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

—

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

Brain-Machine Interfaces
Art Übung
Turnus WiSe
Workload5 30h (15 + 15)
LP 1
Brain-Machine Interfaces
Art Vorlesung
Turnus WiSe
Workload5 60h (30 + 30)
LP 2 [Pr] [Pr]

Prüfungen

Brain-Machine Interfaces (Vorlesung)
Art Portfolio mit Abschlussprüfung
Gewichtung unbenotet
Workload 60h
LP2 2

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.
Erläuterungen zu dieser Prüfung siehe unten (benotete Prüfungsvariante).

Brain-Machine Interfaces (Vorlesung)
Art Portfolio mit Abschlussprüfung
Gewichtung 1
Workload 60h
LP2 2

Portfolio aus Übungsaufgaben, die veranstaltungsbezogen gestellt werden (Bestehensgrenze 50% der erzielbaren Punkte, individuelles Erläutern von Aufgaben) und abschließende mündliche Prüfung (15-25 min) oder Klausur (90-120 Minuten). Die Übungsaufgaben im Rahmen des Portfolios werden in der Regel wöchentlich ausgegeben. Die Variante der Abschlussprüfung wird jeweils zum Semesterbeginn festgelegt. Die abschließende mündliche Prüfung bzw. Klausur bezieht sich auf den Stoff der Vorlesung und der Übung.

In diesen Studiengängen wird das Modul verwendet:

Studiengang Variante Profil Empf. Beginn 3 Dauer Bindung 4
Bioinformatik und Genomforschung / Bachelor of Science [FsB vom 30.09.2016 mit Änderungen vom 15.09.2017, 02.05.2018, 01.07.2019 und 16.08.2021] 1-Fach (fw) 5. ein Semes­ter Wahl­pflicht
Bioinformatik und Genomforschung / Bachelor of Science [FsB vom 31.08.2012 mit Berichtigung vom 04.11.2013 und Änderungen vom 15.04.2013, 01.04.2014, 15.10.2014, 02.03.2015 und 01.12.2015] 1-Fach (fw) 5. ein Semes­ter Wahl­pflicht
Bioinformatik und Genomforschung / Master of Science [FsB vom 30.09.2016 mit Änderungen vom 15.09.2017, 02.05.2018 und 04.06.2020] 1. ein Semes­ter Wahl­pflicht
Bioinformatik und Genomforschung / Master of Science [FsB vom 17.12.2012 mit Änderungen vom 15.04.2013, 15.10.2014, 02.03.2015, 17.08.2015 und Berichtigungen vom 17.11.2014 und 01.12.2015] 1. ein Semes­ter Wahl­pflicht
Grundlagen Kognitiver Systeme / Bachelor [FsB vom 04.06.2020] Nebenfach (fw) 5. ein Semes­ter Wahl­pflicht
Intelligente Systeme / Master of Science [FsB vom 27.07.2018 mit Änderung vom 04.06.2020] 1. ein Semes­ter Wahl­pflicht
Intelligente Systeme / Master of Science [FsB vom 17.12.2012 mit Änderungen vom 15.04.2013, 01.04.2014, 15.10.2014, 02.03.2015 und Berichtigung vom 17.11.2014] 1. ein Semes­ter Wahl­pflicht
Interdisziplinäre Medienwissenschaft / Master of Arts | Master of Science [FsB vom 01.04.2021 mit Änderungen vom 01.10.2022 und 01.11.2022] Profilstudium Master of Arts 1. o. 3. ein Semes­ter Wahl­pflicht
Interdisziplinäre Medienwissenschaft / Master of Arts | Master of Science [FsB vom 01.04.2021 mit Änderungen vom 01.10.2022 und 01.11.2022] Profilstudium Master of Science 1. o. 3. ein Semes­ter Wahl­pflicht
Interdisziplinäre Medienwissenschaft / Master of Arts | Master of Science [FsB vom 02.10.2017] Profilstudium Master of Arts 1. o. 3. ein Semes­ter Wahl­pflicht
Interdisziplinäre Medienwissenschaft / Master of Arts | Master of Science [FsB vom 02.10.2017] Profilstudium Master of Science 1. o. 3. ein Semes­ter Wahl­pflicht
Interdisziplinäre Medienwissenschaft / Master of Arts | Master of Science [FsB vom 15.01.2015 mit Berichtigung vom 02.02.2015] Profilstudium Master of Arts 1. o. 3. ein Semes­ter Wahl­pflicht
Interdisziplinäre Medienwissenschaft / Master of Arts | Master of Science [FsB vom 15.01.2015 mit Berichtigung vom 02.02.2015] Profilstudium Master of Science 1. o. 3. ein Semes­ter Wahl­pflicht
Kognitive Informatik / Bachelor of Science [FsB vom 30.09.2016 mit Änderungen vom 15.09.2017, 02.05.2018, 01.07.2019 und 16.08.2021] 1-Fach (fw) 5. ein Semes­ter Wahl­pflicht
Kognitive Informatik / Bachelor of Science [FsB vom 31.08.2012 mit Änderungen vom 15.04.2013, 01.04.2014, 15.10.2014, 02.03.2015, 17.08.2015 und Berichtigung vom 01.12.2015] 1-Fach (fw) 5. ein Semes­ter Wahl­pflicht
Naturwissenschaftliche Informatik / Master of Science [FsB vom 30.09.2016 mit Berichtigung vom 10.01.2017 und Änderungen vom 15.09.2017, 02.05.2018 und 04.06.2020] 1. ein Semes­ter Wahl­pflicht
Naturwissenschaftliche Informatik / Master of Science [FsB vom 17.12.2012 mit Änderungen vom 15.04.2013, 01.04.2014, 15.10.2014, 02.03.2015, 01.12.2015 und Berichtigungen vom 01.04.2014, 17.11.2014 und 12.07.2017] 1. ein Semes­ter Wahl­pflicht

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 Navigation).
5
Workload (Kontaktzeit + Selbststudium)
SL
Studienleistung
Pr
Prüfung
bPr
Anzahl benotete Modul(teil)prüfungen
uPr
Anzahl unbenotete Modul(teil)prüfungen
Diese Leistung kann gemeldet und verbucht werden.

Seitenleiste

Modulelemente

Veranstaltungen

Prüfungen

Lehrangebot im eKVV

Lehrangebot im eKVV

Modullisten zeigen

Bioinformatik und Genomforschung / Bachelor of Science: 1-Fach (fw) [FsB vom 30.09.2016 mit Änderungen vom 15.09.2017, 02.05.2018, 01.07.2019 und 16.08.2021]

Bioinformatik und Genomforschung / Bachelor of Science: 1-Fach (fw) [FsB vom 31.08.2012 mit Berichtigung vom 04.11.2013 und Änderungen vom 15.04.2013, 01.04.2014, 15.10.2014, 02.03.2015 und 01.12.2015]

Bioinformatik und Genomforschung / Master of Science

Bioinformatik und Genomforschung / Master of Science [FsB vom 17.12.2012 mit Änderungen vom 15.04.2013, 15.10.2014, 02.03.2015, 17.08.2015 und Berichtigungen vom 17.11.2014 und 01.12.2015]

Grundlagen Kognitiver Systeme / Bachelor: Nebenfach (fw)

Intelligente Systeme / Master of Science

Intelligente Systeme / Master of Science [FsB vom 17.12.2012 mit Änderungen vom 15.04.2013, 01.04.2014, 15.10.2014, 02.03.2015 und Berichtigung vom 17.11.2014]

Interdisziplinäre Medienwissenschaft / Master of Arts | Master of Science // Profilstudium Master of Arts

Interdisziplinäre Medienwissenschaft / Master of Arts | Master of Science // Profilstudium Master of Science

Interdisziplinäre Medienwissenschaft / Master of Arts | Master of Science // Profilstudium Master of Arts [FsB vom 02.10.2017]

Interdisziplinäre Medienwissenschaft / Master of Arts | Master of Science // Profilstudium Master of Science [FsB vom 02.10.2017]

Interdisziplinäre Medienwissenschaft / Master of Arts | Master of Science // Profilstudium Master of Arts [FsB vom 15.01.2015 mit Berichtigung vom 02.02.2015]

Interdisziplinäre Medienwissenschaft / Master of Arts | Master of Science // Profilstudium Master of Science [FsB vom 15.01.2015 mit Berichtigung vom 02.02.2015]

Kognitive Informatik / Bachelor of Science: 1-Fach (fw) [FsB vom 30.09.2016 mit Änderungen vom 15.09.2017, 02.05.2018, 01.07.2019 und 16.08.2021]

Kognitive Informatik / Bachelor of Science: 1-Fach (fw) [FsB vom 31.08.2012 mit Änderungen vom 15.04.2013, 01.04.2014, 15.10.2014, 02.03.2015, 17.08.2015 und Berichtigung vom 01.12.2015]

Naturwissenschaftliche Informatik / Master of Science

Naturwissenschaftliche Informatik / Master of Science [FsB vom 17.12.2012 mit Änderungen vom 15.04.2013, 01.04.2014, 15.10.2014, 02.03.2015, 01.12.2015 und Berichtigungen vom 01.04.2014, 17.11.2014 und 12.07.2017]