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基于脑电图的自适应闭环脑电...
脑机接口 (BCI) 是一种突破性的方法，它使患有严重运动障碍的人能够直接交流，绕过传统的神经和肌肉通路。在各种各样的 BCI 技术中，基于脑电图 (EEG) 的系统因其非侵入性、用户友好操作和成本效益而特别受到青睐。最近的进展促进了自适应双向闭环 BCI 的发展，它可以动态调整用户的大脑活动，从而提高神经康复的响应能力和疗效。这些系统支持实时调制和持续反馈，促进与用户的神经和行为反应相一致的个性化治疗干预。通过结合机器学习算法，这些 BCI 优化了用户交互并通过活动依赖性神经可塑性机制促进恢复结果。本文回顾了基于 EEG 的自适应双向闭环 BCI 的当前前景，研究了它们在运动和感觉功能恢复中的应用，以及实际实施中遇到的挑战。研究结果强调了这些技术在显著提高患者生活质量和社交互动方面的潜力，同时也确定了未来研究的关键领域，旨在提高系统的适应性和性能。随着人工智能的不断进步，复杂的 BCI 系统的发展有望改变神经康复并扩大在各个领域的应用。
面向晚期 ALS 患者的植入式脑机接口临床应用：医学和伦理考量
摘要 肌萎缩侧索硬化症 (ALS) 患者在患病过程中经常出现言语和交流问题。目前可用的增强和替代通信技术无法为许多晚期 ALS 患者提供解决方案，因为这些设备依赖于残余和可靠的运动活动。脑机接口 (BCI) 使用神经信号进行计算机控制，即使在传统技术无法满足要求的情况下，也可能使晚期 ALS 患者能够进行交流。近年来，植入式 BCI 的开发和验证取得了快速进展，植入式 BCI 是一种将神经信号记录电极放置在皮质内或皮质上的方法。植入式 BCI 最终作为 ALS 患者的辅助通信技术在临床上得到广泛应用，这将对他们的日常生活以及疾病的临床管理产生重大影响，因为 BCI 与 ALS 患者接受的其他程序（如气管切开术）之间可能存在相互作用。本文旨在促进植入式 BCI 在现实世界中的负责任实施。我们回顾了植入式 BCI 通信研究的最新进展，以及该技术临床应用的医学和伦理影响。我们得出结论，需要所有 BCI 利益相关者（包括各个 ALS 相关学科的临床医生）的贡献，以制定植入式 BCI 负责任的临床应用程序并塑造其流程。
使用神经网络和时间光谱特征
大脑计算机界面（BCIS）越来越有用。这样的BCI可用于帮助失去流动性或控制四肢的个人，出于娱乐目的，例如游戏或半自主驾驶，或者是用于人造装置的界面。到目前为止，用于思考解码的算法的性能受到限制。我们表明，通过从脑电图（EEG）信号中提取时间和频谱特征，然后使用深度学习神经网络对这些特征进行分类，可以显着提高BCIS在预测主体想象的运动动作方面的性能。我们的运动预测算法使用顺序的向后选择技术来共同选择分类的时间和光谱特征以及径向基函数神经网络。与最先进的基准算法相比，该方法的平均性能提高3.50％。使用两个流行的公共数据集，我们的算法在第一个数据集中达到90.08％的精度（平均基准为79.99％），第二个数据集的算法达到了88.74％（平均基准：82.01％）。鉴于基于EEG的动作解码中的较高可变性和跨主体的可变性，我们建议使用多种模式的功能以及神经网络分类协议可能会提高各种任务中BCI的性能。
引用出版版本的引文：吴，x，jiang，s，li，g，liu，s，metcalfe，b，chen，l＆zhang，d 2023，''卷卷卷神经网络的深度学习
摘要 - 目的：基于卷积神经网络（CNN）的深度学习已使用头皮脑电图（EEG）在脑部计算机界面（BCIS）方面取得了成功。然而，对所谓的“黑匣子”方法的解释及其在立体情节摄影（SEEG）基于BCIS（SEEG）的BCIS中的应用仍然在很大程度上未知。因此，在本文中，对SEEG信号深度学习方法的解码性能进行了评估。方法：招募了三十例癫痫患者，并设计了包括五种手和前臂运动类型的范式。六种方法，包括过滤库公共空间模式（FBCSP）和五种深度学习方法（EEGNET，浅层和深CNN，Resnet，Resnet和一个名为STSCNN的深CNN变体），用于对SEEG数据进行分类。进行了各种实验，以研究Resnet和STSCNN的窗口，模型结构以及解码过程的影响。结果：EEGNET，FBCSP，浅CNN，DEEP CNN，STSCNN和RESNET的平均分类精度分别为35±6.1％，38±4.9％，60±3.9％，60±3.3％，61±3.2％和63±3.1％。对所提出方法的进一步分析表明，在光谱域中不同类别之间的可分离性明显。结论：重新连接和STSCNN分别达到了第一高的解码精度。STSCNN证明了额外的空间卷积层是有益的，并且可以从空间和光谱的角度部分解释解码过程。意义：这项研究是第一个研究Seeg信号深度学习的表现的研究。此外，本文证明了所谓的“黑盒”方法可以部分解释。
神经科学和脑机接口
神经科学和脑机接口：揭开心灵的秘密 作者 Kanchan Kholiya 博士 物理治疗系 梵文学院 梵文大学 印度 Chata ptkanchankholiya@gmail.com I. 简介 人类大脑拥有错综复杂的神经元网络，仍然是科学探索的最大前沿之一。近年来，神经科学和脑机接口 (BCI) 的进步使我们更接近解开心灵的秘密。本章深入探讨了令人着迷的神经科学世界和脑机接口的突破性潜力，它彻底改变了医学科学，重塑了我们对认知、交流和康复的理解。近年来，神经科学和脑机接口 (BCI) 领域取得了显著进步，提供了一种实用的、亲手实践的方法来了解思维的秘密，并提供了一种基于实践的方法来探索神经科学和 BCI 在各个领域的应用，深入了解这些技术的潜力及其对医学科学的影响。II. 神经科学基础
研究论文。从...解码汉语音素
摘要 语音脑机接口 (BCI) 可将脑信号转换成口语单词或句子，已显示出高性能 BCI 通信的巨大潜力。音素是大多数语言发音的基本单位。现有的语音 BCI 主要集中在英语，其中单词包含多种音素组合，而中文普通话是一种单音节语言，单词通常由辅音和元音组成。这一特点使得通过直接从神经信号解码音素来开发高性能普通话语音 BCI 成为可能。本研究旨在使用皮层内神经信号解码口语普通话音素。我们观察到发音相似的音素通常由不可分割的神经模式表示，导致音素解码混乱。这一发现表明口语音素的神经表征具有层次结构。为了解释这一点，我们提出在双曲空间中学习音素发音的神经表征，其中层次结构可以更自然地优化。使用中国参与者的皮层内神经信号进行的实验表明，所提出的模型从神经信号中学习了具有判别性和可解释性的分层音素表示，显著提高了中文音素解码性能并达到了最佳水平。研究结果证明了基于音素解码构建高性能中文语音 BCI 的可行性。
社论：代码调制的诱发电位在下一代脑机构接口中的作用
使用代码调节的诱发潜力（C-VEP）对脑部计算机界面（BCIS）进行研究，最近取得了显着的进步（Martínez-Cagigal等，2021）。这些突破归因于刺激协议的复杂设计和创新的解码技术，它们共同建立了基于C-DEP的BCIS作为通信和控制应用程序的当前最新技术。该研究主题旨在通过促进原始贡献来推动领域的前进，并特别着眼于提高C-DEP驱动的BCI系统的可用性，可靠性和实用性。的目标是更加关注这一新兴领域，尽管它取得了显着的成就，但仍需要在临床环境和日常生活中促进这些技术的广泛采用。C-VEP刺激方案与其他主要类别的诱发反应明显不同，例如与事件相关的电位（ERP）和稳态视觉诱发的潜力（SSVEP）（Martínenez-Cagigal等人，2021年）。ERP协议通常基于奇数范式，其速度要慢得多，典型的刺激发作异步（SOA）约为250 ms（4 Hz），而C-vep中使用的至少16 ms（60 Hz）的速度相比。同样，尽管与ERP相比，SSVEP范式也相对较快，但SSVEP协议依赖于频率的方法，在这种方法中，刺激仅限于具有特定频率和相位的周期性信号。相比之下，C-VEP协议采用了噪声方法，允许更广泛的刺激序列（包括非周期性模式），同时还表现出对窄带干扰的更大弹性。此外，最近的证据表明，从信息理论的角度来看，在基于C-DEP的BCIS中，可以通过视觉诱发的途径达到的最大信息传输速率显着超过了基于SSVEP的系统（Shi等，2024）。
引导功能近红外光谱频率 -
设置FNIRS实验时，将OPTODES放在头皮上，可以将其限制在源（发射器）和检测器（接收器）中，具体取决于其功能。从源发出的光通过脑外和脑组织传播到几厘米，在光线到达检测器之前，一些光子被分散并吸收。5因此，FNIRS的空间分辨率在5至10 mm 4的范围内取决于源 - 检测器对（或“通道”）的排列在头皮上。6源对与检测器对之间的距离以及它们之间的解剖组织决定了光笔的深度以及对基础皮层的敏感性。1因此，fnirs信号的质量在optode布局之间可能会有巨大不同。optode布局的这种效果与需要稀疏的optode布局（例如大脑 - 计算机接口（BCIS））的应用特别相关。bcis为患有严重运动障碍的临床人群提供了一种替代手段，可以通过使用户能够在没有电动机输出的情况下通过大脑活动发送命令。7，8 fnirs是实施BCI的有前途的选择，因为其可移植性，安全性和相对较低的成本。9，10
通过大脑 - 计算机界面检测情绪时，分析驾驶任务的影响
抽象的交通事故是年轻人中死亡的主要原因，这个问题今天造成了大量受害者。已经提出了几种技术来预防事故，是大脑计算机界面（BCIS）是最有前途的。在这种情况下，BCI被用来检测情绪状态，集中问题或压力很大的情况，这可能在道路上起着基本作用，因为它们与驾驶员的决定直接相关。但是，没有广泛的文献应用BCI来检测受试者在驾驶场景中的情绪。在这种情况下，需要解决一些挑战，例如（i）执行驾驶任务对情绪检测的影响以及（ii）在驾驶场景中哪些情绪更可检测到的情绪。为了改善这些挑战，这项工作提出了一个框架，该框架着重于使用机器学习和深度学习算法的脑电图来检测情绪。此外，已经设计了一个用例，其中有两种情况。第一种情况是聆听声音作为要执行的主要任务，而在第二种情况下，聆听声音成为次要任务，这是使用驾驶模拟器的主要任务。以这种方式，旨在证明BCI在这种驾驶方案中是否有用。结果改善了文献中现有的结果，可用于检测两种情绪（非刺激和愤怒）的准确性99％，三种情绪（非刺激性，愤怒和中性）的93％，四种情绪（非刺激性情绪（非刺激）（非刺激性，愤怒，中立和快乐）的精度为75％。