【摘要】：腦-機接口(Brain-Computer Interface,BCI)是一種不依賴于由外圍神經和肌肉組成的正常腦輸出通路的對外交互控制系統(tǒng),當前該技術已可實現(xiàn)較為可靠的思維信息解碼和轉化,并已逐步進入臨床試驗。然而,作為一種新型的交互工具,實際應用中存在諸多因素影響系統(tǒng)效率及用戶體驗,對BCI技術的發(fā)展提出了新的要求。本文圍繞并行腦力負荷任務、混合范式腦-機接口及其交互影響,探討了大腦并行任務對基于穩(wěn)態(tài)視覺誘發(fā)電位(Steady-State Visual Evoked Potential,SSVEP)的BCI系統(tǒng)的性能影響,提出了混合范式BCI系統(tǒng)的異步策略,并且進一步討論了并行任務對該混合范式BCI的影響。本文研究中首先探索了并行腦力負荷任務對SSVEP-BCI的影響,15名被試者完成SSVEP-BCI和并行n-back腦力負荷任務實驗。結果表明并行腦力負荷任務造成了SSVEP-BCI識別正確率的顯著降低,高負荷4-back任務下BCI平均識別正確率較低負荷1-back任務下降低8.67%。特征分析結果顯示正確率顯著降低的被試,其SSVEP特征同樣顯著衰減。對比分析結果顯示并行任務對于SSVEP-BCI的影響要弱于同類任務對傳統(tǒng)P300-BCI的影響。研究中進一步構建了一種基于P300和SSVEP阻斷(SSVEP Blocking,SSVEP-B)的并行混合范式BCI系統(tǒng)異步控制策略,通過建立控制態(tài)和空閑態(tài)判別模型并進行兩次模型映射后,實現(xiàn)了多輪次腦電數(shù)據決策置信度的后驗概率估計和異步控制判別。對10名被試者進行了36指令集的在線混合范式BCI實驗,平均異步分類正確率為83.8%,平均信息傳輸速率達43.2bit/min,驗證了上述異步策略的有效性。最后,研究了并行腦力負荷任務對上述混合范式BCI系統(tǒng)性能的影響,14名被試者并行完成n-back腦力負荷任務和基于P300和SSVEP-B特征的36指令混合范式BCI輸出任務。實驗結果顯示高并行腦力負荷任務下混合范式BCI系統(tǒng)的識別正確率會顯著降低,但小于傳統(tǒng)P300-BCI的降低幅度,1-back和3-back任務下正確率僅相差2%,證明了該混合范式BCI系統(tǒng)具有更強對并行任務干擾的拮抗魯棒性。本文針對并行任務和混合范式腦-機接口開展了研究,研究結果為提高BCI系統(tǒng)的穩(wěn)定性和用戶體驗奠定了技術基礎。
【學位授予單位】：天津大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：R318
【圖文】：

第1章 緒論1 腦-機接口概述腦-機接口的基本原理腦-機接口（Brain-ComputerInterface,BCI）是一個將中樞神經系統(tǒng)活動直化為人工輸出的系統(tǒng)，它能夠替代、修復、增強、補充或者改善中樞神經系正常輸出，從而改善中樞神經系統(tǒng)與內外環(huán)境之間的交互作用[1, 2]。近年來著腦-機接口技術的發(fā)展，BCI 系統(tǒng)為多種神經肌肉疾病患者提供了新型的交互途徑[3]，例如肌萎縮性脊髓側索硬化癥、閉鎖綜合癥以及腦或脊髓損傷，極大地拓展了人腦與外界環(huán)境進行信息交流與控制的能力。

圖 1-2 經典 ERP 波形示意圖在目標刺激后約 300 毫秒左右產生的正向偏，誘發(fā)波形主要集中在大腦頂葉。之前關于出現(xiàn)的概率越低，P300 的幅值就越大；不要注意小范圍內靶刺激的比例；此外，任務而物理刺激對 P300 沒有顯著影響。VEP 的 BCI 系統(tǒng)電位是一種由快速重復的視覺刺激誘發(fā)的周z[7-9]�；诜�(wěn)態(tài)視覺誘發(fā)電位的 BCI 系統(tǒng)也也是目前最快的 BCI 系統(tǒng)[10]。其中 SSVEP刺激的響應，因其具有穩(wěn)定的頻譜和高信噪反映大腦節(jié)律活動中潛在的神經元處理過程域中都有著廣泛的應用。

圖 1-2 經典 ERP 波形示意圖在目標刺激后約 300 毫秒左右產生的正向偏置生，誘發(fā)波形主要集中在大腦頂葉。之前關于激出現(xiàn)的概率越低，P300 的幅值就越大；不僅也要注意小范圍內靶刺激的比例；此外，任務類而物理刺激對 P300 沒有顯著影響。SSVEP 的 BCI 系統(tǒng)發(fā)電位是一種由快速重復的視覺刺激誘發(fā)的周Hz[7-9]�；诜�(wěn)態(tài)視覺誘發(fā)電位的 BCI 系統(tǒng)也是統(tǒng)也是目前最快的 BCI 系統(tǒng)[10]。其中 SSVEP 是覺刺激的響應，因其具有穩(wěn)定的頻譜和高信噪夠反映大腦節(jié)律活動中潛在的神經元處理過程領域中都有著廣泛的應用。

【參考文獻】

相關期刊論文 前1條

1 楊紅宇;徐鵬;陳彥;;異步腦機接口技術現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J];中國生物醫(yī)學工程學報;2011年05期

本文編號：2799230