Introdução: A crescente integração da tecnologia digital em áreas como comunicação, entretenimento e saúde, aliada aos avanços na neurociência, destaca a importância da eletroencefalografia (EEG). O EEG é uma técnica não invasiva crucial para analisar a atividade cerebral, fornecendo informações sobre processos cognitivos, emoções e biomarcadores neurológicos. Tradicionalmente, equipamentos de EEG são caros e restritos a laboratórios. No entanto, a demanda por Interfaces Cérebro-Computador (ICC) mais acessíveis e portáteis, para aplicações em neurofeedback, realidade virtual e jogos, impulsiona o desenvolvimento de dispositivos de baixo custo. Neste contexto, o projeto propõe a construção de um headset com eletroencefalógrafo adaptado ao uso digital. Esta iniciativa visa facilitar a coleta de dados cerebrais em ambientes naturais e dinâmicos, promovendo uma interação mais intuitiva e responsiva entre humanos e máquinas. A pesquisa caracteriza-se como tecnológica aplicada e interdisciplinar, englobando neurociência, engenharia eletrônica, ciência da computação e design. A metodologia é dividida em quatro etapas: 1) Levantamento Bibliográfico sobre EEG, ICC e dispositivos portáteis; 2) Desenvolvimento Experimental para construir protótipos do headset com sensores de baixo custo e microcontroladores; 3) Desenvolvimento de Software para interpretar os sinais EEG, incluindo algoritmos de tratamento e interface gráfica; e 4) Avaliação e Testes de Usabilidade do protótipo final. Na fase inicial do projeto, a montagem parcial do circuito analógico de aquisição de sinais EEG foi concluída, utilizando eletrodos secos para maior conforto. A arquitetura segue princípios de amplificação de baixo ruído e filtragem analógica, validando a viabilidade e modularidade do projeto. Embora os testes funcionais ainda estejam pendentes, a disposição dos componentes (como o amplificador de instrumentação) é promissora. O próximo passo crucial é a finalização dos blocos restantes do circuito (filtro passa-baixa, offset DC e interface de comunicação digital) para, em seguida, iniciar a aquisição efetiva e a validação funcional dos sinais cerebrais. O progresso preliminar demonstra a viabilidade técnica do conceito e a expectativa é que o sistema finalizado forneça sinais cerebrais de qualidade suficiente para diversas aplicações em neurotecnologia, como controle de dispositivos digitais via ICC. Objetivos: Desenvolver um headset com tecnologia de eletroencefalografia (EEG) portátil e de baixo custo, adaptado para uso digital, visando facilitar a coleta de dados cerebrais em ambientes naturais e dinâmicos e promover uma nova forma de interação entre humanos e máquinas por meio de Interfaces Cérebro-Computador (ICC). Materiais e Método: A presente investigação se caracteriza como uma pesquisa tecnológica aplicada, cujo objetivo central é a criação de um novo produto: um headset com tecnologia de eletroencefalografia (EEG) adaptado para uso digital. É uma pesquisa de natureza interdisciplinar, integrando conhecimentos de: Neurociência: Focada na captação e interpretação da atividade elétrica cerebral via EEG. Engenharia Eletrônica: Envolvendo o desenvolvimento de sensores, circuitos, microcontroladores e hardware. Ciência da Computação: Para a criação de algoritmos de processamento, integração de software e interface digital. Design: Priorizando a ergonomia e a usabilidade do dispositivo final.A metodologia é dividida em quatro fases principais e sequenciais: 1. Levantamento Bibliográfico Será realizado um estudo aprofundado do estado da arte em eletroencefalografia, Interfaces Cérebro-Computador (ICC), dispositivos portáteis de EEG e tecnologias análogas existentes. Esta fase seguirá os princípios de fontes científicas confiáveis, como artigos indexados, livros técnicos e registros de patentes. 2. Desenvolvimento Experimental (Protótipos de Hardware) Esta etapa focará na construção dos protótipos do headset. Serão utilizados: Sensores de EEG de baixo custo (eletrodos secos). Microcontroladores compatíveis (como Arduino ou ESP32). Testes de funcionamento dos circuitos eletrônicos, captação de sinais neurais e integridade dos dados. O circuito eletrônico será diagramado e testado de forma incremental (prototipagem incremental), com foco inicial na amplificação de baixo ruído e filtragem analógica. 3. Desenvolvimento de Software Será criada uma aplicação digital para interpretar os sinais EEG coletados, que envolverá: Criação de algoritmos para tratamento do sinal (filtragem, remoção de artefatos, detecção de padrões e conversão de dados). Desenvolvimento da interface gráfica para visualização e interação com o usuário, priorizando a ergonomia. Utilização de bibliotecas específicas de processamento de sinais neurais (e.g., OpenBCI ou MNE-Python). 4. Avaliação e Testes de Usabilidade O protótipo final será submetido a uma série de testes para validar: Funcionalidade e precisão dos sinais captados. Desempenho do software. Usabilidade geral do dispositivo, seguindo critérios de ergonomia e design centrado no usuário. Coleta de feedbacks de usuários potenciais para identificar e implementar melhorias tanto no design físico quanto na interface digital. A metodologia é dividida em quatro fases principais e sequenciais: 1. Levantamento Bibliográfico Será realizado um estudo aprofundado do estado da arte em eletroencefalografia, Interfaces Cérebro-Computador (ICC), dispositivos portáteis de EEG e tecnologias análogas existentes. Esta fase seguirá os princípios de fontes científicas confiáveis, como artigos indexados, livros técnicos e registros de patentes. 2. Desenvolvimento Experimental (Protótipos de Hardware) Esta etapa focará na construção dos protótipos do headset. Serão utilizados: Sensores de EEG de baixo custo (eletrodos secos). Microcontroladores compatíveis (como Arduino ou ESP32). Testes de funcionamento dos circuitos eletrônicos, captação de sinais neurais e integridade dos dados. O circuito eletrônico será diagramado e testado de forma incremental (prototipagem incremental), com foco inicial na amplificação de baixo ruído e filtragem analógica. 3. Desenvolvimento de Software Será criada uma aplicação digital para interpretar os sinais EEG coletados, que envolverá: Criação de algoritmos para tratamento do sinal (filtragem, remoção de artefatos, detecção de padrões e conversão de dados). Desenvolvimento da interface gráfica para visualização e interação com o usuário, priorizando a ergonomia. Utilização de bibliotecas específicas de processamento de sinais neurais (e.g., OpenBCI ou MNE-Python). 4. Avaliação e Testes de Usabilidade O protótipo final será submetido a uma série de testes para validar: Funcionalidade e precisão. Resultados: Nesta fase inicial do projeto, os esforços concentraram-se primariamente no desenvolvimento do hardware e na validação da arquitetura do circuito. Montagem e Validação Parcial do Circuito Analógico • Fase Concluída: A montagem parcial do circuito analógico de aquisição de sinais EEG foi finalizada. • Arquitetura: O circuito foi projetado seguindo os princípios de amplificação de baixo ruído e filtragem analógica. • Componentes-chave: Foram utilizados eletrodos secos, escolhidos por facilitarem a aplicação prática e reduzirem o desconforto do usuário. A arquitetura incorpora um amplificador de instrumentação e os estágios iniciais de filtragem. • Resultados Práticos: A montagem em protoboard permitiu validar a organização física dos componentes, a integridade das conexões e a viabilidade da modularidade do projeto, facilitando ajustes futuros. • Desempenho: Os componentes principais demonstraram um desempenho adequado para a captura de sinais neurais. Contudo, a escolha por eletrodos secos, embora promissora em termos de conforto, sugere uma maior suscetibilidade a artefatos de movimento, o que reforça a necessidade de técnicas robustas de filtragem digital. • Próxima Etapa: Os testes funcionais completos estão pendentes e só serão iniciados após a finalização dos blocos restantes do circuito (filtro passa-baixa, estágio de offset DC e interface de comunicação analógico-digital). Alinhamento do Desenvolvimento de Software • O desenvolvimento do software está alinhado com os objetivos de integrar algoritmos de processamento de sinais (filtragem digital, detecção de padrões e extração de características) essenciais para a funcionalidade da ICC. • A interface gráfica está sendo planejada com foco em usabilidade e ergonomia, baseada nos critérios de Bastien e Scapin (1993), para garantir uma interação fluida entre o usuário e o dispositivo. Considerações Finais: Validação Estrutural e Arquitetônica: A arquitetura do circuito, baseada nos princípios de amplificação de baixo ruído e filtragem analógica, foi validada em protoboard. Isso confirmou a integridade das conexões e a viabilidade estrutural do hardware proposto. Modularidade e Manutenibilidade: O design adotado é modular, o que é crucial para projetos de engenharia eletrônica aplicada à neurotecnologia. Essa modularidade facilitará futuros ajustes, manutenções e a substituição de componentes específicos sem a necessidade de uma remontagem completa. Escolha Promissora de Eletrodos: A utilização de eletrodos secos se mostrou promissora, alinhando-se ao objetivo de criar um dispositivo de uso prático e confortável para o usuário, embora exija uma atenção redobrada no processamento digital de sinais para mitigar possíveis artefatos. Alinhamento Interdisciplinar: Os avanços de hardware já estabelecidos estão perfeitamente alinhados com as metas de software, que incluem a implementação de algoritmos robustos de processamento de sinais e o desenvolvimento de uma interface gráfica ergonômica e intuitiva, seguindo os critérios de usabilidade.
Palavras-chave: Eletroencefalografia; Headset; Interface Cérebro-Computador.
