基于fNIRS技术的脑机接口研究
本文选题:功能性近红外光谱技术 + 脑机接口 ; 参考:《天津大学学报(自然科学与工程技术版)》2017年05期
【摘要】:功能性近红外光谱技术(functional near-infrared spectroscopy,fNIRS)作为一种无损光学脑成像技术,可用于构建脑机接口(brain-computer interface,BCI)以识别操作者肢体控制意图.利用fNIRS技术测量11位参试者的手臂伸展、腿部伸展和手指敲击的前额皮层(prefrontal cortex,PFC)和运动功能皮层(motor cortex,MC)的血氧变化信号,并利用fNIRS的生理特征和支持向量机建立fNIRS-BCI分类器.结果表明手臂伸展、手指敲击和腿部伸展的四分类fNIRS-BCI平均正确率分别为89.32%,、88.66%,和91.35%,;fNIRS-BCI的运动想象动作的分类正确率不低于运动执行动作;3种任务范式的混淆矩阵分析结果表明:运动想象诱发的脑功能活动与同侧肢体的运动执行、对侧肢体的运动想象活动产生混淆,3种任务范式的同侧运动想象和运动执行的血氧数据检验结果存在显著差异.因此,fNIRS-BCI能有效识别运动想象和运动执行活动,且运动想象和运动执行活动的血氧数据变化具有可分性.
[Abstract]:Functional near infrared spectroscopy (FNIR) as a nondestructive optical brain imaging technique, it can be used to construct brain-computer interface (BCI) to identify the operator's limb control intention. The changes of blood oxygen in forefrontal cortex (PFCC) and motor cortexus (MCMC) of 11 subjects were measured by fNIRS technique. The fNIRS-BCI classifier was established by using the physiological characteristics of fNIRS and support vector machine. The results showed that the arms were stretched, The average correct rate of fNIRS-BCI in four categories of finger tapping and leg stretching is 89.32 and 88.66, respectively, and the classification accuracy of fNIRS-BCI in motion imagination is not lower than that of the confusion matrix analysis of three task paradigms of motion execution. The results show that: 1. Brain function and ipsilateral limb movement, There were significant differences in the results of hemodynamics data test between ipsilateral motion imagination and exercise execution in three task paradigms of contralateral limbs. Therefore, fNIRS-BCI can effectively identify movement imagination and movement execution activities, and the changes of blood oxygen data between motion imagination and motion execution activities are separable.
【作者单位】: 中国航天员科研训练中心人因工程国防科技重点实验室;
【基金】:国家自然科学基金青年基金资助项目(71201148) 国防科技重点实验室的实验技术课题资助项目(9140C770208150C77320,2012SY54B1701,SYFD150051805) 飞天基金资助项目(FTK201509)~~
【分类号】:R338;TN911.7
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,本文编号:2015269
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