脑电信号介绍自从 1929 年 Hans Berger 首次发现了脑电图(自发脑电)以来,人们就 一向猜测它也许可以用应于控制领域和通信领域,使人类不须使用一般的介质—
—外神经系统与身体就能让自己的意识对外界产生作用。很多科学工作者早在 20 世纪的 70 年代就开始了由人通过脑电信号进行对机器控制的研究,由 George Lawrence 开展的课题计划针对人类脑电信号的反馈(自发脑电 Biofeedback)和 自动调节进行,根本的目地是开发生物反馈技术,以期提高人们日常的精神状态 和工作效率。脑电研究的另外一个重要的方向是“生物控制”,里面的一个非常 主要的方面是通过计算机针对脑电信号做到完全的监测,进行脑电信号采集与解 析,这项研究可以用来对交通工具等各类设备实行辅助控制。在脑电技术的开发 与实践中取得更大成果的是加州大学洛杉矶分校的脑- 机接口(Brain Computer Interface,BCI)实验室取得的成果,他们的研究方面主要是:利用仪器来发生视觉刺激并将采集到的信号进行加工与分析,使得人类可以只利用思维而不需要身 体上的动作就可以控制鼠标在屏幕上移动,进而发现了通过计算机分析人的单次 脑电诱发电位的方法,给人们了一种新的沟通方法[3]。72727
脑电信号(EP)主要是由大脑皮层内大量神经元突触后产生的电位同步总和 所构成的,是非常多神经共同作用的成果,它是大脑神经元的生物电活动的记录, 收集与研究脑电信号是人们对人类自身大脑获得跟多认识的重要方法之一。脑电 信号可以分为两种,分别是自发脑电以及诱发脑电:自发脑电是通过大脑皮层经 常的连续的规律性电位变化而产生的。自发脑电的形态依据它频率的差异大致可 以分为四个种类:频率为 0。5-3 的波称为 delta 波,频率为 4-7 的波称为 theta 波,频率为 8-13 的波称为 alpha 波,频率为 14-30 的波称为 beta 波。脑电信 号中除了自发脑电之外的一种是脑电信号是诱发脑电 (evokedpotential,诱发电 位),是神经系统接受内、外的“刺激”而激发产生的特殊的脑电信号。
2 诱发电位识别研究现状
自发脑电和诱发脑电各自通过不一样的角度阐述了人类意识的不同的活动 状态。诱发脑电是一种记录于头皮并对各种各样定义良好的外部刺激作出反应的 定时生物电子信号。依据刺激形态,诱发脑电可分为听觉(AEPs)、视觉(VEPs)、 触觉(SEPs)和移动 (MEPs) 诱发电位。诱发脑电含有若干组成分,可依据其各自 的潜在因素和振幅进行区分。在诱发脑电分析中,潜在因素和振幅信息非常有趣, 它们可以客观反映出内神经系统(CNS)的潜在状态。总体平均值(EA)是在嘈杂环 境下评估诱发脑电的最常用方法。但总体平均值不能用于检测实验与实验之间潜 在因素和振幅的变化,因此单次实验分析更适用于分析脑激活的动力学。所以单 次实验诱发电位评估在认知学科研究和临床应用中是非常有意义,例如脑机接口 技术、可能脑损伤诊断和术中监测。论文网
在过去的二十年中,许多研究人员致力于研究这一领域。他们采用了许多传 统的去噪方法,例如威纳滤波器, 卡尔曼滤波器, 子空间滤波器等等,来评估噪 声环境中的诱发脑电信号。但因为诱发脑电的信噪比非常低,通常低于 0 dB,所 以大多数诱发脑电的信噪比都很低。为了对此进行改进,一些研究人员会利用诱 发脑电的内在特性和脑电图 (自发脑电)来模拟信号,例如兰格模型, 普罗尼模型 和 ARX。ARX 模型的单次实验诱发电位 评估首次由中的 S。 Cerutti 提出。该方 法可以评估单次实验诱发脑电,即使信噪比非常低,且已经应用于术中检测麻醉 程度。但近期,中的 Silva 等人发现,通过系统实验与 AREP 相比时,如果潜在 因素剧烈变化,用 ARX 建模提取诱发脑电则完全无效。所以现有的 ARX 建模 方法不适用于评估变化的诱发脑电,例如术中或特护病房中对患者监测的诱发脑电。 脑电信号诱发电位识别研究现状:http://www.youerw.com/yanjiu/lunwen_82789.html