基于BCI的大鼠運(yùn)動(dòng)行為控制的研究.pdf

1、Z h e n g z h o u U n i v e r s i t yf o r t h ed e g r e e o f M a s t e rR e s e a r c h o nt h eC o n t r o lS y s t e m f o rR a tM o v e m e n tB e h a v i o r B a s e d o nB C I T e c h n o l o g yB y K e f e n g Y

2、 a n gS u p e r v i s o r ：P r o f ．L iS h iC o n t r o l T e c h n o l o g y a n d C o n t r o l E n g i n e e r i n gS c h o o l o f E l e c t r i c a lE n g i n e e r i n gM a y , 2 0 1 1摘要摘要生物電子技術(shù)是以生物學(xué)和微電子技術(shù)為基礎(chǔ)，揭示生物感

3、知、意識(shí)電信號(hào)的規(guī)律，通過(guò)對(duì)生物電信號(hào)的加工處理，獲得直觀的信息，建立意識(shí)的腦模型，實(shí)現(xiàn)生物行為乃至意識(shí)的控制。動(dòng)物機(jī)器人就是生物電子技術(shù)的一個(gè)分支，動(dòng)物機(jī)器人的研究將彌補(bǔ)傳統(tǒng)機(jī)器人難以在特定環(huán)境下工作的缺點(diǎn)，也將為殘疾人康復(fù)等醫(yī)學(xué)領(lǐng)域帶來(lái)新的發(fā)展。本文從動(dòng)物機(jī)器人設(shè)計(jì)的角度出發(fā)，選擇S D 大鼠為研究對(duì)象，以B C I 技術(shù)為指導(dǎo)，對(duì)大鼠的運(yùn)動(dòng)行為控制進(jìn)行了較為深入的研究，主要工作有以下幾個(gè)方面：一、通過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)外在動(dòng)物機(jī)器人以及動(dòng)物控

4、制領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀進(jìn)行了全面而細(xì)致的研究，對(duì)該領(lǐng)域的發(fā)展情況和存在的問(wèn)題有了一定了解，為本文的研究提供了思路。二、從動(dòng)物控制入手，對(duì)B C I 系統(tǒng)的基本原理、基本結(jié)構(gòu)進(jìn)行了深入的研究，通過(guò)研究B C I 系統(tǒng)的技術(shù)特點(diǎn)和控制大鼠運(yùn)動(dòng)行為的相關(guān)腦區(qū)及位點(diǎn)，確定基于B C I 的大鼠運(yùn)動(dòng)行為控制基本原理。三、針對(duì)傳統(tǒng)動(dòng)物行為有線控制的缺點(diǎn)，設(shè)計(jì)了大鼠運(yùn)動(dòng)行為無(wú)線控制系統(tǒng)。系統(tǒng)采用V i s u a l B a s i c6 ．0 軟件開(kāi)發(fā)P

5、 C 機(jī)控制臺(tái)程序，采用C 8 0 5 1 F 3 2 0 和C 8 0 5 1 F 4 1 0 芯片搭建硬件系統(tǒng)，通過(guò)U S B 接口實(shí)現(xiàn)與P C 機(jī)的數(shù)據(jù)通信?？刂泼钣蒔 C 機(jī)控制臺(tái)發(fā)出，經(jīng)無(wú)線傳輸模塊傳送至背負(fù)在大鼠身上的控制器，控制器將命令轉(zhuǎn)換為電壓或電流刺激信號(hào)，再經(jīng)由微電極施加到大鼠神經(jīng)系統(tǒng)相關(guān)核團(tuán)，實(shí)現(xiàn)對(duì)大鼠運(yùn)動(dòng)行為的控制。四、從大鼠的生理特點(diǎn)入手，對(duì)大鼠篩選及訓(xùn)練模型進(jìn)行了研究。提出了以神經(jīng)刺激控制方式為基本控制手段