OpenBCI: la piattaforma open source che utilizza le onde cerebrali

OpenBCI, acronimo di Brain-Computer Interface, è un progetto open source che mira a utilizzare le onde cerebrali per interagire, tramite l’ausilio di un’opportuna piattaforma hardware e software, con il mondo circostante. Una prima applicazione, scontata, è sicuramente quella relativa al mondo del gaming, ma ne stanno nascendo altre, in grado di delineare un futuro non molto lontano da quanto descritto nei romanzi di fantascienza. Scopriamo insieme in questo articolo in cosa consiste questo affascinante progetto

Introduzione

OpenBCI è un progetto open source sviluppato da due ingegneri e artisti (come essi stessi amano definirsi) di New York: Conor Russomanno e Joel Murphy. Finanziato con successo attraverso una campagna di crowd-funding su Kickstarter, il progetto permette di misurare e registrare i segnali elettrici prodotti dal cervello (EEG, o elettroencefalografia), dai muscoli (EMG, o elettromiografia), e dal cuore (EKG, o elettrocardiogramma), ed è completamente compatibile con gli elettrodi standard utilizzati per l’elettroencefalografia.

OpenBCI può essere utilizzato con il proprio software di elaborazione e visualizzazione, ma può anche essere facilmente integrato con altre applicazioni software open source nate per impieghi in ambito EEG.

Dal punto di vista hardware, le board che compongono OpenBCI utilizzano il circuito integrato ADS1299 sviluppato da Texas Instruments. Si tratta di un convertitore analogico-digitale (ADC) sigma-delta a basso rumore, con risoluzione pari a 24 bit, espressamente progettato per i sistemi biomediacali, e più precisamente per applicazioni EEG quali l’elettroencefalogramma. Questo componente, che si occupa della conversione ed elaborazione del segnale di basso livello, si interfaccia con un microcontrollore il cui compito è quello di gestire le varie funzionalità svolte dalla board e l'interfacciamento con il sistema host. Esistono due versioni di schede: la prima si basa su un microcontrollore a 8 bit Atmega328P, ed è equipaggiata con il bootloader Arduino, mentre la seconda versione impiega un microcontrollore a 32 bit della famiglia PIC Microchip, ed include il bootloader Chipkit. Le board sono gemelle, e dispongono dello stesso numero di pin analogici e digitali delle schede della famiglia Arduino. Le misure elettriche vengono acquisite tramite un apposito caschetto corredato di sensori, e possono poi essere memorizzate su una normale scheda SD, oppure inviate a un dispositivo esterno tramite connessione Bluetooth.

Per quanta riguarda la componente software, OpenBCI può contare su un’applicazione open source sviluppata con il linguaggio Processing, oltre ad un opportuno software di elaborazione e visualizzazione sviluppato in Python e in Node.Js.

La piattaforma è completata da un apposito caschetto completo di elettrodi (del quale sono disponibili anche i file per la stampa 3D) che, una volta indossato, permette al sistema hardware di acquisire e processare i segnali elettrici provenienti dall’encefalo.

Nell'immagine seguente possiamo osservare il “concept” originale che ha dato vita al progetto OpenBCI, lo stesso utilizzato per far partire la campagna su Kickstarter. si può notare facilmente la presenza, sui rami del caschetto, dei fori predisposti per l'alloggiamento degli elettrodi, e la board OpenBCI collocata nella parte posteriore dell’indossabile, in prossimità della nuca.

In quest'altra inquadratura possiamo invece vedere una versione prototipale (ma già riproducibile con una stampante 3D) del caschetto EEG OpenBCI indossata [...]

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