植入式腦機(jī)接口中微電刺激信息反饋和神經(jīng)信息約簡(jiǎn)的研究.pdf

1、腦機(jī)接口技術(shù)在大腦和外部設(shè)備之間建立了一條直接的信息交流通道，一方面可以讀取大腦運(yùn)動(dòng)意圖信息來(lái)控制外部設(shè)備，另一方面可以將外部信息反饋回大腦，因此在殘疾人感覺(jué)運(yùn)動(dòng)功能修復(fù)以及神經(jīng)損傷性疾病的治療方面具有重要應(yīng)用前景。植入式腦機(jī)接口經(jīng)過(guò)十幾年的發(fā)展已經(jīng)取得初步成果，目前正在進(jìn)入優(yōu)化升級(jí)階段。系統(tǒng)現(xiàn)階段主要面臨以下幾個(gè)方面的問(wèn)題:1）缺乏針對(duì)閉環(huán)系統(tǒng)的信息反饋的研究;2）系統(tǒng)閉環(huán)化的發(fā)展趨勢(shì)對(duì)于解碼效率提出了更高的要求。本文主要針對(duì)以上兩個(gè)

2、方面的問(wèn)題，研究對(duì)應(yīng)的解決方案。
　　針對(duì)閉環(huán)系統(tǒng)信息反饋的問(wèn)題，本文研究了如何利用皮層微電刺激技術(shù)作為腦機(jī)接口系統(tǒng)信息反饋的新方法。首先研究了皮層微電刺激信息輸入的特點(diǎn)，在此基礎(chǔ)上建立了以皮層微電刺激進(jìn)行信息反饋的閉環(huán)系統(tǒng)，通過(guò)對(duì)比實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了皮層微電刺激在系統(tǒng)中的反饋?zhàn)饔?。針?duì)系統(tǒng)高效解碼的問(wèn)題，本文研究了如何利用神經(jīng)元信息約簡(jiǎn)的方法來(lái)提高解碼效率。通過(guò)分析神經(jīng)元跟實(shí)驗(yàn)任務(wù)的相關(guān)性篩選出少量重要神經(jīng)元用來(lái)解碼，在不影響解碼精度的

3、同時(shí)減少了計(jì)算量，達(dá)到了提高解碼效率的目的。
　　本文的主要工作和創(chuàng)新點(diǎn)在于:
　　1)研究了外界振動(dòng)刺激與皮層微電刺激對(duì)皮層神經(jīng)元活動(dòng)的影響，為皮層微電刺激作為腦機(jī)接口閉環(huán)系統(tǒng)中的信息輸入方法提供了實(shí)驗(yàn)依據(jù)。
　　2)提出了一種以皮層微電刺激作為雙向腦機(jī)接口系統(tǒng)中閉環(huán)信息反饋的方法，通過(guò)建立嚙齒類(lèi)動(dòng)物的雙向閉環(huán)腦機(jī)接口實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，驗(yàn)證了皮層微電刺激方法的有效反饋?zhàn)饔谩?br>　　3)提出了基于互信息定量評(píng)價(jià)篩選任務(wù)相關(guān)