基于近红外光谱技术的运动想象脑机交互模式识别方法研究
发布时间：2022-02-09 16:54
随着认知神经科学技术的发展,生理参数的客观测量方法越来越多。功能性近红外光谱（f NIRS）作为一种新兴的非侵入性的大脑检测手段逐渐崭露头角。它具有时间分辨率高、抗干扰能力强、安全易实施等优点,对于提取大脑皮质功能信息、揭示脑的高级功能、探索脑疾病机理和临床脑保护具有重要的应用价值,为临床医学及脑科学研究提供了有价值的监测数据。运动想象是指运动活动只在意识里进行,并不伴随任何真实的外周神经和肌肉运动。该研究最初目的是用于军事领域,后来扩展为民用研究,将运动想象和体育锻炼相结合来提高运动水平。近些年来运动想象逐渐成为了一种运动障碍人群临床康复的辅助治疗手段,在新生儿的脑氧监测方面也具有重要价值。本文考虑到fNIRS技术的多测量指标及高时间分辨率的特性,以运动想象为切入点,对基于近红外光谱技术的运动想象脑机交互模式识别方法进行了研究。主要从以下几个方面进行了研究,并取得了一定的成果:（1）基于BCI、运动想象和fNIRS的研究基础,设计了空间四个方向运动想象的实验范式,根据此范式采集了被试在任务态下的血氧浓度信号。（2）由于采集到的信号中混杂着呼吸（0.4Hz）,心跳（1.5Hz）,血压（...
【文章来源】：兰州大学甘肃省211工程院校985工程院校教育部直属院校
【文章页数】：75 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
BCI系统基本组成
试意识任务特征向量，使得不同的任务特征向量间差异最大化于采集的信号会受到自身因素和外界噪声的影响，因此如何选其重要。式识别学习算法的选择：对大脑活动信号进行分类识别是 B的一个环节，它直接影响了输出控制的可靠性。这就要求我们具有较高的准确性。目前使用较为广泛的分类器包括:线性判、决策树、支持向量机等。每种分类器都有各自的优缺点，在类器的选择以及最优参数的确定也是一项极为重要的工作。3 运动想象 BCI 国内研究现状0 世纪六七十年代 BCI 技术开始崭露头角到 1994 年，全世界究小组数量从屈指可数的 7 个增加到了 50 多个[9]，目前从事已经壮大到了几百个，国内从事相关领域研究的机构也多达几果论文不断发表，图 1-2 是 1993 年到 2015 年和 fNIRS 运动想发展状况图。
图 2-1 大脑结构划分图脑皮质覆盖大脑的表层的灰质，是处理感觉和运动的最高级中枢，厚4mm，是整个大脑神经元细胞最集中的区域。其薄厚不均，脑回顶上，自此向沟底逐渐变薄。在大脑皮层中除了存在各种类型的神经元之量的神经胶质细胞和血管。中央沟把大脑皮层分为前后两个部分，前动有关，后部主要和感觉相关。大脑皮层可分为不同的功能区，除了殊功能的感觉和运动区以外，大脑皮层主要负责一些高级认知活动包括的存储和读取、言语、高级认知功能、有意识的感知觉、以及复杂运执行[86]。与这些功能有关的主要皮层在图 2-2 中显示。脑皮质运动区是调控整个运动的“司令部”， 大脑皮质运动区由第 I 躯，运动前区，第 II 躯体运动区以及辅助运动区四个部分组成，布鲁德、8 区以及枕叶的 19 区都属于运动区。每个区域对运动的功能都各 I 躯体运动区主要管理全身骨骼肌的运动，包括随意运动的策划、组，姿势调节、对侧支配等；运动前区主要涉及运动的总体策划、设计
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于fNIRS的运动执行与运动想象脑激活模式比较[J]. 白学军,张琪涵,章鹏,周菘,刘颖,宋星,彭国慧. 心理学报. 2016(05)
[2]运动想象训练促进脑卒中患者肢体功能康复的研究进展[J]. 孙莉敏,吴毅,胡永善. 中国康复医学杂志. 2014(09)
[3]脑功能成像的新方法——功能性近红外光谱技术（fNIRS）[J]. 刘宝根,周兢,李菲菲. 心理科学. 2011(04)
[4]基于共空间模式和神经元网络的脑-机接口信号的识别[J]. 叶柠,孙宇舸,王旭. 东北大学学报(自然科学版). 2010(01)
[5]基于EEG的信息交换技术的应用前景与存在的问题[J]. 沈强,蒋大宗. 国外医学.生物医学工程分册. 1999(01)
[6]运动心理学发展的理论范式[J]. 张力为,任未多. 体育与科学. 1992(04)
博士论文
[1]基于近红外光谱技术的脑功能活动信号提取方法研究[D]. 张岩.哈尔滨工业大学 2011
[2]新生儿大脑组织光学参数的无损检测[D]. 赵军.清华大学 2005
[3]近红外组织氧绝对量检测的研究及应用[D]. 黄岚.清华大学 2004
本文编号：3617341
【文章来源】：兰州大学甘肃省211工程院校985工程院校教育部直属院校
【文章页数】：75 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
BCI系统基本组成
试意识任务特征向量，使得不同的任务特征向量间差异最大化于采集的信号会受到自身因素和外界噪声的影响，因此如何选其重要。式识别学习算法的选择：对大脑活动信号进行分类识别是 B的一个环节，它直接影响了输出控制的可靠性。这就要求我们具有较高的准确性。目前使用较为广泛的分类器包括:线性判、决策树、支持向量机等。每种分类器都有各自的优缺点，在类器的选择以及最优参数的确定也是一项极为重要的工作。3 运动想象 BCI 国内研究现状0 世纪六七十年代 BCI 技术开始崭露头角到 1994 年，全世界究小组数量从屈指可数的 7 个增加到了 50 多个[9]，目前从事已经壮大到了几百个，国内从事相关领域研究的机构也多达几果论文不断发表，图 1-2 是 1993 年到 2015 年和 fNIRS 运动想发展状况图。
图 2-1 大脑结构划分图脑皮质覆盖大脑的表层的灰质，是处理感觉和运动的最高级中枢，厚4mm，是整个大脑神经元细胞最集中的区域。其薄厚不均，脑回顶上，自此向沟底逐渐变薄。在大脑皮层中除了存在各种类型的神经元之量的神经胶质细胞和血管。中央沟把大脑皮层分为前后两个部分，前动有关，后部主要和感觉相关。大脑皮层可分为不同的功能区，除了殊功能的感觉和运动区以外，大脑皮层主要负责一些高级认知活动包括的存储和读取、言语、高级认知功能、有意识的感知觉、以及复杂运执行[86]。与这些功能有关的主要皮层在图 2-2 中显示。脑皮质运动区是调控整个运动的“司令部”， 大脑皮质运动区由第 I 躯，运动前区，第 II 躯体运动区以及辅助运动区四个部分组成，布鲁德、8 区以及枕叶的 19 区都属于运动区。每个区域对运动的功能都各 I 躯体运动区主要管理全身骨骼肌的运动，包括随意运动的策划、组，姿势调节、对侧支配等；运动前区主要涉及运动的总体策划、设计
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于fNIRS的运动执行与运动想象脑激活模式比较[J]. 白学军,张琪涵,章鹏,周菘,刘颖,宋星,彭国慧. 心理学报. 2016(05)
[2]运动想象训练促进脑卒中患者肢体功能康复的研究进展[J]. 孙莉敏,吴毅,胡永善. 中国康复医学杂志. 2014(09)
[3]脑功能成像的新方法——功能性近红外光谱技术（fNIRS）[J]. 刘宝根,周兢,李菲菲. 心理科学. 2011(04)
[4]基于共空间模式和神经元网络的脑-机接口信号的识别[J]. 叶柠,孙宇舸,王旭. 东北大学学报(自然科学版). 2010(01)
[5]基于EEG的信息交换技术的应用前景与存在的问题[J]. 沈强,蒋大宗. 国外医学.生物医学工程分册. 1999(01)
[6]运动心理学发展的理论范式[J]. 张力为,任未多. 体育与科学. 1992(04)
博士论文
[1]基于近红外光谱技术的脑功能活动信号提取方法研究[D]. 张岩.哈尔滨工业大学 2011
[2]新生儿大脑组织光学参数的无损检测[D]. 赵军.清华大学 2005
[3]近红外组织氧绝对量检测的研究及应用[D]. 黄岚.清华大学 2004
本文编号：3617341
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