基于局部場電位的動物轉(zhuǎn)向解碼研究.pdf

1、運(yùn)動行為的神經(jīng)信號解碼研究是腦-機(jī)接口研究的重要內(nèi)容，解碼生物的運(yùn)動意圖，具有重要的理論與實際應(yīng)用價值。微電極陣列記錄到的信號包括鋒電位信號（spike）和局部場電位信號（Local field potentials，LFP），關(guān)于spike信號的運(yùn)動解碼研究取得了一定成果，但是隨著電極植入的時間增長，spike信號質(zhì)量有所下降，而局部場電位具有長期解碼穩(wěn)定的特點，逐漸引起研究人員的關(guān)注。但是，大腦結(jié)構(gòu)復(fù)雜，某一運(yùn)動行為的執(zhí)行可能由大腦

2、多個腦區(qū)共同作用，運(yùn)動意圖在腦中的存在時間非常短暫，采集到的局部場電位為非平穩(wěn)信號，且在記錄的過程中不可避免的會引入噪聲信號，這些都對解碼特征的有效提取造成一定阻礙。在對大腦信息進(jìn)行解碼時，關(guān)鍵是確定出有效編碼信息的時間及頻率窗口，提取到利于解碼的特征。
　　本文以鴿子為研究對象，結(jié)合動物行為學(xué)方法與神經(jīng)信號微電極陣列檢測技術(shù)，采集了鴿子左轉(zhuǎn)、直行、右轉(zhuǎn)三個方向轉(zhuǎn)向運(yùn)動發(fā)生時NCL（Nidopallium Caudolateral

3、e）腦區(qū)的LFP信號。對LFP信號特征提取方法進(jìn)行分析，探討鴿子運(yùn)動轉(zhuǎn)向時的LFP信號的特征變化，并用k近鄰（k-Nearest Neighbor，kNN）方法對提取的特征進(jìn)行分類，預(yù)測其運(yùn)動方向。主要工作如下：
　　1.對局部場電位信號的產(chǎn)生過程，局部場電位信號特性及相關(guān)噪聲特性進(jìn)行了分析，在此基礎(chǔ)上比較了常用處理方法在LFP信號去噪中的優(yōu)缺點，以及常用時域，頻域時頻域方法在特征提取方面的優(yōu)缺點。
　　2.采用了一種結(jié)合獨

4、立成分分析（Independent component analysis，ICA）與小波方法的特征提取方法，ICA方法能夠去除各通道間的數(shù)據(jù)冗余，去除明顯噪聲的同時對有效編碼信息最大程度的保留，之后利用時頻特性特較好的小波方法進(jìn)行特征提取，有效提取了運(yùn)動轉(zhuǎn)向發(fā)生時局部場電位的特征。
　　3.完成了鴿子運(yùn)動轉(zhuǎn)向行為誘導(dǎo)訓(xùn)練及神經(jīng)信號采集實驗，利用本文的特征提取方法對局部場電位信號進(jìn)行特征提取，并利用k近鄰方法進(jìn)行分類，正確率最高達(dá)到