發(fā)布時(shí)間：2020-02-24 07:33

【摘要】：腦機(jī)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(shí)現(xiàn)外部機(jī)械設(shè)備控制的系統(tǒng)。根據(jù)應(yīng)用于腦機(jī)接口信號(hào)的不同,腦機(jī)接口可以分為植入式和非植入式腦機(jī)接口,其中基于運(yùn)動(dòng)想象的腦機(jī)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(jī)接口�；谶\(yùn)動(dòng)想象的腦機(jī)接口技術(shù)的研究在離線分析方面,可分類別已經(jīng)達(dá)到四類。但是對(duì)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(duì)被試依賴性高的難點(diǎn)。本研究就是針對(duì)這幾個(gè)難點(diǎn)展開工作,期望建立一種能夠改善這些難點(diǎn)的在線系統(tǒng),并提出了如下兩種在線實(shí)驗(yàn)方案。 第一種方案直接進(jìn)行多類信號(hào)的區(qū)分來實(shí)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(yùn)動(dòng)想象控制在虛擬房屋中的左轉(zhuǎn),右轉(zhuǎn),前行,停止。把被試的多種運(yùn)動(dòng)想象信號(hào)(腳,左手,右手,靜息)直接作為腦機(jī)接口輸入,相應(yīng)的控制命令(前行,左轉(zhuǎn),右轉(zhuǎn),靜止)作為腦機(jī)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(shí)驗(yàn)的驗(yàn)證,最后平均準(zhǔn)確率約為25%,分類準(zhǔn)確率跟隨機(jī)是差不多,無法可靠地區(qū)分多種運(yùn)動(dòng)意向。于是在這個(gè)方案基礎(chǔ)上本研究又提出了第二種方案：基于運(yùn)動(dòng)想象和alpha波的多維度的控制。這個(gè)方案將閉眼alpha波信號(hào)作為狀態(tài)轉(zhuǎn)換的開關(guān),alpha幅值增加超過一定閾值就會(huì)對(duì)前后控制,左右控制進(jìn)行轉(zhuǎn)換選擇。被試聽到選擇成功的聲音后睜眼利用運(yùn)動(dòng)想象進(jìn)行相應(yīng)方向控制。這樣在每個(gè)狀態(tài)都只需左右手運(yùn)動(dòng)想象,整體上就可實(shí)現(xiàn)在虛擬房屋進(jìn)行前后或者左右運(yùn)動(dòng)控制。這種方法最大的意義在于可以用較少種類的信號(hào)控制較多維度的運(yùn)動(dòng),實(shí)現(xiàn)了多維度控制的腦機(jī)接口。這種實(shí)驗(yàn)范式下被試不需要長(zhǎng)期訓(xùn)練,本研究中就有三名完全沒有運(yùn)動(dòng)想象實(shí)驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)的人,在第一次實(shí)驗(yàn)中就基本能實(shí)現(xiàn)虛擬房屋中漫游任務(wù),平均正確率達(dá)到77.64%,最好的平均正確率88%,相信稍加訓(xùn)練就可達(dá)到更好的效果,五名被試中,最好正確率達(dá)到93.25%。所以本系統(tǒng)也提高了腦機(jī)接口的在線性能和普適性,降低了對(duì)被試的依賴性。這樣本研究就基于閉眼alpha波和運(yùn)動(dòng)想象建立了一個(gè)穩(wěn)定、被試依賴性低、多方向控制的腦機(jī)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(duì)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(hào)特征，分析其攜帶的人的思維信息，對(duì)人的思維目的進(jìn)行推斷，得到結(jié)論后通過產(chǎn)生相應(yīng)的調(diào)節(jié)和控制信號(hào)從而完成相應(yīng)的調(diào)節(jié)或者任務(wù)，實(shí)現(xiàn)與外界進(jìn)行交流的任務(wù)降，〕，如圖1.1所示。至今為止，人類對(duì)腦機(jī)接口的研究已持續(xù)幾十年了。20世紀(jì)90年代中期以來，隨著計(jì)算機(jī)信息技術(shù)的發(fā)展，腦機(jī)接口的研究也得到了迅速的發(fā)展。現(xiàn)在很多腦機(jī)接口的研究也與康復(fù)工程等合作，在便利了病人的生活的同時(shí)也促進(jìn)了病人的康復(fù)。相信在未來幾十年，腦機(jī)接口會(huì)有更好的發(fā)展。計(jì)算機(jī)，自一一一--一-一--一》(---一~~----一.圃圖1.1腦機(jī)接口LZ腦機(jī)接口的分類根據(jù)采集信號(hào)的有創(chuàng)和無創(chuàng)性，腦機(jī)接口可以分為植入式腦機(jī)接口和非植入式腦機(jī)接口。目前在科研領(lǐng)域較為主流的采集方法主要有四種:其中可以植入式腦機(jī)接口的信號(hào)采集方式主要有有創(chuàng)的

浙江大學(xué)碩士學(xué)位論文第1章緒論這四種信號(hào)是由采集腦電信號(hào)的電極深度的不同來定義的，如圖1.2所示，表示在各個(gè)深度所對(duì)應(yīng)的信號(hào)。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(hào)的采集位于皮層之下，屬于有創(chuàng)的信號(hào)采集方式。大腦頭皮腦電叮:介-—大腦皮層腦電局部場(chǎng)電位鋒電位印議e圖1.2各種腦電信號(hào)1.2.1植入式腦機(jī)接口植入式腦機(jī)接口最主要的特點(diǎn)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(jī)接口的研究可以追溯到上世紀(jì)90年代末，，1999年Chapin等人用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法將大鼠運(yùn)動(dòng)皮層神經(jīng)集群電信號(hào)轉(zhuǎn)換為水泵的控制指令，并首次實(shí)現(xiàn)了大腦對(duì)外部設(shè)備的直接控制[6]。近年來
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2012
【分類號(hào)】：TP334.7

【引證文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前1條

1 趙麗;郭旭宏;耿麗清;;多類運(yùn)動(dòng)想象腦電信號(hào)的處理研究[J];中國(guó)生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)報(bào);2013年05期

本文編號(hào)：2582390