Modul 39-Inf-BMI Brain-Machine Interfaces
Fakultät
Modulverantwortliche/r
Turnus (Beginn)
Jedes Wintersemester
Leistungspunkte und Dauer
5 Leistungspunkte
Die Angaben zur Moduldauer finden Sie bei den Studiengängen, in denen das Modul verwendet wird.
Kompetenzen
Die Studierenden erwerben grundlegende Kompetenzen aus den Bereichen (kortikaler) Informationsverarbeitung, Erfassung und Echtzeit-Verarbeitung von Hirnsignalen sowie der technischen Entwicklung von BMI Systemen.
In den Übungsgruppen werden die erworbenen Kenntnisse praktisch erprobt. Schwerpunkte bilden dabei zum Einen die Verarbeitung der Daten am Beispiel von EEG Daten und zum Anderen das Entwickeln und Erproben von einfachen, BCI-gesteuerten Anwendungen. Im Rahmen der Übungen werden die Studierenden in Miniprojekten die Gelegenheit haben, selbstständig einen Teil des Entwicklungszyklus eines BMIs zu erarbeiten und zu erproben.
Lehrinhalte
Die Vorlesung besteht aus 4 grundlegenden Teilen.
(1) Zunächst wird eine Einführung in die Grundlagen der Informationsverarbeitung im (u.a.) menschlichen Gehirn gegeben. Dabei werden sowohl der Aufbau, als auch die Eigenschaften der elektro-magnetischen und metabolischen Prozesse behandelt.
(2) Im Folgenden werden unterschiedliche, invasive und nicht-invasive Messverfahren, welche bei Brain-Computer Interfaces zum Einsatz kommen, vorgestellt. Anhand dieser werden die Eigenschaften der unterschiedlichen Signalarten (Elektrophysiologie: Local-Field-Potentials, EEG, MEG. Bildgebende Verfahren: fMRI, fNIRS) erarbeitet und ihre jeweiligen Vor- und Nachteile beim Einsatz in Echtzeitsystemen gezeigt.
(3) In diesem Teil lernen die Studierenden den technischen Aufbau und die Spezifikationen eines Brain-Computer Interfaces kennen. Besondere Aufmerksamkeit wird dabei den Algorithmen (Signalverarbeitung, Merkmalsextraktion, Klassifikation) geschenkt, wobei das Verständnis der praktischen Anwendung der Verfahren im Mittelpunkt steht.
(4) Zum Abschluss werden ausgewählte Studien bzw. Anwendungsbeispiele betrachtet, die das (heutige und zukünftige) Einsatzgebiet solcher Systeme verdeutlichen (z.B. Rollstuhl- und Prothesensteuerung, Rehabilitation, Computerspiele)
Literatur:
- Dornhege et al. (2007). Towards Brain-Computer Interfacing. MIT Press.
- Kandel et al. (1995). Neurowissenschaften-Eine Einführung. Spektrum Verlag.
- Zschoke (2002). Klinische Elektroenzephalographie. Springer.
Empfohlene Vorkenntnisse
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Notwendige Voraussetzungen
—
Erläuterung zu den Modulelementen
Die Modul(teil)prüfung kann in einigen Studiengängen nach Wahl der Studierenden auch "unbenotet" erbracht werden. Vor Erbringung ist eine entsprechende Festlegung vorzunehmen, eine nachträgliche Änderung (benotet - unbenotet) ist ausgeschlossen. Wird diese Option gewählt, ist es nicht möglich, dieses Modul zu verwenden, um es in einen Studiengang einzubringen, in dem dieses Modul bei der Gesamtnotenberechnung berücksichtigt wird.
Modulstruktur: 0-1 bPr, 0-1 uPr 1
Veranstaltungen
| Titel | Art | Turnus | Workload (Kontaktzeit + Selbststudium) | LP2 |
|---|---|---|---|---|
| Brain-Machine Interfaces | Übung | WiSe | 30h (15 + 15) | 1 |
| Brain-Machine Interfaces | Vorlesung | WiSe | 60h (30 + 30) | 2 [Pr] [Pr] |
Prüfungen
| Organisatorische Zuordnung | Art | Gewichtung | Workload | LP2 |
|---|---|---|---|---|
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Brain-Machine Interfaces
(Vorlesung)
In einigen Studiengängen der Technischen Fakultät kann die Modulprüfung nach Wahl der Studierenden auch "unbenotet" erbracht werden (s. Erläuterungen zu den Modulelementen und die jeweilige FsB). Wird die unbenotete Option gewählt, ist es nicht möglich, dieses Modul zu verwenden, um es in einen Studiengang einzubringen, in dem dieses Modul bei der Gesamtnotenberechnung berücksichtigt wird. |
Portfolio mit Abschlussprüfung | unbenotet | 60h |
2
|
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Brain-Machine Interfaces
(Vorlesung)
Portfolio aus Übungsaufgaben, die veranstaltungsbezogen gestellt werden (Bestehensgrenze 50% der erzielbaren Punkte, individuelles Erläutern von Aufgaben) und abschließende mündliche Prüfung (15-25 min). Die Übungsaufgaben im Rahmen des Portfolios werden in der Regel wöchentlich ausgegeben. Abschließende mündliche Prüfung bezieht sich auf den Stoff der Vorlesung und der Übung. |
Portfolio mit Abschlussprüfung | 1 | 60h |
2
|
In diesen Studiengängen wird das Modul verwendet:
Automatische Vollständigkeitsprüfung
In diesem Modul kann eine automatische Vollständigkeitsprüfung vom System durchgeführt werden.
Legende
- 1
- Die Modulstruktur beschreibt die zur Erbringung des Moduls notwendigen Prüfungen und Studienleistungen.
- 2
- LP ist die Abkürzung für Leistungspunkte.
- 3
- Die Zahlen in dieser Spalte sind die Fachsemester, in denen der Beginn des Moduls empfohlen wird. Je nach individueller Studienplanung sind gänzlich andere Studienverläufe möglich und sinnvoll.
- 4
- Erläuterungen zur Bindung: "Pflicht" bedeutet: Dieses Modul muss im Laufe des Studiums verpflichtend absolviert werden; "Wahlpflicht" bedeutet: Dieses Modul gehört einer Anzahl von Modulen an, aus denen unter bestimmten Bedingungen ausgewählt werden kann. Genaueres regeln die "Fächerspezifischen Bestimmungen" (siehe rechtes Menü).
- SL
- Studienleistung
- Pr
- Prüfung
- bPr
- Anzahl benotete Modul(teil)prüfungen
- uPr
- Anzahl unbenotete Modul(teil)prüfungen
-
- Diese Leistung kann gemeldet und verbucht werden.
Modulelemente
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Grundlagen Kognitiver Systeme / Bachelor: Nebenfach (fw)
Intelligente Systeme / Master of Science