大鼠腦神經(jīng)元鋒電位誘發(fā)采集與分析軟件系統(tǒng)研究.pdf

1、神經(jīng)接口(Neural Interface，NI)是連接外界環(huán)境與神經(jīng)系統(tǒng)的通道，外部世界的信息可以通過NI轉(zhuǎn)換成特定模式的電刺激輸入神經(jīng)系統(tǒng)，用于改善、修復(fù)神經(jīng)系統(tǒng)的某些缺陷，也可以通過NI將神經(jīng)系統(tǒng)中的信息提取出來，經(jīng)過信號處理，翻譯成機器可以識別的命令來控制外部設(shè)備。生物機器人是體內(nèi)植入了神經(jīng)接口的動物，通過神經(jīng)接口可以將外部控制命令轉(zhuǎn)化為電刺激輸入動物神經(jīng)系統(tǒng)，控制動物的行為，同時也可以通過神經(jīng)接口將動物神經(jīng)系統(tǒng)中的神經(jīng)元電信號

2、提取出來，經(jīng)過特征提取以及模式分類，可以觀察到動物的生理狀態(tài)。
　　目前，應(yīng)用于生物機器人的神經(jīng)接口大多數(shù)只是單向信息傳遞。單輸入型神經(jīng)接口無法定量評估刺激對動物的控制作用，單輸出型神經(jīng)接口由于缺乏刺激，無法控制動物的行為。因此，為了解決神經(jīng)激勵-響應(yīng)模型、刺激參數(shù)的定量評價以及激勵參數(shù)的優(yōu)化等問題，實現(xiàn)對生物機器的有效精確控制，研究小型且具有雙向信息傳遞功能的神經(jīng)接口技術(shù)具有越來越大的研究價值。
　　本文設(shè)計并搭建了基于神

3、經(jīng)接口技術(shù)的生物機器人軟件系統(tǒng)平臺。本文首先對神經(jīng)接口技術(shù)和生物機器人進行了詳細的介紹，揭示了神經(jīng)接口技術(shù)研究的重要性和生物機器人研究的緊迫性，并提出了具體的研究內(nèi)容。然后介紹了實現(xiàn)生物機器人的技術(shù)基礎(chǔ)，包括了電極制作、動物手術(shù)、Visual Studio2010編程技術(shù)、Android智能手機開發(fā)平臺以及神經(jīng)元電信號處理技術(shù)。其次本文提出了基于雙向神經(jīng)接口的生物機器人系統(tǒng)框架，并詳細介紹和實現(xiàn)了系統(tǒng)中的刺激參數(shù)設(shè)置模塊、藍牙設(shè)備連接模

4、塊、基于Android智能手機的刺激軟件、神經(jīng)元電信號解析模塊、實時信號采集模塊和神經(jīng)元信號處理模塊。刺激參數(shù)設(shè)置模塊和藍牙設(shè)備連接模塊實現(xiàn)了輸入型神經(jīng)接口，可以將實驗人員設(shè)置的命令翻譯成對應(yīng)模式的電刺激輸入大鼠腦神經(jīng)，控制大鼠行為;神經(jīng)元電信號解析模塊和神經(jīng)元信號處理實現(xiàn)了輸出型神經(jīng)接口，可以對大鼠神經(jīng)元發(fā)放的電信號進行采集以及分析處理。
　　此外，本文設(shè)計實驗測試了生物機器人系統(tǒng)的性能。首先通過設(shè)計一個測試軟件驗證了輸入系統(tǒng)的