Elektroda EEG

An electrode is a conductor through which electric current is passed. Found in variable forms, electrodes may be wires, plates, or rods. An electrode may be constructed of metal, such as copper, silver, lead, or zinc. However, an electrode may also be made of a nonmetal substance, such as carbon (http://www.wisegeek.com/what-is-an-electrode.htm).

Elekroda EEG akan mendeteksi aktivitas otak hanya untuk daerah dibawah elektrode saja. Meskipun begitu, elektrode menerima ribuan aktivitas dari neuron. Kenyatannya, 1 mm2 lapisan otak memiliki 100.000 neuron. Jenis elektrode untuk EEG ada bermacam-macam jenis antara lain mikro-elektrode, skin surface elektrode dan needle elektrode (elektrode jarum).

Mikro-elektrode merupakan elektrode dengan tip yang sangat kecil dan ditujukan untuk mendapatkan pembacaan dalam tingkat ukuran sel.
Skin surface elektrode biasanya digunakan untuk ECG, dan untuk ukurannya yang lebih kecil digunakan untuk EEG dan EMG. Hubungan antara metal dari elektrode dengan permukaan kulit dapat memperbesar kemungkinan terjadinya perubahan dari impedansi, dimana piranti ini sangat sensitive dengan adanya pergerakan kecil dari kulit. Pada elektrode ini digunakan jelly yang berperan sebagai jembatan elektrolit, dimana bila terjadi pergerakan maka selama jelly masih menghubungkan anatara metal elektrode dengan kulit maka pengukuran tidak akan terpengaruh karena impedansinya tidak berubah.

Needle elektrode, tipe ini perlu ketelitian sehingga lebih baik digunakan hanya oleh orang yang berpengalaman, karena elektrode tipe ini ditempatkan di bawah kulit yang berarti dapat menimbulkan luka. Namun tidak dapat dipungkiri bahwa dibandingkan dengan elektrode yang ditempatkan pada permukaan kulit, elektrode ini mempunyai impedansi yang jauh lebih rendah untuk penggunaan yang lebih akurat.

Posisi pemasangan elektrode disesuaikan dengan daerah otak yang terletak di bawah kulit kepala : frontal lobe, central (sulcus), pariental, temporal dan occipital. Salah satu Metode pemasang elektrode yang digunakan adalah metode bipolar. Pada metode bipolar, EEG diukur dengan menggunakan sepasang elektode yang ditempatkan pada kulit kepala. Pasangan elektrode tersebut mengukur perbedaan potensial listrik (tegangan) diantara dua posisi di atas otak. Elektrode ketiga diletakkan pada ujung bawah telinga sebagai titik referensi ”ground”, dari tegangan dasar tubuh untuk aktivitas listrik yang lain dalam tubuh.

Electroencephalogram (EEG)

Pengukuran aktivitas biopotensial otak dalam bentuk signal dapat digunakan perangkat Electroencephalogram (EEG). Penggunaan EEG pertama kali di cetuskan oleh Hans Berger pada publikasinya tahun 1929. Peralatan EEG adalah salah satu dari sekian perangkat rekam otak yang harganya murah dibanding dengan peralatan Magneto-Enchepalography (MEG), dan Fungsional Magnetic Resonance Imaging (fMRI).

Walaupun harganya relatif lebih murah, namun EEG memiliki kelebihan terhadap kecepatan respon segala perubahan otak dan juga resolusi temporal yang sangat tinggi. Sedangkan kelemahan EEG dibanding dua peralatan tersebut adalah resolusi spasial relatif paling rendah. Sinyal EEG diukur dengan elektroda pada hemisphere kepala dan pada beberapa titik pengukuran yang dibagi pada daerah utama frontal, temporal, central, parietal dan occipital lobe. Sinyal EEG terkait suatu rangsangan yang dianalisa berdasarkam daya spektal dari sinyal EEG yang terkenal dengan istilah gelombang delta (0.1-5Hz), Theta (4-7Hz), Alpha (8-13Hz), Beta (14-30Hz) dan Gamma (>30 Hz).

Untuk dapat mengenali pola sinyal EEG terkait target perintah yang dikehendaki, suatu antar muka cerdas diperlukan, yang mengintegrasikan protokol pengukuran sinyal EEG dan pemrosesan sinyal cerdas. Antar muka cerdas tersebut dikenal dengan istilah brain computer interface (BCI). Ruang lingkup pengembangan BCI, pada dua kelas signal EEG yaitu event related potential (ERP) dan rhythmic activity.

ERP adalah signal EEG yang berubah karena terjadinya rangsangan kejadian. jika suatu event terjadi maka akan diketahui pula perubahan potensial dalam waktu yang bersamaan. Sinyal dapat difilter dari sinyal acak pada background EEG untuk meningkatkan signal to noise ratio (SNR). Terdapat dua tipe dari ERP yaitu exogenous ERP yang terjadi pada 100ms setelah rangsangan diberikan dan endogenous ERP yang terjadi dari 100ms dan sesudahnya.

Rhythmic Activity adalah suatu aktivitas yang sulit diprediksi tetapi berulang sebagai hasil dari aktivitas total yang dihasilkan oleh neuron dalam otak. Gelombang mu adalah bagian spesifik dari gelombang alpha (10-12 Hz) dan terletak pada cortex sensorimotor. Satu keuntungan dari gelombang mu bila dibandingkan dengan alpha adalah relatif tidak sensitif terhadap artifak akibat kedipan mata.

EEG harus berasal dari sensor yang diletakkan pada daerah motor cortex. Lebih dari masalah tersebut, pergeseran posisi sensor dapat menyebabkan artifact pada sinyal EEG. Perangkat keras lain yang diperlukan adalah bio-amplifer portable untuk memperkuat sinyal EEG yang dalam orde mikro-volt.

Brain Computer Interface

Brain Computer Interface adalah perangkat exsternal yang dapat digunakan langsung untuk berkomunikasi dengan brain/otak manusia atau hewan melalui antar muka khusus (silikon Neuron).

Signal gelombang yang dihasilkan oleh otak di rekam oleh komponen elektrik yang disebut electroda yang ditempelkan pada posisi tertentu di kulit kepala terhubung ke perangkat Electroencephalograph (EEG) dapat diidentifikasi sebagai suatu instruksi yang harus dilakukan oleh organ-organ. Elektroensefalografi (EEG) adalah rekaman aktivitas listrik sepanjang kulit kepala yang dihasilkan oleh penembakan neuron dalam otak. EEG mengacu pada rekaman aktivitas spontan elektrik otak dalam waktu singkat, biasanya 20 -40 menit, yang direkam dari beberapa elektroda ditempatkan pada kulit kepala.

Cara penggunaannya, menempatkan elektroda pada kulit kepala dengan gel konduktif atau pasta, biasanya setelah menyiapkan daerah kulit kepala oleh abrasi cahaya untuk mengurangi impedansi karena sel-sel kulit mati. Banyak sistem biasanya menggunakan elektroda, masing-masing yang melekat pada sebuah kabel individu. Beberapa sistem menggunakan topi atau jaring ke elektroda yang tertanam; ini sangat umum ketika high density arrays dari elektroda diperlukan.

High-density array (biasanya melalui topi ) dapat berisi sampai dengan 256 elektroda lebih-atau-kurang merata spasi di kulit kepala. Setiap elektroda terhubung ke satu masukan dari penguat diferensial, sebuah sistem umum referensi elektroda dihubungkan ke input lain dari setiap penguat diferensial. Sinyal EEG digital disimpan secara elektronik dan dapat disaring untuk menampilkan pada keperluan tertentu. Pengaturan yang spesifik untuk filter high-pass dan low-pass filter adalah 0,5-1 Hz dan 35-70 Hz, masing-masing. Filter bernilai tinggi biasanya menyaring artefak lambat, seperti sinyal electrogalvanic dan artefak gerakan, sedangkan-low pass filter menyaring artefak frekuensi tinggi,seperti sinyal elektromiografi. Penyaring lekukan tambahan biasanya digunakan untuk menghapus artefak yang disebabkan oleh sambungan daya listrik.

Pola Gelombang :

1. Delta: sd 4 Hz, frontal pada orang dewasa, posterior pada anak-anak; gelombang amplitudo tinggi.
2. Theta: 4-7 Hz, Ditemukan di lokasi yang tidak berkaitan dengan tugas di tangan. Telah ditemukan untuk spike dalam situasi di mana seseorang secara aktif berusaha untuk menekan respon atau tindakan
3. Alpha: 8 - 12 Hz, daerah belakang kepala, kedua belah pihak, lebih tinggi di sisi amplitudo dominan. Santai, menutup mata, juga terkait dengan kontrol inhibisi, sepertinya dengan tujuan aktivitas hambat waktu di lokasi yang berbeda di otak
4. Beta: 12-30 Hz, kedua belah pihak, distribusi simetris, paling jelas frontal; gelombang amplitudo rendah. Alert / bekerja, Aktif, berpikir sibuk atau cemas, konsentrasi aktif
5. Gamma: 30 - 100 + Hz, somatosensori korteks.

BCI ini sudah cukup lama diteliti dan saat ini sudah banyak karya-karya ilmiah yang memaparkan berbagai hasil temuan di bidang ini. Sebuah situs yang fokus melakukan acara kompetisi untuk menghasilkan temuan-temuan baru dibidang ini adalah http://www.bbci.de yang sampai saat ini sudah melakukan kompetisi yang ke-4. Berbagai topik di kompetisikan, mulai dari bagaimana signal di olah, diklasifikasikan, diekstraksikan, simulai, untuk antarmuka aplikasi dan masih banyak lagi.

Jaringan Komputer

Definisi :
Sekelompok komputer otonom yang saling berhubungan, menggunakan protokol komunikasi melalui media komunikasi untuk tukar menukar informasi dan sumber daya.

Sekelompok :
Dua atau lebih sistem komputer. Contoh PC, PC2 dan PC3

Komputer Otonomom :
Sebuah sistem yang dapat bekerja atau dapat digunakan untuk kegiatan komputerisasi tanpa bergantung sistem lain. Contoh : PC

Protokol :
Seperangkat aturan dan signal yang dapat membuat komputer dalam jaringan saling berkomunikasi. Contoh : TCP/IP, Ethernet

Media Komunikasi :
Media yang dapat digunakan untuk mendukung agar komunikasi dapat dilakukan. Cotoh : Kabel dan tanpa kabel (Wireless)