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基于神经质量模型的运动想象脑电数据增强
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作者 付荣荣 孟云 +2 位作者 黄晓东 陈浩 吴娜 《计量学报》 北大核心 2025年第5期762-768,共7页
针对脑机交互系统发展中数据不足的问题,通过神经质量模型合成事件相关去同步(ERD)和事件相关同步(ERS)特征,节省模型训练时间,避免数据过拟合。引入了基于脑同侧运动感觉区μ/β节律的ROI神经元群模型,调整幅值的加减常数后,生成模拟ER... 针对脑机交互系统发展中数据不足的问题,通过神经质量模型合成事件相关去同步(ERD)和事件相关同步(ERS)特征,节省模型训练时间,避免数据过拟合。引入了基于脑同侧运动感觉区μ/β节律的ROI神经元群模型,调整幅值的加减常数后,生成模拟ERD/ERS信号。实验证明,模拟信号与真实信号在共空间模式特征上相似,滤波和共空间模式特征提取后的机器学习分类准确率接近真实数据。混合不同比例的模拟和真实数据,对分类准确率的影响不大,验证了基于神经质量模型的模拟信号对ERD/ERS信号进行数据增强的有效性。这一方法有望在小样本数据集下用于算法创新和检验,同时可以缩短实验时间,为脑机交互系统的发展提供有力支持。 展开更多
关键词 脑机交互 数据增强 脑电信号 神经元群模型 事件相关同步 事件相关去同步
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经颅直流电刺激对运动想象脑电信号特征影响研究
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作者 李闻宇 罗志增 金荣杭 《传感技术学报》 北大核心 2025年第2期279-287,共9页
运动想象(MI)具有激活大脑皮层细胞、促进神经重塑的潜力,由于运动障碍患者皮层受损,难于准确完成MI任务,研究了经颅直流电刺激(tDCS)对MI的影响。设计了4种不同的刺激和MI组合范式,选用脑电信号相关去同步化(ERD)、功率谱密度(PSD)特... 运动想象(MI)具有激活大脑皮层细胞、促进神经重塑的潜力,由于运动障碍患者皮层受损,难于准确完成MI任务,研究了经颅直流电刺激(tDCS)对MI的影响。设计了4种不同的刺激和MI组合范式,选用脑电信号相关去同步化(ERD)、功率谱密度(PSD)特征以及聚类系数,研究了tDCS不同范式对MI脑电信号的影响,用支持向量机(SVM)验证tDCS后的MI分类准确度。得出tDCS刺激后,左、右手MI任务中mu节律ERD特征均得到增强,tDCS组左右手运动想象平均分类准确率分别为88.95%和88.43%,较伪刺激组显著提高。结果表明,tDCS能显著提高MI-BCI的识别率、改善脑机接口(BCI)的性能,为运动障碍患者康复提供了更多可行的技术手段。 展开更多
关键词 脑机接口 运动想象 经颅直流电刺激 事件相关去同步
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基于脑电特征的多模式想象动作识别 被引量:13
3
作者 万柏坤 刘延刚 +4 位作者 明东 孙长城 綦宏志 张广举 程龙龙 《天津大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第10期895-900,共6页
对不同部位肢体想象动作诱发的脑电特征进行辨识,并提取出对应的思维信息,这是实现脑-机交互的经典方法之一,传统的左、右手双想象动作诱发模式下信息转化效率较低,引入多个肢体部位想象动作的多模式转化方法可望改善这一缺点.采用二维... 对不同部位肢体想象动作诱发的脑电特征进行辨识,并提取出对应的思维信息,这是实现脑-机交互的经典方法之一,传统的左、右手双想象动作诱发模式下信息转化效率较低,引入多个肢体部位想象动作的多模式转化方法可望改善这一缺点.采用二维时频分析结合Fisher分析的方法,从典型受试者的多模式想象动作脑电信号中提取出有利于分类识别的事件相关去同步化和同步化特征信息,再使用支持向量机建立双层分类器对多模式想象动作进行分类识别.本方法对于4种不同肢体部位的识别可以达到较高的正确率(85.71%).结果表明,多模式想象动作的诱发脑电特征信息具有明显的空间特异性,可以用于脑-机交互思维任务的识别和提取,值得进一步研究. 展开更多
关键词 脑-机接口 多模式想象动作 事件相关去同步 Fisher分析 支持向量机
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基于排列组合熵的脑电意识任务识别方法的研究 被引量:9
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作者 范影乐 李谷 +1 位作者 刘亚景 杨勇 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2008年第1期74-78,共5页
研究基于脑电信号排列组合熵的运动意识任务自动分类方法。求出时变脑电信号所对应的排列组合熵时间序列,它能很好的反映出事件相关去同步(ERD)和事件相关同步(ERS)现象,因此能有效地提取人脑想象左右手运动任务时的特征,最终利用K-近... 研究基于脑电信号排列组合熵的运动意识任务自动分类方法。求出时变脑电信号所对应的排列组合熵时间序列,它能很好的反映出事件相关去同步(ERD)和事件相关同步(ERS)现象,因此能有效地提取人脑想象左右手运动任务时的特征,最终利用K-近邻法模式分类方法对想象左右手运动任务进行分类决策。对国际脑机接口竞赛相关数据进行测试,最高准确率达到88.57%,最大互信息达到0.42。基于排列组合熵的脑电信号特征,可以作为脑电意识任务的有效分类依据。 展开更多
关键词 脑电信号 意识任务 排列组合熵 事件相关去同步 事件相关同步
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想象动作中动态脑电的信息熵研究 被引量:6
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作者 綦宏志 程龙龙 +3 位作者 陈滨津 赵翔 明东 万柏坤 《中国生物医学工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2007年第1期74-77,82,共5页
想象动作可以引起脑电信号的特异性变化,如何通过提取脑电特征参数来识别想象动作的发生是目前脑-计算机接口(BCI)系统设计的技术关键之一。本研究使用两种信息熵(功率谱熵和小波熵)作为特征参数,对手部想象动作执行前后的动态脑电信号... 想象动作可以引起脑电信号的特异性变化,如何通过提取脑电特征参数来识别想象动作的发生是目前脑-计算机接口(BCI)系统设计的技术关键之一。本研究使用两种信息熵(功率谱熵和小波熵)作为特征参数,对手部想象动作执行前后的动态脑电信号进行分析,并与目前常用的mu节律事件相关去同步(ERD)参数进行比较,以寻找特异性更强的动态参数。结果显示在想象动作对侧的运动感觉区域中,功率谱熵和小波熵均表现出与mu节律强度变化具有明显锁时关系的改变,且区分错误率得到明显降低。而在中顶部位置mu节律强度无明显变化处,熵参数对左右手想象动作的响应也具有明显的不同。结论,功率谱熵和小波熵具有良好的时域分辨能力和更准确的区分效果,可以作为特征参数用于在线BCI系统。 展开更多
关键词 脑-机接口 想象动作 功率谱熵 小波熵 事件相关去同步
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基于极低频磁刺激的大脑谐振效应 被引量:3
6
作者 王学民 陈芳 +1 位作者 郁洪强 周鹏 《天津大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第9期823-828,共6页
为了探索极低频脉冲磁刺激对大脑的影响,设计了极低频磁刺激自发脑电对比实验,对受试者进行相同强度、频率、作用时间的磁刺激,引入磁诱导事件相关去同步/同步(ERD/ERS)的概念,综合分析了功率谱的变化以及ERD/ERS现象的产生情况,并对各... 为了探索极低频脉冲磁刺激对大脑的影响,设计了极低频磁刺激自发脑电对比实验,对受试者进行相同强度、频率、作用时间的磁刺激,引入磁诱导事件相关去同步/同步(ERD/ERS)的概念,综合分析了功率谱的变化以及ERD/ERS现象的产生情况,并对各导联不同频段的ERD/ERS信号进行脑地形图成像,获得了ERD/ERS在大脑不同区域的空间分布,发现各个导联对应的头部区域发生了不同程度的低频段的ERS现象以及高频段的ERD现象,表明极低频磁刺激可诱发低频脑电波,使大脑产生谐振效应,取得了发现性的成果. 展开更多
关键词 脑电信号 极低频磁刺激 事件相关去同步/同步电位 谐振效应
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共同空间模式在少通道分类问题中的应用 被引量:3
7
作者 黄淦 刘广权 朱向阳 《中国生物医学工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2009年第6期840-845,共6页
在目前以运动想像为基础的脑机接口(BCI)系统中,共同空间模式(CSP)方法作为一种有效的处理方法被广泛使用。但这种基于多通道的空间滤波方法并不能对频域信息进行处理,而且在通道数较少的情况下也无法应用。将每个通道的多个频段看成是... 在目前以运动想像为基础的脑机接口(BCI)系统中,共同空间模式(CSP)方法作为一种有效的处理方法被广泛使用。但这种基于多通道的空间滤波方法并不能对频域信息进行处理,而且在通道数较少的情况下也无法应用。将每个通道的多个频段看成是新的通道运用CSP,并以此方法获得了2008年BCI竞赛中数据集IIb的第二名,平均Kappa系数达到0.58。该方法充分利用信号频域信息,以解决通道数过少的情况下基于想像运动模式分类的难题。 展开更多
关键词 脑机接口 共同空间模式 事件相关去同步
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基于共空间模式和功率谱密度的脑电信号分类 被引量:4
8
作者 赵德春 沈利豪 +3 位作者 蒋宇皓 陈欢 舒洋 焦书洋 《科学技术与工程》 北大核心 2023年第10期4272-4278,共7页
由于单一域缺少其他相关信息而导致运动想象分类准确率不高和泛用性差,本文研究设计了基于空间域和频域的运动想象分类方法。根据运动想象执行时的对侧映射机制以及事件相关同步和事件相关去同步的现象,对C3和C4通道数据进行共空间模式... 由于单一域缺少其他相关信息而导致运动想象分类准确率不高和泛用性差,本文研究设计了基于空间域和频域的运动想象分类方法。根据运动想象执行时的对侧映射机制以及事件相关同步和事件相关去同步的现象,对C3和C4通道数据进行共空间模式和功率谱密度特征提取和融合,然后使用网格搜索参数优化的支持向量机对运动想象的脑电信号进行分类。结果表明共空间模式和功率谱密度的融合特征,解决了共空间模式对噪声敏感以及缺少频率特征信息的缺点,实现了更高的分类结果和泛化性,分类准确率达91.3%,验证了该方法的有效性。 展开更多
关键词 特征提取 共空间模式 功率谱密度 事件相关同步 事件相关去同步
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基于奇异谱熵的脑电意识任务识别方法的研究 被引量:3
9
作者 张小鹏 范影乐 杨勇 《计算机工程与科学》 CSCD 北大核心 2009年第12期117-120,共4页
奇异谱分析是脑电信号研究的一种新方法。脑电信号的奇异谱熵可以反映脑电的特征,它有助于研究大脑的动力学行为。时变脑电信号所对应的奇异谱熵时间序列能很好地反映出事件相关去同步(ERD)和事件相关同步(ERS)现象,因此可以提取人脑想... 奇异谱分析是脑电信号研究的一种新方法。脑电信号的奇异谱熵可以反映脑电的特征,它有助于研究大脑的动力学行为。时变脑电信号所对应的奇异谱熵时间序列能很好地反映出事件相关去同步(ERD)和事件相关同步(ERS)现象,因此可以提取人脑想象左右手运动任务时的特征,最终利用K-近邻模式分类方法对想象左右手运动任务进行有效的分类决策。最后对国际脑机接口竞赛2003相关数据进行了测试,最高准确率达到85.16%,最大互信息达到0.48。测试结果说明,基于奇异谱熵的脑电信号特征,可以作为脑电意识任务的有效分类依据。 展开更多
关键词 脑电信号 奇异谱熵 事件相关去同步 事件相关同步
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下肢运动想象和运动执行的EEG节律特性研究 被引量:15
10
作者 李鹏海 王丽余 +2 位作者 刘瀛涛 刘斌 马春雷 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第3期207-214,共8页
探索下肢运动想象(MI)和运动执行(ME)的神经机制以便能用于指导脑卒中患者神经康复,设计同一视频引导的下肢MI和ME比较实验,采集10名被试(6男4女)脑电数据,通过时频图、能量频域变化曲线图及ERD量化的方法对采集脑电(EEG)的节... 探索下肢运动想象(MI)和运动执行(ME)的神经机制以便能用于指导脑卒中患者神经康复,设计同一视频引导的下肢MI和ME比较实验,采集10名被试(6男4女)脑电数据,通过时频图、能量频域变化曲线图及ERD量化的方法对采集脑电(EEG)的节律特性进行对比分析。结果表明,在alpha和beta频段下肢MI和ME均产生ERD现象,其能量曲线变化趋势相近。下肢MI与ME的alpha特征频段重叠区为9-11 Hz,其beta特征频段重叠区为18-20 Hz。下肢MI和ME在alpha频段的平均特征频率分别是9.7、9.9 Hz,在beta频段平均特征频率分别是20.3、21 Hz。下肢MI与ME的特征频段重叠程度较大,其特征频率显著相关(p=0.0003〈0.05,r=0.95〉0.5),ERD均值也显著相关(p=0.0002〈0.05,r=0.755〉0.5)。表明下肢MI和ME的EEG节律特性相似,可激活相似的神经网络,本文研究成果可为脑卒中患者下肢康复治疗提供相关EEG节律特性的有效评估依据。 展开更多
关键词 下肢运动想象 下肢运动执行 脑电 事件相关去同步
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基于脑功能网络和样本熵的脑电信号特征提取 被引量:22
11
作者 罗志增 鲁先举 周莹 《电子与信息学报》 EI CSCD 北大核心 2021年第2期412-418,共7页
针对脑-机接口(BCI)研究中采用单一特征对运动想象脑电信号(EEG)识别率不高的问题,该文提出一种结合脑功能网络和样本熵的特征提取方法。根据事件相关同步/去同步(ERS/ERD)现象以及皮层与肢体运动想象间的对侧映射机制,选取小波包变换... 针对脑-机接口(BCI)研究中采用单一特征对运动想象脑电信号(EEG)识别率不高的问题,该文提出一种结合脑功能网络和样本熵的特征提取方法。根据事件相关同步/去同步(ERS/ERD)现象以及皮层与肢体运动想象间的对侧映射机制,选取小波包变换消噪重构后的μ节律脑电信号,用左侧27个通道、右侧27个通道分别对左半球脑区和右半球脑区构建脑功能网络,计算网络的平均节点度和平均聚集系数作为运动想象的脑功能网络特征,并结合C3, C4通道μ节律的样本熵构筑分布性和指向性相结合的特征向量。选用支持向量机(SVM)对左右手运动想象脑电信号进行分类,结果表明基于脑功能网络和样本熵的特征提取方法能够实现更优的分类效果,分类准确率最高可达90.27%。 展开更多
关键词 脑电信号 脑功能网络 样本熵 特征提取 事件相关同步/去同步
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自适应单次运动想像最优特征提取研究
12
作者 邓茜 王行愚 《东南大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第S1期219-223,共5页
为得到区分左右手运动想像脑电信号的最优特征,提出了一种自适应单次脑电特征提取方法.该算法先按运动想像电位生理学原理对不同被试寻找事件相关去同步/同步(ERD/ERS)现象最明显的频段与时间段,再按照这些参数提取C3,C4导脑电信号的能... 为得到区分左右手运动想像脑电信号的最优特征,提出了一种自适应单次脑电特征提取方法.该算法先按运动想像电位生理学原理对不同被试寻找事件相关去同步/同步(ERD/ERS)现象最明显的频段与时间段,再按照这些参数提取C3,C4导脑电信号的能量,最后取其能量比值作为左右手想像分类的特征.采用公共标准数据集做测试,运用支持向量机(SVM)进行分类,并与AR特征提取法对照.结果表明,该法可有效提高分类正确率(平均90.7%,最佳98.7%),优于使用固定频段与时间段的AR特征提取法(平均77.4%,最佳92.8%),且算法复杂度低于AR特征提取法,适应性稍强于AR特征提取法,适合在线应用. 展开更多
关键词 运动想像 事件相关去同步/同步 特征提取 自回归模型
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经颅交流电刺激对心理旋转认知过程的影响
13
作者 董国亚 石静 +3 位作者 杨慧 刘晔 吴祖河 陈小刚 《中国生物医学工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2017年第5期565-572,共8页
经颅交流电刺激(tACS)是一种通过在头皮施加微弱交流电刺激、从而进行神经调节的非侵入刺激技术,已经被证实可以调节大脑的认知功能。心理旋转是一种想像客体或自身旋转的空间表征转换能力,是衡量空间认知能力的重要标尺之一。探索tACS... 经颅交流电刺激(tACS)是一种通过在头皮施加微弱交流电刺激、从而进行神经调节的非侵入刺激技术,已经被证实可以调节大脑的认知功能。心理旋转是一种想像客体或自身旋转的空间表征转换能力,是衡量空间认知能力的重要标尺之一。探索tACS对心理旋转认知能力的影响,利用心理旋转实验范式,以行为学表现和ERP、ERD等电生理参数作为主要评判指标,分析tACS对心理旋转产生的作用。行为学结果表明,alpha节律的tACS可以显著减少反映时间(P<0.05),并且反映时随着刺激图片旋转角度的增加先增大后减小。比较对照组和8~12 Hz刺激组的心理旋转相关的负波(RRN),发现刺激组的RRN幅值比对照组幅值低(刺激组vs对照组,P<0.05),同时发现RRN幅值随着刺激图片旋转角度的增加呈现先降低后升高的趋势。时频分析结果显示,刺激组的alpha和beta频段的事件相关去同步(ERD)现象比对照组更弱(刺激组vs对照组,P<0.05),且ERD开始时间更早。有研究表明,ERD强弱与大脑激活水平有关,说明tACS作用后,大脑激活水平降低;进而提示tACS可以提高被试的心理旋转能力,有望成为提高空间认知能力的新途径。 展开更多
关键词 经颅交流电刺激 心理旋转 心理旋转相关负波 事件相关去同步
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镜像诱导强化吞咽运动想象脑区激活:基于脑磁图的研究
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作者 熊浩 陈瑾瑾 +2 位作者 王晨光 江钟立 林枫 《中国康复医学杂志》 CAS CSCD 北大核心 2023年第4期452-458,共7页
目的:探究镜像诱导强化吞咽运动想象(motor imagery of swallowing,MIS)激活吞咽相关脑区的证据。方法:入组健康青年右利手受试者7例,使用青年男女吞咽视频作为刺激素材诱导吞咽运动想象,镜像诱导条件下的吞咽运动想象测次为试验组,无... 目的:探究镜像诱导强化吞咽运动想象(motor imagery of swallowing,MIS)激活吞咽相关脑区的证据。方法:入组健康青年右利手受试者7例,使用青年男女吞咽视频作为刺激素材诱导吞咽运动想象,镜像诱导条件下的吞咽运动想象测次为试验组,无诱导的吞咽运动想象测次为对照组,每组各40个测次。应用脑磁图(MEG)检测不同条件下吞咽运动想象任务在全脑的事件相关同步/去同步(event-related synchronization/desynchronization,ERS/ERD)。结果:在0—10s的任务时间窗内,对照组和试验组在全脑水平均出现了大范围的ERS模式。相较于对照组,试验组吞咽相关部分脑区在α和β频带呈现更为显著的ERS模式。显著激活的脑区主要集中在双侧额叶和颞叶,少量出现于双侧枕叶和边缘叶、右侧顶叶及左侧岛叶。结论:与无诱导的吞咽运动想象训练相比,镜像刺激下的吞咽运动想象能够显著激活吞咽相关功能脑区,提示镜像诱导可能对吞咽运动想象具有启动效应,提升了训练的质量和效果,为吞咽运动想象在临床治疗中的应用和改进提供依据。 展开更多
关键词 镜像诱导 运动想象 吞咽障碍 脑磁图 事件相关同步/去同步
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