基于视听交互刺激的认知机理与脑机接口范式研究进展

与人类视听觉感知密切相关的图像、语音和文本(语言)信息在社会经济发展与国家安全保障等领域中扮演着重要角色,脑机接口(BCI)是无需外围神经肌肉便可操控外部设备、使"思想"直接变成"行动"的创新技术,基于视、听觉刺激的BCI系统具有极其广阔应用前景。目前认知心理学研究普遍认为视听交互刺激模式可产生比视或听单模态刺激更强的事件相关电位信号,因而可使识别大脑思维模式的正确率更高和响应速度更快,然而BCI研究至今尚难有充分验证其优势的成果。分别从认知心理机制和BCI实验范式两方面综述了视听交互刺激的信息整合机制、视听刺激之间的协同与竞争关系、匹配度对刺激效果的影响及相关BCI实验范式的研究现状;深入分析了视听交互刺激范式未在现有BCI系统中体现其优越性的原因;最后从BCI实验范式选择、系统硬件性能改进、脑电信号处理等方面提出了改进思路并展望了基于视听交互刺激BCI范式研究未来动向。

基于体感电刺激的脑-机接口实验范式初探（英文）

大脑对各类感觉输入(视、听模态)会产生不同的响应信号,脑-机接口正是利用这一响应信号实现大脑与外部设备间直接的通讯.然而以电刺激作为脑-机接口的输入模态还未有报道.本研究尝试通过使用体感电刺激作为脑-机接口的输入,从而诱发事件相关电位(ERP).在整个实验中,分别使用视觉、听觉以及电刺激作为诱发因素,针对每种条件下的事件相关电位及其分类准确率开展对比分析.结果显示电刺激所诱发的事件相关电位幅值较高且具有相对稳定的潜伏期,其分类准确率高于听觉刺激范式.也就表明了以不同刺激强度作为参数的电刺激范式作为脑-机接口应用的可行性,这将进一步拓展脑-机接口的应用领域.

基于ANSYS的采煤机摇臂的有限元分析

由于采煤机工作条件恶劣,所以要求采煤机截割部摇臂壳体有足够的强度和刚度。利用三维软件Pro/E建立了采煤机截割部摇臂壳体的实体模型,导入有限元分析软件ANSYS后对其结构进行应力分析,获得了采煤机截割部摇臂的应力和变形状态,为采煤机截割部的进一步改进提供了依据。

视体联合刺激双模增进作用的研究

研究了视体单模靶刺激(V,S)与视体双模联合靶刺激(SV)条件下大脑认知作用的差异及双模增进作用的神经机制。采用64道脑电(EEG)信号采集系统,记录了14个被试在视觉、体感觉和视体联合靶刺激条件下的脑诱发电位和行为学数据,检测了单模与双模间行为学(反应时间和错误率)和ERPs(P2,P3)数据的差异,并分析了行为学与ERP数据间的相关性。通过比较视体联合靶刺激和视体单独靶刺激的行为学和ERP结果,提出视体联合刺激双模增进作用可能的神经机制。

计算机辅助诊断检测颅内动脉瘤进展

颅内动脉瘤(IA)是危及患者生命的常见脑血管疾病。通过智能化学习、处理图像特征模式,基于深度学习的计算机辅助诊断(CAD)在提高诊断IA准确率、降低假阳性及减轻临床医师工作负担方面显示出巨大潜力。本文就CAD用于检测IA进展进行综述。

装备制造业高端人才工程能力培养体系构建

我国装备制造业的发展亟需培养一大批符合装备制造业需求的高级应用型人才。应当通过构建工程能力培养体系,明确工程能力内涵,划分工程能力培养的阶段体系,探索工程能力培养的途径,推进应用型人才培养和高等工程教育改革发展。

基于SVM特征优化的Farwell虚拟矩阵字符识别

传统Farwell虚拟字符矩阵BCI中仅采用少数中线导联上的EEG特征进行识别,由于识别信息量较为有限,导致识别效率不高.为此,引入了一种支持向量机特征优化方法,采用扰动支持向量机代价函数的方法评价特征对于分类的贡献,进而优选出适于识别的特征组合.对6位受试者每人各采集80个字符的Farwell虚拟矩阵刺激任务脑电数据,经支持向量特征优化方法进行识别,获得良好的识别效果(识别错误率0.9%).研究表明,支持向量机特征优化方法具有较好的特征选择效果,适用于高特征维度的脑机交互诱发脑电信号降维处理.

浅谈如何优化数控系统加工路径

将数控车床作为研究对象,重点分析和探讨了数控系统加工路径的优化方法。利用K元交换试探算法以及最近邻算法进行对比,试验结果显示,对数控系统加工路径进行优化之后,数控车床的加工系统显著提高了加工效率。在企业化和规模化的加工领域,优化数控系统加工路径能够为企业创造出更加丰厚的经济回报。

注意力对视觉刺激响应的调制作用

注意是事件相关电位(event-related potential,ERP)产生的基础,通常ERP产生于有较强随机性的自发脑电(electroencephalogram,EEG)背景中,自发脑电干扰成为提取高质量ERP信号的主要障碍.本文采用稳态刺激诱发稳态视觉诱发电位(steady state visual evoked potential,SSVEP),得到特定频率和相位调制的背景脑电,并实施不同对比度的选择性注意视觉刺激,通过比较分析所诱发产生的ERP信号波形及其P1与N1成分幅值和潜伏期变化,研究不同背景脑电及刺激强度条件下注意力对视觉刺激诱发响应的调制作用.结果表明,在特定背景脑电节律振荡与初始相位及视觉刺激对比度时,注意力对视觉刺激响应有显著调节作用,主要体现在视觉注意条件下会增加ERP中N1成分幅值并具有显著性差异,注意力对P1和N1成分的潜伏期皆无显著性差异影响.研究结果提示在设计ERP诱发实验范式时可利用注意力显著调节作用赋予背景脑电预定节律和初始相位特征,以便在ERP提取和识别时消除自发脑电干扰,获得理想研究结果.

试论数控加工动态仿真系统的研发及应用

本文首先介绍了数控加工动态仿真系统的研发,然后介绍了数控加工动态仿真软件的开发及建模,最后讨论了数控加工动态仿真系统应用与实现,并针对应用存在的问题提出了相应的解决建议。

体温对大脑认知功能状态影响与调控策略研究进展

人若长期暴露在高低温极端环境下会使机体不适,极大影响其脑的认知功能,以致警觉度、注意力、工作记忆等功能受损。皮肤温度刺激作为简便易行的体温调控物理方法,可在一定程度上稳定并提高大脑的认知功能状态。综述目前国内外相关研究的现状与存在的问题,指出现未明确了解的调控体温、保护大脑神经和提高认知功能的机制,还有待探索的最佳目标刺激温度和时间,以达到快速有效提高大脑认知能力的目的。展望今后的研究策略,应紧密结合低温刺激,从大脑神经保护机制和大脑认知功能内在机理两个方面来研究制定体温调控策略,才有望找到快速有效调控、安全稳妥保护大脑认知功能的最佳方案。

脑电反馈放松训练系统研究及有效性验证

近年来,快节奏的生活导致人们的情绪障碍的发病率逐年增加。为缓解人们紧张、焦虑的情绪,本文搭建了以脑电在线实时反馈为形式的放松训练系统,通过提取脑α波指数相对总功率作为反馈值并以视觉动画的形式反馈给用户。最后对20名健康被试者进行脑电反馈放松训练以验证该系统的有效性。结果表明:实验组放松训练后被试者焦虑自评量表SAS得分明显降低,具有显著差异性(t=2.411,P<0.05)。通过对训练前后静息脑电α波指数相对总功率分析得到,在实验组中,训练后测的α波指数相对总功率较前测有明显提高,具有显著性差异(t=-4.256,P<0.05);但对照组无此现象。以上结果说明该训练系统能够达到使被试者放松、情绪反应趋于平和的效果。

功能性磁共振成像在轻度认知障碍检测诊断的研究综述

现代社会中,阿尔茨海默病已经成为严重影响和限制个人日常生活甚至危及患者生命安全的一种疾病。轻度认知障碍作为阿尔茨海默病的前一个阶段,对其精确诊断有助于干预或降低患者转化为阿尔茨海默病的几率。目前,功能磁共振成像技术已经广泛应用于轻度认知障碍的检测诊断研究中。从特征提取、特征选择、数据降维和分类识别等方面,对fMRI在MCI方面的研究现状进行介绍。首先,介绍特征提取常用的低频振幅、局部一致性、功能连接等解算指标;其次,介绍特征选择与降维的方法,并总结分类识别环节中高效的机器学习和深度学习算法;最后,指出现阶段研究中存在的主要问题,并对未来的研究做出展望。

语义匹配性及刺激间隔对视听双模态脑控字符输入系统的影响

近年来,基于事件相关电位(ERP)的脑控字符输入系统的研究越来越多,视觉与听觉的多模态刺激范式作为一种新型的复合刺激越来越受到关注.然而,研究视听双模态刺激的脑控字符输入系统性能因素的文章却很少报道.本研究旨在初步探究视听觉刺激的语义匹配性以及刺激间隔(SOA)对视听双模态脑控字符输入系统的影响.为此,本研究设计了语义匹配、语义失配两种刺激范式,每种范式又设置两种不同的刺激间隔(200,ms或400,ms).10名健康被试参与了本实验,通过对比事件相关电位特征、可分性及分类正确率发现视听觉匹配性、刺激间隔以及两者交互作用对非目标刺激大脑反应、目标刺激大脑反应及其可分性都有显著性影响,且视听觉的匹配性对视听联合脑控字符输入系统分类正确率影响显著,但是不同刺激间隔脑机接口分类正确率之间并无显著性差异.本研究的结果能够为基于双模态刺激脑控字符输入系统的范式选择和优化提供一定的指导意见.

抑郁症脑电特异性研究进展

抑郁症是以显著而持久的心境低落为主要症状的一组情感性精神障碍疾病,发病率高并遍布各年龄组。随着世界经济的飞速发展、社会生活竞争的日益加剧,全球抑郁症的发病率也快速提升,且患病与自杀事件已呈低龄化趋势,对抑郁症的预防诊治工作亟待重视与研究。以往抑郁诊治多依赖于主观量表评估和医生经验判定,一致性差且误诊率、漏诊率高,缺乏客观有效、方便快捷的定量诊断指标与方法。脑电(EEG)作为一种非侵入式探测大脑皮层神经电活动变化的研究手段,时间分辨率高,含有丰富的中枢神经认知生理活动信息,是获取抑郁症大脑病理变化的客观有效方法,且近年来抑郁症EEG特异性研究已取得部分成果。全面综述抑郁症EEG特征节律、非线性动力学参数、事件相关电位(ERP)响应,以及脑神经网络特异性研究现状、存在问题及解决方案等进展情况,并对未来愿景进行展望,以期推进抑郁诊治方法研究,助力开发更为有效的抑郁防治技术。

空间滤波方法在脑-机接口中的应用及研究进展

随着脑-机接口技术的不断发展,通过优化数据处理算法来提高脑-机接口系统的分类正确率已成为研究热点。近年在多种脑-机接口范式中都发现空间滤波能够提高脑电信号的信噪比并优化特征提取,从而提升脑-机接口系统的分类正确率。空间滤波在基于脑电的脑-机接口中正日趋凸显其重要应用价值。综述脑-机接口中的脑电信号处理常用的空间滤波方法,包括基本空间滤波器、用于脑电预处理及特征降维的空间滤波器,以及基于诱发节律和诱发电位的脑-机接口中用于特征提取的空间滤波器,并阐述各类空间滤波方法的基本原理、构建方法及相关研究成果。最后归纳目前存在的问题并对发展趋势进行展望。

视、听感觉刺激双模增进作用研究

目的研究了视（V）、听（A）单模靶刺激与视听双模联合靶刺激（VA）条件下大脑认知作用的差异，进而讨论了双模增进作用的神经机制。方法采用64道脑电（EEG）信号采集系统，记录了14个被试者在视觉、听觉和视听联合靶刺激条件下的脑诱发电位和行为学数据。检测了单模与双模间行为学f反应时间（RT）与错误率（ER）]和事件相关电位（ERPs）（P2峰值和峰值潜伏期，P3峰值和峰值潜伏期）结果的差异；分析了行为学与ERPs数据间的相关性。结果结果显示RT、ER和P3峰值潜伏期在单模与双模间的差异具有统计学意义；P3峰值潜伏期与行为学数据特别是反应时间有显著性相关。结论通过对比视听双模靶刺激和视、听单模靶刺激的行为学和ERPs结果，提示相对视、听单模靶刺激，视听双模靶刺激不仅在早期ERP成份（P1和N1）而且在晚期ERP成分（P2和P3），都表现出优越的感觉信号神经处理机制。

基于迁移学习Boosting的跨时间脑力负荷识别研究

在航天任务中对脑力负荷的有效检测可以保障任务执行效率和生产安全,预测航天员的表现。针对跨时间脑力负荷检测,依据MATB任务设计了包含不同难度任务的跨时间实验范式,采集了14名志愿者3次不同时间的脑电数据。基于迁移学习Boosting方法,引入辅助数据,设计了基于TrAdaboost的跨时间脑力负荷识别算法,在没有目标数据参与的情况下进行了跨时间的分类识别。探索了最佳分段长度和辅助样本比例对识别效果的影响,并基于多个数据样本进行了决策研究,跨时间下的脑力负荷最佳识别准确率达到7473%。结果表明,提出的跨时间脑力负荷分类框架实现了脑力负荷的有效识别。

生物节律紊乱的生理效应及对认知行为影响研究进展

目的简要探讨生物节律紊乱引发的生理效应,以期能促进该领域深入的研究。资料来源与选择国内外该领域的相关文献。资料引用引用了国内外文献73篇。资料综合有机体内自发产生周期性调节生理和行为水平的生物节律具有极重要生理功能,对人类新陈代谢、心理认知和情绪行为皆起广泛而重要的调控作用。长期生物节律紊乱会导致代谢失衡、免疫降低、睡眠障碍、认知衰退等严重身心健康问题。首先分析了生物节律的系统组成,简要介绍了光对于生物节律的调控机制。其次,重点论述了长期航天活动与轮班作业等两大易诱发生物节律紊乱人群的研究现状,从生理效应方面,生物节律紊乱会破坏人体稳态平衡,心率变异性增加,睡眠质量降低,行为活动有所减少。从认知方面,生物节律紊乱会影响大脑警觉度与学习记忆功能,进一步降低工作效率。结论生物节律紊乱的生理机制的进一步探究,需要从认知、行为和工作绩效3个方面综合考虑。

脑机接口技术的神经康复与新型应用

脑机接口（BCI）是脑认知神经科学与工程技术的一种新型人机信息交互方式,可无需依赖常规外周神经肌肉便能实现人意念思维与外界环境和设备的信息交互及操作控制,使＂思想＂直接变成＂行动＂,现已成为大脑认知机制解密、智能人机交互开发的全新＂窗口＂,也是未来人-机交互式混合智能发展的核心。本文综述了脑机接口在助力人工智能的科技背景、研究现状、应用领域及未来发展趋势。