Desenvolvimento de uma aplicação para fornecer uma impressão artística baseada em bio e ...

98 Pages·2017·16.02 MB·English

Mariana Lima Antas de Barros
Licenciatura em Ciências de Engenharia Biomédica
Desenvolvimento de uma aplicação
para fornecer uma impressão artística
baseada em bio e neurofeedback
Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em
Engenharia Biomédica
Orientador: Hugo Alexandre Ferreira, Professor Assistente, Insti-
tuto de Biofísica e Engenharia Biomédica, Faculdade
de Ciências da Universidade de Lisboa
Júri
Presidente: DoutorJoséFerreira,ProfessorAuxiliardaFCT-UNL
Arguente: DoutorDanielGonçalves,ProfessorAssociadodoIST
Vogal: DoutorHugoFerreira,ProfessorAuxiliardaFCUL
Setembro, 2017

Desenvolvimentodeumaaplicação
parafornecerumaimpressãoartística
baseadaembio eneurofeedback
Copyright©MarianaLimaAntasdeBarros,FaculdadedeCiênciaseTecnologia,Universidade
NOVAdeLisboa.
AFaculdadedeCiênciaseTecnologiaeaUniversidadeNOVAdeLisboatêmodireito,perpétuoe
semlimitesgeográficos,dearquivarepublicarestadissertaçãoatravésdeexemplaresimpressos
reproduzidosempapeloudeformadigital,ouporqualqueroutromeioconhecidoouquevenha
a ser inventado, e de a divulgar através de repositórios científicos e de admitir a sua cópia e
distribuiçãocomobjetivoseducacionaisoudeinvestigação,nãocomerciais,desdequesejadado
créditoaoautoreeditor.
Estedocumentofoigeradoutilizandooprocessador(pdf)LATEX,combasenotemplate“novathesis”[1]desenvolvidonoDep.InformáticadaFCT-NOVA[2].
[1]https://github.com/joaomlourenco/novathesis [2]http://www.di.fct.unl.pt

ADeus,aquemdedicotudooquefaço.

Agradecimentos
Sãotantasaspessoasquemerodeiam,quemefazemtãofelizefizeramquestãodemeapoiar
aindamaisnestafasedeconclusãodocurso.
PrimeirogostariadeagradeceraoprofessorHugo,meuorientadordetese,porestecaminho,
abrirasportasdainvestigaçãoeconvidarsempreaentrar,pormeterdadoliberdadedecriação,
orientaçãoquandonecessáriaesempreboadisposiçãoemotivaçãonoprojeto,mesmoquando
ascoisaspareciamnãoterrumo.
Àminhafamíliapelapaciênciaecompreensão,nãohánadaquevalorizemaisdoqueoapoio
eféquedepositaramemmimatéchegaraqui.Mãe,pelasmuitaschamadascompreensivasepelos
conselhospráticosquememantiveramfocada,pelasconversas,pelacomida,pelasvisitasepor
todoocarinho.Pai,peloscalmoselentosconselhosaolongodestesanos,pelosabraçosreconfor-
tantesepeloexemplodedisciplinaeforçadevontade.Filipe,pelaajudaartística,pelasideiase
portodointeressequededicasteaoprojetoeemestarcomigosemprequepodias.Catarina,pelo
carinhoeexemplodemansidão,eunãosósintoquetensmuitoorgulhoemmim,comoretribuo
em 10 vezes,tenho muita sorte em sertua irmã. - Raquel,tu entras aqui! Obrigada porestares
sempresemprecomigo!Aosmeusavósquereceberam-meeajudara-meneste"Continente"ébom
saberqueafamíliaserásemprefamília.
Tenhomuitoaagradeceràsmaravilhosaspessoasqueconhecinafaculdade.ObrigadaMarta
Tchiee pela amizade, pela força e inspiração, pelas viagens, e por tudo! Tenho muita sorte em
ter-mecruzado contigoepordecidires ficarnaminha vida. Ao Calisto,àJéssica,àAna Rita,à
AnaSimõeseaoTiagoOliveira,pelasnossasaventurasepornuncadesistiremdemim!
Àsminhasgrandesvelhasamizades.Àslindasamigas,MaribieCaldeirinha,companheiras
nosofrimento,pelasdormidaseboleias,peloamorecarinho,motivaçãoeprincipalmentecom-
preensão. À Bárbara Guimarães,AyseGül e Catarina Neves que,apesar de longe,tiram tempo
paraaqueceromeucoraçãoemotivar-measeguiremfrente.AoZécujoscaféscuramaalmaea
ajudasempreprontaetãodocementedada,euagradeçotãosinceramente(sim,agoradevolve-me
os pratos!). Ao João Costa por ser sempre O amigo,nunca falhar,e me ter abrigado durante a
críticafasedeescritadatese,devo-temuito.AoNunoporcuidartãobemdemimemeabrigar!À
Cristinapelocarinhoeapoio,pelotectoepeloesparguetealdente.Aosr.Diogopelaspiadasepor
todooorgulho,émuitomútuo!AoTomépelasgrandesdicas,pelainspiraçãoepelaoportunidade
decresceradebater,eacoordenarumgrupodedebate(osmeustextosargumentativosnunca
maisserãoosmesmos).AoHugopelagrandeajudacomoInglês.AoLuísGuilhermeSousapela
amizadesinceraepelasconversasquemefazemcrescer.ÀminhaPipaBaguéuMacchuPitchu.
vii
E,porfim,aoBernardoJoséGervásioCanelasdaSilva,portodaacumplicidade,pelasnossas
brincadeirasetodasasaventuraseviagens.Obrigadaporescolheresficareajudar-meacrescer
eatornar-menaquiloqueeuqueroser.Gostotantodeti.Tenhotodaasortedomundoporte
ternaminhavidaeesperocontinuarnatua.
viii
Resumo
Ointeressenaautorregulaçãodesinaisfisiológicos,obiofeedback,temcrescidodevidoaos
resultadoseficazeseduradourosemcertosdistúrbiosdesaúdecomoporexemploenxaquecas,
transtornododéficedeatençãoehiperatividade(TDAH),insóniasemcriançasedepressão.
Há então uma necessidade de criar plataformas de Interação Humano Máquina (IHM) e
Interação Cérebro-Computador (ICC) para biofeedback e neurofeedback respetivamente, tanto
parautilizadorescomunscomoparafinsacadémicos.
Se,porumlado,outilizadordodia-a-diarequerqueofeedback audiovisualsejaatraentee
agradável,parausocontínuo,poroutrolado,anívelacadémicohánecessidadedeferramentas
quepermitamarealizaçãodeestudosvárioseaindapós-processamentodosdados.
Estadissertaçãopropõe-seaodesenvolvimentodeumaplataforma,aBrainBITArt,paratrans-
formarossinaisdeEletroencefalografia(EEG)edeFotopletismografianumaexperiênciaartística
audiovisual,segundo o protocolo escolhido. O utilizadormanipula essa experiência ao regular
conscientementeasondascerebraiseoritmocardíaco.Aplataformadevetambémsercapazde
reverossinaisdesessõesanterioreseinformarsobreoprogressodetreinoemcadaonda.
Para atingir os objetivos propostos foi usado o BrainBIT, dispositivo desenvolvido anteri-
ormente pelo Instituto de Biofísica e Engenharia Biomédica (IBEB). A conexão,sem fios e em
temporeal,éfeitacomoprogramadedesenvolvimentodejogosUnity3D,umaferramentacom
popularidadecrescentenacomunidadecientífica.Foidesenvolvidaumainterfacesimples,mas
eficaz,acessíveltantoparautilizaçãonodia-a-dia,comoemutilizaçãoacadémica.Considerou-se
aindarelevantevalidarosresultadosdaaplicação,procedendoalgunstestes.
AcreditamosqueplataformascomoaBrainBITArt podemmelhoraraqualidadedevidade
pessoassaudáveisededoenteseminternamento,ajudarnaterapiadeutilizadorescomdistúrbios
neurológicos e auxiliar futuros projetos de investigação na área do bio. neurofeedback. Estas
iniciativaspodemtambémabrircaminhoparafeedbacksmaiscriativoseambiciosos.
Palavras-chave: Plataforma,Aplicação,Biofeedback,Neurofeedback,InteraçãoHumanoMáquina,
Interação Cérebro-Computador,EEG,Fotopletismografia,Processamento de Sinal,Tempo real,
arte
ix