基于運動想象的反饋系統(tǒng)實現(xiàn)及應(yīng)用研究.pdf

1、近年來，基于運動想象的腦機接口技術(shù)在運動控制、神經(jīng)康復(fù)及特種工業(yè)環(huán)境下的智能作業(yè)等領(lǐng)域存在著很大的潛在應(yīng)用前景，從而該項技術(shù)得到了科技界眾多研究者的關(guān)注。基于運動想象的腦機接口技術(shù)由于其涉及到的神經(jīng)機制和運動密切相關(guān)，因此有望在提升受試者的運動控制能力、腦區(qū)信息處理效率以及腦癱康復(fù)中發(fā)揮重要作用。運動想象反饋是將與運動相關(guān)的腦電信號轉(zhuǎn)換為生動形象的視覺和聲音信號，如音樂、圖像等。在反饋系統(tǒng)中，受試者通過接收這些信息進行自我調(diào)節(jié)及控制，從

2、而提升相應(yīng)的運動能力。本論文的主要貢獻如下：
　　1.基于團隊已搭建的BCI系統(tǒng)平臺的前提下，利用多進程和多線程的軟件技術(shù)架構(gòu)，實現(xiàn)了腦電信號的采集，不同反饋模式的設(shè)計與開發(fā)，進而搭建起運動想象反饋系統(tǒng)平臺。該反饋系統(tǒng)主要包括與運動相關(guān)信息的直接顯示，例如功率譜，ERD，和分類結(jié)果等等，并且基于與運動想關(guān)的信息，實現(xiàn)了不同場景的反饋控制，以達到靈活應(yīng)用的目的。
　　2.基于所開發(fā)的運動想象反饋系統(tǒng)，設(shè)計并實施正常受試者的運動

3、想象反饋訓(xùn)練方案，在實驗方案中，將被試均勻的分為反饋組和對照組。反饋組進行3種反饋模式的訓(xùn)練，包括功率譜、ERD和分類器輸出信息反饋，感興趣頻段控制的反饋，ERD和分類器輸出控制的反饋。對照組只進行傳統(tǒng)方式的運動想象訓(xùn)練。兩組被試各8人，每個被試共進行5次訓(xùn)練，每次間隔6天。每次訓(xùn)練前都會采集8分鐘靜息態(tài)腦電數(shù)據(jù)，然后采集相應(yīng)的實驗任務(wù)數(shù)據(jù)。通過對采集腦電數(shù)據(jù)進行運動想象控制準確率、腦網(wǎng)絡(luò)屬性的分析，發(fā)現(xiàn)了反饋組的運動想象控制能力、腦網(wǎng)

4、絡(luò)處理信息的效率都比對照組的提升效果明顯。
　　3.將運動想象反饋系統(tǒng)用于腦癱兒童的康復(fù)治療。目前，共進行了10個腦癱兒童的反饋訓(xùn)練。在反饋訓(xùn)練中，利用開發(fā)的系統(tǒng)讓腦癱兒童進行相應(yīng)任務(wù)的運動想象反饋訓(xùn)練，每個被試共進行5次訓(xùn)練，每次間隔10天。每次訓(xùn)練都會采集8分鐘靜息態(tài)腦電數(shù)據(jù)，然后采集相應(yīng)的實驗任務(wù)數(shù)據(jù)。通過對采集數(shù)據(jù)的運動能力及腦網(wǎng)絡(luò)屬性的分析，結(jié)果表明經(jīng)過反饋訓(xùn)練腦癱兒童的功能腦網(wǎng)絡(luò)括撲結(jié)構(gòu)得到了改善，這與正常的MI生理基