Stand Destinat Analizei Atenției Folosind

Cuprins

Capitolul I Semnalul encefalografic 5

I.1 Definiții 5

I.2 Istoria EEG 5

I.3 Cronologia EEG 6

I.4 Tabel modele lungimi de unda 7

I.5 Unde cerebrale EEG 9

I.1.a Undele delta. 9

I.5.a Undele theta. 10

I.5.b Undele alfa. 10

I.5.c Ritm senzoriu-motor mu. 10

I.5.d Undele beta. 11

I.5.e Undele gamma. 11

I.5.f Unde EEG normale dar atipice: 12

I.5.g Variante normale de EEG 13

I.6 Paraziți în achiziția semnalului EEG 14

I.7 Sistemul 10-20 15

I.8 Montarea electrozilor în cazul înregistrării EEG 16

I.8.a Montajul diferențial 17

I.8.b Montajul referențial 17

I.9 Amplificare și filtrare 18

I.9.a Amplificare 18

I.9.b Filtrare 18

I.9.c Protecție supratensiune 18

I.10 înregistrarea EEG 18

I.11 Semnificatia clinica a EEG 19

I.11.a Monitorizarea anesteziei 19

I.11.b Hemoragii craniene 19

I.11.c Crizele epileptice 19

I.11.d Moartea cerebrală 19

Capitolul II Sisteme de achiziție a semnalului electroencefalografic 20

II.1 Scurt ISTORIC al DISPOZITIVElor low-cost EEG 20

II.2 NeuroSky 21

II.2.a Compania NeuroSky 21

II.2.b NeuroSky MindWave 22

II.2.c ThinkGear 22

II.2.d eSense 23

II.2.e NeuroSky MindSet 23

II.3 Emotiv systems 24

II.3.a Compania EMOTIV SYSTEMS 24

II.3.b Emotiv EPOC 24

II.3.c Emotiv Insight 25

II.4 Nihon Kohden 26

II.4.a Neurofax 26

II.5 Galileo Mizar Light 27

Capitolul III Descrierea aplicației software 27

III.1 LabVIEW 27

III.1.a Prezentare general 27

III.1.b Funcții LabVIEW 28

III.1.c Principii de programare în LABVIEW 29

III.2 Panoul frontal al aplicației pentru analiza atenției 30

III.2.a Zona de control 30

III.2.b Zona de Start/Stop 31

III.2.c Zona de vizualizare și analiza date 31

III.3 Componente diagramă block 35

Capitolul IV Date experimentale și concluzii 36

Capitolul V Impactul reducerii taxei pe valoare adăugată 37

V.1 Introducere 37

V.2 Analiza reducerii TVA 37

V.3 Tendințe privind creșterea veniturilor bugetare 49

V.4 Concluzii finale 50

Bibliografie 50

Semnalul encefalografic

Definiții

EEG – electroencefalografia (cuvântul grecesc “enzephalon” înseamnă “creier”) este o măsurătoare a activității electrice a creierului, înregistrată cu ajutorul unor electrozi poziționați la nivelul scalpului, după un tipar internațional standardizat. Rezultatele EEG reprezintă suma activității milioanelor de neuroni care comunică între ei. Acest procedeu este adesea folosit pentru a determina etape somnului și pentru diagnosticarea unor afecțiuni ale sistemului nervos (crizele epileptice, moartea cerebrală etc.). Analizând undele creierului, neurologii și psihiatrii pot să recunoască tulburările funcționale ale sistemului nervos și pot stabili un tratament potrivit.

Electroencefalograma (EEG) reprezintă o tehnică prin care se înregistrează și interpretează activitățile electrice ale creierului. Captarea acestor semnale se face cu ajutorul unor electrozi, acești electrozi sunt cuplați la un aparat numit electroencefalograf.

Activitatea celebrară se poate observa la EEG ca fiind niște potențiale spontane neregulate, aceste potențiale reflectă activitatea celebrară ca urmare a transformărilor biochimice ce se produc în creier.

Istoria EEG

În secolul al XVIII-lea, chiar dacă se demonstrase că nervii din corp pot fi stimulați, încă nu putea explica ce fel de energie stimulează nervii. În anul 1780, medicul italian, Luigi Galvani (cel ce a descoperit procesul galvanizării) a susținut că organismul este cel care produce electricitatea care duce la contractarea mușchilor. Pentru a proba această afirmație a efectuat un experiment: a legat mușchiul și nervul de la piciorul amputat al unei broaște la doi conductori metalici, imediat piciorul broaștei a început să se miște. În urma acestui experiment Alessandro Volta, un fizician contemporan cu Galvani, susținea că electricitatea era produsă de metalele cu care piciorul era în contact. Această controversă a fost rezolvată după o jumătate de secol, de Emil Heinrich DuBois Raymond, un medic german, care, în timpul facultății, scrisese un tratat despre peștii dotați cu electricitate, el a măsurat cu ajutorul unor instrumente, curent de joasă tensiune, în nervi și mușchi. Cercetările au pus baza electrofiziologiei moderne și astfel au avut un rol major în dezvoltarea aparatelor pentru efectuarea electrocardiogramei (ECG) și electroencefalogramei (EEG).

Inovațiile din secolul al XIX-lea au adus un impact foarte puternic asupra concepțiilor referitoare la corpul uman, dar mai ales asupra celor legate de bolile mintale, deoarece multă vreme au fost explicate ca efect al forțelor “demonice”. Din prisma noilor descoperiri corpul uman era perceput ca un „gadget” electric, care trebuia diagnosticat corect și reparat cu unelte necesare. Creierul uman a fost definit ca o componenta “tehnică” și a dobândit din ce în ce mai multă susținere, datorită identificării activității electrice a sistemului nervos central și prin dezvoltarea ulterioară a înregistrărilor EEG, cu ajutorul cărora erau identificate aceste tipare de activitate neuronală.

În 1924, Hans Berger a dezvoltat prima procedură pentru reprezentarea grafică a undelor cerebrale, graficele au fost obținute prin înregistrarea semnalelor nervoase provenite de la neuronii sistemului nervos central, experimentele au fost efectuate pe șobolani. Experimentele lui fost efectuate cu „elektrenkephalograph”, în urma experimentelor au fost identificate niște tipare electrice oscilante, aceste oscilații au fost asociate:

activității vizuale

stărilor de veghe

sarcinilor simple mentale.

Pentru a efectua același experiment pe creierul uman, Berger a fixat  plăci de argint umezite, în diferite locuri, pe pielea capului, acești electrozi erau conectați la un aparat de măsură. Undele cerebrale ale unui bebeluș sănătos, de exemplu, erau înregistrate sub forma unei linii fără mari fluctuații, iar ale unui adult tânăr ca niște mici zig-zag-uri. În cazul unor afecțiuni ale creierului, reprezentarea grafică apărea sub forma unor curbe mari, neregulate.

Cronologia EEG

În anul 1870, fizicianul englez, Richard Caton, a reușit să descopere capacitatea creierului de a genera electricitate. În urma experimentelor făcute în laborator pe maimuțe și câini s-a observat că prin plasarea unor electrozi ai unui galvanometru pe suprafața creierul, au loc niște oscilații ritmice induse de lumină.

În anul 1912, filozoful rus, Vladimir Vladimirovich Pracdich-Neminsky, a înregistrat primul EEG pe animale, în urma experimentelor s-a ajuns la concluzia că potențialul electric al sistemului nervos se modifică în urma unui stimul extern: lumină, sunet.

În anul 1914, Cybulsky și Jelenska-Macieszyna au fotografiat înregistrările EEG ale crizelor epileptice induse experimental.

În anul 1924, neurologul german Hans Berger, a detectat un curent electric mic atunci când a plasat doi electrozi pe scalpul unui pacient.

În anul 1934, Fisher și Lowe back au fost primii cercetători care au înregistrat vârfurile epileptice pe un grafic, cu ajutorul EEG.

În anul 1936, s-a deschis primul laborator de EEG, în cadrul spitalului  general din Massachusetts.

În 1947, a fost înființată prima societate de electroencefalografie și s-a organizat primul congres pe această temă.

În 1950, William Grey Walter a dezvoltat electroencefalografia topografică, un aparat complementar celui de electroencefalografie, folosit pentru cartografierea și scanarea activității suprafeței cerebrale.

În 1953, Aserinsky și Kleitmean au descris somnul REM(Rapid Eya Movement) sau MRO

În anul 1960 Berry Steman, reia experimentul prin care vrea să demonstreze că somnul este o alegerea a omului și nu neapărat o nevoie, acesta folosindu-se de EEG pentru a încercă să demonstreze asta.

În anii 1960 conceptul de neuro-feedback a devenit din ce în ce mai popular, acest fapt s-a datorat și experimentelor lui Joe Kamira, care a studiat fenomenele ce apar în timpul somnului, electroencefalografia a devenit din ce în ce mai folosită.

Tabel modele lungimi de unda

EEG, este un amestec de semnale de joasă frecvență, mai mult sau mai puțin ritmice, cuprinse între 10-100 µV amplitudine, separabile prin analiză spectrală. EEG este indispensabilă în monitorizarea stărilor de somn.

Figură I.1 Reprezentare unde EEG

Lungi undă Tabel I-1

Unde cerebrale EEG

Undele delta.

Undele delta au frecvența de până la 4 Hz. Aceste unde se observă în mod normal la adulți în timpul somnului. De asemenea, undele delta sunt văzute în mod normal la copii. În cazul unor afecțiuni, aceste unde apar de obicei preeminent frontal la adulți de exemplu (FIRDA), posterior la copii de exemplu (OIRDA).

Prezența undelor delta în timpul stări de veghe sunt considerate patologice. Se întâlnesc în leziuni și tumori cerebrale, hipocalcemie, comă, hipoxemie cerebrală, etc.

Somnul este împărțit în cinci stagii:

Somnul lent:

Stadiul 1

Stadiul2

Stadiul 3

Stadiul 4

Somnul paradoxal

În timpul somnului profund frecvența predominantă este ritmul delta, de obicei fazele de somn profund sunt alternate de fazele de somn paradoxal, acest lucru determină EEG să fie profund desincronizată și se aseamănă cu EEG din starea de veghe. În timpul stării de somn paradoxal bătăile inimii sunt accelerate, iar frecvența respirației este mărită și apar mișcări rapide ale ochilor. Aceste faze ale somnului mai sunt numite și REM (Rapid Eye Movements). Aceste faze sunt asociate cu visele. Visele nu apar în timpul somnului profund.

În timpul unui somn nocturn obișnuit, o persoană adultă alternează perioadele de somn paradoxal și de somn lent, perioadele de somn paradoxal apar de 4-6 ori pe noapte. După prima perioadă de somn paradoxal, intervalele de somn între perioadele de somn paradoxal scad de-a lungul nopții, în timp ce durata fiecărui episod de somn paradoxal tinde să crească.

Figură I.2 Undele delta

Undele theta.

Undele Theta sunt între 4 Hz și 7 Hz și amplitudinea maximă 20 V, ele apar sub forma de unde izolate pe traseele EEG nedepeșând 25% din lungimea acestora. Undele Theta apar în mod normal la copii sub 13 ani. Aceste unde mai poate fi văzute în timpul stării de somnolență sau excitare la copiii mai mari, adulți și în timpul stării de meditație și în timpul somnului. Prezența undelor theta la adulți în timpul stării de veghe reprezintă activitatea anormală. Se pot observa ca o tulburare locală cu leziuni subcorticale focale sau în distribuția generalizată în difuză tulburări sau metabolice encefalopatie, tulburări mediae profunde și în unele cazuri de hidrocefalie. Acest interval a fost asociat cu raportări de stări de relaxare, meditative și creative.

Figură I.3Undele theta

Undele alfa.

Undele alfa au frecvențe de la 7 Hz la 14 Hz. Hans Berger în prima activitate EEG ritmic a descoperit "prima undă". Aceasta a fost denumită "ritmul posterior de bază" (de asemenea, numit "posterior ritmul dominant" sau "ritm alfa posterior"). Undele alfa sunt localizate în regiunile posterioare ale capului pe ambele părți, mai mari în amplitudine pe partea dominantă. Apar odată cu închidere ochilor și a relaxării și se atenuează cu deschiderea ochilor sau a efortului mental.

Figură I.4 Undele alfa

Ritm senzoriu-motor mu.

Ritmul mu este legat în termeni de frecvență și amplitudine de ritmul alfa posterior, însă este total diferit de acesta ca topografie și semnificație fiziologică. Frecvența acestuia este în jurul valorii de 10 Hz. După cum se vede și în Figura I.6 aspectul de undă este o deflexie negativă ascuțită urmată de o undă pozitivă rotunjită, după aspectul unde vine și denumirea „rtythme en arceau”. Acest semnal nu este afectat de stimuli vizuali sau de efort intelectual, deși s-au detectat creșteri ale acestui ritm în aproape 50% din timpul paternului vizual. Ritmul mu dispare la adulți în timpul stării de somnolență și nu este întâlnit în timpul somnului.

Figură I.5 Ritmul mu

Undele beta.

Beta este gforma de unde izolate pe traseele EEG nedepeșând 25% din lungimea acestora. Undele Theta apar în mod normal la copii sub 13 ani. Aceste unde mai poate fi văzute în timpul stării de somnolență sau excitare la copiii mai mari, adulți și în timpul stării de meditație și în timpul somnului. Prezența undelor theta la adulți în timpul stării de veghe reprezintă activitatea anormală. Se pot observa ca o tulburare locală cu leziuni subcorticale focale sau în distribuția generalizată în difuză tulburări sau metabolice encefalopatie, tulburări mediae profunde și în unele cazuri de hidrocefalie. Acest interval a fost asociat cu raportări de stări de relaxare, meditative și creative.

Figură I.3Undele theta

Undele alfa.

Undele alfa au frecvențe de la 7 Hz la 14 Hz. Hans Berger în prima activitate EEG ritmic a descoperit "prima undă". Aceasta a fost denumită "ritmul posterior de bază" (de asemenea, numit "posterior ritmul dominant" sau "ritm alfa posterior"). Undele alfa sunt localizate în regiunile posterioare ale capului pe ambele părți, mai mari în amplitudine pe partea dominantă. Apar odată cu închidere ochilor și a relaxării și se atenuează cu deschiderea ochilor sau a efortului mental.

Figură I.4 Undele alfa

Ritm senzoriu-motor mu.

Ritmul mu este legat în termeni de frecvență și amplitudine de ritmul alfa posterior, însă este total diferit de acesta ca topografie și semnificație fiziologică. Frecvența acestuia este în jurul valorii de 10 Hz. După cum se vede și în Figura I.6 aspectul de undă este o deflexie negativă ascuțită urmată de o undă pozitivă rotunjită, după aspectul unde vine și denumirea „rtythme en arceau”. Acest semnal nu este afectat de stimuli vizuali sau de efort intelectual, deși s-au detectat creșteri ale acestui ritm în aproape 50% din timpul paternului vizual. Ritmul mu dispare la adulți în timpul stării de somnolență și nu este întâlnit în timpul somnului.

Figură I.5 Ritmul mu

Undele beta.

Beta este gama de frecvențe de la 15 Hz până la 30 Hz și o amplitudine de 5-30 V. Undele beta sunt neregulate și semnifică desincronizarea activității neuronilor corticali. Se observă de obicei pe ambele părți în distribuție simetrică și este cel mai evident în regiunea parentală anterioară și frontală posterioară din creier. Activitatea beta este strâns legată de comportamentul, în general, atenuat în timpul mișcării active. Amplitudinea scăzută beta cu frecvențe multiple și variate este adesea asociată cu gândirea activă, ocupată sau cu anxietatea și concentrarea activă. Dacă ritmul beta este dominant, acesta este asociat cu diverse patologii și efecte negative din cauza consumului de droguri, în special benzodiazepine.

Figură I.6 Undele beta

Undele gamma.

Undele gamma au frecvențe de aproximativ 30-100 Hz. Despre ritmurile gamma se crede că reprezintă legătura diferitelor populații de neuroni, împreună într-o rețea cu scopul de a efectua o anumită funcție cognitivă sau motorie. Undele sunt originare din talamus, acestea mătură creierul din fata spre spate, de 40 de ori pe secundă. Aceste unde sunt înregistrate de electroencefalogramă în condiții de activitate corticală superioară, de exemplu: percepția, teama, conștiința.

Figură I.7 Undele gama

Unde EEG normale dar atipice:

Lambda -POSTS

Figură I.8 Lambda -POSTS

Complexe K

Figură I.9 Complexe K

Unde V

Figură I.10 Unde V

Fusuri de somn

Figură I.11Fusuri de somn

Variante normale de EEG

Ritm psihomotor (ritm armonic theta)

Figură I.12 Ritm psihomotor

Vârfuri Wicket

Figură . Vârfuri Wicket

Ritm Mu (en arceau)

Figură I.14 Ritm Mu

Vârfuri mici ascuțite ale somnului (BETS/SSS) –

Figură I.15 Vârfuri mici ascuțite ale somnului (BETS/SSS)

Ritmul de 6 si 14 HZ

Figură I.16 Ritmul de 6 si 14 HZ

Vârf-undă 6Hz (vârfuri și unde fantomă)

Figură I.17 Vârf-undă 6Hz

Paraziți în achiziția semnalului EEG

În procesul de achiziție, semnalul EEG este însoțit de semnale cu origine non-cerebrale. De obicei aceste semnale parazite au amplitudinea mai mare relativ cu semnalul cerebral.

Exemple de semnale parazite:

Semnale induse de ochi (include clipirile, mișcările oculare și activitatea musculară extra-oculară)

Electrocardiograma sau ECG (cardiace)

Electromiografia sau EMG (activare musculara)

Orice mișcare a corpului

Transpirație

Puls

Mișcarea electrodului care achiziționează semnalul

Baterie descărcată

Semnalele parazite induse de ochi sunt cauzate de diferența de potențial dintre cornee și retină care este mult mai mare comparativ cu potențialul cerebral. Potențialul de dipol care apare între cornee și retină este determinat de proprietățile diferite ale globului ocular. Potențialul dintre cornee și retină care este numit potențialul corneo-retinal variază intre 300 și 1200 V, iar valoarea lui medie este în jurul 1000 V. Atunci când ochii și pleoapele sunt complet închise, semnalul EEG nu este afectat de dipolul cornee-retină. Cu toate acestea, ochiul clipește de mai multe ori pe minut și are mai multe mișcări pe secundă. Mișcări pleoapelor, apar mai ales în timpul mișcări verticale ale ochilor și provoacă un potențial mare, văzut mai ales în diferența dintre canalele de deasupra și dedesubtul ochilor ale semnalului Electrooculografíc (EOG).

Sistemul 10-20

Sistemul 10-20 este o metodă internațională de poziționare și aplicare a electrozilor pe scalp în timpul testelor și experimentelor. Această metodă a fost dezvoltată pentru a asigura o standardizare astfel încât rezultatele testelor să fie comparate între ele. Acest sistem este bazat pe relația dintre locația electrozilor și zona cortexului cerebral. Sistemul 10-20 se referă la faptul că distanțele reale dintre electrozi sunt fie de 10 % sau 20 % din totalul față – spate sau distanța dreapta-stânga a craniului.

Fiecare cerc are o literă pentru identificarea lobului și un număr pentru a identificarea locația emisferei cerebrale. Literele F,T,C,P și O vin de la lobul frontal, temporal, central, parental, occipital. Se observă ca litera „C” este folosită doar pentru identificare, ea nu vine de la lobul central. Litera „z” ( zero) se referă la un electrod plasat pe linia mediană. Numere (2,4,6,8) se referă la electrozi poziționați pe emisfera dreaptă, în timp ce numerele impare (1,3,5,7) se referă la electrozi de pe emisfera stânga. În plus, literele A, Pg și Fp identifică lobul urechii, nazofaringian și frontul central. Două repere anatomice sunt utilizate pentru poziționarea esențială a electrozilor EEG: în primul rând, nasion care este zona clar deprimat între ochi, chiar deasupra nasului; în al doilea rând, inionul, care este cel mai jos punct al craniului din spatele capului și este în mod normal indicat printr-o denivelare proeminentă.

Figură I.18 Repere anatomice pentru poziționare electrozilor

Montarea electrozilor în cazul înregistrării EEG

Montarea electrozilor se face:

montaj diferențial (bipolar)

referențial (monopolar)

Montajul diferențial

Figură I.19Montaj diferențial (bipolar)

(I.1)

Montajul referențial

Figură I.20 Montaj referențial (monopolar)

(I.2)

Amplificare și filtrare

Amplificare

Semnalul analogic de la dispozitivele EEG trebuie amplificat de la 100 până la 100000 de ori pentru a putea fi vizualizat, înregistrat și convertit în semnal digital.

Filtrare

Semnalul se filtrează analog pentru a elimina „zgomotul de fundal”, exemplu cel mai cunoscut este semnalul de la tensiunea de alimentare de 50 Hz, astfel acest filtru elimină frecvențele peste 40 Hz sau cele cuprinse în intervalul 50-60 Hz. Filtrare se mai face și pe semnalele cu frecvență joasă care sunt determinate biopotențialele fiziologice (respirația).

Protecție supratensiune

Trebuie asigurată protecția pentru supratensiune tranzitorie a dispozitivului EEG, curentului de alimentare și pacientului.

înregistrarea EEG

Înregistrarea traseelor EEG la om se face la nivelul craniului, deoarece pielea capului nu este un izolator electric. Datorită faptului că electrozii de înregistrare sunt departe de cortex, amplitudinea potențialelor înregistrate este mică. În schimb dacă înregistrarea s-ar face la nivelul cortexului, atunci amplitudinea curenților măsurați ar fi de 10 ori mai mare. Electrozii de înregistrare, au o suprafață mare și înregistrează un amestec de curenți extracelulari de la toți neuronii aflați în vecinătatea lor. Dacă electrodul ar avea suprafață de 1 mm2, atunci aproximativ 100.000 de neuroni vor fi localizați sub electrodul de măsura la o adâncime de 0,5 mm. Dar când înregistrarea este făcută prin craniu aria pe care o acoperă electrodul de măsură este de aproximativ 10 ori mai mare. Se estimează că astfel electrodul înregistrează activitatea a aproximativ 106 neuroni. Fluctuațiile mari de amplitudine ale potențialelor se produc de obicei atunci când majoritatea neuronilor de sub electrod se activează în același timp. De aceea, se presupune că principala sursă a curenților EEG sunt neuronii cu dendrite orientate paralel cu scoarța cerebrală sau neuronii care sunt localizați ceva mai profund în scoarța cerebrală și care se extind spre suprafață.

Semnificatia clinica a EEG

Monitorizarea anesteziei

Unele etape ale anesteziei pot fi recunoscute după caracteristicile EEG. Interpretarea EEG ajută la reglarea administrării anestezicului astfel încât anestezia să fie menținută la o anumită adâncime.

Hemoragii craniene

Hemoragiile între cortex și craniu sunt caracterizate prin amplitudini reduse ale semnalului EEG. Hematomul ce se produce în timpul hemoragiei împinge cortexul în jos, astfel mărindu-se distanța dintre electroni și electrozi.

Crizele epileptice

În timpul crizelor epileptic semnalul EEG se caracterizează printr-o puternică sincronizare a neuronilor, aproximativ 3 Hz, aceste sincronizări duc la apariția crizelor focale și generalizate. Durata acestor crize variază și sunt caracterizate prin una sau mai multe crize repetitive. Crizele apar spontan și pot duce la turburări diferite. Cauzele exacte ale epilepsiei nu se cunosc, aceasta fiind un sindrom, nu o boală. Epilepsia nu se poate trata.

Moartea cerebrală

Dacă aprovizionarea cu oxigen a sistemului nervos este oprită de la 8 până la 12 minute, atunci sistemul nervos central suferă leziuni ireversibile. În acest caz, EEG dispare complet (linie de zero sau izoelectrică). Încetarea activității creierului este un criteriu cert de moarte.

Sisteme de achiziție a semnalului electroencefalografic

Scurt ISTORIC al DISPOZITIVElor low-cost EEG

În 2004 s-a lansat Open EEG Modular EEG un hardware open source. Software-ul open source compatibil include un joc pentru echilibrarea unei mingi.

În 2007 NeuroSky a lansat primul EEG accesibil pentru consumatori, împreună cu jocul NeuroBoy. Aceasta a fost, de asemenea, primul mare dispozitiv EEG fără a fi nevoie utilizarea unor soluții sau geluri pentru electrozi.

În 2008 OCZ Technology a dezvoltat dispozitiv pentru jocurile video, acesta se bazează în primul rând pe electromiografie.

În 2008, Final Fantasy dezvoltator Square Enix, a anunțat parteneriatul cu NeuroSky pentru a crea un jocul, Judecca.

În 2009 Mattel a anunțat un parteneriat cu NeuroSky pentru a elibera Mindflex, un joc care a folosit un dispozitiv EEG pentru a pilota o minge printr-o cursă cu obstacole. Este de departe cel mai bun EEG care a fost comercializat.

În 2009, Milton Industries în parteneriat cu NeuroSky au eliberat Star Wars Force Trainer, un joc conceput pentru a crea iluzia de a poseda „Forța” exact ca în filmul Star Wars.

În 2010, NeuroSky adăugat o funcție clipire și electromiografia dispozitivul Mindset.

În 2011, NeuroSky a lansat MindWave, un dispozitiv EEG conceput pentru scopuri educaționale și pentru jocuri. MindWave câștigat premiul Guinness Book of World Records atribuit pentru " Heaviest machine moved using a brain control interface ".

În 2011, Rhythmlink a lansat Disposable WebbedTM EEG Electrodes, un aparat EEG cu un singur electrod de unică folosință. Webbed Electrode oferă o suprafață mai mare de contract cu materialul conductor și o experiență mai confortabilă pentru utilizator.

În 2012, Necomimi a lansat un gadget, neurowear, un set de căști cu urechi pentru pisici. Setul este o unitate NeuroSky MindWave.

În 2014, OpenBCI a lansat o interfață creier-calculator open source, după o campanie de Kickstarter de succes în 2013. OpenBCI are 8 canale, extensibile la 16, și sprijină EEG, EKG, EMG. OpenBCI se bazează pe Texas Instruments ADS1299 IC și Arduino sau microcontroler PIC, și costă 399 dolari pentru versiunea de bază. Acesta utilizează electrozi standard de metal și pastă conductoare.

NeuroSky

Compania NeuroSky

NeuroSky este companie care fabrică dispozitive Brain-Computer Interface (BCI) , aceasta a fost fondată în 2004 în Silicon Valley, California. Compania folosește tehnologiile electroencefalografiei (EEG) și electromiografiei (EMG) pentru a se potrivi pe o piață de divertisment (jocuri si jucării), educație, auto și sănătate.

Creierul uman este format din miliarde de neuroni interconectați, modelele de interacțiune între aceste neuroni sunt reprezentate de gânduri și stări emoționale. Fiecare interacțiune între neuroni creează o descărcare electrică minusculă, numai că această descărcare este imposibil de măsurat din afara craniului. Cu toate acestea, activitatea creată de sutele de mii de descărcări în valuri pot fi măsurate.

Diferitele stagii ale creierului sunt rezultatul diferitelor modele de interacțiune neuronale. Aceste modele duc la undele caracterizate prin diferite amplitudini și frecvențe astfel încât valuri între 12 și 30 hertzi, undele beta, sunt asociate cu concentrarea, în timp ce undele între 8 și 12 hertzi, undele alfa sunt asociate cu relaxare și o stare de calm mental. Contracția mușchilor este, de asemenea, asociată cu modele unice, izolarea acestor modele este modul în care unele dispozitive NeuroSky folosind diferiți algoritmi detectă atunci când o persoană clipește.

Toate aparatele electrice produc astfel de unde, prin urmare toate dispozitivele electrice creează un anumit nivel de "zgomot" ambiental care interferează cu undele provenite din creier, acesta este motivul pentru care cele mai multe dispozitive EEG au probleme de măsurare, ele par să măsoare unde asemănătoare cu cele celebrele chiar dacă aparatul nu se află pe capul unei persoane. În trecut dispozitive EEG rezolvau această problemă prin măsurarea acestor semnale în medii unde activitatea electrică este strict controlată și creșteau puterea semnalului provenit din creier prin aplicarea unor soluții conductive.

Cu toate acestea, majoritatea oamenilor nu au la dispoziție camere libere fără dispozitive electronice și nici nu doresc să aplice un lichid conductor pe cap de fiecare dată când folosesc un dispozitiv pentru a măsura EEG. Astfel încât NeuroSky a dezvoltat algoritmi complecși pentru a filtra "zgomotul" lor.

În cartea tehnica de NeuroSky este susținut faptul că tehnologia ThinkGear are acuratețe de 96% la fel de precisă ca și un EEG folosit în cercetare5

NeuroSky vinde, de asemenea, senzori fără contact la institutele de cercetare. Acești electrozi pot măsura undelor cerebrale milimetri de la nivelul scalpului și astfel, pot fi cu ușurință utilizați. Acești senzori sunt un progres tehnologic semnificativ prin faptul că sunt singuri senzori EEG fără contact dezvoltați.

NeuroSky MindWave

MindWave este un produs NeuroSky care a fost scos pe piață în anul 2010 în China și în anul 2011 în SUA și Europa. Prețul de doar 99 $ l-a făcut cel mai ieftin dispozitiv EEG produs vreodată. MindWave a cost comercializat atât ca dispozitiv pentru educație cat și pentru distracție. MindWave a câștigat Guinness Book of World Records award for “Heaviest machine moved using a brain control interface”

Figură II.1 NeuroSky MindWave elemente

Dispozitivul NeuroSky este alcătuit din:

Bandă ajustabilă pentru cap

Buton de pornire/oprire

Senzor pentru frunte

Loc pentru baterie

Cablu flexibil pentru ureche

Cip pentru ureche

ThinkGear

ThinkGear este o tehnologie NeuroSky care permite dispozitivelor să citească undele cerebrale. Această tehnologie este alcătuită din senzorul care este plasat pe frunte, punctul de referință care este alcătuit din alt senzor situat în cipul prins de ureche și chipul din interiorul dispozitivului care procesează toate datele.

eSense

eSense este un algoritm creat de NeuroSky pentru a clasifica stările mentale (stările de atenție și meditație). eSense se folosește de tehnologie NeuroSky ThinkGear care amplifică semnalul cerebral neprelucrat și elimină semnalul provenit de la zgomotul ambiental și cel datorat mișcării mușchilor. Algoritmul eSense este aplicat semnalului rămas și rezultă valori eSense standardizate, se observă că valoarea eSense standardizată nu este un număr exact, dar în schimb reprezintă un domeniu de măsură. Atenția eSense indică „focusul” mental al utilizatorilor.

Scala valorilor eSense este relativă de la 1 la 100, dacă valorile eSense sunt cuprinse în 40 și 60 aceasta sunt considerate „neutre” și sunt similare cu „ liniile de bază” stabilite în tehnicile de măsură a undelor cerebrale convenționale. Valorile cuprinse între 60 și 80 sunt considerate „ușor crescute” și sunt interpretate ca un nivel mai mare decât cel normal (nivelele de atenție și meditație pot fi mai mari pentru o persoană). Valorile între 80 și 100 sunt considerate „elevate” acestea arătând nivelurile superioare ale atenției și meditației. În mod similar valorile cuprinse între 20 și 40 (nivel redus eSense) și cele cuprinse între 1 și 20 (nivel foarte redus eSense) indică stările de distragere a atenției, agitație sau anomalii.

suntslow-adaptive

NeuroSky MindSet

MindSet folosește tehnologia Bluetooth pentru transmiterea datelor și include modulul Bluetooth pentru calculator în cazul în care calculatorul nu are unul incorporat. Mindset este compatibil cu toate sistemele de operare Windows, Mac OS, LINUX chiar și cu platforme de operare pentru mobile, Android . Modulul Bluetooth oferă posibilitatea unei conexiuni audio pe două canale, are microfon și poate fi utilizat ca dispozitiv mâini libere.

Figură II.2 NeuroSky MindSet

MindSet este alcătuit din:

Senzor frunte

Suport senzor frunte

Buton de apel

Buton pornire/oprire

Senzor urechi

Microfon

Buton Împerechere/media

Mini-B port pentru încărcare

Emotiv systems

Compania EMOTIV SYSTEMS

Emotiv System’s este o companie Australiană care dezvoltă dispozitive brain–computer interfaces bazate pe tehnologia EEG. Produsele companiei Emotiv System sunt destinate pentru jocuri video, se dorește ca pe viitor aceste dispozitive să fie utilizate în medicină, realitate virtuală, educație, robotică și alte domenii.

Emotiv EPOC

Figură II.3 Emotiv Epoc

Emotiv EPOC este un dispozitiv EEG de mare rezoluție, canale multiple, portabil care a fost dezvoltat pentru aplicații practice de cercetare. Cei de la Emotiv pun la dispoziție trei librării pentru dezvoltare de software:

Performance Metrics and Emotional States

Facial Expressions

Mental Commands

Emotiv Insight

Figură II.4 Emotiv Insight

Emotiv Insight este un dispozitiv de ultimă generație, acesta va fi scos pe piață în vara anului 2015, prețul dispozitivului va fi de 300$.

Specificațiile dispozitivului:

5 canale

Conectare wireless

Datele de la cască fiind ușor de înțeles

Compatibil cu sistemele de operare WIN7, OSX, LINUX, Android, iOS

Dispozitivul cu 5 trasee va transferă datele pe smartphone cu tehnologia Bluetooth 4.0. 

Nihon Kohden

NIHON KOHDEN este o companie Japoneză ce fabrică echipamente medicale, această companie este recunoscută la nivel mondial datorită implementării celor mai avansate tehnologii în domeniul neurologiei. Compania este prezentă pe piață cu o serie de dispozitive și echipamente avansate pentru studiul neurologic de rutină sau de cercetare.

Neurofax

Sistemul Neurofax EEG-9100 oferă toate beneficiile unui dispozitiv digital portabil pe baza de laptop. Acesta excelează în versatilitatea configurațiilor corespunzătoare cerințelor individuale. Datorită celor 32 de canale, reprezintă alternativa ideală pentru înregistrarea diagnosticărilor de rutină.

Figură II.5 Sistemul Neurofax EEG-9100

Cele 3 canale bipolare integrate oferă posibilitatea efectuării de măsurători avansate în domeniul polisomnografiei. Pachetele software oferite în standard seriei Neurofax, incluzând funcții precum mapping de frecvența și amplitudine.

Galileo Mizar Light

Galileo Mizar Light este o stație mobilă și ergonomică, pentru achiziția și vizualizarea în domeniul medical al semnalelor electrice. Datorită performanțelor hardware și software ridicate acesta suportă orice fel de aplicație neurofozoologica:

EEG standard

Potențiale evocate și legate de evenimente

Monitorizare și video EEG

Figură II.6 Galileo Mizar Light

Descrierea aplicației software

LabVIEW

Prezentare general

LabVIEW este acronim de la Laboratory Virtual Instrumentation Engineering Workbench, LabVIEW este un limbaj care folosește programarea grafică, acest limbaj grafic este utilizat ca mijloc de programare desemnat controlului, analizei și afișării datelor. Utilizatori folosesc icoane în loc de linii de cod sau text pentru a crea aplicații. Spre deosebire de programarea cu linii de cod unde instrucțiunile determină ordinea de executare a programului, în LabVIEW se folosește metoda fluxului de date, în acest caz fluxul de date determina executarea programului. Această metodă consumă mai puțin timp decât programele clasice datorită interfeței grafice care este intuitivă și mai ușor de înțeles.

LabVIEW este folosit mai ales pentru realizarea măsurătorilor și monitorizarea unor procese automate. Pentru scrierea programelor se folosește limbajul grafic G, limbajul grafic folosit de LABVIEW este de generația a 5-a, mediul LabVIEW având mai multe de funcții predefinite pentru achiziție, prelucrare, afișare și transmitere a datelor. LabVIEW este unul din primele limbaje de programare grafică folosite în achiziția de date și în tehnica de calcul.

Aplicațiile realizate în LabVIEW au denumirea de instrumente virtuale sau Visual Instruments, la bază acestora stând conceptele de modularizare și ierarhie arborescentă. Când se proiectează și se implementează un IV, trebuie să se țină cont de două lucruri:

programul să poată fi utilizat ca program principal

programul să fie subrutină în componenta unui alt IV.

Un IV utilizat la realizarea unui alt IV se numește sub IV, având rolul unei subrutine. Prin crearea și utilizarea de sub IV la realizarea altor IV, utilizatorul definește ierarhii de IV. LabVIEW oferă posibilitatea utilizatorului de a-și face propria interfață grafică care este un set de instrumente și obiecte.

Avantajul principal al instrumentație virtuale față de instrumentația clasică este că instrumentația virtuală poate fi transformată prin programare și poate fi separată de măsură sau dispozitive care controlează instalații electrice automatizate. Astfel utilizatorul poate avea diferite aparate de măsură, pe un singur calculator cu costuri minime.

LabVIEW oferă un sistem complex de programare cu diferite posibilități de analiză, într-o arie mare de aplicații. Acest program are o multitudine de funcții integrate, module adiționale pentru analiza măsurătorilor și a procesării semnalelor. Cu ajutorul acestor unelte, se pot analiza măsurătorile în timp real, iar folosind funcțiile din program utilizatorul poate să își facă proprii algoritmi pentru transforma datele brute în informație utilizabilă.

Funcții LabVIEW

Funcții primitive:

operații aritmetice, operații logice

partajare, concatenare

data, timpul

sin, cos, tg, ctg

Funcții statistice:

medie, abatere standard, variantă, mediană, histograme

regresie liniară, polinomială, exponențială, reziduală

Procesarea numerică a semnalelor:

transformata Fourrier, putere spectrală, convoluția, corelare

integrarea, diferențierea, interpolarea, decimarea

generare impuls, puls, dreptunghi, triunghi, exponențială, rampă

Filtre:

trece jos, trece sus, trece bandă, oprește band

Metode numerice:

analiză factorială

adunare, scădere

(copiază paragraful următor din ultima variantă pe care ți-am trimis-o)

Principii de programare în LABVIEW

. La salvarea ferestreîfișiercare are laredeschiderea

fișierului panoul frontalPentru sau a schimbarea în fereastra,trebuie selectata obținea blocWindowssus al meniului

Panoul frontal al aplicației pentru analiza atenției

Panoul frontal al aplicației are o interfața simplă.

Figură III.2 Panou frontal aplicație

Zona de control

În aceasta parte a panoului frontal, utilizatorul aplicației are posibilitatea să facă setări esențiale pentru conectarea dispozitivului NeuroSky.

Alegerea portului este esențială pentru conectarea dispozitivului NeuroSky, deoarece utilizatorul aplicației va utiliza porturile USB disponibile la PC.

Calitatea semnalului acest element oferă utilizatorul informații despre starea conexiunii, dacă dispozitivul nu este conectat toate liniile de semnal vor fi stinse, în schimb după ce dispozitivul se conectează liniile de semnal se vor aprinde în funcție de intensitatea semnalului( o linie pentru semnal foarte slab, iar dacă semnalul e foarte bun se vor aprinde 5 linii) semnalul este dinamic și se actualizează la 3 secunde.

Alege unde să salvezi datele oferă printr-o singur click posibilitatea salvării datelor oriunde pe PC pentru ca mai apoi să poată fi deschise cu un editor de text.

Mesaj semnal se află sub elementul care arată intensitatea semnalului și aici vor apărea mesaje în funcție de intensitatea semnalului (fără semnal, semnal slab,.., semnal puternic)

Date utilizator oferă posibilitatea atribuirii de informații cum ar fi nume, prenume, vârsta și sex împreună cu date măsurate pentru o identificare și o analiză mai ușoară a datelor.

Zona de Start/Stop

Durata măsurătorii se stabilește după ce casca s-a conectat cu succes la aplicație, semnalul este bun sau foarte bun și s-au completat toate câmpurile anterioare. Acest interval este perioada de timp în care programul achiziționează date și apoi le prelucrează, după fiecare citire programul se reinițializează.

Butonul de Start pornește achiziția de date, iar prin reapăsarea lui împreună cu butonul stop oprește achiziția de date, închide conexiunea cu casca și închide programul.

Zona de vizualizare și analiza date

În această zonă utilizatorul are posibilitatea să aleagă între:

Măsurarea atenției

Măsurarea meditației

Măsurarea numărului de blink (de câte ori clipești)

Figură III.3 Interfață atenție/meditație

Schimbare între citirea atenției sau meditației se face prin selectarea tipul de achiziție din chenarul din stânga sus.

Pe aceasta interfață se poate citi valoare atenției și meditației, aceste valori sunt afișate la fiecare minut în stânga jos, iar valorile peste 70 sunt calculate procentual în intervalul de timp ales și afișate în dreapta jos.

Aspectul graficului se poate modifica cu ajutorul „Raw Data”. Se poate schimba modul în care arată graficul.

Figură III.4 Interfață blink

Interfața pentru analiza blink are un elementul „blink Strength” care indică intensitatea cu care ochii au clipit, ledul „Blink” se aprinde când se înregistrează un blink, apoi valorile sunt contorizate în caseta text de mai jos. La sfârșitul perioadei selectate, se va aprinde un led, care indică dacă persoana înregistrată clipește normal, prea des sau prea rar. Comutarea între interfața pentru măsurarea atenției sau meditației și interfața pentru blink se face prin simpla comutare între ferestre.

Componente diagramă block

Inițializare program

Figură III.5 Inițializare program

În partea de inițializare a dispozitivului NeuroSky MindWave o serie de funcții pregătesc dispozitivul EEG pentru o nouă citire de date.

Figură III.6 ThinkGear Clear Connections

Această funcție închide toate conexiunile existente și deschide driverul Think Gear .

Figură . ThinkGear Create Task

Această funcție șterge toate conexiunile aferente portului selectat și creează o conexiune nouă.

Figură III.8 ThinkGear Enable Blink Detect

Funcția ThinkGear Enable Blink Detect detectează când utilizatorul clipește.

Figură III.9 ThinkGear Start Task

Funcția ThinkGear Start Task pornește procesul ThinkGear, stabilirea conexiunii între cască și modulul RF poate să dureze până la 10 secunde.

Analiza semnal

Partea din diagrama bloc care se ocupă cu calitatea semnalului și afișarea unor mesaje este alcătuită din doua instrucțiuni case.

Figură III.10 Structura case pentru calitatea semnalului

Această structura casa atunci când este adevărată, se calculează calitatea conexiunii cu casca în valori de la 1 la 100, valorile sunt stocate intru-un shift register. Iar când structura case este falsă programul trece mai departe. Funcția care calculează calitatea conexiuni este „ThinkGear Signal Quality”.

Figură . ThinkGear Signal Quality

Figură III.12 Structurile case pentru a afișa calitatea semnalului

Pentru afișarea calității semnalului în program am folosit o structură case, în funcție de valoare de intrare vom avea șase cazuri posibil, în funcție de caz pe panoul frontal vor fi aprinse niște linii de semnal și vor fii afișate diferite mesaje:

Cazul 0: nici o linie de semnal , mesajul „Lipsă semnal”

Cazul 1: o linie de semnal , mesajul „Semnalul este foarte slab!”

Cazul 2: doua linii de semnal , mesajul „Semnalul este slab”

Cazul 3: trei linii de semnal , mesajul „Semnalul este bun!”

Cazul 4: patru linii de semnal , mesajul „Semnalul este bun!”

Cazul 5: cinci linii de semnal , mesajul „Semnalul este foarte bun!”

Figură III.13 Structura case Blink

Structura case blink este alcătuită dintr-o structură repetitivă while, această structură este alcătuită din mai multe structuri secvențiale, prima structură secvențială resetează booleanul care afișează clipirea și devine fals, funcția principală din această structură while este ThinkGear Blink Strenght, funcția returnează intensitatea clipitului în numere de la 1-200, acesta funcționează doar după ce s-a detectat clipirea. După ce funcția Blink Strenght a detectat clipirea programul întră în altă structură secvențială, în care booleanul care afișează clipirea devine adevărat, iar apoi în alta structură secvențială care are un timp de așteptare de o 1 secundă.

Fiecare clipire este contorizată într-un shift register, iar apoi valorile sunt comparate cu un interval și pe baza unui algoritm se dă comandă pentru activarea unui boolean care aprinde un led pe panoul frontal.

Figură III.14 ThinkGear Blink Strenght

Figură III.15 Structura case Atenție/Meditație

La fel ca și structura case blink, aceasta are în componentă o structură while care se execut. În funcție de cazul selectat la ieșire din structura case aveam valori aferente cazului respective.

Figură III.16 Cazul Meditație

Figură III.17 Cazul atenție

Figură III.18 ThinkGear Read

Această funcție citește valoare atenției/meditației de la dispozitivul NeuroSky MindWave, iar la ieșirea din funcție avem un șir de valori.

Salvarea datelor

Figură III.19 Funcțiile aferente salvării datelor

Datele sunt salvate cu ajutorul funcțiilor:

open/create/replace file

set file position

write to a text file

close file

Ordinea de execuție este de la stânga spre dreapta, înainte de a ajunge în funcția „write to text file” șirurile de caractere sunt concatenate într-un singur sir de caractere cu ajutorul funcției de concatenare.

Figură III.20 Funcția de concatenare

Figură . Blocul decizional pentru salvarea datelor de la funcția de clipire

Figură III.22 Blocul decizional care salvează datele în funcție de tipul datelor citite

Pentru a putea salvarea șirul de numere în sir de caractere folosim funcția „number to decimal string”.

Figură III.23 Funcția number to decimal string

În partea finală a executării programului aveam funcția care închide conexiunea cu dispozitivul NeuroSky, această funcție se execută doar când programul iese din bucla principală. Iar în cazul unei conexiuni eșuate vor fi afișate erorile.

Figură III.24 Închiderea conexiunii

Instrucțiuni instalare

Pentru a putea folosi casca NeuroSky împreună cu LabVIEW trebuie să se respecte o serie de instrucțiuni:

În primul rând este necesar ca laptopul/PC pe care se dorește colectarea de date să aibă sistemul de operare Windows 7 versiune pe 32 de bit.

Trebuie instalat LabVIEW 2011.

Urmează apoi programul MindWave de la NeuroSky, acest program are o serie de update, de preferat ultima versiune.

Un alt program important este VI Package Manager, acesta după instalare oferă posibilitatea instalării unor biblioteci NeuroSky, cu alte cuvinte oferă limbajului de programare LabVIEW posibilitatea accesări datelor pe care LabVIEW le citește.

Instalarea bibliotecii „labview-neurosky_driver-1.1.” aceasta este ultima bibliotecă apărută pentru LabVIEW 2011.

Instalarea programului ThinkGear.

Date experimentale și concluzii

Date experimentale

Sistemul realizat a fost testat pe un număr mare de persoane pentru a se putea trage concluzii cu privire la eficiența lui. Pornind de la ideea de diversitate organismelor umane și de la faptul că sistemul utilizat este de o simplitate majoră, numărul mare de determinări conduce la rezultate statistice care susțin eficiența testării.

Gradul de concentrare al unei persoane depinde de starea în care se afla acea persoana, de modul în care este influențat de problemele zilnice, de starea de oboseală și nu în ultimul rând de antrenament sau de modul în care acel individ este capabil să-și mențină concentrarea un timp cat mai îndelungat.

Daca ținem cont ca exista profesii in care este necesara menținerea gradului de concentrare pe o durata foarte lunga (de exemplu piloți, conductori de trenuri de mare viteza, operatori din camere de comanda si control, dispeceri, operatori din domeniul energeticii, sportivi etc), aplicația propusa permite pe de o parte monitorizarea continua a acestora sau testarea periodica pentru a evalua capacitatea unui individ de a profesa.

Aplicația propusa in aceasta lucrare permite:

Evaluarea nivelului de atenție pe o perioada stabilita in funcție de activitățile ce se doresc realizate, in funcție de eventualii stimuli externi sau de condițiile oferite de mediu. Exista posibilitatea evaluării continue a nivelului de atenție si semnalizarea situațiilor in care acesta scade repetat sub anumite valori de prag impuse.

Evaluarea nivelului de meditație pe o perioada pentru persoane supraexcitate sau supuse unor stimuli externi ce tind sa-i sustragă atenția, evaluarea capacitații unei persoane de a-si controla si focaliza activitatea cerebrala, de a contempla, de a se odihni in condiții din cele mai variate, de a trece ușor de la o stare foarte excitata la una de liniște si contemplare.

Evaluarea frecventei clipirilor si a timpilor in care ochiul este închis pentru monitorizarea gradului de oboseala. Astfel, creșterea frecventei clipirilor peste un prag stabilit statistic anterior poate indica o oboseala accentuala a ochilor si o reducere a informațiilor vizuale captate, iar o scădere spre zero a frecventei indica trecerea individului de la starea de veghe la starea de somn. Ambele cazuri fiind periculoase, aplicația poate monitoriza si poate semnala astfel de situații ce pot conduce la catastrofe daca persoana monitorizata desfășoară activități ce necesita atenție maxima.

In tabelul următor sunt prezentate câteva date experimentale preluate in timpul testărilor realizate. Aplicația împreună cu casca NeuroSky a fost utilizată pentru a evalua nivelul de oboseala al angajaților care lucrează foarte mult la computer. In urma analizei datelor se pot obține informații despre nivelul lor de atenție și se pot identifica eventualele probleme ale ochilor in vederea recomandării unui consult oftalmologic.

Tabelul III.1. Date experimentale

Figura III.1. Reprezentare rezultate experimentale

In figura III.1. este reprezentat nivelul atenției unor angajați într-o firma de software la revenirea din pauza de masa. Se observa ca nivelul atenției creste progresiv dar aceasta creștere este diferita de la un individ la altul.

Concluzii

Lucrarea prezinta o aplicație proiectata, realizata si testata, destinata evaluării nivelului atenției la persoane ce desfășoară activități ce necesita un nivel ridicat de concentrare. Sunt prezentați toți pașii necesari utilizării echipamentului si structura hardware si software astfel încât aplicația sa poate fi ușor modificata si personalizata daca acest lucru se impune.

Inovația constă în simplitatea interfeței grafice, prețul redus al dispozitivului NeuroSky și posibilității salvării datelor într-un fișier de tip txt pentru analiza ulterioara a rezultatelor si structurării unui istoric al fiecărei persoane testata.

Evaluarea semnalului electroencefalografic se realizează cu un dispozitiv simplu si ieftin, ce are nevoie de doar doi electrozi de achiziție, unul de referința, plasat pe lobul urechii si unul plasat pe zona frontala.

Echipamentul este destinat persoanelor ce desfășoară activități de pilotare, supraveghere, dispecerat si nu in ultimul rând sportivilor care pot sa-si piardă starea de concentrare datorita oboselii sau al diferiților știmului sonori si vizuali din mediu. Se pot selecta trei tipuri distincte de testări:

Evaluarea nivelului de atenție pe o perioada stabilita in funcție de activitățile ce se doresc a fi efectuate;

Evaluarea nivelului de meditație pe o perioada distincta;

Evaluarea frecventei clipirilor si a timpilor in care ochiul este închis pentru monitorizarea gradului de oboseala.

Dezavantajele pe care le are acest sistem sunt legate de limitările dispozitivului NeuroSky MindWave, care are doar un singur canal EEG și de faptul că aplicația funcționează doar pe Windows 7.

Studiul poate fi continuat prin:

Completarea aplicației software cu stimuli sonori si auditivi care sa se declanșeze aleator pentru a incerca distragerea atenției persoanei testate;

Completarea aplicației cu un sistem de pornire a unei sirene in cazul in care se înregistrează declanșarea stării de somn la persoana monitorizata;

Dezvoltarea aplicației pentru alte echipamente de monitorizare a semnalului electroencefalografic, mai complexe si care asigura o precizie sporita;

Evaluarea nivelelor minime necesare pentru o persoana evaluata in funcție de profesie, vârsta, tip de activități, astfel încât sa se poată face o evaluare obiectiva, clara si de necontestat.

Impactul reducerii taxei pe valoare adăugată

Introducere

Reducerea TVA de la 24% la 9% la alimente reprezintă al doilea mare șoc produs în economie după introducerea cotei unice de impozitare la 1 ianuarie 2005. Cum decizia de introducere a cotei unice de impozitare s-a dovedit benefică în timp, se estimează că și decizia de reducerea a TVA la alimente va impulsiona consumul, astfel va determina creștere economică.

În continuare voi analiza impactul reducerii TVA la alimente de la 24% la 9%, folosind date statistice ale anului 2014 și analizând unele afirmații ale diferitor analiști economici, politicieni și părerea pe care o au instituțiile internaționale de creditare.

Analiza reducerii TVA

Veniturile și cheltuielile populației pentru primul semestru al anului 2014

Figură V.1 Veniturile și cheltuielile populației

Potrivit analizei celor de INS veniturile totale medii lunare pentru o gospodărie au fost de 2477 lei (928 lei pe persoană), veniturile bănești au fost în medie de 2034 lei lunar pe o gospodărie (762 pe persoană), veniturile în natură de 443 lei lunar pe gospodărie calculate în lei (166 lei pe persoană).

Figură V.2 Structura cheltuielilor totale ale populației

Cheltuielile totale ale gospodăriilor, au fost, în trimestrul I ale anului 2014, în medie, de 2226 lei lunar pe o gospodărie (834 lei pe persoană) această valoare reprezintă 89,9% din nivelul veniturilor totale.

Destinațiile principale ale cheltuielilor făcute în gospodării sunt făcute pe bunuri alimentare, nealimentare, sub forma contribuțiilor, impozitelor, cotizațiilor, acoperirea unor nevoi legate de producția gospodăriei. Se observă că cheltuielile pentru investiții, construcția sau cumpărarea de locuințe, terenuri, dețin o pondere foarte mică de doar 0,2%.

Figură V.3 Structura cheltuielilor totale pe destinații

Conform clasificări standard pe destinații a cheltuielilor de consum (COIPOC), cheltuielile cu produsele alimentare și băuturile nealcoolice au avut în trimestrul 1 al anului 2014, în medie, 40,5% din consumul total al cheltuielilor dintr-o gospodărie.

România poate înregistra o creștere economica de 2,7% in anul 2015, Comisia Europeana in Prognoza de iarna 2015, care indica o îmbunătățire cu 0,3 puncte procentuale a estimării avansului tarii fata de Prognoza de toamna emisa in anul 2014. Executivul comunitar avertizează asupra potențialului efect negativ pe care conflictul Rusia-Ucraina îl are asupra economiei romanesti, ca urmare a deteriorarii perceptiei pietelor si a investitorilor asupra regiunii. 

„Cresterea economica a Romaniei este prognozata sa rămână robusta in 2015 si 2016, in principal datorita consumului intern acompaniat de o piața a muncii stabila. După un declin abrupt in 2014, inflația este așteptată sa rămână moderata. Consolidarea fiscală urmează să continue in 2015” a precizat purtătorul de cuvânt al Comisieu Europene

Cheltuielile pe alimente în Europa

Figură V.4 Cheltuielile europenilor pe produse alimentare

Europenii care cheltuiesc cele mai mari sume de bani pe alimente și băuturi nealcoolice sunt norvegienii, aceștia cheltuie în medie 300 de euro pe lună pentru astfel de produse. Ei cheltuie astfel sume duble fată de media europeană, care este de 150 de euro pe lună. Aceste sume de bani plătite de europeni pe lună pe produsele alimentare par reduse deoarece acestea sunt bazate pe statistici Eurostat ale cheltuielilor întregii populații a fiecărui stat în parte pe an.

Pe locul al doilea se află locuitorii Luxemburgului au plătit, în același an, în medie 216 euro pe lună pentru a cumpăra mâncare și băuturi nealcoolice. Danezii sunt si ei dispuși să aloce sume mari pentru a cumpăra produse alimentare și nealcoolice.

În topul europenilor care sunt dispuși să aloce lunar cele mai mari sume de bani pentru a cumpăra produse alimentare și băuturi nealcoolice se numără și belgienii, grecii, francezii și italienii. Cei mai puțin dispuși să plătească sume mari de bani pe alimente și băuturi nealcoolice sunt cehii, polonezii, ungurii și sârbii.

România avea până la data de 1 iunie avea a doua ce mai mare taxă pe valoare adăugată pe alimente din Uniunea Europeană, după baza de date de la Oficiul European de Statistică Eurostat hrana din Romania este cea mai scumpă și cea mai proastă.

Figură V.5 Dinamica TVA la alimente din UE

Observăm că în Europa, media TVA la alimente este de 11% .

Figură V.6 Variația TVA standard UE

Scăderea TVA la pâine

Pe data de 1 septembrie 2013, taxa pe valoare adăugată la făină și pâine a fost redusă de la 24 la 9%, acesta scăderea a TVA-ului a dus la micșorarea de până 12 procente a prețului la pâine. S-a constatat că după șase luni de la această reducere a TVA, a avut loc o reducere cu 20 % a evaziunii fiscale din acest sector.

Se observă o serie de avantaje datorită reducerii TVA-ului:

Evaziunea fiscală scade

Prețurile produselor scad

Crește puterea de cumpărare

Producția de făină, pâine și produse de patiserie Tabel V-1

O perioadă de aproximativ două luni după aplicarea reducerii TVA la 9% prețurile au scăzut până cu pană 12% , apoi prețurile au început ușor să crească cu valori cuprinse între 0,1 și 0,7%.

Concluzii:

Producția de făină și pâine a crescut din luna septembrie 2013, producția pâinii a crescut cu aproape 10 mii tone și producția de faină cu aproape 20 mii tone, comparativ cu anul 2012. Se pare ca în septembrie 2013 și iunie 2014 s-au consemnat cele mai ridicate sporuri: 20,2% la pâine și 27,1% la făina de grâu și secară în septembrie 2013 , respectiv 22,6% la pâine și 25,1% la făina de grâu și secară în iunie 2014.

Pentru perioada post introducere TVA redus la pâine, septembrie 2013-iunie 2014, cifrele arată o creștere de 18% pe producția de pâine și aproape 16% pe făină.

Figură V.7 Evoluția producției de pâine și faină

Impactul bugetar asupra veniturilor pe perioada 2013-2014 Tabel V-2

În perioada septembrie 2013- iulie 2014 a avut loc o scădere a bugetului general consolidat de 281,4 milioane, cu 0,3 milioane mai puțin decât se estimase.

Datele oficiale, publicate de Ministerul de Finanțe, arată că reducerea TVA la pâine a redus evaziunea cu 300 de milioane de lei, în timp ce patronatele din panificația au calculat o evaziune redusă cu 200 de milioane de lei.

Figură V.8 Evoluția IPC-ului la pâine și pe total

Înainte de reducerea TVA la produsele de panificație unii producători care respectau legea erau nevoiți să vândă sub costurile de producție pentru a face față pieței unde evaziunea fiscală era foarte mare. Pentru acesți producători riscau falimentul din cauza concurenței neloiale. Se extima că 80% din totalul vânzărilor de pe piața de pe acest segment de piață erau nefiscale.

Președintele Consiliului Fiscal Ionuț Dumitru susține că “Dacă s-ar colecta doar 30% din evaziunea fiscală, România ar avea acum excedent bugetar”

Figură V.9 Evoluția ratei profitabilității în activitatea de fabricare a pâinii și produselor de patiserie

Remarcă:

Influența pozitivă a reducerii TVA la produsele de panificație, trebuie apreciată prin prisma reducerii negativității unor indicatori, ca exemplul rata profitabilității.

Productivitatea muncii Tabel V-3

După reducerea TVA din 2013 productivitatea muncii a continuat să se îmbunătățească, chiar dacă societățile care și-au oficializat producția sau locurile de muncă au fost în general societăți mici.

Influența reducerii TVA asupra evaziunii fiscale

Evaziunea fiscală a existat dintotdeauna și cel mai probabil va exista mereu, iar dimensiunile acesteia, nu vor putea fi măsurate niciodată cu exactitate datorită informațiilor mult prea relative.

România a avut, în perioada 2000-2011, cel mai mare decalaj la colectarea TVA, de 42%, în timp ce media europeană a fost de 17%, la polul opus situându-se Suedia, cu un decalaj de numai 3%, ceea ce înseamnă că fiscul român colectează doar 58% din totalul potențial.

În România este atât de des întâlnită astfel încât ar putea depăși valoric sumele alocate de bugetul de stat, se estimează că în România evaziunea reprezintă între 10-14% din PIB, aproximativ 18 miliarde de euro. Astfel evaziunea datorită muncii la negru este de 6% din PIB, evaziunea din TVA 3,6%din PIB, iar veniturile ilegale realizate de populație(chirii neimpozitate) 0,8% din PIB

“Reducerea TVA la alimente este o măsură foarte bună, generic spus, pentru toată omenirea și este păcat să fie compromisă de șmecheri. Consider că evaziunea fiscală în industria alimentară s-ar putea reduce după introducerea cotei reduse de TVA cu 30-40%. Dacă ANAF își întețește controalele, vor fi mai multe și permanente, dar fără a exagera, și dacă ar face și amenzile mai drastice, cred că se poate ajunge la o reducere a evaziunii fiscale cu 60 – 70%, ceea ce înseamnă destul de mult. Va rămâne fără niciun dubiu evaziune 10 – 15% pentru că multe produse vin din import", a declarat președintele Federației Sindicatelor din Industria Alimentara Dragoș Frumosu.

Câștigători ai reducerii TVA

Modificări ale prețurilor la principalele produse Tabel V-4

După o analiză a Ministerului Agriculturii, se observă o creștere de prețuri la produsele alimentare de 0,33% în perioada Aprilie 2015 comparativ cu martie 2015. În condițiile în care prețurile (IPC) la produsele alimentare de bază au crescut, excepție face carnea de porc, peștele și ouăle. Valoare prețului de consum , măsurat prin indicele (IPC), a fost mai mare în medie cu 0,13%, în luna aprilie comparată cu luna martie 2015. Se observă că IPC(%) în perioada aprilie 2014 comparativ cu aprilie 1015 scade la legume, ulei, zahăr și la restul produselor alimentare crește. În raportul celor de la ministerul agriculturi se specifică.

"Preturile de consum, măsurate prin indicele prețurilor de consum (IPC) pentru mărfuri alimentare, au fost mai mari în medie cu 0,32 %, în luna aprilie 2015 comparativ cu luna aprilie 2014".

„Prețurile reprezintă un important factor psihologic care influențează comportamentul de consum. Impulsul dat de reducerea TVA va dinamiza ofertele, promoțiile, va accentua concurența, în sensul că va diminua fenomenul de aliniere a prețurilor, îi va stimula pe români să cumpere mai mult, însă marii câștigători ai bătăliei prețurilor vor fi retailerii, ale căror afaceri ar putea primi un impuls semnificativ, estimat de KeysFin între 15 — 20% în 2015. Estimarea ia în calcul efectul reducerii TVA, în sensul creșterii profitului jucătorilor din domeniu, creșterea consumului și planurile de extindere ale retailerilor la nivel național, prezentate și asumate de aceștia. Calculul este unul relativ, condiționat de evoluția economică generală, de dinamica cursului valutar și a costurilor utilităților”

Analiștii sunt de părere că semnalul dat de reducerea TVA va avea rezultate pozitive în stimularea consumului, principalul motor al economiei, Se presupune că afacerile marilor retaileri ar putea primi un impuls semnificativ estimat între 15 și 20% în 2015.

Figură V.10 Evoluția cifrei de afaceri a principalilor retaileri

În ciuda faptului că Romania a avut mai multe perioade de criză financiară, principalii jucători de pe piață Kaufland, Cora, Carrefour, Lidl, Auchan, , Metrou, Selgros Mega Image au rezistat excelent acestor crize, reușind chiar să se extindă pe piață.

Cel mai important avans l-a avut compania Kaufland, cifra lor de afaceri a crescut de la 3,69 miliarde lei în anul 2009 până la 7,26 miliarde în anul 2013, iar în anul 2014 potrivit datelor parțiale, anul 2014 a fost cel mai bun din ultimii 6 ani.

"Reducerea TVA la alimente vine ca o mănușă acestui sector, având potențialul de stimul pentru extinderea afacerilor. Dincolo de dezvoltarea rețelelor, nu este exclus ca anii următori să aducă în piață noi formate, cunoscut fiind, de exemplu, interesul gigantului Tesco. Un potențial important îl are și retailul de proximitate, acolo unde, chiar și în condițiile extinderii agresive a unor jucători precum Mega Image, mai există loc în piață"

Figură V.11 Topul ratailerilot în perioada 2009-2014

Cu câteva zile înainte de intrarea în vigoare a reducerii TVA la alimente de la 24 la 9%, în Monitorul Oficial au fost publicate câteva norme de aplicare ale Codului Fiscal, care dau ceva bătăi de cap contabililor. Deci, se face o separare între produse care pot avea utilizări în alimentație sau în alte scopuri. Astfel doar cele din prima categorie au TVA redus, în timp ce celelalte vor fi taxate în continuare cu TVA de 24%.

Inflația sau deflație

Un aspect care ar putea destabiliza economia ca urmare a reducerii TVA este pătrunderea într-o inflație negativă. Acest fenomen apare atunci când are loc o diminuare generalizată a prețurilor în simultan cu o stagnare a consumului, deoarece se amână deciziile de cumpărare așteptând-se ieftiniri și mai mari. Această amânare afectează consumul, iar un consum mai redus înseamnă o producție mai mică. Producția mai mică se va reflecta într-o limitare a afacerilor și astfel o creștere a șomajului.

Banca Națională a României estimează ca inflația va ajunge la 0%, odată cu reducerea TVA la alimente la 9%, după ce inițial prognoza era 2,1% pentru anul 2015.

Această evoluție a avut loc în condițiile aplicării uni grad de colectare de 73,6%. Procentaj este aproape triplu față de situația dinaintea aplicări scăderi TVA și este situat peste procentajul mediu de aducere a tva la buget, având valoarea de 56%.

"Impactul scăderii cotei de tva pentru produsele si serviciile vizate, acestea au o pondere de 32 la suta în coșul de consum este așteptat să determine valori in jur de 0 ale ratei anuale a inflației pe iunie 2015 mai 2016" a precizat guvernatorul BNR.

Se estimează ca în perioada de vară, când are loc recolta, inflația ar putea să aibă valoare negativă, aproape de deflație.

Figură V.12 Comparație între inflație și rata dobânzii

După reducerea TVA de pe 1 iunie, efectul diminuării TVA aplicat produselor alimentare, la aproximativ 30% din coșul de consum mediu al unei gospodării românești, ar avea valoarea de 3,6% la nivelul maxim și de 2,5% iar în cazul unei transmisii de 70% a acestei valori în favoarea consumatorului. Corelat cu evaluarea inflației situată la 0% a BNR pentru acest an, rezultă de fapt, că acest zero ar rezulta din anularea reciprocă a efectelor unei inflații de 2,5% în absența reducerii de TVA și a reducerii prețurilor pe cale administrativă, în urma atenuării semnificative a fiscalității pe alimente.

Pe baza datelor publicate de INS diminuarea prețurilor de consum în luna septembrie 2013 s-a situat sub valoarea maxim posibilă cu doar 0,56 puncte procentuale la pâine și 4,67 puncte procentuale la făină. Astfel, diminuarea cu 15 puncte procentuale a cotei de TVA, a determinat o reducere a inflației în luna septembrie 2013 cu 0,72 puncte procentuale.

Aceste diminuări au determinat o reducere a prețurilor la produsele alimentare și a inflației totale. Astfel, în perioada septembrie 2013 – iulie 2014 fată de perioada precedentă asemănătoare, preturile la grupa „Produse de morărit și panificație” s-au redus cu 8,6%, în timp ce inflația totală a fost de 1,3%. Se poate considera că dacă nu s-ar fi aplicat măsura, IPC ar fi fost cu circa 0,7% peste nivelul realizat.

Deci rezultă că la o inflație anuală consemnată oficial de 0,83%, ținta de inflație de 2,5% plus/minus 1% stabilită de BNR pentru anul 2014 ar fi fost atinsă la limita de jos a intervalului, în absența măsurii de diminuare a TVA la produsele de panificație, măsură care nu putea fi prevăzută și nu intră în sfera de decizie a Băncii Naționale.

După 1 iunie, efectul diminuării TVA aplicat la restul produselor alimentare, adică la aproximativ 30% din coșul de consum mediu al unei gospodării românești, ar fi de 3,6% la nivelul maxim și de 2,5% în cazul unei transmisii de 70% a acestei măsuri în beneficiul consumatorului.

Corelat cu estimarea de inflație situată la 0% a BNR pentru acest an, rezultă că, de fapt, acest zero ar proveni din anularea mutuală a efectelor unei inflații de 2,5% în absența reducerii de TVA și a scăderii prețurilor pe cale administrativă, în urma atenuării semnificative a fiscalității pe alimente. Adică, din nou, o atingere a țintei de inflație mascată de măsurile guvernamentale.

Tendințe privind creșterea veniturilor bugetare

Noul cod fiscal aprobat de parlament prevede reducerea taxei pe valoare adăugată de la 24% la 19% de pe 1 Ianuarie 2016. Acesta prevede și eliminare „taxei pe stâlp” și supra acciză la carburanți, majorarea plafonului de deductibilitate pentru asigurările private de sănătate și scăderea impozitului pe dividende.

În afara de aceste reglementări din sfera TVA, actul normativ reglementează și în următoarele domenii:

scutiri de impozitul pe venit pentru persoanele cu handicap;

fiscalizarea bacșișului atât la nivelul persoanei fizice cât și la nivelul societății;

ajustarea formulei de calcul a accizei pentru bere, vinuri spumoase, țigarete;

reactualizarea garanțiilor de către antrepozitarii de produse accizabile;

scutirea la plata a contribuției de sănătate pentru diverse categorii de persoane;

ușoare modificări privind impozitul pe construcții datorat la bugetul de stat.

Se pare că în proiectul inițial s-a vizat scăderea cotei unice de impozitare și CAS propuse inițial pentru 2019, apoi pentru 2018, însă acestea au fost respinse.

Modificare procentuală față de anul anterior, % Tabel V-5

În urma acestor schimbări se estimează că în perioada 2016-2018 deficitul bugetar va fi de până 1,2% din PIB. Analizele Ministerului de Finanțe arată ca nivelul estimat, se ridică la 2,8-2,9 din PIB, apropriat de 3%, dacă se depășește acest nivel se va declanșa procedura de deficit bugetar excesiv.

FMI consideră că aprobarea Noului Cod Fiscal va produce un deficit bugetar foarte mare și că Romania trebuie să găsească niște măsuri compensatorii pentru a se evita deficitul bugetar excesiv.

Impactul bugetar pe care îl va produce reducerea TVA este de 10 miliarde de lei anual, deoarece un punct de TVA aduce bugetului statului 2 miliarde de lei, la această suma se adaugă aproximativ 5 miliarde de lei anual ca urmare a reducerii TVA la alimente, alte 2 miliarde lei ca urmare eliminării impozitului pe dividende, 1,4 miliarde lei din eliminarea taxei pe stâlp, reducerea accizelor va aduce și ea un gol de 3 miliarde de lei. În total golul bugetar ajunge la peste 21 miliarde de lei, aceasta sumă este echivalentul la 3% din PIB. Produsul intern brut anticipat este de 700 miliarde de lei.

"Apreciem că pachetul de taxe așa cum a fost aprobat de Guvern ar crea un deficit fiscal semnificativ față de obiectivele fiscale guvernamentale. Găsirea măsurilor compensatorii pentru acoperirea acestui deficit este foarte importantă, dar și foarte dificilă" a declarat reprezentantul FMI în Romania Guillermo Tolosa.

"Acest Cod Fiscal ne duce dincolo de angajamentul asumat de menținere a unui deficit pentru 2016, dar important este ca acest deficit să fie ținut sub 3% pentru a nu intra într-o procedură de deficit excesiv cu cei de la Comisia Europeană. S-a făcut o analiză comparativ cu alte state membre, unde există deja o depășire importantă a acestui prag de deficit de 3%. România a luat decizia de depășire temporară a acestui angajament, dar cu o revenire încă începând din 2016, pentru o reducere estimată astăzi de la 2,8-2,9 undeva în zona 2,5 anul viitor și să continuăm trendul pentru a reveni cât mai curând la nivelul de angajamente asumate"  ministrul Finanțelor Eugen Teodorovic.

Concluzii finale

Reducerea TVA la alimente la 9 % și reducerea TVA la toate produsele la 19% sunt două măsuri îndrăznețe făcute de actuala guvernare și care vor avea un impact foarte mare asupra economiei României în următorii ani. Perioada aleasă este una prielnică deoarece în anul 2015 nu s-au făcut multe investiți și astfel guvernul are cu ce să acopere o parte din gaura făcută de aceste doua reducerii.

La prima vedere pare că toată lumea are de câstigat în urma acestei reducerii, astfel populația va avea mai multă hrană și mai ieftină, retailării vor avea profitul mărit cu 15-20 % iar în timp dacă crește consumul la bugetul statului vor ajunge m-ai mulți bani.

Bibliografie

http://www.capital.ro/pentru-week-end-rmania-pe-locul-doi-in-ue-27-din-punct-de-vedere-al-ponderei-economiei-negre.html

http://www.fizioms.ro/edu/lp/data/Electroencefalografia.pdf

http://www.insse.ro/cms/ro/content/veniturile-si-cheltuielile-gospodariilor

fără an. https://ro.wikipedia.org/wiki/Epilepsie.

Electroencefalograf. fără an. http://www.electroencefalograf.ro/index_files/eeg9100.htm.

Grosu, Oana. Câmpul electromagnetic în bioinginerie medicală . București: Electra, 2004.

Low, Cherlynn. Emotiv Insight Headset Gives You Jedi Powers. 7 Ianuarie 2015. http://www.tomsguide.com/us/emotiv-insight-mind-reading-hands-on,news-20195.html.

Peter, Walker. Chambers dictionary of science and technology. Edinburgh: Chambers, 1991.

Radu Negoescu, Costin Cepișcă. Instrumentație pentru biosemnale. București: ICPE, 1998.