大鼠腦神經(jīng)元鋒電位誘發(fā)采集與分析軟件系統(tǒng)研究.pdf

1、神經(jīng)接口(Neural Interface，NI)是連接外界環(huán)境與神經(jīng)系統(tǒng)的通道，外部世界的信息可以通過NI轉(zhuǎn)換成特定模式的電刺激輸入神經(jīng)系統(tǒng)，用于改善、修復(fù)神經(jīng)系統(tǒng)的某些缺陷，也可以通過NI將神經(jīng)系統(tǒng)中的信息提取出來，經(jīng)過信號(hào)處理，翻譯成機(jī)器可以識(shí)別的命令來控制外部設(shè)備。生物機(jī)器人是體內(nèi)植入了神經(jīng)接口的動(dòng)物，通過神經(jīng)接口可以將外部控制命令轉(zhuǎn)化為電刺激輸入動(dòng)物神經(jīng)系統(tǒng)，控制動(dòng)物的行為，同時(shí)也可以通過神經(jīng)接口將動(dòng)物神經(jīng)系統(tǒng)中的神經(jīng)元電信號(hào)

2、提取出來，經(jīng)過特征提取以及模式分類，可以觀察到動(dòng)物的生理狀態(tài)。
　　目前，應(yīng)用于生物機(jī)器人的神經(jīng)接口大多數(shù)只是單向信息傳遞。單輸入型神經(jīng)接口無法定量評(píng)估刺激對(duì)動(dòng)物的控制作用，單輸出型神經(jīng)接口由于缺乏刺激，無法控制動(dòng)物的行為。因此，為了解決神經(jīng)激勵(lì)-響應(yīng)模型、刺激參數(shù)的定量評(píng)價(jià)以及激勵(lì)參數(shù)的優(yōu)化等問題，實(shí)現(xiàn)對(duì)生物機(jī)器的有效精確控制，研究小型且具有雙向信息傳遞功能的神經(jīng)接口技術(shù)具有越來越大的研究?jī)r(jià)值。
　　本文設(shè)計(jì)并搭建了基于神

3、經(jīng)接口技術(shù)的生物機(jī)器人軟件系統(tǒng)平臺(tái)。本文首先對(duì)神經(jīng)接口技術(shù)和生物機(jī)器人進(jìn)行了詳細(xì)的介紹，揭示了神經(jīng)接口技術(shù)研究的重要性和生物機(jī)器人研究的緊迫性，并提出了具體的研究?jī)?nèi)容。然后介紹了實(shí)現(xiàn)生物機(jī)器人的技術(shù)基礎(chǔ)，包括了電極制作、動(dòng)物手術(shù)、Visual Studio2010編程技術(shù)、Android智能手機(jī)開發(fā)平臺(tái)以及神經(jīng)元電信號(hào)處理技術(shù)。其次本文提出了基于雙向神經(jīng)接口的生物機(jī)器人系統(tǒng)框架，并詳細(xì)介紹和實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)中的刺激參數(shù)設(shè)置模塊、藍(lán)牙設(shè)備連接模

4、塊、基于Android智能手機(jī)的刺激軟件、神經(jīng)元電信號(hào)解析模塊、實(shí)時(shí)信號(hào)采集模塊和神經(jīng)元信號(hào)處理模塊。刺激參數(shù)設(shè)置模塊和藍(lán)牙設(shè)備連接模塊實(shí)現(xiàn)了輸入型神經(jīng)接口，可以將實(shí)驗(yàn)人員設(shè)置的命令翻譯成對(duì)應(yīng)模式的電刺激輸入大鼠腦神經(jīng)，控制大鼠行為;神經(jīng)元電信號(hào)解析模塊和神經(jīng)元信號(hào)處理實(shí)現(xiàn)了輸出型神經(jīng)接口，可以對(duì)大鼠神經(jīng)元發(fā)放的電信號(hào)進(jìn)行采集以及分析處理。
　　此外，本文設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)測(cè)試了生物機(jī)器人系統(tǒng)的性能。首先通過設(shè)計(jì)一個(gè)測(cè)試軟件驗(yàn)證了輸入系統(tǒng)的