基于左右想象运动电位的脑机接口系统研究

基于左右想象运动电位的 脑机接口系统研究,导师： 报告人：,脑机接口 （Brain-Computer Interface, BCI）,基于脑电信号，而不依赖于脑的正常输出通路（即外周神经和肌肉）的，实现人脑与计算机或其它电子设备通讯和控制的技术 。本论文研究：非植入式/诱发式/异步,研究基础,事件相关去同步/同步（event-related synchronizations/desynchronizations,ERS/ERD） 当大脑皮层某区域开始激活，该区域的代谢和血流增加，同时进行的信息加工可以导致脑电波和频谱震荡的幅度减低或者阻滞，这一电生理现象称作事件相关去同步化（ERD）。与之相反，和频谱在大脑静息或惰性状态下表现出明显波幅增高的电活动，将其称为事件相关同步化（ERS）。,具体原理,运动想象时的ERD/ERS,在不做实际动作，而只进行运动想象时，其脑电信号在对应的大脑皮层感觉运动区出现与实际运动相似的ERD/ERS现象。单边的肢体运动或想象运动时，大脑对侧和频谱产生事件相关去同步电位（ERD），大脑同侧则产生事件相关同步电位（ERS）。,具体原理,进行左手运动想象：同侧ERD，异侧ERS，左右侧不同功率谱特征。Vice Versa,脑电特征辨别 -功率谱分析,经典功率谱分析方法 -本研究用welch方法现代功率谱分析方法-本研究用burg方法,研究的具体实验实现,实验步骤： 1.数据采集准备： NT9200系列脑电图仪 视觉交互和信号同步记录程序 2.开始实验，记录存储数据3.分析脑电特征，结论,NT9200系列脑电图仪,导联配置 ，使用C3，C4通道,视觉交互和信号同步记录程序,视觉交互和信号同步记录程序,数据采集,数据采集,单次试验的数据记录：在每次单次实验开始出现箭头时通过电脑串口输出一个标记方向的信号，通过单片机转换成标记方向信息的脉冲输入到数字脑电图仪同步标记C3 ，C4接口脑电图输出信号对应的方向。共记录75次实验。,数据类型,脑电数据模型以三维矩阵形式表示：数据说明：矩阵为：left_hand_imagery(i,j,k), right_hand_imagery(i,j,k),其中：left_hand_imagery(i,j,k)是左手运动想象时C3和C4导联的数据，k表示一次实验（trail），j1时表示C3数据，j2时表示C4数据， i表示每个数据点。right_hand_imagery(i,j,k)是右手运动想象时C3和C4导联的数据，k表示一次实验（trail），j1时表示C3数据，j2时表示C4数据， i表示每个数据点。矩阵每个数据的单位是mV。,脑电特征分析,经典功率谱估计 （welch方法）,脑电特征分析,现代谱估计方法 （burg方法）8阶AR模型,脑电特征分析,现代谱估计方法 （burg方法）10阶AR模型,脑电特征分析,现代谱估计方法 （burg方法）12阶AR模型,脑电特征分析,结论：可以看到，分别进行左、右手运动想象任务时，C3和C4通道的脑电功率谱具有一致的差异性，该