脑机接口的描述和综述

脑机接口的综述

------自动化1班3008203240 付亮脑机接口（brain-computer interface，BCI），有时也称作direct neural interface或者brain-machine interface，它是在人或动物脑（或者脑细胞的培养物）与外部设备间建立的直接连接通路。在单向脑机接口的情况下，计算机或者接受脑传来的命令，或者发送信号到脑（例如视频重建），但不能同时发送和接收信号。而双向脑机接口允许脑和外部设备间的双向信息交换。

研究和发展BCI技术最主要的目的在于设计出基于脑电信号的控制装置以帮助严重的残疾患者(例如肌萎缩性侧索硬化、脑干或脊髓损伤)以及严重的交流障碍患者恢复控制和交流功能[4]。脑机接口还能应用到军事和娱乐领域与此同时研究脑一机接口还是人类对脑电活动规律不断认知的过程j。目前，BCI系统主要用于那些行为有生理上有缺陷的例如偏瘫肌萎缩性(脊髓)侧索硬化患者或脑瘫的人们提供与外界交流的手段。

有几个问题对于BCI技术的进一步发展和更为广泛的应用起着至关重要的作用。第一，即是信号的传输速度。现有的BCI系统是相对低带宽的设备，最多所能提供的信息传输速度为5～25 bit·min_。。以这样的速度，输入一个简单的单词都可能要花几分钟的时间。如果速度能够提高，那么BCI系统将为人类与外部环境的交流提供更为有用的途径。第二个问题就是训练使用者使用系统所需要的时间。BCI系统不能依靠外部刺激提供直接的控制来控制环境，但是这些BCI系统通常要求使用者经过几个小时甚至是几个月的训练。基于诱发电位的BCI系统可以不要求使用者必须经过训练，但是对环境有所要求。第三是关于医学创伤问题。伤害越小那么这门技术才可能被更为广泛的应用。植入式电极可以提供稳定的定位，免除了假象，同时具有更高的信噪比(SNR)。但是在这种系统中存在的一个难题就是如何确定定位的位置以及电极的个数。另一个难点就是怎样长时间的保持系统的稳定性。头皮心电图描记是无创的，但是它的信噪比相对较低且与电极的空间位置有关