基于數(shù)字拼寫的視-聽聯(lián)合刺激誘發(fā)ERP研究.pdf

1、與感覺、認(rèn)知密切相關(guān)的事件相關(guān)電位(Event Related Potential,ERP)是是目前腦-機(jī)接口(Brain Computer Interface,BCI)系統(tǒng)中較為常用的提取大腦思維特征信息載體,其中主要內(nèi)源性成分為P300。但長(zhǎng)期以來(lái)ERP的可識(shí)別性與誘發(fā)速度間存在著相互制約的瓶頸,影響著BCI信號(hào)特征提取準(zhǔn)確率與信息轉(zhuǎn)化速度。為解決這一難題,本文引入了一種新型的視-聽聯(lián)合刺激模式替代傳統(tǒng)的單一視覺刺激模式以誘發(fā)產(chǎn)生跨

2、感覺通路的ERP信號(hào),并研究了該信號(hào)特征,探討了兼顧提高識(shí)別效率和傳輸速度的可能途徑。
　　 本課題在充分調(diào)研ERP信號(hào)產(chǎn)生和P300成分特點(diǎn)及刺激誘發(fā)ERP現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)了基于視-聽聯(lián)合刺激選擇數(shù)字的跨感覺誘發(fā)ERP實(shí)驗(yàn)方案,對(duì)傳統(tǒng)單一視覺誘發(fā)P300 speller刺激范式做了實(shí)質(zhì)性的改進(jìn),在視覺數(shù)字Oddball序列(簡(jiǎn)化為1～9數(shù)字)中加入了相應(yīng)數(shù)字語(yǔ)義的漢語(yǔ)聲音刺激以實(shí)施跨感覺交叉刺激的腦-機(jī)交互任務(wù)。本文使用Ne

3、uroScan4.3數(shù)字腦電采集(64導(dǎo))系統(tǒng)分別進(jìn)行了經(jīng)典的單一視覺刺激范式和上述視-聽聯(lián)合刺激范式的兩組實(shí)驗(yàn),并對(duì)其誘發(fā)產(chǎn)生ERP信號(hào)和P300成分特征與識(shí)別方法做了較細(xì)致的比較分析。
　　 研究中首先將經(jīng)實(shí)驗(yàn)得到的腦電信號(hào)數(shù)據(jù)采用神經(jīng)電生理學(xué)常規(guī)分析方法進(jìn)行處理。結(jié)果顯示,視-聽聯(lián)合刺激范式誘發(fā)的P300成份較單一視覺刺激范式具有更高的波幅和更短的潛伏期,與文獻(xiàn)報(bào)道吻合,表明跨感覺通路刺激模式更適于高速腦-機(jī)信息交互。本文

4、進(jìn)而采用新的約束獨(dú)立分量分析(constrainedIndependent Component Analysis,cICA)方法對(duì)視-聽交叉刺激誘發(fā)的ERP信號(hào)進(jìn)行了特征提取,獲得了與實(shí)驗(yàn)前預(yù)設(shè)參考信號(hào)關(guān)系最密切的非高斯分量特征；其后以部分導(dǎo)聯(lián)的P300降采樣波形為基本特征,再結(jié)合前述cICA提取的分量特征,最后采用支持向量機(jī)分類算法進(jìn)行了腦-機(jī)交互任務(wù)識(shí)別。對(duì)多次重復(fù)刺激情況下的靶刺激進(jìn)行識(shí)別時(shí)以集成判別函數(shù)的多重輸出作為最終判決依據(jù)