ODTÜ’lü öğrenciler, tamamen kendi donanımlarıyla beyindeki belirli sinyalleri algılayarak elektronik cihazların kontrol edilmesini sağlayan bir sistem geliştirdi. Klavye kullanılmadan bilgisayar ekranına kelimelerin yansıtılmasına olanak sağlayan, ODTÜ Elektrik Elektronik Mühendisliği Bölümü doktora ve yüksek lisans öğrencilerinin geliştirdiği cihaz, gelecekte felçli hastaların çevreyle iletişimini sağlamada ve tekerlekli sandalyelerini hareket ettirmede de kullanılabilecek.

‘Beyin Bilgisayar Arayüzü’ adlı projenin yöneticisi, ODTÜ Elektrik ve Elektronik Bölümü öğretim üyesi Prof. Dr. Nevzat Gençer, engelliler için düşük maliyetli ve verimli arayüz geliştirilmesini amaçlayan projenin, hem donanımının hem de yazılımının, bölümün Biyomedikal Araştırma Laboratuvarı’nda geliştirildiğini anlatıyor.
Cihazın, pratik olması açısından daha az sayıda kanalla veri alınabilen bir Elektroensefalografi (EEG) sistemi olduğunu anlatan Gençer, “Sistem sayesinde, bilgisayara kablolarla bağlı, kafaya geçirilen bir başlıkla, klavye olmadan, belirli beyin sinyalleri kullanılarak kişinin aklındaki kelimenin harfleri teker teker bilgisayar ekranına yansıtılabiliyor. Ekrandan harfler akarken EEG sinyalleri üzerine algoritmalar uygulanarak, ekrana aktarılmak istenen harf seçiliyor. Seçilen harflerin yan yana getirilmesiyle kelime oluşturuluyor. Bu cihazla konuşma ve hareket yeteneğini kaybeden bir kişi, istediği şeyleri karşısındakine aktarabilir. Değişik uygulamalar da yapılabilir, ama biz tıbbi uygulamalar üzerinde duruyoruz” diye konuşuyor.

Doktora öğrencisi geliştirdi
Gençer, ekranda akan harflerden kelime oluşturmanın yanı sıra farklı algoritmalarla bir isteğin EEG sinyallerinden algılanabilmesi, böylece örneğin tekerlekli sandalyenin hareket ettirilmesine yönelik proje üzerinde çalışıldığını, ayrıca sistemin performansının artırılmaya uğraşıldığını belirtiyor.
Gençer’e göre, EEG sinyalleriyle sadece görüntülü değil, sesli uyarılarla da belirli şeyler idare edilebilir: “Örneğin bunlar işitme uyarıları da olabilir. Farklı frekanslar arasından yüksek frekanslı bir ses geldiğinde, alacağınız sinyalle bir şeyleri idare edebilirsiniz.”
Proje ekibinde, bölümün 25 yaşındaki yüksek lisans öğrencileri Berna Akıncı ve Erman Acar’la 27 yaşındaki doktora öğrencisi Balkar Erdoğan da yer alıyor. ‘Heceleme uygulaması’ olarak bilinen kelimelerin ekrana yansıtılması, Erdoğan’ın geliştirdiği bilgisayar arayüzü uygulamalarından biri.
Erdoğan, “Türkiye’de bu sistem sadece bizim bölümümüzde, tamamen kendi geliştirdiğimiz donanım ve sistemle ortaya kondu. ‘Heceleme uygulaması’ benim bilgisayar arayüzü uygulamalarımdan. Türkçe karakterlerle bir uygulama geliştirmeye, böyle bir uygulamanın gerektirdiği altyapıyı da sıfırdan kurmaya çalıştık. Normalde bunlar çok yüksek fiyatlarla satın alınıyor. Ama biz kendimiz geliştirdik” diyor.
Erdoğan projenin işleyişini de şöyle anlatıyor: “Amaç, hareket edemeyenlerin, konuşamayanların dış dünyayla iletişimine yardımcı olmak. Ekranda akan karakterlere odaklanarak kelimeleri yazdırmaya çalışıyorsunuz. Bunun için kişi bir harfe odaklanıyor, o harfin olduğu satır-sütun yandığı zaman içinden sayarak kendi beyninde P300 potansiyellerini oluşturmaya çalışıyor. Bu, istemsiz olarak oluşan bir sinyal örüntüsü. Örneğin, bir şeyi aniden fark ettiğinizde beynin bazı bölgelerinde daha net görülebilen bir sinyal olarak ortaya çıkıyor. Bu sinyali algılayabilirsek, odaklandığımız karakteri ya da bir şekli P300 sinyalini kullanarak diğer diğer kişilere gösterebiliriz.”

Düşünerek aktive ediliyor
Beyindeki elektriksel faaliyetin normalde çok düşük voltajlı olduğunu ve gürültüden etkilenebildiğini ifade eden Erdoğan, “Bunu bir şekilde elektrotlarla yükselteç devrelerinize aktarıyoruz. Çok kaliteli, gürültüyü bastırıp asıl odaklandığınız sinyalleri iyileştirmeye yarayan devreler olması lazım. Biz de bunu yaptık. Bir uygulamayla o sinyalleri senkronize ediyorsunuz, sağ veya sol eli ya da tekerlekli sandalyeyi hareket ettirme gibi uygulamalara dönüş-türebiliyorsunuz” diye anlatıyor.
Burada, beyindeki sinyallerin yorumlanmasının söz konusu olduğunu, uyaran bazlı ya da uyaran bazlı olmayan uygulamalar bulunduğunu kaydeden Erdoğan, “Eğer bir uyaran yoksa sağ ya da sol eli hareket ettirdiğinizi düşünüyorsunuz, beynin bir bölgesi aktive oluyor ve o aktiviteyi bulmaya çalışıyoruz. Ama daha iyileştirilmesi gerekiyor. Biz de buna çalışıyoruz. Bunlar çok pahalı sistemler. Biz düşük maliyetle gerçekleştirmeye çalışıyoruz” diyor.

Ödülle malzeme aldılar
Prof. Dr. Nevzat Gençer yönetimindeki proje Türkiye Sağlık Endüstrisi İşverenleri Sendikası’nın (SEİS) ‘Daha çok üretmeliyiz’ sloganıyla düzenlediği 4. Ulusal Tıbbi Cihaz Proje Yarışması’nda da birincilik ödülü aldı. Türkiye’nin tıbbi cihaz alanında yüzde 85 oranında dışa bağımlı olduğunu, bu konuda ülkede daha fazla üretim yapılabilmesi için gerekli altyapının bulunduğunu belirten Gençer, genç bilim insanlarının desteklenmesinin bu noktada büyük önem taşıdığının altını çiziyor.
Gençer, ödül alan gençlerin araştırmalarını büyük bir özveriyle yürüttüklerini de vurguluyor. Bunun en büyük kanıtı da, yarışmada verilen 10 bin TL’lik ödülle laboratuvara malzeme almayı tercih etmeleri. Gençer, “Bu, takdire şayan bir davranış” diyor.