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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
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