基于局部場(chǎng)電位的腦機(jī)接口技術(shù)研究.pdf

1、腦-機(jī)接口(Brain-Computer Interface，BCI)是基于腦電信號(hào)實(shí)現(xiàn)腦與計(jì)算機(jī)或其他電子設(shè)備通訊和控制的系統(tǒng)。腦機(jī)接口技術(shù)研究對(duì)神經(jīng)科學(xué)的發(fā)展具有重要意義，在醫(yī)學(xué)臨床上具有重大應(yīng)用價(jià)值。與特定運(yùn)動(dòng)行為相關(guān)的腦電信號(hào)特征的提取與識(shí)別是腦-機(jī)接口研究中的關(guān)鍵之一。本文對(duì)不同大鼠前肢運(yùn)動(dòng)行為條件下局部場(chǎng)電位的時(shí)域、頻域特征開展研究，對(duì)促進(jìn)腦機(jī)接口技術(shù)研究具有重要意義。
　　 本文首先開展了大鼠壓桿飲水自發(fā)行為實(shí)驗(yàn)研

2、究。在大鼠初級(jí)運(yùn)動(dòng)皮層前肢運(yùn)動(dòng)區(qū)植入自制的多通道微電極，連續(xù)采集大鼠初級(jí)運(yùn)動(dòng)皮層的局部場(chǎng)電位，以壓桿閉合脈沖信號(hào)為基準(zhǔn)分割場(chǎng)電位數(shù)據(jù)段，統(tǒng)計(jì)分析大鼠壓桿行為的場(chǎng)電位特征，建立基于局部場(chǎng)電位的壓桿行為識(shí)別方法。其次，開展了自由活動(dòng)大鼠誘發(fā)行為實(shí)驗(yàn)。以筆挑手、針扎、驚嚇等人工方式誘導(dǎo)大鼠的前肢產(chǎn)生多種特定的運(yùn)動(dòng)行為模式，應(yīng)用模板匹配等多種模式識(shí)別技術(shù)對(duì)與特定前肢運(yùn)動(dòng)行為相關(guān)的場(chǎng)電位信號(hào)進(jìn)行識(shí)別，并進(jìn)一步對(duì)局部場(chǎng)電位與肢體運(yùn)動(dòng)相關(guān)的機(jī)制展開研

3、究。
　　 研究發(fā)現(xiàn)，運(yùn)動(dòng)皮層內(nèi)的局部場(chǎng)電位在大鼠肢體運(yùn)動(dòng)時(shí)，出現(xiàn)低頻-高幅波形，高幅場(chǎng)電位波與記錄電極的位置及肢體的運(yùn)動(dòng)行為相關(guān)。波形的正負(fù)與肢體的運(yùn)動(dòng)方向相關(guān)，幅值與肢體用力大小有關(guān)。在壓桿行為時(shí)的局部場(chǎng)電位呈低頻高幅負(fù)向-正向波形，依據(jù)閾值準(zhǔn)則從局部場(chǎng)電位信號(hào)檢測(cè)壓桿行為的檢出率為80％。應(yīng)用模板匹配法對(duì)誘發(fā)前肢運(yùn)動(dòng)行為的識(shí)別率達(dá)到了85％以上。實(shí)驗(yàn)結(jié)果初步表明，運(yùn)動(dòng)皮層的區(qū)域分布與肢體運(yùn)動(dòng)肌群有對(duì)應(yīng)關(guān)系，場(chǎng)電位可有效反應(yīng)