基于運動想象和alpha波的腦機(jī)接口及虛擬漫游系統(tǒng).pdf

1、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，其中基于運動想象的腦機(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\動想象的腦機(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、對被

2、試依賴性高的難點。本研究就是針對這幾個難點展開工作，期望建立一種能夠改善這些難點的在線系統(tǒng)，并提出了如下兩種在線實驗方案。
　　 第一種方案直接進(jìn)行多類信號的區(qū)分來實現(xiàn)多方向的控制。主要是通過區(qū)分左、右手，腳，靜患四種運動想象控制在虛擬房屋中的左轉(zhuǎn)，右轉(zhuǎn)，前行，停止。把被試的多種運動想象信號(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

3、系統(tǒng)。但是通過離線分析和在線實驗的驗證，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)分多種運動意向。于是在這個方案基礎(chǔ)上本研究又提出了第二種方案：基于運動想象和alpha波的多維度的控制。這個方案將閉眼alpha波信號作為狀態(tài)轉(zhuǎn)換的開關(guān)，alpha幅值增加超過一定閾值就會對前后控制，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動想象進(jìn)行相應(yīng)方向控制。這樣在每個狀態(tài)都只需左右手運動想象，整體上就可實現(xiàn)在虛擬

4、房屋進(jìn)行前后或者左右運動控制。這種方法最大的意義在于可以用較少種類的信號控制較多維度的運動，實現(xiàn)了多維度控制的腦機(jī)接口。這種實驗范式下被試不需要長期訓(xùn)練，本研究中就有三名完全沒有運動想象實驗經(jīng)驗的人，在第一次實驗中就基本能實現(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，降低了對被試的依賴性。這