基于局部場電位的腦機接口技術研究.pdf

1、腦-機接口(Brain-Computer Interface，BCI)是基于腦電信號實現(xiàn)腦與計算機或其他電子設備通訊和控制的系統(tǒng)。腦機接口技術研究對神經(jīng)科學的發(fā)展具有重要意義，在醫(yī)學臨床上具有重大應用價值。與特定運動行為相關的腦電信號特征的提取與識別是腦-機接口研究中的關鍵之一。本文對不同大鼠前肢運動行為條件下局部場電位的時域、頻域特征開展研究，對促進腦機接口技術研究具有重要意義。
　　 本文首先開展了大鼠壓桿飲水自發(fā)行為實驗研

2、究。在大鼠初級運動皮層前肢運動區(qū)植入自制的多通道微電極，連續(xù)采集大鼠初級運動皮層的局部場電位，以壓桿閉合脈沖信號為基準分割場電位數(shù)據(jù)段，統(tǒng)計分析大鼠壓桿行為的場電位特征，建立基于局部場電位的壓桿行為識別方法。其次，開展了自由活動大鼠誘發(fā)行為實驗。以筆挑手、針扎、驚嚇等人工方式誘導大鼠的前肢產(chǎn)生多種特定的運動行為模式，應用模板匹配等多種模式識別技術對與特定前肢運動行為相關的場電位信號進行識別，并進一步對局部場電位與肢體運動相關的機制展開研

3、究。
　　 研究發(fā)現(xiàn)，運動皮層內(nèi)的局部場電位在大鼠肢體運動時，出現(xiàn)低頻-高幅波形，高幅場電位波與記錄電極的位置及肢體的運動行為相關。波形的正負與肢體的運動方向相關，幅值與肢體用力大小有關。在壓桿行為時的局部場電位呈低頻高幅負向-正向波形，依據(jù)閾值準則從局部場電位信號檢測壓桿行為的檢出率為80％。應用模板匹配法對誘發(fā)前肢運動行為的識別率達到了85％以上。實驗結果初步表明，運動皮層的區(qū)域分布與肢體運動肌群有對應關系，場電位可有效反應