddeldenberekening worden veranderd.

15 De registratie van de uiterst minieme (elektrische) hersengolven kan, zoals gezegd snel worden verstoord door artefacten. De sensors kunnen signalen opvangen die niet door hersengolven worden veroorzaakt. Hierdoor kan de registratie worden vertekend.

Om de registratie van verstoringen te beperken, is de processor bij 20 voorkeur ingericht voor het automatisch filteren van artefacten. Als alternatief kan ook een apart artefactfilter zijn voorzien. Specifieke stoorsignalen worden herkend en (weg)gefilterd. Dit geldt bijvoorbeeld voor stoorsignalen die afkomstig zijn van een aanwezig elektriciteits-netwerk (brom) of van passerende mensen (die eveneens een verstorende 25 elektrische spanningsbron kunnen vormen).

De gebruiker kan zelf ook stoorsignalen (artefacten) veroorzaken. Artefacten zijn het gevolg van onder meer de hartslag, slikken, spierbewegingen en - met name - van (onbewuste) oogbewegingen. Ook met gesloten ogen kunnen (als gevolg van rollende oogballen) artefacten worden ver-30 oorzaakt. Wanneer bijvoorbeeld het verbeeldende (droom)vermogen wordt geactiveerd, kan iemand deze opgeroepen beelden gaan 'volgen' met zijn ogen. Oogartefacten treden vooral op in het lage frequentiebereik. In algemene zin geldt: des te slechter het sensorcontact, des te groter de kans op de registratie van verstorende artefacten.

35 Artefacten verstoren de hersengolfmeting (de verstorende invloed van bijvoorbeeld een oogbewegingen wordt direct zichtbaar in het analy-sevenster 8). Omdat bij de inrichting de hersengolven de sturingsbron vormen voor muziek, is het belangrijk dat de invloed van oneigenlijke 1005240 15 signalen (artefacten) wordt beperkt. Daartoe is het artefactfilter ingebouwd. Dit filter herkent grote, plotseling optredende veranderingen in het geregistreerde signaal.

Het artefactfilter kent bij voorkeur een instelbare drempel. Gere-5 gistreerde signalen die krachtiger zijn dan de ingestelde drempelwaarde, worden gefilterd. Deze gefilterde signalen worden vervolgens vanuit het ingangsvenster 6 minder krachtig of niet doorgegeven aan het analyseven-ster Θ. Door deze filtering stabiliseert de weergave van het hersengolf-signaal in het analysevenster 8 zich vervolgens ook sneller.

10 Het artefactfilter kan worden uitgeschakeld.

De inrichting biedt de mogelijkheid om de geregistreerde hersengolf informatie op te slaan in hersengolfbestanden. Daardoor kunnen de resultaten van verschillende meetsessies van een gebruiker worden vergeleken. Onder meer kan worden vastgesteld of er na verloop van tijd ver-15 anderingspatronen optreden in geregistreerde hersengolven. Ook kan worden onderzocht of anders wordt gereageerd op de verschillende muzikale projecten. Voorwaarde voor een zinvol vergelijk tussen verschillende meetsessies van een gebruiker is wel, dat de instellingen in het ingangsvenster 6 steeds identiek zijn. Ook moet er op worden toegezien, 20 dat het sensorcontact geen al te grote huidweerstandsverschillen vertoont tijdens de te vergelijken meetsessies.

Hieronder volgt een toelichting op het golvenvenster 7.

Bij EEG metingen ten behoeve van (medische) diagnose, worden hersengolven veelal weergegeven via de traditionele methode van 'schrijven-25 de pennen'. Onder meer ten behoeve van vergelijkend meettechnisch onderzoek tussen de 2-kanaals EEG-meting van de inrichting en de registratie van overige EEG- meetapparatuur, is het golvenvenster 7 ingebouwd. Zoals getoond in figuur 3 geeft het golvenvenster 7 de geregistreerde hersengolven eveneens grafisch weer via 'schrijvende pennen'.

30 De geregistreerde activiteiten van de linker en de rechter hersen helft worden real time zichtbaar in het golvenvenster 7. Het bovenste deel van de grafiek toont daarbij de activiteiten van de linker hersenhelft. Het onderste deel de activiteiten van de rechter hersenhelft.

Nu volgt een toelichting op het analysevenster 8.

35 Het analysevenster 8 kent twee functies: een grafische real time weergave van de binnenkomende signalen van het linker en van het rechter registratiekanaal.

het analysevenster 8 kent daarbij een aantal (al dan niet geautoma-

I C05240 I

16 tiseerde) instelmogelijkheden die de subtiliteit van de muziekaan- sturing bepalen.

Het analysevenster 8 laat van moment tot moment de veranderende hersengolfpatronen zien. Gebruikelijk is dat alle verschillende hersen-5 golffrequenties tegelijkertijd enige activiteit vertonen. Wel kunnen de amplitudes per frequentie sterk verschillen of gaan verschillen.

Zoals weergegeven in figuren 1a, 1b, en 1c bevindt zich in het midden van het analysevenster 8 een verticale kolom met een cijferschaal die oploopt van 1 tot en met 16. Deze cijferschaal staat voor de ver-10 schillende hersengolffrequenties. Links en rechts van de cijferschaal worden de geregistreerde amplitudes weergegeven van respectievelijk de linker en de rechter hersenhelft. Boven de verdeelschaal 1 tot en met 16, staat de letter B (van beta). De amplitude-uitslag bij B is een gemiddelde berekening van de niet per aparte frequentie gespecificeerde 15 registratie van 17 tot 25 Hertz.

De visualisering van de hersengolfactiviteiten in het analysevenster 8 wordt gedefinieerd als de mind mirror. De dynamiek van de mind mirror (het verschil in amplitudes tussen de verschillende hersengolven) neemt in de regel toe wanneer de ogen worden gesloten.

20 Wanneer het hersengolfsignaal het ingangsvenster 6 'verlaat', wordt dit signaal als zijnde 'onveranderbaar' opgeslagen in het computergeheugen (niet getoond). Wanneer een gebruiker het ingangsvenster 6 tijdens iedere meetsessie op dezelfde manier afregelt, kan hij achteraf de resultaten van zijn verschillende meetsessies cijfermatig met elkaar 25 vergelijken. Daartoe kan het statistiekvenster worden 'opengeklapt'.

Het signaal zoals dat wordt doorgegeven vanuit het ingangsvenster 6, wordt dus eerst in definitieve (en dus onveranderbare) waarden vastgelegd. Vervolgens kan het hersengolfsignaal in het analysevenster 8 op verschillende manieren worden gemanipuleerd. Een dergelijke manipulatie 30 heeft dus geen invloed op de manier waarop het hersengolfsignaal wordt opgeslagen in het computergeheugen. De manipulatie heeft wel invloed op de manier waarop het hersengolfsignaal visueel wordt weergegeven via het analysevenster 8.

Een dergelijke manipulatie is vaak wenselijk om de nuances tussen 35 de amplitudes van de afzonderlijke hersengolffrequenties 'op te trekken'. Door deze 'verfijning' reageren de muzikale spelprojecten genuanceerder op de optredende amplitudeverschillen tussen de verschillende hersengolven.

1005240 17

De nuancering waarmee de inrichting interactieve muziek kan aansturen, wordt begrensd door minimale en maximale waarden. Deze minimale en maximale waarden, kunnen per gebruiker worden gedefinieerd. De aard en het karakter van het geregistreerde hersengolfsignaal zal van gebruiker 5 tot gebruiker verschillen.

Van de ene gebruiker kan immers een relatief krachtig hersengolf-• signaal doorkomen; van de andere gebruiker kan het geregistreerde signaal zwakker zijn. Van de ene gebruiker worden via de sensors achter de oren misschien relatief veel alfagolven geregistreerd, terwijl van de 10 andere gebruiker verhoudingsgewijs veel thetagolven worden vastgelegd. Een en ander is erg afhankelijk van fysiologische factoren. Het is daarom voorbarig om de hersengolfpatronen van verschillende gebruikers met elkaar te vergelijken. Veel relevanter is het vergelijken van de resultaten en ontwikkelingen van een en dezelfde gebruiker in de tijd.

15 De maximale en de minimale uitslag van de hersengolven in analyse- venster 8 kan worden bijgeregeld, bijvoorbeeld met sliders op het beeldscherm. De instelling heeft geen verdere invloed op de registratie van de absolute waarden van het binnenkomende hersengolfsignaal.

In het recordvenster 9 wordt -vanaf het moment van opname- de bin-20 nenkomende hersengolfinformatie opgenomen en opgeslagen. De hersengolf-informatie kan vervolgens weer afgespeeld, worden teruggespoeld, worden bewaard, enzovoorts. Daarbij wordt de opgenomen meetsessie in het recordvenster grafisch weergegeven. Deze grafische weergave toont feitelijk alle optredende veranderingen van de hersengolfpatronen gedurende 25 die meetsessie.

Het vastleggen van de informatie van een specifieke meetsessie wordt hieronder verder aangeduid als de registratie van een hersengolf-bestand.

Aan de hand van bijvoorbeeld verschillende kleurweergaven geel, wit 30 en paars in het recordvenster 9 kan worden afgelezen of het signaal van de linker hersenhelft relatief krachtiger was dan het signaal van de rechter hersenhelft of omgekeerd.

Wanneer het recordvenster 9 ter hoogte van een bepaald frequentie grijs oplicht, duidt dat er op dat op dat specifieke moment de geregis-35 treerde signalen van zowel de linker als van de rechter hersenhelft precies even krachtig werden opgenomen. Hoe lichter respectievelijk donkerder, hoe sterker respectievelijk zwakker het signaal is. Wanneer de gele kleur overheerst, dan was op dat moment (ter hoogte van die spe- 10Π5240 18 cifieke hersengolf frequentie) de geregistreerde amplitude van het linker kanaal krachtiger dan de geregistreerde amplitude van het rechter kanaal. Domineert de paarse kleur, dan geldt het omgekeerde en kwam het rechter kanaal krachtiger door dan het linker kanaal.

5 Na enige oefening kan een gebruiker derhalve aan de hand van kleur schakeringen en kleurintensiteit, de karakteristiek van een hersengolf-bestand in een oogopslag interpreteren. Wanneer een gebruiker zich bijvoorbeeld gedurende een bepaalde tijd intensief ontspant, kan dat resulteren in een toename van de alfa- of theta-activiteit.

10 Met behulp van een speciale loop-functietoets kan men in het her sengolf bestand een specifiek gebied afbakenen. Dit kan van pas komen omdat men vervolgens, over het specifieke gebied dat men heeft afgebakend, met andere functietoetsen, gemiddeldenberekeningen kan laten uitvoeren. De afbakening wordt mogelijk door het gebruik van bijvoor-15 beeld twee gekleurde aanwijsstreepjes.

Wanneer men de speciale loop-functietoets activeert, wordt het recordvenster 9 feitelijk in twee horizontale stroken verdeeld. De scheidslijn tussen die twee stroken ligt tussen de 7 en 8 Hertz. De onderste strook is gereserveerd om met behulp van de muis 13 de positie 20 van bijvoorbeeld rode en blauwe aanwijsstokjes van de loop-functie te bepalen. De bovenste strook is gereserveerd om met behulp van de muis 13 de positie van een reguliere, bijvoorbeeld witte aanwijsstok te bepalen.

In het recordvenster 9 bevinden zich drie sliders. Met behulp van deze sliders kan de kleurintensiteit, een drempelwaarde en de kleurdif-25 ferentiatie van het hersengolfbestand, zoals die wordt weergegeven in het recordvenster 9, worden bijgeregeld. De standaard instelling van de sliders realiseert in principe een werkzame visualisering van de hersengolf bestanden. Met behulp van de sliders kunnen bepaalde aspecten van het hersengolfbestand worden geaccentueerd. De instelling van de sliders 30 in het recordvenster 9 heeft alleen een visueel effect. De instelling heeft geen verdere invloed op de registratie van de absolute waarden van het binnenkomende hersengolfsignaal.

Met behulp van de amplitudeslider kan de intensiteit worden bijgeregeld waarmee de drie kleuren geel, wit en paars worden weergegeven in 35 het recordvenster 9. Wanneer de amplitudeslider op een lage waarde wordt gezet, worden alleen de lichtste kleurnuances weergegeven in het recordvenster 9. Dit doordat alleen de meest krachtige hersengolfsignalen worden gevisualiseerd. Wanneer de amplitudeslider op maximale waarde wordt 1005240 19 gezet, kan de kleurintensiteit zo krachtig zijn dat nuanceringen wegvallen. Wanneer een binnenkomend hersengolfsignaal in relatieve zin erg krachtig of juist erg zwak is, kan worden besloten de amplitudeslider op een iets lagere dan wel iets hogere instelling te plaatsen.

5 Met behulp van de drempelslider kan een drempelwaarde worden inge steld. Deze drempelwaarde geldt voor alle hersengolffrequenties. Pas nadat de geregistreerde hersengolfsignalen de ingestelde drempel overschrijden, worden deze hersengolfsignalen weergegeven in het recordven-ster. Wanneer de drempelslider op een hoge waarde wordt ingesteld, zul-10 len alleen de meest krachtige hersengolfsignalen de drempelwaarde overschrijden en vervolgens zichtbaar worden in het recordvenster 9. Op die manier kan (al dan niet in combinatie met de loopfunctie) snel worden onderzocht op welke lokaties in het hersengolfbestand krachtige hersengolven actief waren.

15 Met behulp van de differentiatieslider kan de kleurdifferentiatie tussen de drie kleurschakeringen worden ingesteld (zoals eerder opgemerkt, staat geel voor een dominant linker hersengolfsignaal, paars voor een dominant rechter hersengolfsignaal en wit voor een signaal met een gelijkwaardige dominantie van de linker en rechter hersenhelft). Naarma-20 te de differentiatieslider op een lage waarde wordt ingesteld, vervaagt de gedifferentieerde kleuraanduiding tussen de amplitude van het linker en het rechter kanaal. Wanneer de differentiatieslider op een hoge waarde wordt gezet, worden de geregistreerde amplitudeverschillen tussen de meting van het linker en het rechter kanaal explicieter in kleurver-25 schillen uitgedrukt in het recordvenster 9.

Met behulp van een gemiddelde-functietoets in het recordvenster 9 activeert men het gemiddeldevenster 11 . Dit venster 11, waarvan een voorbeeld in figuur 4 is weergegeven, toont de minimale, de gemiddelde en de maximale waarden van de hersengolven zoals die werden weergegeven 30 in het analysevenster 8. Deze berekening is uitgevoerd over dat deel van het hersengolfbestand dat werd afgebakend met de loop. Daarbij is de berekening gekoppeld aan de instelling van de sliders in het analysevenster 8.

Het gemiddeldevenster 11 kan als alternatief horizontale kleurbalk-35 jes tonen. Het begin van de horizontale kleurbalkjes, geeft per frequentie de meest minimale waarde aan van de hersengolven zoals die in de analysevenster 8 werd weergegeven. Het einde van de kleurbalkjes geeft de meest maximale waarde aan van de hersengolven zoals die in het analy- 1005240 20 sevenster 8 werd weergegeven. Het gemiddelde van de weergegeven hersengolven correspondeert met horizontale witte streepjes in de frequentie-balken.

Het gemiddeldevenster 11 is een visueel hulpmiddel. In combinatie 5 met de instelling van de sliders in het analysevenster 8, geeft het ge-middeldevenster 11 een snelle inschatting van de minimale en maximale waarden van de hersengolven. Dit levert gebruikersgemak op bij het handmatig instellen van het terugkoppelbereik.

De parameters van het gemiddeldevenster 11 kunnen ook worden gecom-10 bineerd met de eigenschappen van een of meerdere fasen in het automati-seringsvenster 19.

Nu volgt een toelichting op het gebruik van de pijlen v1-v4 en h1-h4 in figuur 1a, dat feitelijk een weergave van het analysevenster 8 tezamen met het terugkoppelvenster 12 is.

15 De dubbelpijlen v1-v4 en h1-h4 kennen een standaardinstelling, die bruikbaar is in de meeste situaties. Door de dubbelpijlen kunnen op geschikte wijze met de muis 13 worden verkort of verlengd, waardoor de werking van de terugkoppeling nauwkeuriger worden aangepast aan de her-sengolfpatronen van iedere gebruiker. Dit gebeurt bijvoorbeeld door het 20 klikken op en het slepen van de pijlpunten met een van de muistoetsen.

De horizontale dubbelpijlen h1-h4 bakenen de minimale en de maximale grenzen van de invloeden van de amplitude van de hersengolven in een bepaald frequentiegebied op de muzikale terugkoppeling af. De vertikale dubbelpijlen v1-v4 bakenen de minimale en de maximale grenzen af, van de 25 invloeden van de frequentie van de hersengolven in een bepaald gebied, op de muzikale terugkoppeling. Daarbij correspondeert vi met hi voor i = 1, ..., 4. Elke combinatie van een vi met een hi definieert als het ware een vierhoek, waarmee een frequentiegebiedje wordt afgebakend (namelijk door de lengte van vi) en de mate waarin dat frequentiegebiedje 30 het uiteindelijke stuursignaal, dat naar de patroongenerator 14 wordt verzonden, beïnvloedt (namelijk door de lengte van hi). Er kunnen bijvoorbeeld maximaal acht terugkoppelvensters met ieder vier combinaties van de beide hersenhelften worden gedefinieerd. Er zijn dan dus maximaal 32 verschillende invloeden op het interactieve muzikale proces.

35 Nu volgt een toelichting op de terugkoppelvensters 12. uitgaande van tenminste één terugkoppelvenster, kan een onderscheid worden gemaakt tussen een terugkoppelvenster voor optredende variaties van de amplitude en een terugkoppelvenster voor optredende variaties van de frequenties.

1005240 21

Het terugkoppelvenster ten behoeve van optredende variaties van de amplitude, kan meerdere stuursignalen weergeven. Deze stuursignalen kunnen - binnen het met behulp van de verticale dubbelpijltjes afgebakende frequentiegebied - worden afgeleid van bijvoorbeeld: 5 1.a het linker-hersengolfsignaal 1.b het rechter-hersengolfsignaal 1. c de grootste amplitudevariatie van het linker- dan wel het rechter- hersengolf signaal 1 .d het verschil tussen de amplitudevariatie van linker- en rechter-10 hersengolfsignaal (1b-la).

Ten behoeve van stuursignaal 1d bevat het terugkoppelvenster een draaiknop om het verschil (1b minus 1a) te verzwakken of te versterken.

De reactiesnelheid van de stuursignalen kan worden vertraagd dan wel worden versneld met behulp van een regelbaar filter (uitgevoerd in de 15 vorm van bijvoorbeeld een draaiknop in het terugkoppelvenster).

Het terugkoppelvenster ten behoeve van optredende variaties van de frequenties kan eveneens meerdere stuursignalen weergeven. Deze stuursignalen kunnen - binnen het met behulp van de verticale dubbelpijltjes afgebakende frequentiegebied - worden afgeleid van bijvoorbeeld de domi-20 nante frequentie van: 2. a het linker-hersengolfsignaal 2.b het rechter-hersengolfsignaal 2.c het linker- en het rechter-hersengolfsignaal tezamen 2.d het verschil tussen linker- en rechter-hersengolfsignaal (2b minus 25 2a).

Verder bevat het terugkoppelvenster bijvoorbeeld draaiknoppen die analoog werken aan de draaiknoppen zoals omschreven onder 1. (terugkop-pelvensters voor optredende variaties van de amplitude).

De standaardinstelling van de dubbelpijltjes h1-h4 kan in eerste 30 instantie - middels de weergave van het hersengolfsignaal in het analy-sevenster 8 - op het oog worden gewijzigd. Naar keuze kan te allen tijde van handmatige bediening worden overgeschakeld op geautomatiseerde bediening en omgekeerd. Dit door gebruik te maken van het automatise-ringsvenster 19. De bedoeling hiervan is om de dubbelpijltjes middels 35 een analyse van het frequentiespectrum automatisch in te stellen. Dit kan gebeuren door (ongeacht de aard en het karakter van de geregistreerde hersengolfsignalen, die in de praktijk afhankelijk van de meetpersoon en de meetomstandigheid sterk kunnen verschillen) het hersengolfsignaal 1005240 22 om te zetten in ten minste één stuursignaal, dat gedurende een registra-tiesessie beschikt over een optimaal stuurbereik. Hiertoe vindt in het automatiseringsvenster 19 voortdurend een analyse van het binnenkomende hersengolfsignaal plaats. Daarbij kan worden uitgegaan van verschillende 5 fasen van analyse waarbij de eigenschappen per fase kunnen verschillen. De fasen kunnen naar keuze trapsgewijs worden uitgevoerd gedurende een registratiesessie.

De eigenschappen van een fase kunnen bijvoorbeeld betrekking hebben op: 10 - het al dan niet activeren van de betreffende fase; de tijdsduur van de fase; het detecteren van de grootste amplitude in het hele frequentiespectrum zoals dat door het analysevenster Θ wordt weergegeven. Wanneer deze amplitude hoger is dan een ingesteld maximum of lager 15 dan een ingesteld minimum, dan wordt het volume van het binnenko mende signaal in het analysevenster 8 bijgeregeld. De snelheid waarmee deze bijregeling plaatsvindt, is instelbaar met een regelaar; de pijltjes v1-v4 en de daarmee corresponderende pijltjes h1-h4; 20 per enkelvoudig pijlpuntje kan de oplopende bijregelsnelheid en de aflopende bijregelsnelheid ingesteld worden al dan niet met incal-culering van een instelbare positieve of negatieve vermeerderings-waarde. Zo nodig kan per fase voor alle bereiken gezamenlijk een algehele pijltjesinstelsnelheid worden bepaald; 25 - de eigenschappen van een fase kunnen al dan niet worden gecombi neerd met parameters die worden aangeleverd door het gemiddelde-venster 11 .

De uiteindelijke stuursignalen die worden weergegeven in de terugkoppel-vensters 12, kunnen intern via de processor worden verwerkt dan wel via 30 uitgang 17 worden uitgevoerd voor aansturing van externe processen, bijvoorbeeld een koffiezetapparaat. Deze uitgang dient ten behoeve van het opstarten en/of het continue beïnvloeden en aansturen van externe processen.

Nu volgt een toelichting van de verwerking van de stuursignalen 35 door patroongenerator 14. Deze genereert een uitgangssignaal dat afhankelijk is van gegevens uit projectgegevensopslag 18 en van de stuursignalen zoals die worden aangeleverd door het terugkoppelvenster 12. De gegevens uit gegevensopslag 18 vormen een reeks, en zijn bijvoorbeeld 1005240 23 MIDI-gegevens. Ze zijn bestemd voor het beïnvloeden van de zintuiglijk-waarneembare-signalengenerator 20. De gegevens binnen gegevensopslag 18 geven patroongenerator 14 dus aan wat met het uitgangssignaal van het terugkoppelvenster 12 moet gebeuren, alvorens te worden doorgestuurd 5 naar de zintuiglijk-waarneembare-signalengenerator 20. De gebruiker zelf kan de inhoud van de gegevens in gegevensopslag 18 wijzigen.

De patroongenerator 14 heeft bijvoorbeeld de structuur zoals weergegeven in figuur 2b. Een tabellenvenster 21 is verbonden met de uitgang van het terugkoppelvenster 12. Het tabellenvenster 21 heeft een bidirec-10 tionele verbinding met een groepenvenster 22 en een bidirectionele verbinding met een verbindingenvenster 24. De uitgang van het groepenvenster 22 is verbonden met een ingang van het verbindingenvenster 24. Voorts is het groepenvenster 22 via een bidirectionele verbinding verbonden met een patroonbestand 23. Het verbindingenvenster 24 heeft een 15 uitgang verbonden met een uitvoervenster 25, waarvan een uitgang is verschaft voor verbinding met de zintuiglijk-waarneembare-signalengene-rator 20. De gegevens in het patroonbestand 23 zijn afkomstig uit gegevensopslag 18.

Binnen de patroongenerator zijn de ingevoerde projectgegevens uit 20 gegevensopslag 18 via diverse tekstbestanden en/of vensters bewerkbaar (figuur 2b). Deze bewerking vindt in eerste instantie plaats via het tabellenvenster 21. Hier wordt bepaald hoe het stuursignaal wordt vertaald in tenminste één karakteristiek voor (muziek)aansturing.

In patronenbestand 23 zijn meerdere patronen afkomstig uit gege-25 vensopslag 18 in groepen (matrix) geordend. Middels een of meerdere stuursignalen wordt tenminste één van de patronen van een groep in het groepenvenster 22 geselecteerd. Afhankelijk van een stuursignaal wordt tevens de afspeelsnelheid van dat geselecteerde patroon bepaald.

In het verbindingenvenster 24 wordt vervolgens bepaald hoe het 30 stuursignaal het geselecteerde patroon beïnvloed. Het geselecteerde patroon bestaat uit een of meerdere 'events'. Dergelijke 'events' kunnen (bijvoorbeeld in het geval van midi) zijn: control- change; note on/ note of; program change; pitch wheel enzovoorts. Daarbij zijn de 'e-vents' bijvoorbeeld identificeerbaar op basis van patroonnummer, groeps-35 nummer, controllernummer en midi-kanaal. Per onderscheidbaar 'event' kan worden bepaald hoe de invloed van een stuursignaal op de bijhorende waarde van dat 'event' is. Tevens kan een toonladder worden gedefinieerd.

1005240 24

Deze informatie wordt vervolgens bewerkt door uitvoervenster 25. Hier worden een aantal definitieve keuzen vastgelegd die (in geval van muziek) betrekking kunnen hebben op bijvoorbeeld instrumentatie, klanken, enzovoorts. Via uitvoervenster 25 wordt bijvoorbeeld ook bepaald of 5 de terugkoppeling via beeld of muziek plaatsvindt.

De patroongenerator 14 activeert daardoor niet alleen een specifiek patroon maar genereert ook de afspeelvariatie van dat patroon. Deze variatie kan bijvoorbeeld bestaan uit de afspeelsnelheid alsmede (per opgeslagen midi-event) uit de mate van beïnvloeding van bijhorende 10 waarden middels het stuursignaal. In het geval van muziek kan die bijhorende waarde bijvoorbeeld bestaan uit de toonhoogte, de filterfrequen-tie, de filterresonantie, de klankeffecten, het tempo, de muzikale patronen, het volume en de balans.

Via de zintuiglijk-waarneembare-signalengenerator 20 en de luid-15 sprekers/televisie 15, 15' wordt het aanstuursignaal dat wordt veroorzaakt door een veranderende hersengolf, een optredend artefact of een veranderende huidweerstand, omgezet in een waarneembaar signaal. Dit signaal dringt zintuiglijk door tot de gebruiker. Deze zintuiglijke signalering kan van invloed zijn op het verdere verloop van aanstuursigna-20 len die de gebruiker genereert. In dat geval is er sprake van een interactief proces, dat schematisch in figuur 5 is weergegeven. Dit interactieve proces kan bewust worden gestimuleerd, wanneer rekening wordt gehouden bij het samenstellen van de projectgegevens voor gegevensopslag 18 met de natuurkundige wetmatigheid van "frequency following response". 25 Hierdoor kan het waarneembare signaal als inductie werken.

Een gebruiker kan daardoor (al dan niet interactief) experimenteren met het analyseren van de invloed van zijn hersengolven op de gegenereerde muziek en het verband ontdekken tussen ervaringssferen, beelden, muziek en hersengolfpatronen. Dit kan een recreatief doel dienen, maar 30 biedt ook de mogelijkheid tot het training van hersenen bijvoorbeeld met het doel om te ontspannen, te verbeelden, te herinneren, te concentreren, te mediteren enzovoorts.

1005240

Claims (21)

1. Inrichting voor het interactief genereren van zintuiglijk waarneembare signalen omvattende tenminste één sensor (1) om hersengolven waar 5 te nemen en hersengolfsignalen te verschaffen, een met de tenminste ene sensor gekoppelde processor (16) ingericht voor het ontvangen en analyseren van de hersengolfsignalen, patroongeneratormiddelen (14) met een uitgang voor het uitvoeren van een patroonsignaal, dat is gerelateerd aan de hersengolfsignalen, met de patroongeneratormiddelen gekoppelde 10 terugkoppelmiddelen (15, 15') voor het genereren van de zintuiglijk waarneembare signalen op basis van het patroonsignaal met het kenmerk, dat de processor is ingericht voor het omzetten van de ontvangen hersengolfsignalen in tenminste één stuursignaal en het toevoeren van dit tenminste ene stuursignaal naar de patroongeneratormiddelen (14) en dat de 15 patroongeneratormiddelen een patroonbestand (23) omvatten, waarin vooraf gegenereerde bestanden, bijvoorbeeld MIDI-bestanden, zijn opgeslagen, en zijn ingericht voor het omzetten van deze bestanden in het genoemde patroonsignaal in afhankelijkheid van het genoemde tenminste ene stuursignaal . 20

2. Inrichting volgens conclusie 1 met het kenmerk, dat deze is voorzien van een invoerinrichting (13), waarmee een gebruiker instructies voor de processor (16) kan invoeren, en dat de processor is ingericht voor het genereren van het genoemde stuursignaal op basis van deze in- 25 structies.

3. Inrichting volgens conclusie 2 met het kenmerk, dat de processor is ingericht voor het genereren van het genoemde stuursignaal op basis van de genoemde instructies zodanig, dat het stuursignaal uit tenminste één 30 door de gebruiker geselecteerde frequentieband van de ontvangen hersengolfsignalen wordt afgeleid.

4. Inrichting volgens conclusie 2 met het kenmerk, dat de processor is ingericht voor het genereren van het genoemde stuursignaal op basis van 35 de genoemde instructies zodanig, dat het stuursignaal met een door de gebruiker per geselecteerde frequentieband bepaalde versterkingsfactor uit de ontvangen hersengolfsignalen wordt afgeleid. 1005240

5. Inrichting volgens een van de voorgaande conclusies met het kenmerk, dat deze is voorzien van met de tenminste ene sensor gekoppelde huidweerstandsmeetmiddelen (4) voor het meten van een huidweerstand nabij de sensor en het weergeven van de huidweerstand op weergeefmiddelen 5 (6).

6. Inrichting volgens conclusie 5, met het kenmerk, dat de huidweerstandsmeetmiddelen een uitgangssignaal verschaffen, dat mede de vorm van het stuursignaal bepaalt. 10

7. Inrichting volgens een van de voorgaande conclusies met het kenmerk, dat deze is ingericht voor ofwel het filteren van artefactsigna-len, bijvoorbeeld veroorzaakt door knipperen met de ogen, in de ontvangen hersengolfsignalen, ofwel het beïnvloeden van het stuursignaal door 15 dergelijke artefactsignalen.

8. Inrichting volgens een van de voorgaande conclusies met het kenmerk, dat de processor is ingericht voor het opslaan van in verschillende tijdsperioden ontvangen hersengolfsignalen en voor het onderling ver- 20 gelijken daarvan.

9. Inrichting volgens een van de voorgaande conclusies met het kenmerk, dat de processor is ingericht voor het bemonsteren van de ontvangen hersengolfsignalen met een voorafbepaalde frequentie en het weerge- 25 ven daarvan na per vooraf bepaalde frequentieband een gemiddelde waarde van de amplitude te hebben berekend over een vooraf bepaalde tijdsperiode .

10. Inrichting volgens een van de voorgaande conclusies met het ken-30 merk, dat de processor is ingericht voor het genereren van het stuursignaal zodanig, dat de gegenereerde zintuiglijk waarneembare signalen met verschillende snelheden door de binnenkomende hersengolfsignalen worden beïnvloed.

11. Werkwijze voor het interactief genereren van zintuiglijk waarneem bare signalen omvattende de volgende stappen: a. het waarnemen van hersengolven; b. het omzetten van de hersengolven in hersengolfsignalen; 1005240 c. het genereren van een patroonsignaal, dat is gerelateerd aan de hersengolfsignalen; d. het omzetten van het patroonsignaal in zintuiglijk waarneembare signalen 5 gekenmerkt doordat stap c omvat: e. het omzetten van de hersengolfsignalen in een stuursignaal en het omzetten van vooraf bepaalde bestanden, bijvoorbeeld MIDI-bestan-den, in zintuiglijk waarneembare signalen in afhankelijkheid van het stuursignaal. 10

12. Werkwijze volgens conclusie 11, met het kenmerk, dat het genoemde stuursignaal zodanig wordt gegenereerd, dat het stuursignaal uit tenminste één door de gebruiker geselecteerde frequentieband van de ontvangen hersengolfsignalen wordt afgeleid. 15

13. Werkwijze volgens conclusie 11, met het kenmerk, dat het genoemde stuursignaal zodanig wordt gegenereerd, dat het stuursignaal met een per geselecteerde freguentieband bepaalde versterkingsfactor uit de ontvangen hersengolfsignalen wordt afgeleid. 20

14. Werkwijze volgens een van de voorgaande conclusies 11-13, gekenmerkt door het meten van een huidweerstand en het weergeven van de huid-weerstand op weergeefmiddelen (6), waarbij de waarde van de huidweerstand mogelijk het stuursignaal bepaalt. 25

15. Werkwijze volgens een van de voorgaande conclusies 11-14, gekenmerkt door ofwel het filteren van artefact signalen, bijvoorbeeld veroorzaakt door knipperen met de ogen, in de ontvangen hersengolfsignalen, ofwel het beïnvloeden van het stuursignaal door dergelijke artefactsig- 30 nalen.

16. Werkwijze volgens een van de voorgaande conclusies 11-15, gekenmerkt door het opslaan van in verschillende tijdsperioden ontvangen her-sengolfsignalen en voor het onderling vergelijken daarvan. 35

17. Werkwijze volgens een van de voorgaande conclusies 11-16, gekenmerkt door het bemonsteren van de ontvangen hersengolfsignalen met een vooraf bepaalde frequentie en het weergeven daarvan na per vooraf be- 1005240 paalde frequentieband een gemiddelde waarde van de amplitude te hebben berekend over een vooraf bepaalde tijdsperiode.

18. Werkwijze volgens een van de voorgaande conclusies 11-17, geken-5 merkt door het genereren van het stuursignaal zodanig, dat de gegenereerde zintuiglijk waarneembare signalen met verschillende snelheden door de binnenkomende hersengolfsignalen worden beïnvloed.

19. Inrichting voor het verschaffen van een EEG-signaal omvattende ten-10 minste één sensor (1) om hersengolven waar te nemen en hersengolfsignalen te verschaffen, een met de tenminste ene sensor gekoppelde analyse-eenheid (16) voor het ontvangen en analyseren van de hersengolfsignalen en het samenstellen van het EEG-signaal met het kenmerk, dat deze is voorzien van een spannings- of stroombron (1a), die met de tenminste ene 15 sensor (1) is gekoppeld voor het verschaffen van een meetsignaal met een voorafbepaalde meetfrequentie daaraan, op welk meetsignaal tijdens gebruik door de tenminste ene sensor een met het EEG corresponderende signaal wordt gesuperponeerd, dat de inrichting tevens is voorzien van een met de tenminste ene sensor (1) gekoppelde huidweerstandsmeter (4) voor 20 het meten van de huidweerstand nabij de sensor op basis van de amplitude van het door de huidweerstandsmeter (4) ontvangen meetsignaal en het weergeven van de huidweerstand op weergeefmiddelen (6).

20. Inrichting volgens conclusie 19 met het kenmerk, dat de inrichting 25 de volgende stappen verricht: het ontvangen meetsignaal wordt bemonsterd met een bemonsterings-frequentie die 4 keer zo groot is als de frequentie van het meetsignaal; de huidweerstand wordt bepaald op basis van de amplitude van het aldus bemonsterde signaal; 30. het EEG-signaal wordt uit het aldus bemonsterde signaal gefilterd door bij elk monster van het bemonsterde signaal een twee bemonsteringen eerder opgenomen monster op te tellen.

21. Inrichting volgens conclusie 20 met het kenmerk, dat de amplitude 35 op basis waarvan de huidweerstand wordt bepaald gelijk is aan de amplitude van het signaal dat ontstaat door van elk monster van het aldus bemonsterde signaal een twee bemonsteringen eerder opgenomen monster af te trekken. 1005240