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范式編碼技術-.主動式范式(Motor Imagery, MI)

來源:中國信息通信研究院     編輯:創澤   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大腦感 覺運動皮層的特定響應。現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、字符拼寫及臨床中風康復治療等場景

基于運動想象范式的腦機接口已經發展多年,經過數十年的研究, 大肢體部位的 MI 控制已經基本發展成熟,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展方向。

運動相關皮層電位范式朝向多肢體運動意圖解碼和連續運動解 碼發展。運動相關皮層電位(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劃、執行相關的神經 活動信號。MRCP 主要由三部分組成,即與運動準備相關的準備電位 (Readiness potential, RP)、與運動發生、起始相關的運動電位(Motor potential, MP)以及與運動執行、運動性能相關的運動監測電位 (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點。典型的 MRCP 范式包括點到點的 上肢運動(如 center-out)、連續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(如手腕內旋/外旋)等。由于 MRCP 具 有可反映運動意圖的特性,其對發展與運動康復、運動功能診斷、日 常生活輔助等相關的運動腦機接口具有重要價值。目前,MRCP 主要 發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 連續回歸問題的連續運動參數解析、與神經假肢、外骨骼、機械臂等 外設結合的人體運動增強和康復治療等。





范式編碼技術-被動式范式

穩態視覺誘發電位(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-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,腦機接口系統在使用過程中,閉環控制的練習可以導致神經元為適應用戶的運動系統而發生變化

非植入式主流解碼技術:分解算法

黎曼幾何算法通常可以用于對稱正定(SPD)矩陣的空間上應用 運算,進而提供一個統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

腦機接口關鍵技術:采集技術、刺激技術、范式編碼技術等

腦機接口技術的應用場景按照信息流向分為腦狀態檢測,神經調控和對外交互三類,神經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

腦機接口系統的關鍵指標: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關鍵指標,性能指標包括響應時間,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鍵技術研究報告》

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是否滿足五大需求;腦機接口的實現也離不開核心關鍵技術的支撐,腦狀態檢測神經調控和對外交互技術等

情感計算白皮書2022:描繪了情感計算的學科全景

對指導學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濟主戰場和重大實際需求開展科研攻關,促進相關從業人員對技術全景加深理解和認知

中國電子技術標準化研究院:腦機接口標準化白皮書(2021版)

闡述了腦機接口技術的基本概念,分類,相關理論與技術和全球產業情況,梳理了國際相關標準化組織,進一步推動腦機接口標準化工作,支撐類腦智能產業又好又快發展

中國人工智能產業發展聯盟發布《腦機接口技術在醫療健康領域應用白皮書》

腦機接口是腦科學和類腦智能研究的重要方向,腦機接口技術進入了快速發展階段,在信號獲取和處理,解碼算法和系統實現等關鍵技術領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

腦機融合技術或許會成為未來人工智能的一個熱門方向

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