植入式腦機(jī)接口中神經(jīng)信息的約簡和可視化.pdf

1、腦機(jī)接口技術(shù)是計(jì)算機(jī)、生物醫(yī)學(xué)、神經(jīng)科學(xué)、材料等學(xué)科交叉的國際熱點(diǎn)前沿技術(shù)之一。它不依賴于大腦外周神經(jīng)和肌肉系統(tǒng)，在腦與外部設(shè)備之間人工搭建一條通訊控制通路。根據(jù)信號(hào)采集方式的不同，分為非植入式腦機(jī)接口和植入式腦機(jī)接口。相比非植入式腦機(jī)接口，植入式腦機(jī)接口的信號(hào)時(shí)空分辨率更高，信息量更大，在信息解析的實(shí)時(shí)性和精度上更有優(yōu)勢(shì)。但植入式腦機(jī)接口的神經(jīng)信息維度也更高，信號(hào)更復(fù)雜。高維度的神經(jīng)信息影響解碼的準(zhǔn)確性和可行性，也難于被人理解、表示和

2、處理分析，給腦電信號(hào)的有效解析帶來了挑戰(zhàn)。
　　 本文以獼猴為對(duì)象，從高維數(shù)據(jù)降維的特征選擇和特征提取兩個(gè)不同角度，在信息約簡和可視化兩方面著手研究如何從神經(jīng)信息中獲取有效、直觀、深層的信息。約簡本質(zhì)是特征選擇，從高維神經(jīng)信號(hào)中篩選出低維有用信息，去除冗余和噪音特征，輸入到解碼器中進(jìn)行解碼實(shí)現(xiàn)腦電實(shí)時(shí)控制?？梢暬举|(zhì)是特征提取，使用特征提取的方法，把高維的神經(jīng)信息投影到三維空間得到可視化的神經(jīng)軌跡，挖掘隱藏在高維數(shù)據(jù)中的聚類特點(diǎn)

3、、分布特征，分析神經(jīng)信息的動(dòng)態(tài)特性。
　　 具體的工作主要有:一是研究了神經(jīng)信息的約簡，提出基于信息論、并綜合考慮相關(guān)性和冗余性的約簡方法，在不降低泛化能力的情況下，僅使用很少的神經(jīng)信息達(dá)到或超過使用所有神經(jīng)信息時(shí)的解碼精度，降低解碼模型復(fù)雜度，提高解碼速度。二是研究了神經(jīng)信息的可視化，使用基于流形學(xué)習(xí)的拉普拉斯特征映射特征提取方法把高維神經(jīng)信息投影到三維空間進(jìn)行可視化。根據(jù)可視化得到的三維空間神經(jīng)軌跡分析神經(jīng)信息與復(fù)雜的肢體運(yùn)