【摘要】：腦機接口是人工搭建的代替一般神經(jīng)-肌肉通路的路徑,大腦通過這條人工路徑實現(xiàn)外部機械設備控制的系統(tǒng)。根據(jù)應用于腦機接口信號的不同,腦機接口可以分為植入式和非植入式腦機接口,其中基于運動想象的腦機接口因其無創(chuàng)性和直觀性,成為比較容易被被試接受的非植入式腦機接口�；谶\動想象的腦機接口技術的研究在離線分析方面,可分類別已經(jīng)達到四類。但是對于在線研究,大多數(shù)成果主要集中在兩方向控制,多方向控制方面的研究仍然存在著：可分辨維度低、在線性能差、對被試依賴性高的難點。本研究就是針對這幾個難點展開工作,期望建立一種能夠改善這些難點的在線系統(tǒng),并提出了如下兩種在線實驗方案。 第一種方案直接進行多類信號的區(qū)分來實現(xiàn)多方向的控制。主要是通過區(qū)分左、右手,腳,靜息四種運動想象控制在虛擬房屋中的左轉,右轉,前行,停止。把被試的多種運動想象信號(腳,左手,右手,靜息)直接作為腦機接口輸入,相應的控制命令(前行,左轉,右轉,靜止)作為腦機接口的輸出,從而建立一種直接多分類的多方向控制系統(tǒng)。但是通過離線分析和在線實驗的驗證,最后平均準確率約為25%,分類準確率跟隨機是差不多,無法可靠地區(qū)分多種運動意向。于是在這個方案基礎上本研究又提出了第二種方案：基于運動想象和alpha波的多維度的控制。這個方案將閉眼alpha波信號作為狀態(tài)轉換的開關,alpha幅值增加超過一定閾值就會對前后控制,左右控制進行轉換選擇。被試聽到選擇成功的聲音后睜眼利用運動想象進行相應方向控制。這樣在每個狀態(tài)都只需左右手運動想象,整體上就可實現(xiàn)在虛擬房屋進行前后或者左右運動控制。這種方法最大的意義在于可以用較少種類的信號控制較多維度的運動,實現(xiàn)了多維度控制的腦機接口。這種實驗范式下被試不需要長期訓練,本研究中就有三名完全沒有運動想象實驗經(jīng)驗的人,在第一次實驗中就基本能實現(xiàn)虛擬房屋中漫游任務,平均正確率達到77.64%,最好的平均正確率88%,相信稍加訓練就可達到更好的效果,五名被試中,最好正確率達到93.25%。所以本系統(tǒng)也提高了腦機接口的在線性能和普適性,降低了對被試的依賴性。這樣本研究就基于閉眼alpha波和運動想象建立了一個穩(wěn)定、被試依賴性低、多方向控制的腦機接口及虛擬漫游系統(tǒng)。并在增加可控方向,提高在線性能,降低了對被試的依賴性方面做出了一定的努力。
【圖文】：

從而找到代表性的信號特征，分析其攜帶的人的思維信息，對人的思維目的進行推斷，得到結論后通過產生相應的調節(jié)和控制信號從而完成相應的調節(jié)或者任務，實現(xiàn)與外界進行交流的任務降，〕，如圖1.1所示。至今為止，人類對腦機接口的研究已持續(xù)幾十年了。20世紀90年代中期以來，隨著計算機信息技術的發(fā)展，腦機接口的研究也得到了迅速的發(fā)展。現(xiàn)在很多腦機接口的研究也與康復工程等合作，在便利了病人的生活的同時也促進了病人的康復。相信在未來幾十年，腦機接口會有更好的發(fā)展。計算機，自一一一--一-一--一》(---一~~----一.圃圖1.1腦機接口LZ腦機接口的分類根據(jù)采集信號的有創(chuàng)和無創(chuàng)性，腦機接口可以分為植入式腦機接口和非植入式腦機接口。目前在科研領域較為主流的采集方法主要有四種:其中可以植入式腦機接口的信號采集方式主要有有創(chuàng)的

浙江大學碩士學位論文第1章緒論這四種信號是由采集腦電信號的電極深度的不同來定義的，如圖1.2所示，表示在各個深度所對應的信號。EEG采集的是頭皮腦電，電極位于大腦頭皮，無創(chuàng);ECOG的電極置于皮層表面的;LFPs和單神經(jīng)元電位的信號的采集位于皮層之下，屬于有創(chuàng)的信號采集方式。大腦頭皮腦電叮:介-—大腦皮層腦電局部場電位鋒電位印議e圖1.2各種腦電信號1.2.1植入式腦機接口植入式腦機接口最主要的特點就是植入性，也就是有創(chuàng)的，它需要將電極植入到大腦中，植入式腦機接口的研究可以追溯到上世紀90年代末，，1999年Chapin等人用人工神經(jīng)網(wǎng)絡算法將大鼠運動皮層神經(jīng)集群電信號轉換為水泵的控制指令，并首次實現(xiàn)了大腦對外部設備的直接控制[6]。近年來
【學位授予單位】：浙江大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2012
【分類號】：TP334.7

【引證文獻】

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1 趙麗;郭旭宏;耿麗清;;多類運動想象腦電信號的處理研究[J];中國生物醫(yī)學工程學報;2013年05期

本文編號：2582390