腦—機(jī)接口分類(lèi)與相位分析.pdf

1、腦-機(jī)接口是在大腦和外部環(huán)境之間建立起一種直接的交流和控制通道。它是一門(mén)交叉學(xué)科，包含的領(lǐng)域有電工電子學(xué)、神經(jīng)生理學(xué)、實(shí)驗(yàn)心理學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、機(jī)器科學(xué)、信息理論等等。腦-機(jī)接口在醫(yī)療康復(fù)、環(huán)境自動(dòng)化、休閑娛樂(lè)等方面有著廣泛的應(yīng)用前景，受到越來(lái)越多的研究者的重視。
　　運(yùn)動(dòng)想象是自發(fā)腦電的一種重要的BCI實(shí)驗(yàn)范式。當(dāng)人們僅是想象一個(gè)動(dòng)作而沒(méi)有執(zhí)行時(shí)，會(huì)激活相同的大腦感覺(jué)運(yùn)動(dòng)區(qū)域并產(chǎn)生與執(zhí)行這個(gè)動(dòng)作相同的腦電模式。本文先對(duì)信號(hào)進(jìn)行預(yù)處

2、理，然后用小波變換多分辨分析特性來(lái)加強(qiáng)信號(hào)特征，再用公共空間濾波器來(lái)得到特征向量，最后用支持向量機(jī)對(duì)兩類(lèi)信號(hào)進(jìn)行分類(lèi)。用此方法得到了93.5％的分類(lèi)準(zhǔn)確率。
　　大腦在聽(tīng)問(wèn)題并回答的過(guò)程包括一個(gè)語(yǔ)言理解過(guò)程，它由以記憶系統(tǒng)為基礎(chǔ)的語(yǔ)義處理機(jī)制和詞匯符號(hào)組合的處理機(jī)制兩種機(jī)制完成。經(jīng)研究大腦在注意力集中時(shí)，相關(guān)區(qū)域的相位由雜亂無(wú)章變得有序。據(jù)此本研究設(shè)計(jì)了聽(tīng)覺(jué)刺激和視聽(tīng)刺激了兩個(gè)刺激方案，針對(duì)回答選擇性問(wèn)題時(shí)大腦的反應(yīng)區(qū)域進(jìn)行探索。

3、建立了采集系統(tǒng)硬件平臺(tái)，并編寫(xiě)了相應(yīng)的軟件，采集了多個(gè)導(dǎo)聯(lián)的腦電信號(hào)。
　　本文對(duì)聽(tīng)覺(jué)刺激方案采集到的腦電信號(hào)，先用小波變換對(duì)頻率分段，再用希爾伯特提取它們的相位，分別求出相位在每頻率段的近似熵值和信息熵值，得出的結(jié)論是當(dāng)人們?cè)诨卮稹笆恰睍r(shí)，大腦被激活的區(qū)域?yàn)橹醒雲(yún)^(qū)，當(dāng)說(shuō)“不是”時(shí)被激活的區(qū)域?yàn)橹醒雲(yún)^(qū)和顳區(qū)。這和通過(guò)核磁共振成像技術(shù)得到的結(jié)論相一致。
　　人們發(fā)現(xiàn)大腦信息整合和處理的主要潛在機(jī)制是由各神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的同步性振蕩引起

4、的。腦電中的同步現(xiàn)象，是建立起不同腦區(qū)間信息交流的一個(gè)關(guān)鍵部分。通過(guò)對(duì)視聽(tīng)刺激得到的腦電信號(hào)用已有的同步指數(shù)和互信息熵方法分析相位同步外，還采用了互近似熵的方法，得出的結(jié)果表明互近似熵也能用于分析相位同步。表明了當(dāng)人們?cè)诨卮疬x擇性問(wèn)題時(shí)，額葉和顳葉、中央?yún)^(qū)和枕區(qū)、中央?yún)^(qū)和顳葉、枕區(qū)和顳葉之間有相位同步現(xiàn)象，這和語(yǔ)言認(rèn)知方面的研究得出的結(jié)論是一致的。
　　本文對(duì)腦-機(jī)接口幾個(gè)很重要的研究方向:運(yùn)動(dòng)想象、腦電相位和相位同步做了研究。研