（信号与信息处理专业论文）基于stm32的脑电信号采集与处理系统.pdf

独 创 声 明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研 究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他 人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得 (注：如没有 其他需要特别声明的，本栏可空)或其他教育机构的学位或证书使用过的材料。与 我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示 谢意。 学位论文作者签名： 导师签字： 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解 学校学校 有关保留、使用学位论文的规定，有权保留 并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本 人授权 学校学校 可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以 采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。(保密的学位论文在解密 后适用本授权书) 学位论文作者签名： 导师签字： 签字日期： 年 月 日 签字日期： 年 月 日 山东师范大学硕士学位论文山东师范大学硕士学位论文 目 录 摘 要 . i abstract . iii 第一章 绪论 . 1 1.1 引言 . 1 1.2 国内外研究现状 . 1 1.2.1 国内研究现状 . 1 1.2.2 国外研究现状 . 2 1.3 本课题的来源 . 2 1.4 本课题的主要工作内容 . 2 1.5 本章小结 . 3 第二章 脑电信号与脑机接口概述 . 5 2.1 脑电信号相关知识 . 5 2.2 脑机接口（bci）系统的发展现状 . 6 2.2.1 无创间接 bci . 7 2.2.2 有创直接 bci . 8 2.3 本章小结 . 9 第三章 系统的总体框架 . 11 3.1 系统框图 . 11 3.2 发送部分概述 . 12 3.2.1 前端模拟电路综述 . 12 3.2.2 a/d 转换模块 . 12 3.2.3 微处理器 mcu . 14 3.3 接收部分概述 . 16 3.3.1 串口转 usb 模块 . 16 3.3.2usb 部分介绍 . 19 3.4 系统的电源设计 . 20 3.4.1 发送部分电源设计 . 20 3.4.2 接收部分电源设计 . 22 3.5 本章小节 . 23 第四章 前端模拟电路的设计 . 25 山东师范大学硕士学位论文山东师范大学硕士学位论文 4.1 带通滤波电路设计 . 26 4.2 初级放大电路设计 . 27 4.3 低通滤波器电路 . 29 4.4 模拟开关介绍 . 31 4.5 次级放大电路与第三级放大电路 . 33 4.6 陷波电路 . 34 4.7 本章小节 . 35 第五章 仿真测试结果及电路板制作 . 37 5.1 前端模拟电路的仿真与测试结果 . 37 5.1.1 前端模拟电路的仿真结果 . 37 5.1.2 前端模拟电路的实际测试结果 . 37 5.2 系统的 pcb 制作 . 38 5.2.1 发送部分电路板制作 . 38 5.2.2 接收部分电路板制作 . 39 5.3 本章小节 . 39 第六章 总结与展望 . 41 6.1 总结 . 41 6.2 展望 . 41 参考文献 . 43 攻读硕士学位期间发表的文章 . 45 山东师范大学硕士学位论文山东师范大学硕士学位论文 i 基于 stm32 的脑电信号采集与处理系统 摘摘 要要 脑机接口技术是在大脑与外部设备之间建立直接交流关系的技术，是现代生 物医学工程领域的热点课题之一。该技术的主要目标是帮助身体某些器官或组织 有缺陷的人，实现大脑对外部设备的控制和操纵，从而弥补自身行动的不足。该 技术的核心是脑电信号的采集与处理。本文提出了一种脑电信号无线采集与处理 系统，利用该系统可以实现对老鼠脑电信号的采集与后续处理。 该系统在结构上分为发送和接收两部分。由于本课题的构想是要实现对自由 活动老鼠的脑电信号采集与处理，所以要求背在老鼠身上的发送电路板必需要轻 便，而且要有无线发射功能。这样就必然要求接收电路板要具有无线接收功能和 与电脑上位机通信的功能。 本文的绪论部分首先介绍了脑机接口技术的研究意义及其国内外研究现状， 然后介绍了本课题的来源及主要工作内容。 本文的第二章对脑电信号的特点和各种脑机接口技术做了比较细致的介绍。 通过对脑电信号特点的了解，可以确定我们想要设计的脑电信号采集与处理系统 所要满足的一些特性与功能，给我们提供了理论上的依据与研究方向。 本文的第三部分介绍了系统的总体框架，比较细致的介绍了系统每一部分的 组成。对于发送与接收部分所用到的微处理器、a/d 转换、串口转 usb 以及电源芯 片等都做了一一介绍，重点介绍了它们的性能和在本设计中采用它们的原因。微 处理器我们采用的是 st 公司的带有射频模块的芯片 stm32w108，a/d 转换芯片采 用的 ad7993。 本论文的重点在第四部分，即前端模拟电路的设计部分。该部分详细介绍了 前端模拟电路的结构与组成原理。按照在电路结构中由前到后的顺序，逐级介绍 了每一级的电路原理图和所要实现的功能，对每一级电路中用到的运算放大器和 滤波器等芯片的性能参数也做了一定介绍。第一级放大对模拟电路的性能影响很 大，所以在这一级我们采用的是仪表放大器 ina118，保证第一级的共模抑制比足 够高。前端模拟电路在整个系统中占有非常重要的位置，由于它处于系统的最前 山东师范大学硕士学位论文山东师范大学硕士学位论文 ii 端，负责采集最原始的模拟信号，所以对它的性能要求很高，在这一部分我们花 费了最大的精力来研究。 在论文的最后，我们介绍了相关仿真与一部分实际测试结果，并介绍了电路 板的制作情况。然后对整个系统的总体设计做了总结与展望，对设计中存在的相 关问题和未完成的工作做了一定介绍与分析。 关键词：关键词：脑电信号；无线采集；stm32w；ina118 分类号分类号：tp302.1 山东师范大学硕士学位论文山东师范大学硕士学位论文 iii a system of the eeg signal acquisition and processing based on stm32 abstract brain-machine interface technology is the technology used to set up direct communication between brain and external equipments. its one of the hot topics in the field of modern biomedical engineering. the main aim of the technology is to help the disabled to achieve the manipulation of the external equipments through the head. so it can make up for these shortages of the disabled. the central part of this technology is to collect and process eeg signal. this paper puts forward a kind of system based on wireless acquisition and processing, in this way we can achieve the acquisition and the following processing of mices eeg. this system is divided into two parts in terms of construction: the transmitting part and the receiving part. this task is to collect and process the egg of the living mice, so the circuit must be light enough to be fixed into mices brains. at the same time the circuit board should have the function of wireless transmitting. under these requirements, the receiving circuit board can receive these signals and correspond with principal computer. the introduction part firstly presents the researching significance of brain-machine interface technology and the research status by domestic and overseas; secondly introduces the sources and the major tasks of this topic. in the second chapter, this paper fully compares these features of the egg and all kinds of brain-machine interface technology. through the understanding of these features, the egg acquisition and processing system which we want to design must meet some speciality and features, which provides academic references and research areas. the third part introduces the integrated frame work of this system, and comparatively presents the composition of every part in this system. the transmitting 山东师范大学硕士学位论文山东师范大学硕士学位论文 iv and receiving parts are made up of mpu, a/d converter, serial into usb, power chips and so on. here we specially introduce the function of these components and the reasons why they are used for this design. mpu with rf module chip stm32w108 is made by st company, and a/d conversion chip is a kind of ad7993. the forth chapter is the most important part of this paper which describes the design of the front analog circuit. this part gives a full instruction of its structure and construction theory. we describe each level of circuit from the beginning to the end. we introduce schematics，their functions and all used operational amplifier and filter chips in detail. the first lever of the circuit play the most important role in our design，so we use instrumentation amplifier ina118 to make sure that the common mode rejection ratio is high enough. the front analog circuit occupies an import position in the whole system. because of its position, it is responsible for the collection of the most original analog signal. so its high-performance should be strongly required. therefore, we spent a lot of time and energy researching this part. in the last part of this paper, we introduce the related simulation and some actual testing results. also the last part lists some production situation of the circuit board. and then we draw some conclusions and the outlook based on the overall design of this system. meanwhile this paper introduces and analyzes the related questions and unfinished tasks. key words: eeg; wireless collection; stm32w; ina118 clc number: tp302.1 山东师范大学硕士学位论文山东师范大学硕士学位论文 1 第一章第一章 绪论绪论 1.1 引言 脑机接口技术是大脑与外部设备之间建立直接交流的技术1，英文简称 bci （brain computer interface） 。应用脑机接口技术，可以实现人与计算机和其他电子设 备之间不依赖于常规交流通道的另一种崭新的交流方式。从生理学的角度来讲，大脑 的信息输出机制主要依靠外周神经和肌肉组织的协调运作2，由此就会产生一个不可 回避的问题，对于神经和肌肉组织有损伤的人来说，大脑与外界的信息交流就会产生 困难甚至完全中断，这对于人们正常的生活所造成的影响几乎是毁灭性的，因为大脑 与外界交流有问题，大脑就不能正确接收外界的信息，也不能对机体各功能组织发出 合理正确的指令。所以，找到一种全新的大脑和外界的信息交流通道是非常有实用价 值和研究价值的，尤其对于医学领域来说，这是治疗脑组织有损伤的病人的一个非常 好的突破口。 能够正确提取到脑电信号是我们实现脑机通信首要的也是必须要完成的任务。 这 就要考虑到脑电信号本身所具有的特性，首先，脑电信号非常微弱，为微伏量级的信 号，一般来说最高幅度不超过二百微伏；其次脑电信号的噪声比较强，比较容易受肌 电干扰和周围环境中电磁辐射的干扰；第三，脑电信号的频率较低，一般在 100hz 以下3。 针对脑电信号固有的特征， 总结国内外在该方面的设计成果和已有的电路设计经 验，本文提出了一种低功耗、可无线采集的脑电信号采集与处理系统。 1.2 国内外研究现状 1.2.1 国内研究现状 上世纪八十年代末，我国科技工作者成功将计算机分析和信号处理技术与脑电信 号处理当中，主要采用的技术是，先将脑电信号引入到前端放大电路中，经过放大之 后进入到后面的数据采集卡中，数据采集卡的核心部分其实是一个模数转换装置，信 号经过数字化之后最后进入到电脑当中进行分析与应用4。在高校中，对该课题有较 深入研究的学校主要有西安交通大学、中南民族大学、清华大学以及重庆大学。西安 山东师范大学硕士学位论文山东师范大学硕士学位论文 2 交大的研究人员出发点是基于自发脑电信号的的脑机接口， 而后三者的研究侧重点在 于诱发脑电信号。 除此之外已对脑机接口技术开始探索和研究的高校还有华中科技大 学、中国科学技术大学等5。 与此同时，我国台湾在该课题的研究上也有了一定的成果与进展。他们设计出一 套单通道脑电信号记录装置，该装置采用的是电池供电，可将所采集到的脑电信号存 储到存储器中，而且该采集装置比较小巧，面积才不到 150 平方厘米6。 1.2.2 国外研究现状 最近几年开展的国际学术研讨会议，和在德国举行的国际脑机接口系统数据分 析竞赛，对于脑机接口技术的发展研究与升级起了很大的促进作用 7。这些会议和竞 赛为国际脑机接口技术的研究者提供了互相交流互相学习的机会， 同时也为该热门课 题的研究提供了大量的实验数据，可以供实验者可靠放心的使用。目前国际上在脑机 交互方面取得的主要成果在于已经可以利用设计出的系统控制很多装置， 以实现各种 不同的相对简单的操作和移动 8。 美国的 cyberkinetics 公司在 2006 年实现了对四肢瘫痪病人 bci 控制机械臂的 安装，植入的芯片含有九十六个电极，而面积却只有四平方毫米。利用该系统，病人 可以实现开关灯、看电子邮件和控制机械手臂等常用操作 9。 1.3 本课题的来源 本课题来源于山东省科技攻关计划项目（2010ggx10133） ： “神经芯片”及脑电 信号分析与特征提取和山东省科技发展课题（2011ggx10111） 。 1.4 本课题的主要工作内容 1.搭建整个脑电信号采集系统的框架，总体上分为发送部分和接收部分两大块 儿，然后每一部分再分别细化。 2.发送部分的前端模拟电路的设计。前端电路的主要功能就是两个：放大与滤 波。对于信号的放大，要计算好信号总的放大倍数，然后按照电路要求把放大倍数分 配到每一级。对于滤波，要结合脑电信号的频率特性综合考虑该采用什么样的滤波电 路，滤波电路的截止频率根据要采样的有用信号频率范围而定。 山东师范大学硕士学位论文山东师范大学硕士学位论文 3 3.双通道的设计。采用双通道设计能同时采集到大脑两个点的信号，同时为了 节省放大器和电阻电容等器件的使用，我们采用模拟开关构成时分复用的结构。 4.a/d 芯片的选择和微处理器的选择。 a/d 的转换速度和精度要能满足系统的要 求。微处理芯片的要求一是要低功耗，二是要具有无线发射模块。 5.整个系统的供电设计。处理好模拟部分和数字部分的供电要求，同时要满足 所有芯片的供电。 6.整个系统的 pcb 制板和器件的焊接。 7.系统的仿真与实际结果测试。 1.5 本章小结 本章介绍了脑机接口系统的概况和国内外研究现状，以及本论文的来源。另外， 重点介绍了该课题的主要任务和内容。 山东师范大学硕士学位论文山东师范大学硕士学位论文 4 山东师范大学硕士学位论文山东师范大学硕士学位论文 5 第二章第二章 脑电信号与脑机接口概述脑电信号与脑机接口概述 2.1 脑电信号相关知识 脑电信号是大脑神经元突触后电位的综合。关于脑电信号的研究是近年来生命 科学以及生物医学工程领域的一个热门且很有实际应用意义的课题。 这一课题的研究 正在越来越多的与现今迅速发展的数字信号处理技术结合在一起， 使得我们对脑电信 号的采集与处理有了更快捷迅速准确的手段。 脑电信号，作为一种生物弱电信号，有一些它的独特性。信号强度很弱、易受 噪声干扰、有很强的随机性、频率一般比较低且频带比较窄。针对它的这些特点，在 进行有关分析时，往往对脑电信号做一些简化或者理想化处理。当信号比较平稳且幅 度变化不太快时，可以把脑电信号作为分段平稳的准平稳信号来处理；如果信号的节 律性，也就是周期重复性比较明显，那么可以把脑电信号理想化为周期平稳的重复性 信号。对于脑电信号处理更一般的方法是采用自适应处理技术。 脑电信号据其产生的原理可以分为两种，一种是自发脑电信号，一种是诱发脑 电信号。自发脑电信号是指大脑在没有受到外界特加的相关刺激时，神经细胞自发的 产生的电位变化。诱发脑电信号是指人为的给予生物体某种特定的刺激时，记录到的 外周神经系统与中枢神经系统在信息传递与交流过程当中产生的微弱的电位变化。 给 予机体外界刺激之后，可以在与相应感觉通道对应的头皮部位检测到诱发电位。 关于自发脑电信号，按其频率与幅度特性又可以分为五种不同的波形，分别是 、 、 、 和 波。这些脑电信号的频率一般在 0.5hz 到 30hz 之间。 波频率范围为 8 到 13hz，其振幅一般在 20 到 100 v 之间。 波还可以细分 为两个频段的波，分别是1波（频段在 8 到 10hz）和2波（10 到 13hz） 。 波在大 脑中最常出现的地方是枕叶及顶叶后部，常在生物体清醒、安静和闭目时出现，振幅 表现出来的是从小到大又从大变小的梭状模式。 波的频率在 14 到 30hz 之间，振幅范围为 5 到 20 v。 波也可再分为两个 频段的波，分别是1波和2波，前者频率范围为 13 到 20hz，后者为 20 到 30hz。 波主要出现在额叶，如果被测者睁开眼睛看东西或者大脑进行思考时，在大脑皮层 的其他部位也会出现 波。一般来说，出现 波说明大脑皮层处于兴奋状态。有时候 波会叠加在 波上一同出现。 山东师范大学硕士学位论文山东师范大学硕士学位论文 6 波的频率范围为 30 到 60hz，振幅比较小，经常出现的区域为额区和前中央 区。 波的频率范围为 0.5 到 3.5hz，振幅范围为 0 到 200 v。一般，当人们处于 睡眠状态时才会出现 波，或者在处于深度麻醉状态、缺氧或者大脑有气质型病变时 也有可能出现 波。在清醒状态下，一般是不会出现该种脑电信号的。 波的频率范围为 4 到 7hz，振幅范围处于 100 到 150 v。在正常儿童的脑电 信号中， 波占有很大的比例，是其脑电图的主要成分。但是如果在成人脑电信号中 出现 波则为非正常波， 波的出现与精神状态有关，在意愿受阻或者精神抑郁时容 易出现 波，一般可持续 20 到 60 秒，处于愉悦快乐状态时就消失。 诱发脑电信号是指生物体的感觉器官在受到一些特定的刺激之后，外周神经系 统与中枢神经系统在信息的交流传递过程中表现出来的微弱的电变化。一般来说，对 于诱发脑电信号有三种刺激方式，分别是视觉刺激、听觉刺激和体感刺激。受到刺激 后，我们可以在与受刺激感觉器官相对应的大脑头皮部位检测到诱发电位，分别称为 视觉诱发电位 vep （visual evoked potential） 、 听觉诱发电位 aep （auditory evoked potential）和体感诱发电位 sep（somatic evoked potential） 。 与自发脑电信号相比，诱发脑电信号对外界刺激在时间上具有更强的依赖性， 即受到外界刺激之后，诱发电位在非常短的时间之内出现。同时，诱发脑电信号还具 有幅值降低的特点，因此它极易受到各种噪声信号的影响，很容易被自发脑电信号和 其他各种伪疾所淹没。 从在时间轴上出现的先后顺序来看，诱发脑电信号由早波、中潜伏期波和后波 三部分构成。 早波一般出现在受到刺激之后的 10ms 以前， 频率在 100 到 3000hz 之间， 振幅在 1 v 以下。 中潜伏期波通常被认为是由最初的皮层运动产生的微弱电位变化， 频率在 20 到 150hz，振幅范围为 1 到 10 v。后波的出现时间一般在感觉器官受到刺 激 100ms 之后，其频率在 1 到 30hz，振幅范围为 5 到 100 v。 诱发脑电信号的研究有着其独特的价值。诱发脑电信号的研究可以作为一种攻 克神经系统疾病的重要手段，具有重要的临床应用价值。另外，对于该课题的研究还 能促进我们认识高级神经活动的本质所在。 2.2 脑机接口（bci）系统的发展现状 关于 bci 的研究在全球开展的如火如荼，正成为一个生物医学工程领域一个极 山东师范大学硕士学位论文山东师范大学硕士学位论文 7 热门的课题，伴随着研究手段和成果的飞速进展，关于 bci 的研究方法以及相关分类 也出现了多种方式与分支。当侧重于脑电信号的来源时，我们可以把 bci 系统分为两 大类， 即无创间接 bci 系统与有创直接 bci 系统。 前者的信号来源于皮肤外部的信号， 而后者来源于平层内部信号。 2.2.1 无创间接 bci 无创间接 bci 系统所采集到的脑电信号主要是头部皮肤表面的标准的脑电信 号，采集方式与临床检测脑电图基本一样。它的主要手段是，在不外加特定刺激的前 提下，将电极放在头皮和颅骨等位置，隔着这些大脑外部组织检测到大脑皮质锥体细 胞群产生的有规律的生物电信号。检测并采集到脑电信号之后，再进行数字化、编码 等处理，可以反过来通过一定手段研究和控制病人的思维活动，帮助他们完成相应的 行为动作。 无创间接 bci 系统又可以细分为三类，分别是基于 eeg、基于诱发脑电信号以 及事件相关电位的 bci 系统。 eeg 是在头部的皮肤表面记录到的大脑内部大量的神经元细胞体活动的微弱的 电位变化的总和。eeg 蕴含有丰富的心理、生理和病理方面的信号，有极高的科研和 临床医学价值。eeg 信号是非平稳的信号，很容易受到各种噪声的干扰，一些比较常 见的干扰包括肌电干扰、基线漂移和工频干扰等。自发脑电 bci 系统的特点是受试者 经过大量的训练后，可以自主地控制脑电信号的变化从而实现对外设的控制，其缺点 是容易受身体状况和受试者情绪的影响。所以说，仅仅依赖于 eeg 信号来进行 bci 系统的研究，其可行性和准确度是远远不够的。 基于诱发电位的 bci 系统中很常见的一种是基于视觉诱发电位设计的系统。视 觉诱发电位是指神经系统受到视觉刺激之后所产生的电位变化。 美国空军研究室设计 实现了基于稳态视觉诱发电位的 bci 系统。在我国，清华大学的程明、高上凯等人也 设计出基于稳态视觉诱发电位的光标控制系统、环境控制器以及虚拟电话拨号系统。 事件相关电位的 bci 系统，其研究手段主要是，在一定的条件下，通过想象运 动等，利用此时在大脑相应部位所记录到的特异性脑电信号来实现系统的研究与设 计。事件相关电位又分为事件相关同步电位和事件相关去同步电位两种。 上述几种无创间接 bci 系统各有其独特的特点，也有着共同的优点。首先是它 们的无创性，不会对生物体的组织造成损伤或破坏。另外，这些 bci 系统可以反映较 山东师范大学硕士学位论文山东师范大学硕士学位论文 8 大范围内众多神经元的总体活动，且它们有着较长的应用历史，易被用户所接受。 与此同时，这些无创间接 bci 系统也有它们自身的不足之处。由于脑电信号是 隔着皮肤与颅骨等组织采集并记录的，信号会不可避免的存在一定程度的衰减，也会 引入很多外界的干扰信号， 这样就会使得记录到的具有特异性的脑电信号的特征值减 少，信噪比降低，有用信号变少，这样就不能正确的反映脑电信号的变化。 2.2.2 有创直接 bci 上文提到的无创间接 bci 系统有着较大的局限性，存在许多系统自身无法解决 的缺点和不足，由此就促进了人们对新的 bci 系统的研究，主要就是近些年迅速发展 的有创直接 bci 系统的研究。在有创直接 bci 系统中，采集到的脑电信号主要是通过 电极记录到的脑神经元活动的细胞外放电。 细胞外放电信号从频率来看可以分为两个 频带： 频率范围为400到3000hz的单个或多个神经细胞的spikes和频率在1到250hz 的 lfps。spikes 是电极极端周围 200 m 范围之内的神经元动作电位的总和。细胞外 记录到的脑电信号经过截止频率为 100 到 300hz 的低通滤波器滤波之后即可获得 lfps，一般认为 lfps 信号反映了电极尖端周围几毫米之内的神经元的电位变化。 有创 bci 系统的研究是目前国际上和国内的一个热门课题，这方面的研究成果 已经在很多权威杂志上做出相关报道。 这些系统提取到的脑电信号是来自大脑皮层或 者深部脑区的神经元细胞活动的电信号， 这些信号可以是单个神经元细胞活动的电信 号，也可以是多个神经元细胞共同活动的电位变化总和。由于是直接提取脑电信号， 所以该系统最大的优点是有效减少了干扰的引入，提高了信噪比，其局限性在于该手 段只能采集到电极周围附近很少神经元细胞的电信号。 目前这项新兴的技术仍然主要 停留在试验阶段，比较多的是采用猴子和老鼠来进行试验。有创 bci 系统的研究已经 能够做到连续记录几十到几百个神经元细胞的电位变化长达几个月。 前文提到脑电信 号的一种分类，基于单个神经元细胞的 spikes 和基于多个神经元细胞的 lfps。与之 相对应的，有创 bci 系统也分为两类，一类基于 spikes，另一类基于 lfps。 基于 spikes 的 bci 系统所采用的主要方法是，将电极植入生物的大脑内部，使 电极的尖端与细胞膜紧密贴在一起，对单一神经元细胞产生的电信号进行记录和分 析。这种 bci 系统有几个比较明显的优点。首先，由于电极是和神经元细胞的细胞膜 紧密贴在一起的， 所以它的定位非常精确， 引入的其他外界信号比较少， 信噪比较高。 其次，采用这种方式可以进行较长时间的记录。另外，由于电极是固定在头部的，所 山东师范大学硕士学位论文山东师范大学硕士学位论文 9 以具有较好的空间稳定性。 不可避免的，由于这种技术采集到的是单个神经元活动的电信号，所以有着其 无法克服的弊端。生物计划或者执行某个动作时，一般都是多个神经元细胞共同协调 作用的结果，所以该系统采集到的脑电信号不具有普遍意义。但是，有些研究者确实 成功的建立了实际运动与 spikes 之间的线性关系，不过，这些线性关系建立的基础 都是要先满足某些假定条件，因此，在实际应用中一般无法使用。也就是说，这项研 究要成功的实现临床实际应用还有很多困难要克服。 基于 lfps 的 bci 系统目前正日益引起人们的关注。lfps 信号一般被认为是植 入到大脑内部的电极周围附近的一群突触电位信号的总和， 可以反映神经元网络局部 区域的兴奋，是局部神经集合协同作用的信号总和。lfps 信号的特异性比较明显， 并且表现出慢电位变化的特征。lfps 信号的频率比较低，能比较强的容忍电极位置 变动产生的噪声，也能够更加稳定的持续提供控制信号。由于这些优点，基于 lfps 的 bci 系统越来越引起人们的关注并投入研究。另外有实验表明，相比基于 spikes 的 bci 系统来说，基于 lfps 的 bci 系统和有氧水平依赖功能