运动准备电位单次检测技术研究

针对自主运动起始时刻难以定位的难点,以受试者手臂自主运动前的EMG信号为研究对象,采用肌电激活触发点作为自主运动起始时刻,然后确定有效时间段;针对运动准备电位频率段难以确定的问题,采用小波包变换与功率谱分析相融合的方法确定有效频段.以信号的能量、均值和方差为特征,利用支持向量机(SVM)进行RP单次检测.实验结果表明:在自主运动过程单次检测RP中,15名受试者9组试验中最高检测率为77.5%~91.3%;每名受试者的9组平均检测率为68.2%~91.2%.研究结果有助于运动准备电位在异步BCI系统中的应用.

利用运动准备电位的人体下肢自主运动意图预先感知方法

针对下肢外骨骼机器人穿戴者的运动与机器人本身响应之间存在时间迟滞而导致控制实时性差的问题,提出了一种利用运动准备电位(RP)的人体下肢自主运动意图预先感知方法。首先,根据人体下肢运动的脑电(EEG)产生机理和耦合神经元集群模型仿真了下肢产生运动意图时大脑运动皮质区的RP响应,验证了下肢产生运动意图时其EEG中存在RP;其次,利用下肢肌电(EMG)确定了下肢自主运动的起始时刻并完成EEG中自主下肢运动事件的触发标记,同时利用多元经验模式分解(MEMD)方法去除了EEG中的运动伪迹成分,进而利用叠加平均法和模板匹配法实现了下肢自主运动的RP提取及其运动意图的预先感知;最后,搭建检测系统进行实验验证。实验结果表明:该方法可在离线情况下于人体下肢自主运动开始前约120 ms实现下肢运动意图的预先感知,其平均识别正确率为74.4%。该方法实现了人体下肢自主运动意图的预先感知,可为外骨骼机器人的柔顺控制提供信息提前量。

不同运动诱发模式下运动皮层神经控制机制研究

人类运动主要是在两种情境下诱发:一种是由外界刺激诱发,另一种是由自发意志引起。大量的研究已经证明,两种情境下诱发的运动分别由不同的大脑运动神经系统控制。然而目前为止,我们对这两种不同的运动始发控制系统对运动的准备以及运动执行的影响以及背后的神经机制并不完全清楚。本研究采用脑电技术,通过实验设计系统地探析了不同的运动诱发模式,即刺激诱发运动条件和自发运动条件的神经活动差异及其分别对运动表现的影响。本研究的结果显示,与刺激诱发条件相比,自发运动条件下对侧初级运动皮层在运动准备阶段有显著的运动准备电位,而在运动执行阶段没有差异。而两种条件下的同侧初级运动皮层的运动电位在运动执行阶段呈现显著差异。我们同时也发现了两种条件下对侧和同侧初级运动皮层分别对运动起到了相关运动激活和无关运动抑制的作用。我们的研究表明初级运动皮层对运动准备和执行的控制作用受不同运动诱发模式的影响。

一种基于脑机接口的头盔显示/瞄准系统设计

传统的头盔显示/瞄准系统通过头盔瞄准具将传感器耦合到头盔瞄准线,由传感器产生的图像通过头盔显示器显示给观察者,从而形成闭环系统。提出了一种基于脑机接口的头盔显示/瞄准系统设计,并给出了系统的工作流程与算法设计。仿真表明,该系统具有较高的目标识别准确率、较快的系统响应速度以及良好的人机交互体验,具备深入研究的价值。