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基于左右视野刺激范式的耳后SSVEP-BCI系统

作者: 梁栗炎,李文宇,张倩,张利剑,周洁,陈远方,高小榕 
单位:1.中国信息通信研究院2.清华大学医学院生物医学工程系3.北京机械设备研究所
关键词: 脑机接口; 稳态视觉诱发电位; 左右视野; 耳后; 凝胶电极; 
分类号:
出版年·卷·期(页码):2023·42·4(361-369)
摘要:

目的 基于稳态视觉诱发电位(steady-state visual evoked potential, SSVEP)范式的脑机接口(brain-computer interface, BCI)主要信号响应位于枕叶区,因而通常需要使用者洗头、佩戴脑电帽并辅助使用导电膏,给实际应用带来不便。耳后区域虽然可直接通过电极贴的方式快速开展SSVEP-BCI应用,但由于SSVEP在耳后区域的响应信号较弱,最终的系统性能受限。为提升SSVEP-BCI的耳后应用性能,本研究引入左右视野刺激范式,设计耳机与凝胶电极结合的采集方式,开发了一套便携性的耳后SSVEP脑机接口应用系统。方法 系统由刺激与反馈端、数据采集端、数据处理系统3部分构成,其中刺激与反馈端实时进行SSVEP刺激及结果显示;数据采集端可实时获取耳后区域8通道的脑电数据,分别支持贴片湿电极及凝胶电极方案;数据处理系统对采集到的信号实时处理识别,并将结果反馈至刺激与反馈端。最终,为验证系统性能,研究分别采用湿电极与凝胶电极的系统方案在开放环境进行了标准SSVEP刺激与左右视野SSVEP刺激的在线对照试验。结果 在线验证试验中,凝胶电极的采集方式达到95.8%±5.3%的识别正确率及(22.9±3.0) bits/min的信息传输速率,与耳后湿电极方案效果接近。且左右视野刺激范式较标准范式的识别正确率提高了40.9%,信息传输速率提高了14.3 bits/min。结论 以上结果表明,基于左右视野刺激范式的耳后SSVEP-BCI系统取得了很好的应用效果,使用者可快速开展脑机交互应用,有望将SSVEP-BCI推广至更广泛的应用场景。

参考文献:

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