基于脑电的脑机接口技术在医学领域中的应用

脑机接口能够在大脑与外部设备之间建立直接的交流通道.随着脑科学的深入研究和人工智能技术的迅猛发展,脑机接口得到了长足的进步.基于头皮脑电的脑机接口由于具有对人体无创伤、成本低廉且便携性较好等优点,在多种应用场景中广受关注.本文从脑信号产生、获取和解码三方面引入,介绍基于脑电的脑机接口技术,阐述脑机接口技术在医学领域的应用现状.考虑到尽管脑机接口进展迅速,但目前仍处于发展、成长阶段,本文将探讨该项技术在医学领域中的挑战与可能解决方案,以增进对基于脑电的脑机接口技术的了解和认知.     

脑机接口的发展挑战与趋势研判

通过思想控制万物仍属于科幻电影的范畴,但随着脑科学的发展,人类可以利用大脑活动产生的电信号与环境互动,影响或改变环境.脑机接口(Brain-Computer Interface,BCI)可使人或动物大脑与外部设备之间创建直接连接,实现脑与设备的信息交换,其技术为肢体和语言障碍者提供行走和操纵物体的辅助设备.脑机接口领域的进步将改变人类的生活方式.本文简要介绍脑机接口的发展历程,阐释脑机接口的实现过程,并准确识别出脑机接口未来挑战,同时对其发展趋势进行研判.在不久的将来,脑机接口将取得突破性进展.     

脑机接口技术在医疗领域的应用

脑机接口技术不依赖于常规大脑信息输出通路,而是建立了大脑与计算机等外部设备之间直接的信息交流和控制通道。该技术有广阔的应用前景,受到广泛关注。各国都相继提出了国家层面的脑计划,为脑机接口的发展提供政策指引和支持。分析总结了脑机接口技术的现状及其在医疗领域的应用,探讨了该技术面临的挑战、发展和建议。     

脑机接口技术的应用实践

以交叉学科研究为基础的脑机接口技术,旨在实现碳基的大脑与硅基的芯片直接进行交流通话.脑机接口技术的长远目标是用脑控交互替代现有的语音、手势等操控交互,据此可以渗透改变所有产业发展模式.但在中短期的脑机接口技术产业化落地方向上,医疗健康是目前最直接、最主要的应用领域之一,也是目前商业化程度最高、被各界资本最为看好的落地场景之一.博睿康走自主研发脑机接口产品道路,旨在掌握并提升脑机接口核心技术,打破进口垄断,更直接、高效地促进脑机接口技术落地应用,切实推进脑机接口产业健康有序地发展.     

脑-机接口技术综述

脑-机接口是在人脑与计算机或其它电子设备之间建立的直接的交流和控制通道,通过这种通道,人就可以直接通过脑来表达想法或操纵设备,而不需要语言或动作,这可以有效增强身体严重残疾的患者与外界交流或控制外部环境的能力,以提高患者的生活质量.脑-机接口技术是一种涉及神经科学、信号检测、信号处理、模式识别等多学科的交叉技术.本文对脑-机接口技术的发展、研究现状、工作原理以及涉及的关键技术进行了较为详细地综述,在总结脑-机接口技术存在问题的基础上,探讨了该领域进一步研究的方向.     

BCI技术在现在和未来的应用

脑机接口(BCI),也被叫作"大脑端口",它是一种不依靠大脑外周神经,由生物的脑电与外部的设施直接连接的一种接口方式。它将已获取的脑电信号,通过已经搭建的连接通路传递人脑的想要完成的行为动作,这样人就可以直接通过脑内所想来完成相应的事情,而不需要自身肌体的行动。脑机接口技术使得由大脑直接控制目标机械或完成动作成为可能。     

基于P300特征的脑-机接口解码算法研究综述

脑-机接口是脑与外部设备连接进而实现信息交换技术，核心是发挥人脑的优势，直接通过人脑与外部环境进行高效互动，目前已成为世界各国的研究热点。P300是由特定刺激范式激发的事件相关电位中的一个典型成分，最初研究发现，当人脑受到某些小概率事件刺激时，会在脑电信号中出现一个潜伏期约为300 ms的正向波峰。由于P300成分具有刺激特异性，因此该特性已被广泛用来研究注意、辨认等认知功能，基于P300特征的脑电范式也已经成为三大主流范式之一。近年来，结合P300和脑-机接口的具有实用功能的应用大量涌现，与此相关的解码算法也被提出并不断改进，这为人们研究P300脑-机接口提供了便利。然而，P300脑-机接口的相关解码算法缺乏系统性总结，各类算法之间的特点也尚未得到明确比较。该文依据P300成分主要在顶枕区响应的特点，提出了基于非空间信息的P300脑电解码算法；依据P300成分在不同脑区响应特征不同的特点，提出了基于空间信息的P300脑电解码算法；依据近几年信息技术快速发展，深度学习已不断在P300脑-机接口中应用的特点，提出了基于深度学习的新型P300脑电解码算法；从以上三个角度入手，总结近年来P3...     

基于极微弱脑电编解码技术的脑机接口前沿展望

脑机接口是人机交互领域中迅速发展的新兴技术,在系统交互速率和指令集数量等方面已经取得较大突破,但现有脑机接口技术多基于高鲁棒性的脑电特征进行编解码,欠缺舒适性和交互友好性,导致目前该技术的应用场景受限且不利于用户进行多线程作业,限制了脑机接口技术走向实际应用.面向脑机交互过程中的实际应用需求,需要开发基于极微弱脑电的编解码技术,挖掘蕴含更深层、更复杂大脑信息的脑电特征.为此,一方面需设计提升用户体验的极微弱刺激编码范式,一方面需研发提高极微弱特征识别精度的解码算法,实现更加实用化、人性化的新型脑机接口系统.本文对基于极微弱脑电编解码技术的相关研究进行了回顾和总结,并对该技术的未来发展趋势进行了展望.     

脑-机接口技术发展

脑-机接口是将人的想法和意图转换为外部设备控制信号的新型通讯系统.文中介绍了BCI系统的组成和工作原理,脑-机接口技术的发展、研究状况及其关键技术,并对其未来发展面对的挑战进行了探讨.     

脑机接口中脑电图-近红外光谱联合分析进展研究

脑机接口(BCI)能将受试者意图相关的大脑活动转化为外部设备控制指令,在神经疾病治疗、运动康复等方面具有较高应用潜力。BCI的实现需从人脑获取有意义的信号,而脑电图(EEG)可以反映神经电活动,主要用于对反映实时性要求较高的BCI系统;近红外光谱(NIRS)主要反映血流动力学水平,一般用于神经生理状态等需要精确定位脑活跃区域的研究。EEG和NIRS因其非侵入、方便穿戴、成本较低等优点,成为BCI的重要信号获取方法。相比于单模态BCI系统,基于EEG-NIRS联合分析的混合BCI系统由于具有更丰富的信号特征,在生理状态检测、运动想象等领域得到了越来越多的关注与研究。该文从EEG-NIRS联合分析在脑机接口中应用的研究现状出发,在数据和特征融合程度、层面上归纳最近的相关领域研究现状,并对EEG-NIRS信号处理手段的研究前景进行了展望。     

窥探大脑:脑-机接口硬件步出研究领域

软件和硬件方面的进步使得精确而经济的脑-机接口成为可能。一个精确而低成本的BCI(脑机接口)可以帮助实现科幻理想,即不需要说话、打手势,或在键盘上输入,就能与机器通信:你只要思想,机器就会响应。BCI技术不仅是科幻爱好者的天地,它还有着明确的用途:用于瘫痪病人的诊疗设备,或针对大脑状况的研究,如帕金森症或癫痫。     

应用于脑机接口的便捷式头皮电极

脑电信号幅度弱、频率低,容易受环境及其他内源性电生理信号干扰.电极作为头皮脑电记录的首要关键器件,其性能的好坏,直接影响着脑机接口技术的发展.随着脑机接口技术逐渐走向成熟,在实验室中使用的传统湿电极尽管信号质量好,但佩戴和安放需要专业人员操作,使用后的设备需要清洗和晾晒等维护,大大限制了脑机接口技术的发展和推广应用.为配合满足应用场景下脑电采集的应用需求,脑机接口用电极器件需要在电学性能、佩戴舒适度和使用便捷性三个方面满足要求.同时,脑电电极的设计和制备,要满足头皮有发区域的脑电采集.本文综述了近年来用于头皮脑电记录的便捷式电极器件及其固定头戴的研究进展,分析了不同电极方案的技术特点,对用于脑机接口中电极及脑电帽的发展进行了总结和展望.     

新编教材《微型计算机原理与接口技术》之探索

本文结合“微机原理与接口技术”课程教学体系和教学内容改革,针对不同专业对象、不同教学时数的需求,探讨既可用传统汇编语言又可用C语言开展教学的教材建设.教材的内容组织上,以培养应用计算机接口技术、从硬件与软件的结合上分析、设计微机应用系统的计算思维能力为切入点,淡化背景机,强化总线接口层面硬软件教学,突出各种CPU与外设接口原理、方法上的通用性.     

基于发音想象的脑机接口的研究综述

脑机接口作为患有交流或肢体障碍的病人与机器设备交流沟通的一种技术，近年来在生物医学工程、康复工程等领域受到广泛关注。基于发音想象的脑机接口作为一种新型的脑机接口方式，由于其具有为患有言语障碍的病人提供有效、舒适的言语交流的潜力，其相关研究正在迅速发展。本文首先介绍常见的基于发音想象的脑机接口所用到的信号采集技术，然后详述现有文献中的相关研究内容和信号处理算法，最后讨论基于发音想象的脑机接口存在的问题以及对未来工作进行展望。      

基于ATmega128的智能小鼠训练系统的设计

本文以AVR单片机为控制核心,分别从硬件与软件的角度阐述了嵌入式智能小鼠训练系统的设计方案。该系统能够按一定的流程规则对小鼠的训练进行智能控制,同时对训练过程中老鼠的行为进行统计,配合脑机接口,检测小鼠在特定行为下的大脑反应,利用计算机语言及算法加以分析,从而为研究脑电信号提供了一种有效的方法。     

运动想象脑电信号的ERD/ERS分析基础

脑机接口能提供一种不依赖于外周神经和肌肉,实现大脑与外界进行信息交流的全新通路。运动想象脑电研究是脑机接口技术研究领域一个重要课题,本文对运动想象脑电信号分析基础做简要介绍。一、脑电分类及特点脑电是人脑神经细胞群的自发性节律电活动在大脑皮层或头皮的总体反应的体现。近年来,一系列先进的成像技术也能够非常直观地呈现人脑各区域状态的变化情况,但这些并不影响基于EEG的相关研究。相比于以上成像技术,EEG     

DAC 1232与单片机8751的接口技术

介绍了美国国家半导体公司制造的大规模集成电路芯片DAC1232与单征机8751的接口技术。主要内容包括：DAC1232与单片机8751的硬件接口电路;三种不同的接口方法及其应用;8751时序中必须满足的两个重要时间关系。     

脑机接口技术的专利分析

<正>脑机接口是一种涉及多学科多领域的新颖人机交互技术，本文基于Incopat专利库，对脑机接口技术的专利进行申请趋势、技术生命周期、申请人排名、IPC申请趋势、申请人国别等进行分析及总结，可以为脑机接口领域的技术发展动态提供一定的情报参考。脑机接口(BCI)技术是一种全新颠覆性的人机交互技术^[1-3]。BCI由美国加州大学Jacques Vidal教授于1973年提出。1999年，第1届国际BCI大会正式给出BCI定义:通过分析人或动物的脑电信号而建立起来的交互系统^[4,6]。     

基于USB总线接口的控制系统设计

通用串行总线(USB,Universal Serial Bus)是一种在微机领域应用前景非常广阔的新型接口技术,以其使用方便、易于扩展、速度快等优点而越来越多地应用于数据传输。设计了一种基于USB总线接口的控制系统,符合USB1.1协议,采用Philips公司的USB控制接口芯片PDIUSBD12与51单片机进行通信,PC机作为后台,单片机作为前台,完成了整个系统的硬件设计和软件编程。最终实现了数据输入输出控制。     

内置SED1335控制器的液晶显示模块与单片机接口应用

结合内置SED1335控制器的液晶显示模块MSP-G320240DBCW的应用,介绍了SED1335的硬件结构、软件特性和接口技术,给出了与8051接口控制LCD的硬件接口电路和相应的C51控制软件.