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范式編碼技術(shù)-.主動式范式(Motor Imagery, MI)

來源:中國信息通信研究院      編輯:創(chuàng)澤      時間:2022/12/22      主題:其他   [加盟]

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

基于運動想象范式的腦機接口已經(jīng)發(fā)展多年,經(jīng)過數(shù)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、不同手勢的運動想象等) 是運動想象范式編碼的發(fā)展方向。

運動相關(guān)皮層電位范式朝向多肢體運動意圖解碼和連續(xù)運動解 碼發(fā)展。運動相關(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規(guī)劃、執(zhí)行相關(guān)的神經(jīng) 活動信號。MRCP 主要由三部分組成,即與運動準備相關(guān)的準備電位 (Readiness potential, RP)、與運動發(fā)生、起始相關(guān)的運動電位(Motor potential, MP)以及與運動執(zhí)行、運動性能相關(guān)的運動監(jiān)測電位 (Movement-monitoring potential,MMP)。相較于 SSVEP 和 P300 等 被動式腦機接口范式,MRCP 和運動想象是不依賴于外部刺激的、由 人體真實運動意圖誘發(fā)的主動式腦機接口范式。而相較于運動想象, MRCP 不依賴于重復(fù)的運動想象。

因此,MRCP 具有自然、真實、可 以反映人的實際運動意圖等優(yōu)點。典型的 MRCP 范式包括點到點的 上肢運動(如 center-out)、連續(xù)運動追蹤式的上肢運動(如 PTT)、指 定動作類型的上肢或下肢運動(如手腕內(nèi)旋/外旋)等。由于 MRCP 具 有可反映運動意圖的特性,其對發(fā)展與運動康復(fù)、運動功能診斷、日 常生活輔助等相關(guān)的運動腦機接口具有重要價值。目前,MRCP 主要 發(fā)展趨勢包括從單肢體到多肢體的運動意圖解碼、從離散分類問題到 連續(xù)回歸問題的連續(xù)運動參數(shù)解析、與神經(jīng)假肢、外骨骼、機械臂等 外設(shè)結(jié)合的人體運動增強和康復(fù)治療等。





范式編碼技術(shù)-被動式范式

穩(wěn)態(tài)視覺誘發(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(yīng)用在高速率腦機接口打字交互系統(tǒng)

植入式主流解碼技術(shù)-卡爾曼濾波器

類腦解碼器成為新一代解碼方法,得到類腦的解碼器可用于腦機接口控制,腦機接口系統(tǒng)在使用過程中,閉環(huán)控制的練習(xí)可以導(dǎo)致神經(jīng)元為適應(yīng)用戶的運動系統(tǒng)而發(fā)生變化

非植入式主流解碼技術(shù):分解算法

黎曼幾何算法通常可以用于對稱正定(SPD)矩陣的空間上應(yīng)用 運算,進而提供一個統(tǒng)一的框架來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(yīng)用場景按照信息流向分為腦狀態(tài)檢測,神經(jīng)調(diào)控和對外交互三類,神經(jīng)調(diào)控則是信息從外部和外設(shè)流向大腦,對外交互則是信息的雙向流動

腦機接口系統(tǒng)的關(guān)鍵指標:性能指標 可用性指標

性能和可用性兩方面提出滿足五大需求的腦機接口系統(tǒng)關(guān)鍵指標,性能指標包括響應(yīng)時間,識別正確率,可輸出指令數(shù)量和菲茨吞吐量,可用性指標包括易用性,長效性,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方面有效衡量腦機接口系統(tǒng)是否滿足五大需求;腦機接口的實現(xiàn)也離不開核心關(guān)鍵技術(shù)的支撐,腦狀態(tài)檢測神經(jīng)調(diào)控和對外交互技術(shù)等

情感計算白皮書2022:描繪了情感計算的學(xué)科全景

對指導(dǎo)學(xué)科建設(shè)和重大科研基金立項具有導(dǎo)向作用;有助于引導(dǎo)廣大科技工作者面向經(jīng)濟主戰(zhàn)場和重大實際需求開展科研攻關(guān),促進相關(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(2021版)

闡述了腦機接口技術(shù)的基本概念,分類,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,進一步推動腦機接口標準化工作,支撐類腦智能產(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(yī)療健康領(lǐng)域應(yīng)用白皮書》

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

混合腦機接口控制機械臂

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

腦機融合技術(shù)或許會成為未來人工智能的一個熱門方向

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