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范式編碼技術(shù)-.主動(dòng)式范式(Motor Imagery, MI)

來(lái)源:中國信息通信研究院      編輯:創(chuàng )澤      時(shí)間:2022/12/22      主題:其他   [加盟]

運動(dòng)想象(Motor Imagery, MI)范式朝向更精細發(fā)展。運動(dòng)想象 是一種非常重要的主動(dòng)式腦機接口范式,用于識別大腦對四肢和舌頭 的運動(dòng)意圖。其無(wú)需外界條件刺激和明顯的動(dòng)作輸出就能誘發(fā)大腦感 覺(jué)運動(dòng)皮層的特定響應,F已廣泛應用于基于腦機接口的假肢、機械 臂和輪椅等設備控制、字符拼寫(xiě)及臨床中風(fēng)康復治療等場(chǎng)景

基于運動(dòng)想象范式的腦機接口已經(jīng)發(fā)展多年,經(jīng)過(guò)數十年的研究, 大肢體部位的 MI 控制已經(jīng)基本發(fā)展成熟,而對更細微運動(dòng)做出想象并有效識別(例如不同手指的伸縮、握拳、不同手勢的運動(dòng)想象等) 是運動(dòng)想象范式編碼的發(fā)展方向。

運動(dòng)相關(guān)皮層電位范式朝向多肢體運動(dòng)意圖解碼和連續運動(dòng)解 碼發(fā)展。運動(dòng)相關(guān)皮層電位(Movement-related cortical potential, MRCP) 是一種可以從低頻頭皮腦電中捕捉到的與運動(dòng)規劃、執行相關(guān)的神經(jīng) 活動(dòng)信號。MRCP 主要由三部分組成,即與運動(dòng)準備相關(guān)的準備電位 (Readiness potential, RP)、與運動(dòng)發(fā)生、起始相關(guān)的運動(dòng)電位(Motor potential, MP)以及與運動(dòng)執行、運動(dòng)性能相關(guān)的運動(dòng)監測電位 (Movement-monitoring potential,MMP)。相較于 SSVEP 和 P300 等 被動(dòng)式腦機接口范式,MRCP 和運動(dòng)想象是不依賴(lài)于外部刺激的、由 人體真實(shí)運動(dòng)意圖誘發(fā)的主動(dòng)式腦機接口范式。而相較于運動(dòng)想象, MRCP 不依賴(lài)于重復的運動(dòng)想象。

因此,MRCP 具有自然、真實(shí)、可 以反映人的實(shí)際運動(dòng)意圖等優(yōu)點(diǎn)。典型的 MRCP 范式包括點(diǎn)到點(diǎn)的 上肢運動(dòng)(如 center-out)、連續運動(dòng)追蹤式的上肢運動(dòng)(如 PTT)、指 定動(dòng)作類(lèi)型的上肢或下肢運動(dòng)(如手腕內旋/外旋)等。由于 MRCP 具 有可反映運動(dòng)意圖的特性,其對發(fā)展與運動(dòng)康復、運動(dòng)功能診斷、日 常生活輔助等相關(guān)的運動(dòng)腦機接口具有重要價(jià)值。目前,MRCP 主要 發(fā)展趨勢包括從單肢體到多肢體的運動(dòng)意圖解碼、從離散分類(lèi)問(wèn)題到 連續回歸問(wèn)題的連續運動(dòng)參數解析、與神經(jīng)假肢、外骨骼、機械臂等 外設結合的人體運動(dòng)增強和康復治療等。





范式編碼技術(shù)-被動(dòng)式范式

穩態(tài)視覺(jué)誘發(fā)電位(Steady-state visual evoked potentials,SSVEP)刺激范式朝向更高效,更舒適和更自然發(fā)展,應用在高速率腦機接口打字交互系統

植入式主流解碼技術(shù)-卡爾曼濾波器

類(lèi)腦解碼器成為新一代解碼方法,得到類(lèi)腦的解碼器可用于腦機接口控制,腦機接口系統在使用過(guò)程中,閉環(huán)控制的練習可以導致神經(jīng)元為適應用戶(hù)的運動(dòng)系統而發(fā)生變化

非植入式主流解碼技術(shù):分解算法

黎曼幾何算法通?梢杂糜趯ΨQ(chēng)正定(SPD)矩陣的空間上應用 運算,進(jìn)而提供一個(gè)統一的框架來(lái)處理不同的腦機接口范式,黎曼框架由于具有擴展性

腦機接口關(guān)鍵技術(shù):采集技術(shù)、刺激技術(shù)、范式編碼技術(shù)等

腦機接口技術(shù)的應用場(chǎng)景按照信息流向分為腦狀態(tài)檢測,神經(jīng)調控和對外交互三類(lèi),神經(jīng)調控則是信息從外部和外設流向大腦,對外交互則是信息的雙向流動(dòng)

腦機接口系統的關(guān)鍵指標:性能指標 可用性指標

性能和可用性?xún)煞矫嫣岢鰸M(mǎn)足五大需求的腦機接口系統關(guān)鍵指標,性能指標包括響應時(shí)間,識別正確率,可輸出指令數量和菲茨吞吐量,可用性指標包括易用性,長(cháng)效性,魯棒性,安全性和互操作性

中國信通院《腦機接口總體愿景與關(guān)鍵技術(shù)研究報告》

從性能指標與可用性指標兩個(gè)方面有效衡量腦機接口系統是否滿(mǎn)足五大需求;腦機接口的實(shí)現也離不開(kāi)核心關(guān)鍵技術(shù)的支撐,腦狀態(tài)檢測神經(jīng)調控和對外交互技術(shù)等

情感計算白皮書(shū)2022:描繪了情感計算的學(xué)科全景

對指導學(xué)科建設和重大科研基金立項具有導向作用;有助于引導廣大科技工作者面向經(jīng)濟主戰場(chǎng)和重大實(shí)際需求開(kāi)展科研攻關(guān),促進(jìn)相關(guān)從業(yè)人員對技術(shù)全景加深理解和認知

中國電子技術(shù)標準化研究院:腦機接口標準化白皮書(shū)(2021版)

闡述了腦機接口技術(shù)的基本概念,分類(lèi),相關(guān)理論與技術(shù)和全球產(chǎn)業(yè)情況,梳理了國際相關(guān)標準化組織,進(jìn)一步推動(dòng)腦機接口標準化工作,支撐類(lèi)腦智能產(chǎn)業(yè)又好又快發(fā)展

中國人工智能產(chǎn)業(yè)發(fā)展聯(lián)盟發(fā)布《腦機接口技術(shù)在醫療健康領(lǐng)域應用白皮書(shū)》

腦機接口是腦科學(xué)和類(lèi)腦智能研究的重要方向,腦機接口技術(shù)進(jìn)入了快速發(fā)展階段,在信號獲取和處理,解碼算法和系統實(shí)現等關(guān)鍵技術(shù)領(lǐng)域取得了很多突破性進(jìn)展

混合腦機接口控制機械臂

一種機器人末端執行器位置控制的新方法,即合理地控制手臂各位置的連桿。用戶(hù)可以自由的選擇要控制的連桿

腦機融合技術(shù)或許會(huì )成為未來(lái)人工智能的一個(gè)熱門(mén)方向

腦機融合技術(shù),就是通過(guò)芯片和傳感器,用大腦控制各種設備能治療大腦損傷和缺陷,還能大大增強人類(lèi)的認知與行為能力。
 
資料獲取
腦機接口
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