脑机接口概述 ppt课件
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脑机接口ppt课件
小说创作
通过脑机接口技术，作家可以直接将思想转化为文字，提高创作的效 率和质量。
06
脑机接口的未来展望与挑战
技术发展与挑战
技术发展
脑机接口技术不断发展，未来有望实 现更加高效、可靠、便携的脑机接口 设备，为医疗、娱乐、通信等领域带 来更多应用场景。
挑战
脑机接口技术仍面临一些挑战，如信 号采集、数据处理、解码算法等方面 的技术瓶颈，需要不断改进和创新。
02
脑机接口技术
脑电信号采集技术
非侵入式采集
通过贴附在头皮表面的电极采集 脑电信号，具有无创、操作简便
等优势。
侵入式采集
通过将电极植入颅骨采集脑电信号 ，适用于对精度要求高的应用场景 。
信号噪声消除
采用滤波器、信号平均等方法消除 环境噪声和干扰。
脑电信号处理技术
信号放大
将采集到的微弱脑电信号进行放 大，便于后续处理。
游戏产业
玩家互动
通过脑机接口技术，玩家可以直接通过思考来与游戏互动，提高 游戏的沉浸感和参与度。
个性化游戏体验
脑机接口可以读取玩家的脑电波和情绪状态，为玩家提供更加个性 化的游戏体验。
虚拟现实融合
脑机接口技术可以与虚拟现实技术结合，打造更加真实的游戏体验 。
影视产业
沉浸式电影体验
通过脑机接口技术，观众可以直接通过思考来与电影互动，提高 电影的沉浸感和参与度。
航空应用
用于飞行员或宇航员的操 控界面，提高任务执行效 率和安全性。
脑机接口的发展历程
第一阶段
以侵入式脑机接口为主， 主要应用于医学研究，如 帮助残障人士实现基本生 活自理。
第二阶段
非侵入式脑机接口逐渐兴 起，开始应用于医学治疗 和娱乐领域。
通过脑机接口技术，作家可以直接将思想转化为文字，提高创作的效 率和质量。
06
脑机接口的未来展望与挑战
技术发展与挑战
技术发展
脑机接口技术不断发展，未来有望实 现更加高效、可靠、便携的脑机接口 设备，为医疗、娱乐、通信等领域带 来更多应用场景。
挑战
脑机接口技术仍面临一些挑战，如信 号采集、数据处理、解码算法等方面 的技术瓶颈，需要不断改进和创新。
02
脑机接口技术
脑电信号采集技术
非侵入式采集
通过贴附在头皮表面的电极采集 脑电信号，具有无创、操作简便
等优势。
侵入式采集
通过将电极植入颅骨采集脑电信号 ，适用于对精度要求高的应用场景 。
信号噪声消除
采用滤波器、信号平均等方法消除 环境噪声和干扰。
脑电信号处理技术
信号放大
将采集到的微弱脑电信号进行放 大，便于后续处理。
游戏产业
玩家互动
通过脑机接口技术，玩家可以直接通过思考来与游戏互动，提高 游戏的沉浸感和参与度。
个性化游戏体验
脑机接口可以读取玩家的脑电波和情绪状态，为玩家提供更加个性 化的游戏体验。
虚拟现实融合
脑机接口技术可以与虚拟现实技术结合，打造更加真实的游戏体验 。
影视产业
沉浸式电影体验
通过脑机接口技术，观众可以直接通过思考来与电影互动，提高 电影的沉浸感和参与度。
航空应用
用于飞行员或宇航员的操 控界面，提高任务执行效 率和安全性。
脑机接口的发展历程
第一阶段
以侵入式脑机接口为主， 主要应用于医学研究，如 帮助残障人士实现基本生 活自理。
第二阶段
非侵入式脑机接口逐渐兴 起，开始应用于医学治疗 和娱乐领域。
硅谷Live-韩璧丞-脑机接口-PPT
脑机接口技术介绍和展望韩璧丞BrainCo Inc. 创始人&CEO哈佛大学脑科学中心PhD1.科幻片里的脑机接口2.脑机接口技术的实现3.脑机接口应用实例4.脑机接口产业化5.脑机接口的未来1.科幻片里的脑机接口技术Avatar 阿凡达（2009）CHAPPie 超能查派（2015）Big Hero 6超能陆战队（2015）Ghost in the Shell 攻壳机动队（2017）2.脑机接口技术实现什么是脑机接口？•脑机接口（brain-computer interface，BCI）：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。
在该定义中，•“脑”一词意指有机生命形式的脑或神经系统，而并非仅仅是“mind”。
•“机”意指任何处理或计算的设备，其形式可以从简单电路到硅芯片到外部设备和轮椅。
DARPA Defense Advanced Research Projects Agency脑机接口关键技术Ø信号的表征：EEG、EMG、fMRIØ信号的采集：侵入式、半侵入式、脑外Ø信号处理、分析及特征提取：Ø去噪滤波àP300信号分析à小波分析+奇异值分解脑机接口信号的表征EEGEEG（Electroencephalography）是通过医学仪器脑电图描记仪，将人体脑部自身产生的微弱生物电于头皮处收集，并放大记录而得到的曲线图。
脑电图测量来自大脑中神经元的离子电流产生的电压波动1924年德国医生汉斯·贝格尔（Hans Berger）第一次从颅骨受损的病人头部测到了极为微弱的电流。
在经过近五年的漫长实验后，他终于确认了这种神秘的电流的确来自于脑部活动。
脑机接口EEG信号类型自发脑电信号：在不同的意识状态下，人们脑电中的不同节律呈现出各异的活动状态。
α：醒并闭眼时的脑电波定义为阿尔法（8-12 Hz）β：睁开眼睛时的脑电波定义为贝塔（12-36 Hz）δ：熟睡时的德尔塔（<4 Hz）θ：困倦、冥想或被催眠时的西塔（4-7 Hz）γ：进行复杂的思想活动或者情绪波动时的伽玛μ：只能在掌管运动的区域探知的缪（9-11 Hz）＊上述自发的脑电波区域不同脑机接口EEG信号类型•视觉诱发电位（VEP）：视觉器官受到光或图形刺激后，在大脑特定部位所记录的EEG 电位变化。
脑机接口ppt课件
Translation algorithm :
feature => command
6
脑机接口
Applications
For disabled people
Communications Control Neural protheses Neural rehabilitation
For ordinary people
脑机接口
Brain-Computer Interface
Reporter: Number:
1
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ机接口
CONTENTS
Introduction Theory Applications Future Work
2
脑机接口
INTRODUCTION
what is BCI ?
A brain–computer interface (BCI), often called a mindmachine interface (MMI), or sometimes called a brain– machine interface (BMI), is a direct communication pathway between the brain and an external device.
Control in special environment BCI game Lie detection based on EEG/fMRI
7
脑机接口
Future Work
Improving physical methods for gathering EEGs Improving generalization Improving knowledge of how to interpret waves
feature => command
6
脑机接口
Applications
For disabled people
Communications Control Neural protheses Neural rehabilitation
For ordinary people
脑机接口
Brain-Computer Interface
Reporter: Number:
1
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ机接口
CONTENTS
Introduction Theory Applications Future Work
2
脑机接口
INTRODUCTION
what is BCI ?
A brain–computer interface (BCI), often called a mindmachine interface (MMI), or sometimes called a brain– machine interface (BMI), is a direct communication pathway between the brain and an external device.
Control in special environment BCI game Lie detection based on EEG/fMRI
7
脑机接口
Future Work
Improving physical methods for gathering EEGs Improving generalization Improving knowledge of how to interpret waves
脑机接口pptPPT课件
(not just the “new phrenology”)
8
精品ppt
Thank you for your attention
9
感谢亲观看此幻灯片，此课件部分内容来源于网络， 如有侵权请及时联系我们删除，谢谢配合！
精品ppt
10ห้องสมุดไป่ตู้
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Pre-processing:
to improve signal-to-noise ratio;to improve signal-tointerference ratio
Feature extraction/selection:
to reduce dimension; to find best projection direction
Control in special environment BCI game Lie detection based on EEG/fMRI
7
精品ppt
Future Work
Improving physical methods for gathering EEGs Improving generalization Improving knowledge of how to interpret waves
3
精品ppt
EEG . An electroencephalogram is a measure of
the brain's voltage fluctuations as detected from scalp electrodes. It is an approximation of the cumulative electrical activity of neurons.
8
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Pre-processing:
to improve signal-to-noise ratio;to improve signal-tointerference ratio
Feature extraction/selection:
to reduce dimension; to find best projection direction
Control in special environment BCI game Lie detection based on EEG/fMRI
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Future Work
Improving physical methods for gathering EEGs Improving generalization Improving knowledge of how to interpret waves
3
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EEG . An electroencephalogram is a measure of
the brain's voltage fluctuations as detected from scalp electrodes. It is an approximation of the cumulative electrical activity of neurons.
脑机接口简介演示
脑控智能家居系统展示
家居设备控制
通过脑机接口，用户可以用意念控制家中的照明、空调、窗帘等设备，实现智能家居的便捷和个性化 控制。
安全监控
脑机接口还可应用于家居安全监控，当用户处于危险或紧急状态时，系统能够实时检测并触发报警， 通知家人或相关部门采取救援措施。ຫໍສະໝຸດ THANKS感谢观看
侵入性技术。这种电活动是由大脑神经元之间的同步放电产生的。
02 03
电极放置
在EEG测量中，多个电极被放置在头皮的特定位置，以便捕获来自大脑 不同区域的电信号。这些电极能够记录微小的电位变化，并将其转换为 可分析的数据。
时间分辨率
EEG具有较高的时间分辨率，能够捕捉到毫秒级的脑电活动变化，适用 于研究大脑的动态过程。
家居控制
脑机接口技术可用于智能家居领域，用户可以通过脑电信号控制家电设备的开 关、模式等，实现家居环境的个性化调整。
机器人控制
利用脑机接口技术，用户可以直接通过脑电信号控制机器人的运动、操作等， 使得机器人更加智能化、人性化。这将极大地方便人们的生活和工作。
04
脑机接口的挑战与前景
技术挑战
解码算法与模型
脑机接口在虚拟现实中的应用
沉浸式体验
脑机接口可用于捕捉用户在虚拟现实中的意图，通过实时解析大脑信号，实现更 加自然和沉浸式的交互体验，如用意念控制虚拟角色的动作、方向等。
康复训练
在虚拟现实中，脑机接口可用于监测和分析用户在康复训练过程中的大脑活动， 为康复师提供客观、准确的评估指标，从而制定更加个性化的康复方案。
基于脑机接口的残疾人辅助设备
肢体运动辅助设备
利用脑机接口技术，识别残疾人的意念信号，转化为肢体运 动指令，从而驱动外骨骼或机器人执行相应动作，辅助残疾 人完成行走、抓握等日常任务。
《脑机接口概述》ppt课件
• 视觉器官遭到光或图形刺激后，在大脑特定部位所记录的 EEG 电位变化，称之为视觉诱发电位〔VEP〕。
• 皮层慢电位〔Slow Cortical Potential, SCP〕是皮层电 位的变化，继续时间为几百毫秒到几秒，频率为 0.1 Hz 到 2 Hz。
频率分类
δ 波：频率为 0.5~3Hz，波幅为 20~200μV，表示大脑处于无 梦深睡形状，是婴儿大脑的根本波形，在生理性慢波睡眠形 状和病理性昏迷形状也会见到
40Hz 的节律在人精神高度集中式出现，普通以为与人的 智力活动有关。
特征提取
• 时域分析方法 • 频域分析方法 • 时频分析法 • 基于非线性和混沌实际的分析方法 • 空间滤波方法 • 基于模型的方法
举例
基于时频分析的左右手运动想象频带能量特征差脑地形图法
举例
• 基于样本熵的左右手运动想象复杂度特征差脑地形图法
脑机接口
brain computer interface
定义
• 在人或动物脑〔或者脑细胞的培育物〕与外部设备间创建 的直接衔接通路。
无创 部分侵入式 侵入式
信号采集
大脑分区
大脑分区
脑电产生
• 事件相关电位〔Event Related Potential, ERP〕是一种 特殊的脑诱发电位，经过有意地赋予刺激仪特殊的心思意 义，利用多个或多样的刺激所引起的脑电位。
举例
举例
举例
Thank 左右手运动想象特征差脑地形图法
方式分类
• 常用的统计方式分类方法有贝叶斯分类器、决策树分类器、 线性/非线性判别分析函数、近邻法分类、最小间隔分类、 聚类分析、支撑向量机等
• 基于人工神经网络的方式分类。它是模拟人脑神经网络的 构造和某些任务机制而建立的一种非线性预测模型，经过 学习进展方式识别，任务机理是经过学习改动神经之间的 衔接强度。
• 皮层慢电位〔Slow Cortical Potential, SCP〕是皮层电 位的变化，继续时间为几百毫秒到几秒，频率为 0.1 Hz 到 2 Hz。
频率分类
δ 波：频率为 0.5~3Hz，波幅为 20~200μV，表示大脑处于无 梦深睡形状，是婴儿大脑的根本波形，在生理性慢波睡眠形 状和病理性昏迷形状也会见到
40Hz 的节律在人精神高度集中式出现，普通以为与人的 智力活动有关。
特征提取
• 时域分析方法 • 频域分析方法 • 时频分析法 • 基于非线性和混沌实际的分析方法 • 空间滤波方法 • 基于模型的方法
举例
基于时频分析的左右手运动想象频带能量特征差脑地形图法
举例
• 基于样本熵的左右手运动想象复杂度特征差脑地形图法
脑机接口
brain computer interface
定义
• 在人或动物脑〔或者脑细胞的培育物〕与外部设备间创建 的直接衔接通路。
无创 部分侵入式 侵入式
信号采集
大脑分区
大脑分区
脑电产生
• 事件相关电位〔Event Related Potential, ERP〕是一种 特殊的脑诱发电位，经过有意地赋予刺激仪特殊的心思意 义，利用多个或多样的刺激所引起的脑电位。
举例
举例
举例
Thank 左右手运动想象特征差脑地形图法
方式分类
• 常用的统计方式分类方法有贝叶斯分类器、决策树分类器、 线性/非线性判别分析函数、近邻法分类、最小间隔分类、 聚类分析、支撑向量机等
• 基于人工神经网络的方式分类。它是模拟人脑神经网络的 构造和某些任务机制而建立的一种非线性预测模型，经过 学习进展方式识别，任务机理是经过学习改动神经之间的 衔接强度。
脑机接口技术在医疗中的应用培训课件
拓展思维方式
脑机接口技术的应用提醒我们要拓展思维方式，勇于探索和创新，不 断突破自我。
谢谢观看
神经性疾病治疗
帕金森病
脑机接口技术可以用于治疗帕金森病，通过调节患者的神经活动，改善患者的症 状。
癫痫
脑机接口技术可以用于治疗癫痫，通过监测患者的脑电信号，预测癫痫发作并及 时干预。
精神疾病治疗
抑郁症
脑机接口技术可以用于治疗抑郁症，通过分析患者的情绪反 应和神经活动，提供个性化的治疗方案。
自闭症
鼓励医疗工作者积极参与互动讨论，通过 小组合作的方式探讨脑机接口技术在医疗 领域的创新应用。
实践操作与模拟训练
专家讲座与经验分享
提供实际操作和模拟训练的机会，让医疗 工作者亲身体验脑机接口设备的操作和数 据处理过程。
邀请脑机接口领域的专家进行讲座和经验 分享，拓宽医疗工作者的视野和思路。
培训效果评估与反馈
政策支持
政府对脑机接口技术的支持力度将加大，推动技术研发和市场应用 。
05
如何培训和提高医疗工 作者对脑机接口技术的 掌握
培训内容设计
脑机接口基础知识
介绍脑机接口的基本原理、技术发展 历程和应用领域。
医疗领域应用案例
分享脑机接口在医疗领域的成功应用 案例，如康复医学、神经科学和疼痛 管理等。
伦理、法律与安全问题
脑机接口技术在医疗中的应用培训 ppt课件
目录
• 脑机接口技术概述 • 脑机接口在医疗中的重要性和优势 • 脑机接口在医疗中的具体应用 • 脑机接口在医疗应用中的挑战与前景 • 如何培训和提高医疗工作者对脑机接口技术的掌握 • 未来展望与总结
01
脑机接口技术概述
定义与原理
定义
脑机接口技术是一种直接在大脑 与外部设备之间建立通信通道的 技术。
脑机接口技术的应用提醒我们要拓展思维方式，勇于探索和创新，不 断突破自我。
谢谢观看
神经性疾病治疗
帕金森病
脑机接口技术可以用于治疗帕金森病，通过调节患者的神经活动，改善患者的症 状。
癫痫
脑机接口技术可以用于治疗癫痫，通过监测患者的脑电信号，预测癫痫发作并及 时干预。
精神疾病治疗
抑郁症
脑机接口技术可以用于治疗抑郁症，通过分析患者的情绪反 应和神经活动，提供个性化的治疗方案。
自闭症
鼓励医疗工作者积极参与互动讨论，通过 小组合作的方式探讨脑机接口技术在医疗 领域的创新应用。
实践操作与模拟训练
专家讲座与经验分享
提供实际操作和模拟训练的机会，让医疗 工作者亲身体验脑机接口设备的操作和数 据处理过程。
邀请脑机接口领域的专家进行讲座和经验 分享，拓宽医疗工作者的视野和思路。
培训效果评估与反馈
政策支持
政府对脑机接口技术的支持力度将加大，推动技术研发和市场应用 。
05
如何培训和提高医疗工 作者对脑机接口技术的 掌握
培训内容设计
脑机接口基础知识
介绍脑机接口的基本原理、技术发展 历程和应用领域。
医疗领域应用案例
分享脑机接口在医疗领域的成功应用 案例，如康复医学、神经科学和疼痛 管理等。
伦理、法律与安全问题
脑机接口技术在医疗中的应用培训 ppt课件
目录
• 脑机接口技术概述 • 脑机接口在医疗中的重要性和优势 • 脑机接口在医疗中的具体应用 • 脑机接口在医疗应用中的挑战与前景 • 如何培训和提高医疗工作者对脑机接口技术的掌握 • 未来展望与总结
01
脑机接口技术概述
定义与原理
定义
脑机接口技术是一种直接在大脑 与外部设备之间建立通信通道的 技术。
脑机接口技术在生物医学中的应用PPT课件
02
脑机接口技术的基本原理
脑电信号的采集与处理
采集方式
通过在头皮上放置电极，采集大 脑皮层电活动的脑电信号。
处理方法
对采集到的脑电信号进行放大、 滤波和数字化处理，提取出有用 的信息。
脑电信号的特征提取与分类
特征提取
从脑电信号中提取出与大脑思维活动 相关的特征，如频率、幅度、相位等 。
分类识别
对于肢体残疾或神经系统疾病的患者，脑 机接口技术可以帮助他们实现自主控制假 肢、轮椅等设备，提高生活质量。
促进神经科学研究
推动相关产业发展
脑机接口技术为神经科学研究提供了新的 工具和方法，有助于深入了解大脑的工作 机制和神经疾病的发病机制。
脑机接口技术的应用涉及多个领域，如医 疗设备、智能家居、游戏娱乐等，具有广 阔的市场前景和商业价值。
下肢假肢
通过脑机接口技术，下肢截肢患者可以控制假肢的步态和运 动，提高行走能力和生活质量。
意识障碍患者的沟通与交流
闭锁综合征
脑机接口技术可以帮助闭锁综合征患 者表达意愿和需求，实现与外界的沟 通交流。
植物人状态
对于处于植物人状态的患者，脑机接 口技术可以通过解析脑电信号，评估 其意识状态和认知功能。
理考量。
未来发展方向与趋势
技术创新
随着科学技术的不断发展，脑机接口技术将不断取得突破 和创新，未来将有更多的技术手段应用于脑电信号的处理 和解析。
应用拓展
脑机接口技术的应用领域将不断拓展，不仅局限于生物医 学领域，还将应用于教育、娱乐、智能家居等领域。
跨学科融合
脑机接口技术的发展需要跨学科的合作与融合，包括神经 科学、心理学、计算机科学等多个领域，未来将有更多的 跨学科合作和交流。
脑机接口技术在生物医学中的应用PPT学习教案
系统构成 该系统包括了植入到大脑初级运动皮层区控制手的部位的一个 包含100个通道的Uath电极（4mm × 4mm），电极通过电缆连 接到头骨的基座上（一欧元硬币大小），用一整套放大器和记 录设备记录到96通道的神经信号。这些神经信号包括电位信号 和Spike（锋电位）信号，利用信号处理器对以上神经信号进行 解码，转换为控制命令。
脑机接口技术在生物医学中的应用
会计学
1
什么是脑机接口技术？
脑机接口（Brain-Computer Interface 或Brain-Machine Interface ) 是在人脑与计算机或其它电子设备之间建立 的直接的交流和控制通道 ,通过这种通道 ,人就可以直接 通过脑来表达想法或操纵设备 ,而不需要语言或动作 , 实 现了大脑和外部世界的直接连接，如控制计算机、辅助 技术、机器人、人工假肢甚至被试者自身的肌肉。这可 以有效增强身体严重残疾的患者与外界交流或控制外部 环境的能力 ,以提高患者的生活质量。
第4页/共14页
BrainGate的应用
机械手控制： 主要应用于一些偏瘫患者如肌萎缩侧索硬化症（Amyotrophic Lateral Sclerosis，ALS)，患者通过BrainGate连接上假肢，在经 过校正过滤之后，就能用神经信号控制假肢。在早期阶段，患 者能很快实现对机械手臂的一维的准确控制，即简单上下的移 动机械手。 二维控制实验： 桌子上有一个酒杯，要求被试者将酒杯从桌子上举起，放到中 间一个目标上。这里，机械手在桌面上所有的水平运动以及闭 合动作都是通过神经信号控制的。
第7页/共14页
BtBI实验的原理图
猴子坐在单独的房间，对着电脑显示器呈现出虚拟化身的手臂
第8页/共14页
Shared Control Task(共享控制任务） (X,Y) position of the virtual arm was decoded during centre-out movements from the two monkeys’ brains with each given 50% control of the arm.
脑机接口技术在生物医学中的应用
会计学
1
什么是脑机接口技术？
脑机接口（Brain-Computer Interface 或Brain-Machine Interface ) 是在人脑与计算机或其它电子设备之间建立 的直接的交流和控制通道 ,通过这种通道 ,人就可以直接 通过脑来表达想法或操纵设备 ,而不需要语言或动作 , 实 现了大脑和外部世界的直接连接，如控制计算机、辅助 技术、机器人、人工假肢甚至被试者自身的肌肉。这可 以有效增强身体严重残疾的患者与外界交流或控制外部 环境的能力 ,以提高患者的生活质量。
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BrainGate的应用
机械手控制： 主要应用于一些偏瘫患者如肌萎缩侧索硬化症（Amyotrophic Lateral Sclerosis，ALS)，患者通过BrainGate连接上假肢，在经 过校正过滤之后，就能用神经信号控制假肢。在早期阶段，患 者能很快实现对机械手臂的一维的准确控制，即简单上下的移 动机械手。 二维控制实验： 桌子上有一个酒杯，要求被试者将酒杯从桌子上举起，放到中 间一个目标上。这里，机械手在桌面上所有的水平运动以及闭 合动作都是通过神经信号控制的。
第7页/共14页
BtBI实验的原理图
猴子坐在单独的房间，对着电脑显示器呈现出虚拟化身的手臂
第8页/共14页
Shared Control Task(共享控制任务） (X,Y) position of the virtual arm was decoded during centre-out movements from the two monkeys’ brains with each given 50% control of the arm.
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The data show that hand motor imagery induced in a significant mu ERD in all subjects, whereas foot and/or tongue motor imagery revealed a significant ERS in a number of subjects only. The most reactive frequency components varied between 9 and 14 Hz and are found at all central electrode positions and motor tasks.
22
目前比较著名的基于运动想象的BCI研究有 Wadsworth BCI, Berlin BCI, Graz BCI等
23
几个比较著名的脑-机接口
奥地利Graz理工大学 Pfurtscheller等人采用事件相关同步/去同步
电位作为BCI信号输入。在这套系统中，受 试者可以控制光标的移动。 视频
14
基于感知运动节律的BCI
运动感知节律由 和 节律组成，它们是脑 活动位于 频 带（7-13赫兹）， 频带（1330赫兹）的波动。
大脑的活动和运动任务相关的时候，感觉 运动节律会发生改变，更为重要的是，仅 仅是进行运动想象也会反应在感觉运动节 律的变化当中。
15
事件相关去同步/同步
当执行或仅仅是想象运动时，通常会伴随着 特定频率带能量的降低，这种现象被命名为 事件相关去同步（Event-related desynchronization，ERD）；相反的，运动之 后能量的增加则意味着事件相关同步（ Event-related synchronization，ERS）现象的 发生。
6
BCI分类
基于视觉诱发电位的BCI 基于P300信号的BCI 基于皮层慢电位的BCI 基于感知运动节律的BCI
7
基于视觉诱发电位的BCI
研究表明，当受到一个固定频率的视觉刺 激的时候，人的大脑视觉皮层会产生一个 连续的与刺激频率有关( 刺激频率的基频或 倍频处) 的响应。这个响应被称为稳态视觉 诱发电位( Steady-State Visual Evoked Potentials，SSVEP)，它可以可3
基于皮层慢电位的BCI
皮层慢电位（SCP）是持续时间为几百毫秒 到几秒的皮层电位变化，是脑电信号中从 300毫秒持续到几秒钟的大的负电位或正电 位，能反映皮层I和II层的兴奋性，被试通过 反馈训练学习，可以自主控制SCP幅度产生 正向或负向偏移。
健康人可以经过训练控制大脑中慢皮层电 位的变化，平静时为正向，进行某种心理 活动时为负向，这被称为慢皮层电位的自 调整。
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基于P300信号的BCI
ERP是人类受到某种外界刺激或进行特殊心理活动时，因 脑神经元活动而产生的特定EEG变化．P300一ERP是由小概 率事件(视觉、听觉、触觉等形式)诱发的一种ERP，因对应 于事件发生约300毫秒后EEG中的一个正电位波形而得名． 基于P300电位的BCI利用特定的事件刺激序列，诱发使用 者的P300电位，通过P300的发生时刻来判断用户的意识活 动．这种类型的BCI特别适合从多个选项中选择一个目标 的操作
不依赖于脑的正常输出通路(外周神经系统及肌肉 组织)的脑-机(计算机或其它装置)通讯系统。
3
第一章 绪论----研究背景
4
BCI的基本构成
信号 采集
信号 预处理
特征 提取
分类
外部 设备
5
脑电记录方法
➢功能核磁共振（fMRI） ➢近红外线成像（fNIR) ➢脑磁图(MEG） ➢正电子发射断层成像 （PET） ➢脑电图（EEG）
脑-机接口概述
研究背景
肌萎缩性脊髓 侧索 硬化症
脑中风 脑或脊髓损伤 脑瘫 其他疾病
2
脑-机接口的定义
脑机接口（英语：brain-computer interface，简称 BCI；有时也称作direct neural interface或者brainmachine interface），是在人或动物脑与外部设备 间创建的直接连接通路。
24
美国Wadsworth中心 Wolpaw等人训练受试者自由调节自身 节
律，并通过 节 律的变化来实现光标移动 、字母拼写和假肢控制等功能。由于灵活 控制自身 节 律变化比较困难，所以并不是 每个受试者都能学会使用这套装置。
25
德国Tübingen大学 Birbaumer等人设计了一个名为思想翻译器
（Thought Translation Device，TTD）的装置 ，通过慢皮层电位的变化来实现对外界的 控制，使用视觉反馈，实现了字母拼写等 功能。
26
美国伊利若斯大学
Farwell和Donchin采用P300诱发电位作为BCI 信号输入。在计算机显示屏上显示一个6´6包 含36个字母的格子，使用者要求选择一个特 定字母，每行和每列都在闪烁，频率为10Hz ，计算对每行和每列闪烁的平均反应，测量 P300幅值。对包含特定字母的行和列的反应 幅度最大，根据这个特性就可以从P300诱发 电位中“找到”特定字母。
国内重庆大学何庆华等人一。设计了基于同频次复 合刺激方式的脑机接口系统。
9
清华大学脑机接口
用“思维”来控制电器开关和物体移 动，这种科幻电影里面的景象如今被 我国科学家通过“脑机接口技术”变 成了现实。
现在做的测试是用“思维”来拨打电 话。测试者只需盯着键盘上某个按不 同频率在闪烁的数字，电脑就会自动 把这个数字拨出来。
8
目前使用较多的是ssVEP，典型的研究机构有美国 wright Patterson空军基地和清华大学。
wrightPatterson空军基地的McMillan和Calhoun对 SSVEP进行了研究，并利用SSVEP实现了对飞行模拟 器的控制。
国内清华大学在VEP这方面取得了一定的成绩，开发 了基于ssVEP的BCI系统，该系统能够通过脑电信号控 制空调和电视，甚至启动语音播放器和拨打电话等 ；他们又利用VEP成功开发出一套“脑控电话拨号系 统”。
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The data show that hand motor imagery induced in a significant mu ERD in all subjects, whereas foot and/or tongue motor imagery revealed a significant ERS in a number of subjects only. The most reactive frequency components varied between 9 and 14 Hz and are found at all central electrode positions and motor tasks.
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目前比较著名的基于运动想象的BCI研究有 Wadsworth BCI, Berlin BCI, Graz BCI等
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几个比较著名的脑-机接口
奥地利Graz理工大学 Pfurtscheller等人采用事件相关同步/去同步
电位作为BCI信号输入。在这套系统中，受 试者可以控制光标的移动。 视频
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基于感知运动节律的BCI
运动感知节律由 和 节律组成，它们是脑 活动位于 频 带（7-13赫兹）， 频带（1330赫兹）的波动。
大脑的活动和运动任务相关的时候，感觉 运动节律会发生改变，更为重要的是，仅 仅是进行运动想象也会反应在感觉运动节 律的变化当中。
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事件相关去同步/同步
当执行或仅仅是想象运动时，通常会伴随着 特定频率带能量的降低，这种现象被命名为 事件相关去同步（Event-related desynchronization，ERD）；相反的，运动之 后能量的增加则意味着事件相关同步（ Event-related synchronization，ERS）现象的 发生。
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BCI分类
基于视觉诱发电位的BCI 基于P300信号的BCI 基于皮层慢电位的BCI 基于感知运动节律的BCI
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基于视觉诱发电位的BCI
研究表明，当受到一个固定频率的视觉刺 激的时候，人的大脑视觉皮层会产生一个 连续的与刺激频率有关( 刺激频率的基频或 倍频处) 的响应。这个响应被称为稳态视觉 诱发电位( Steady-State Visual Evoked Potentials，SSVEP)，它可以可3
基于皮层慢电位的BCI
皮层慢电位（SCP）是持续时间为几百毫秒 到几秒的皮层电位变化，是脑电信号中从 300毫秒持续到几秒钟的大的负电位或正电 位，能反映皮层I和II层的兴奋性，被试通过 反馈训练学习，可以自主控制SCP幅度产生 正向或负向偏移。
健康人可以经过训练控制大脑中慢皮层电 位的变化，平静时为正向，进行某种心理 活动时为负向，这被称为慢皮层电位的自 调整。
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基于P300信号的BCI
ERP是人类受到某种外界刺激或进行特殊心理活动时，因 脑神经元活动而产生的特定EEG变化．P300一ERP是由小概 率事件(视觉、听觉、触觉等形式)诱发的一种ERP，因对应 于事件发生约300毫秒后EEG中的一个正电位波形而得名． 基于P300电位的BCI利用特定的事件刺激序列，诱发使用 者的P300电位，通过P300的发生时刻来判断用户的意识活 动．这种类型的BCI特别适合从多个选项中选择一个目标 的操作
不依赖于脑的正常输出通路(外周神经系统及肌肉 组织)的脑-机(计算机或其它装置)通讯系统。
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第一章 绪论----研究背景
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BCI的基本构成
信号 采集
信号 预处理
特征 提取
分类
外部 设备
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脑电记录方法
➢功能核磁共振（fMRI） ➢近红外线成像（fNIR) ➢脑磁图(MEG） ➢正电子发射断层成像 （PET） ➢脑电图（EEG）
脑-机接口概述
研究背景
肌萎缩性脊髓 侧索 硬化症
脑中风 脑或脊髓损伤 脑瘫 其他疾病
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脑-机接口的定义
脑机接口（英语：brain-computer interface，简称 BCI；有时也称作direct neural interface或者brainmachine interface），是在人或动物脑与外部设备 间创建的直接连接通路。
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美国Wadsworth中心 Wolpaw等人训练受试者自由调节自身 节
律，并通过 节 律的变化来实现光标移动 、字母拼写和假肢控制等功能。由于灵活 控制自身 节 律变化比较困难，所以并不是 每个受试者都能学会使用这套装置。
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德国Tübingen大学 Birbaumer等人设计了一个名为思想翻译器
（Thought Translation Device，TTD）的装置 ，通过慢皮层电位的变化来实现对外界的 控制，使用视觉反馈，实现了字母拼写等 功能。
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美国伊利若斯大学
Farwell和Donchin采用P300诱发电位作为BCI 信号输入。在计算机显示屏上显示一个6´6包 含36个字母的格子，使用者要求选择一个特 定字母，每行和每列都在闪烁，频率为10Hz ，计算对每行和每列闪烁的平均反应，测量 P300幅值。对包含特定字母的行和列的反应 幅度最大，根据这个特性就可以从P300诱发 电位中“找到”特定字母。
国内重庆大学何庆华等人一。设计了基于同频次复 合刺激方式的脑机接口系统。
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清华大学脑机接口
用“思维”来控制电器开关和物体移 动，这种科幻电影里面的景象如今被 我国科学家通过“脑机接口技术”变 成了现实。
现在做的测试是用“思维”来拨打电 话。测试者只需盯着键盘上某个按不 同频率在闪烁的数字，电脑就会自动 把这个数字拨出来。
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目前使用较多的是ssVEP，典型的研究机构有美国 wright Patterson空军基地和清华大学。
wrightPatterson空军基地的McMillan和Calhoun对 SSVEP进行了研究，并利用SSVEP实现了对飞行模拟 器的控制。
国内清华大学在VEP这方面取得了一定的成绩，开发 了基于ssVEP的BCI系统，该系统能够通过脑电信号控 制空调和电视，甚至启动语音播放器和拨打电话等 ；他们又利用VEP成功开发出一套“脑控电话拨号系 统”。