基于想象动作电位的BCI系统设计与实验研究.pdf

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,是一种不依赖于常规大脑输出通路庵苌窬图∪庾橹的全新信息交流系统。魑!秩碌男畔⒔换与控制技术,将能为瘫痪病人,特别是那些丧失了基本肢体运动功能但思维正常的患者,提供一种与外界进行信息交流与控制的新途径,正受到越来越广泛的关某些类型的事件相关现象体现了连续脑电,信号在特定频域内能量的减少或增加现象,分别反映出皮质神经细胞群同步性活动想象动作可以引起脑电信号的疎特异性变化这一思想,计了一组基于想象动作电位的笛椋浜诵难芯磕谌菔侨绾瓮ü崛∧缘缣卣鞑问词侗想象动作的发生。本文分别使用了时频图谱约傲街中畔㈧兀汗β势嘴琖作为特征参数,对手部想象动作执行前、后的动态脑电信号进行分析,并与目前常用的节律事件相关去同步问斜冉希云谘罢姨匾煨愿康亩问J笛榻峁示在想象动作条件下,在对侧的运动、感觉区域中,、和述特征参数对想象动作电位测试数据进行分类的结果表明:分类的最高正确率可超过%;其中ⅲΑ和具有良好的时域分辨能力和较准确的区法更为满意的分类结果。以上研究结果将为实时低车纳杓铺峁┝己玫氖珺窃谌四院图扑慊蚱渌缱由注。的减弱或增强。其前者定义为事件相关去同步—,后者定义为事件相关同步珽1疚母琓⒐β势酌芏琍⒏丛佣与小波熵均表现出与节律的强度变化具有明显的锁时相关性。同时这些参数对左、右手想象动作的响应也具有显著不同,且区分错误率呈明显的降低趋势。利用上分效果,可以作为特征参数用于在线低常徊⑶矣τ肕距离判别法能够明显提高模式识别的正确率毡樘岣个百分点苫竦帽戎惫郾冉验依据。
关键词:脑一机接口胂蠖鞯缥唬录喙厝ネ,时频图谱距离判别法β势酌芏,复杂度】,功率谱熵〔琈
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学位论文作者签名莺ツ导师签名:——‘歹’如弋讳学位论文作者签名:了硫臻平独创性声明学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解苤壅盘茎有关保留、使用学位论文的规定。特授权墨壅盘茎可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检巧’肋吲带或撰写过的研究成果,,除了文中特别加以标注和致谢之处外,论文中不包含其他人已经发表书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中索,并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校签字日期:孤力参年/月/日本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的作了明确的说明并表示了谢意。签字日期:年』月/日向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。C艿难宦畚脑诮饷芎笫视帽臼谌ㄋ得签字日期:导师签名:。
—机接口珺侵荚谌四院图扑慊蚱渌子设备之间建立一种不依赖于常规大脑输出通路缤庵苌窬图∪庾橹的直接信息交流与控制通道,是一种全新的人一机交互系统【俊R桓龌镜腂系统设计和控制如图所示:信号通过电极从头皮或颅内取得,经过信号处理提取反映操作者意图的信号特征,这些信号特征被转化为控制外部设备的具体指令缱址沓绦颉⒙忠尾僮髦噶罨蛴糜谏窬鹕嗣植沟,只有操作者协调好信号特征与其意图之间的关系,同时≡瘛⑻崛√卣鞑⒂行А⒆既返将之转化为设备控制指令,系统才能进行有效操作。一个低车氖迪郑饕R揽苛教鬃允视ο低持涞南嗷プ饔茫桓鍪操作者的大脑,它产生并控制能够被低臣觳獾降乃嘉疃畔例如脑电信号R桓鍪切藕诺牟杉氪硐低常芄欢杂诓杉降乃嘉疃畔⒔行识别并归纳成为能够正确表达操作者意图的具体控制指令,从而实现人的思想与外部设备之间进行直接的信息交流与控制。需要特别指出的是上述提到的思维活动信息的来源是操作者的大脑,而将来源于操作者眼部、肌肉组织等其它部位的人体生物电信号被视为伪迹和噪声,使用这些信号所组成的系统通常称为“人一机接口”.琀图镜腂系统及其控制结构示意.
正常生理状态下人体与外部设备之间进行信息交流与控制主要是通过外周神经和肌肉组织进行信息的传递过程。上述信息交流通路一旦受到了组织器官病变或外源性损伤的影响,人体与外界之间的信息交流就可能会受到不同程度的限制珙杌蚱渌叨拘灾亟鹗艨捎珊粑馈⑾篮推し粑杖胙:蠓植加谌身组织器官。可能会出现脑神经麻痹、昏迷等症状。病程晚期可遗留精神智能衰退、肢体瘫痪等症状】`笥谝窖降姆⒄梗死嗉膊】赡芪薹ǔ沟字斡给患者的生活和心理带来严重创伤。针对此类疾病等学者曾提出了三种恢复患者神经、肌肉功能的方法【浚銮肯执嫱返男畔⒔换荒芰Γ杭床捎蒙心茏灾骺刂频募∪庾橹娲损肌肉。例如脑干严重受损而瘫痪础氨账眑甶刺的患者,此类患者大都仍然具备眼部运动能力,通过提取眼部电信号,可以实现回答问题、发出简单指令、甚至可以进行文字处理工作