植入式腦—機接口——Spike信號獲取與檢測方法研究.pdf

1、隨著腦科學(xué)和計算機科學(xué)研究的迅猛發(fā)展，腦-機接口技術(shù)取得了長足的進步。腦-機接口是一種不依賴大腦與外周神經(jīng)和肌肉組織正常輸出通道的通信系統(tǒng)。腦-機接口能夠為那些具有肢體功能障礙、中風(fēng)或其他神經(jīng)功能障礙的人們提供一個與外部世界交流的途徑。因而，發(fā)展腦-機接口技術(shù)對于改善他們的生活質(zhì)量具有重要意義。
　　腦-機接口主要包括非侵入式腦-機接口和侵入式腦-機接口兩種。侵入式腦-機接口又稱植入式腦-機接口，它通過將微電極陣列直接植入大腦特定

2、區(qū)域，來獲得該區(qū)域精確的大腦神經(jīng)信號，相比非侵入式腦-機接口，具有信號質(zhì)量好，時間、空間分辨率高，不需要提前訓(xùn)練等優(yōu)點。
　　植入式腦-機接口研究包括兩方面的內(nèi)容：一是神經(jīng)元放電記錄設(shè)備，二是神經(jīng)元放電信號數(shù)據(jù)處理算法。本課題對這兩方面內(nèi)容的部分技術(shù)進行了探索。文中首先介紹了獲取細(xì)胞外神經(jīng)元放電信號數(shù)據(jù)的兩種方法。一種方法是通過電生理技術(shù)來獲得大腦特定區(qū)域的真實的神經(jīng)元放電信號。我們設(shè)計、實現(xiàn)了一套輕量、微型，可直接安置在自由活動

3、小動物腦部的腦電采集系統(tǒng)。本文中詳細(xì)介紹了該裝置模擬前端的設(shè)計與實現(xiàn)，并簡要闡述了背載系統(tǒng)的實現(xiàn)思想。另一種方法是為了研究腦電處理算法的方便，通過對真實腦電組成成分的分析，建立數(shù)學(xué)模型，來仿真得到神經(jīng)元放電數(shù)據(jù)。本文接著提出了一種基于分段優(yōu)化的形態(tài)學(xué)濾波器的動作電位檢測方法。形態(tài)學(xué)濾波器的結(jié)構(gòu)元素由高斯函數(shù)來構(gòu)建，通過給出一個評價函數(shù)和參數(shù)優(yōu)化流程，使用于形態(tài)學(xué)運算的結(jié)構(gòu)元素逼近腦電中動作電位的形狀，從而將動作電位和背景噪聲分離開來。再