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一种基于EEG和sEMG的假手控制策略

针对残臂较短或残臂上肌电信号测量点较少的残疾人使用多自由度假手的需求, 研究人员提出一种基于脑电信号(Electroen-cephalogram, EEG) 和表面肌电信号(Surface electromyogram signal, sEMG) 协同处理的假手控制策略. 该方法仅用1 个肌电传感器和1 个脑电传感器实现多自由度假手的控制. 实验中,研究人员使用1 个脑电传感器测量人体前额部位的EEG, 从测量得到的EEG中提取出眨眼动作信息并将其用于假手动作的编码,同时使用1 个肌电传感器测量手臂上的sEMG。研究人员针对肌电信号存在个体差异和位置差异的问题, 采用自适应方法实现手部动作强度的估计,并采用振动触觉技术设计触觉编码用于将当前假手的控制指令反馈给佩戴者, 从而实现EEG 和sEMG 对多自由度假手的协同控制.研究人员通过实验验证了该控制策略的有效性。

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情绪脑机接口:脑机接口概述专题三 | 从运动脑机接口到情绪脑机接口

编者的话:这篇文章是专业顶刊里发表的唯一一篇提出把脑机接口概念从运动系统扩展到情绪系统的观点文章,而且从系统实现的角度该说的基本也都说了。本质上讲,脑机接口是控制与学习的过程,是贯通神经系统与计算机系统的智能科学。脑机接口又是涉及多种技术有机集成的大工程。高级形式的脑机接口将是人脑智能与人工智能的集大成者。目前的技术瓶颈在其最前端的神经界面上,信号的质量和带宽都被其所限。很多人知道马斯克的脑机接口公司-Neuralink。有人仿制他们的模拟前端芯片就号称可以正面PK了,这种想法显然肤浅了。他们目前展示的仅仅是脑机接口的部分前端技术-信号转换器。这篇文章就是在讲它后边的事。

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DIY混合BCI刺激系统:SSVEP-P300 LED刺激

这篇文章讨论了一种完全可定制芯片版LED设计,该设计可同时激发两个大脑反应(稳态视觉诱发电位--SSVEP和瞬态诱发电位--P300)。考虑到脑机接口(BCI)中可能的不同模式,SSVEP由于需要较少的脑电图(EEG)电极和最小的训练时间而被广泛接受。这项工作的目的是设计一个混合BCI硬件平台,以精确地唤起SSVEP和P300,从而减少疲劳并提高分类性能。该系统包括四个独立的径向绿色视觉刺激,它们由一个32位的微控制器平台分别控制,以激发SSVEP以及四个随机间隔闪烁的红色LED,用于生成P300事件。系统还可以记录可用于分类的P300事件时间戳,以提高准确性和可靠性。通过控制乐高机器人在四个方向上的移动,测试了混合刺激的实时分类准确率。

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综述:个性化重复经颅磁刺激治疗抑郁症

个性化治疗在所有医学领域都获得了发展势头。精准医学可以应用于神经调节技术,其中聚焦的脑刺激治疗,如重复经颅磁刺激(rTMS),可以调节大脑回路,缓解临床症状。rTMS在治疗难治性抑郁症和其他神经精神疾病方面具有良好的耐受性和临床效果。尽管rTMS的刺激参数范围很广(位置、角度、模式、频率和强度都可以调整),但目前rTMS的应用方式是一刀切,可能导致其临床疗效不佳(~50%)。在这篇综述中,我们研究了rTMS的组成部分,这些组成部分可以优化以解释神经功能和解剖学上的个体差异。我们讨论了目前难治性抑郁症的治疗方案、治疗基础的神经机制、靶向策略、刺激参数选择和自适应闭环治疗。我们的结论是,更好地了解rTMS的广泛和可修改的参数空间将大大改善临床结果。

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Brain Stimulation: ​大脑电生理记录和刺激工具包(BEST)

非侵入性脑刺激(NIBS)实验涉及许多重复的过程,这些过程在该领域的研究中的还不够标准化。考虑到实验设计以及研究人员经验的多样性,需要一个自动化但是灵活的数据收集和分析工具来提高NIBS实验的客观性、可信度和可重复性。本研究开发的BEST工具包是一个基于matlab的开源软件,具有图形化的用户界面,允许用户进行设计、运行和分享可自由配置的涉及多种技术的方案(protocols)(包括经颅磁刺激、电刺激和超声刺激(TMS、tES、TUS))、多个session的NIBS研究。BEST工具包可以兼容各种记录和刺激设备,可以通过对肌电和脑电的数据进行分析,来实现刺激参数实时设置,以促进闭环方案和实时应用。目前该工具包的功能不断扩展,已有的功能包括TMS运动热点搜索、阈值估计、运动诱发电位(MEP)和TMS诱发脑电电位(TEP)的测量、剂量反应曲线、配对脉冲和双线圈的TMS、rTMS干预。

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智能小黑板液晶 儿童手写板IC 写字板绘画草稿电子画板芯片 SOP8

泛海微FHchip推出外围简单的合封手写板芯片,内置集成MOS。泛海微FHchip162手写板合封芯片是一款通用的手写板擦写自动控制芯片。162手写板合封芯片为一款内置升压电路并可以自动产生擦写脉冲的手写板擦写控制芯片。擦写脉冲为正负两个脉冲。泛海微FHchip162芯片外围简单,降低客户采购成本,采用小尺寸SOP8封装。脉冲电压可以通过外置电阻设置,其电压值满足:Rset=10K*Vpulse-40K如果想获得 24V 的脉冲电压,则:Rset=200KΩ162手写板合封芯片为一键式自动擦写控制器,其触发为 ER 端从低到高的上升沿,亦即连接该 pin 的锅片开关按压行为。在一次脉冲产生周期内的多次按压行为仅触发一次擦写脉冲的产生,直至 1 个脉冲完全结束,等待下一个按压动作触发。它采用3V纽扣电池或者两节或者三节普通干电池供电,自带升压电路,并每次自动产生正负脉冲的高压擦写脉冲,以达到一次性对手写板进行擦写的目的。

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国外研究团队对意识(认知)评估听觉范式的新型改善方法

利用Oddball(新异刺激)听觉范式(后文中部分内容译为:反常听觉范式)进行意识情况识别已成为脑机接口(BCI)领域的一个重要研究课题。对于注意力有限的患者来说,尽可能缩短获取评估所需的足够数据的时间是至关重要的。本研究旨在通过测试不同的设定和刺激方法,减少Oddball听觉范式的评估时间。一类范式使用被试主体自己的名字作为偏差声音刺激。另一类范式使用标准正弦波声音进行刺激。在一组9名健康被试人员中,在4种不同的Oddball听觉范式条件下记录被试者的脑电图(EEG)活动。为了进行对比,我们计算了每个范式下的P300曲线下的面积。首先,我们证明了含有受试者名字的范式下比正弦音范式下产生了更大面积的P300区域。更重要的是,我们发现与标准听觉范式相比,“名称范式”需要更少的试验刺激次数就能获得类似的结果。这意味着与使用正弦波相比,听觉范式的执行时间是可以被减少的。

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Nature communications:对运动前区的直流电刺激阻塞了自主行为意识

《本文同步发布于“脑之说”微信公众号,欢迎搜索关注~~》   摘要:对神经科学的一个挑战是理解意志行为构建的有意识和无意识过程,研究者在大脑手术过程中研究了人类运动意识的神经基质。在第一项实验中,清醒的患者进行了一项自主的手部运动任务,并对他们的表现进行实时观察,同时不同的大脑区域被直流电刺激(DES)短暂地干扰。在第二项实验中,清醒患者回顾性报告DES后的运动表现。根据脑损伤后运动意识障碍的解剖-临床证据,选择运动前皮层(PMC)为靶区,主要体感皮层(S1)为控制区。在两个实验中,在PMC和S1上的DES都中断了运动执行,但只有PMC上的DES显著改变了患者的运动意识,使他们对运动停止失去意识。这些发现证实了PMC在人体运动意识的解剖学功能网络中是一个至关重要的节点。

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连续时间主动推理控制综述

大脑选择和控制行为的方式仍然存在广泛争议。基于最优控制的主流方法侧重于优化成本函数的刺激响应映射。观念运动理论和控制论提出了不同的观点:它们认为,通过激活动作效果并不断将内部预测与感觉相匹配来选择和控制动作。主动推理在推理机制和基于预测误差的控制方面提供了这些想法的现代表述,可以与生物体的神经机制联系起来。本文提供了连续时间主动推理模型的技术说明,并简要概述了解决四种控制问题的主动推理模型;即目标导向的到达运动的控制、主动感知、运动过程中多感官冲突的解决以及决策和运动控制的集成。至关重要的是,在主动推理中,电机控制的所有这些不同方面都来自相同的优化过程,即自由能量的最小化,并且不需要设计单独的成本函数。因此,主动推理为运动控制的各个方面提供了统一的视角,可以为生物控制机制的研究以及人工和机器人系统的设计提供信息。

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