В системах нейрокомпьютерного интерфейса используются либо биопотенциалы мозга, зарегистрированные с поверхности головы человека, либо биопотенциалы, снимаемые непосредственно с коры головного мозга или от отдельных нейронов глубинных структур мозга. В первом случае ИМК называются неинвазивными, во втором – инвазивными.

Среди различных типов интерфейса мозг-компьютер самый значительный успех был получен при применении инвазивных технологий ИМК.

Несмотря на то, что инвазивные методы ИМК открывают большие перспективы для исследований, их применение сильно ограничено необходимостью проведения сложной хирургической операции, а также проблемами, связанными с постепенным зарастанием электродов соединительными тканями. Это приводит со временем к значительному ухудшению электрического контакта с мозгом, с полным его нарушением впоследствии. В связи с данными обстоятельствами наибольшее развитие получили ИМК неинвазивного типа.

Выделяют следующие способы регистрации активности мозга в ИМК:

• В инвазивных интерфейсах:
  • Электрокортикография (ЭКоГ);
  • Регистрация импульсной активности нейронов;
• В неинвазивных интерфейсах:
  • Функциональная магнитно-резонансная томография (фМРТ);
  • Позитронно-эмиссионная томография (ПЭТ);
  • Магнитоэнцефалография (МЭГ);
  • Электроэнцефалография  (ЭЭГ).

Рис. 1. Инвазивные и неинвазивные способы регистрации активности мозга.

В литературе существующие неинвазивные ИМК, основанные на анализе ЭЭГ, подразделяют на следующие типы.

1. ИМК, основанные на анализе медленных корковых потенциалов (slow cortical potentials, SCP). Принцип работы SCP-BCI основан на парадигме оперантного обусловливания, которая предполагает, что испытуемые способны сознательно изменять и удерживать интенсивность своей корковой поляризации с помощью биологической обратной связи.
2. ИМК, основанные на анализе вызванных потенциалов (event-related potential, ERP). Вызванный потенциал (ВП) – это электрическая реакция мозга на внешний раздражитель. В существующих ERP-BCI используются в основном два следующих класса вызванных потенциалов.
   • ВП P300. Компонент Р300 возникает в ответ на неожиданный, редко предъявляемый (например, предъявляемый с вероятностью 0,2) значимый стимул, когда он появляется среди часто предъявляемых незначимых стимулов. Р300 зависит от внимания испытуемого, но не от физических параметров стимула.
   • ВП SSVEP. Зрительный вызванный потенциал SSVEP (steady state visual evoked potential) возникает преимущественно в затылочных частях коры, как реакция на визуальные вспышки, повторяющиеся с определённой частотой.
   • Одностимульные ИМК, использующие счет пользователем однородных зрительных стимулов без разделения их на целевые и нецелевые («одностимульная» парадигма). Счет начинается сразу после перевода взгляда в область предъявления.
3. ИМК, основанные на анализе сенсомоторных ритмов (sensorimotor rhythms - SMR), SMR-BCI. В таких интерфейсах для управления внешним устройством, например, рукой робота, пользователь мысленно представляет то или иное движение. В состоянии покоя сенсомоторные ритмы имеют высокую амплитуду (наблюдается синхронизация ритма), в то время как при активации соответствующих сенсорных или моторных участков коры, их интенсивность падает (наблюдается десинхронизация ритма).
4. Прямые интерфейсы мозг-компьютер, способные улавливать мысленное представление слова непосредственно в том виде, в каком оно возникает в мозгу. Подход заключается в том, что испытуемому нужно просто подумать «да» или «нет», и при этом не требуется интенсивного обучения с помощью обратной связи.