转化脑电信号 分析解码关键

发布 : 2024-12-15  来源 : 明报新闻网


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研究脑机接口技术，不得不提作为技术基础的脑电信号研究。华北某科研单位的一名资深心理学科学家向本报表示，脑机技术原理是通过一些传感器或设备记录人类大脑发出的电信号，并将这些信号转化为数码信号，通过电脑分析、处理，最终控制外部设备的运动。

脑电技术（Electroencephalography, EEG）近年来被广泛应用于心理学研究中，保障了心理学研究的科学性和客观性。EEG是一种非侵入性的电生理监测方法，通过电极捕捉大脑皮层神经元群的同步突触后电位活动，并将这些电信号放大、滤波、数码化处理后记录下来。

叶子（化名）参与过多项大型脑电实验研究，她称脑电信号的频率、波幅、波形、位相、分布等特徵可反映大脑不同状态和功能。脑电技术通过记录电位变化，反映大脑神经元群的同步活动，广泛应用于医学诊断、神经科学研究等领域。

其中事件相关电位（ERP）则是一种特殊的EEG成分，它与特定的感觉、认知或运动事件紧密相关。

ERP技术被广泛应用于癫痫、脑退化疾病的诊断。通过分析ERP波形，医生可以早期发现这些疾病，并制定相应的治疗计划。而脑机之间可以互动，脑机接口技术甚至直接调控干预神经核团，正用于脑部疾病试验治疗，例如柏金逊症、抑郁症等。

若要做复杂的脑控制机器操作，采集脑电信号后，利用机器学习模型等解码信号是更关键的第二步，这需要强大的计算能力，否则解析的脑电信号会偏离用户真实意图。

目前脑机接口技术路线大致可分为3种：侵入式、非侵入式以及半侵入式。

日前出席国际脑机接口大会的中国科学院上海微系统所副所长陶虎解释，侵入式脑机接口的优势是电极与大脑的神经元近距离接触，能进行高通量、高质量的神经信号采集，但组织损伤、炎症反应等风险较高；非侵入式脑机接口技术风险很低，但能够提取的大脑信号精度较低，能完成的功能受限。

不过，非侵入式脑机接口设备也基于安全、易用特性，商业化场景潜力巨大，除了改善睡眠，也广泛应用于残障人士辅助设备领域。北京科企小水智能研发的智能轮椅，通过可穿戴脑控套件，用户可「脑控」轮椅的多方位行动。