摘要 — 尽管目前已有研究,但运动想象 (MI) 任务中产生的事件相关去同步 (ERD) 的变异性与 MI-BCI 性能之间的关系仍未得到很好的理解。事实上,之前的许多研究表明,ERD 模式在受试者之间和受试者内存在很大的变异性,但仍然难以理解这种变异的起源。缺乏对大脑运动模式变异性的了解限制了提高 BCI 性能的可能性,BCI 的性能平均仍然很差。我们认为,更好地了解 BCI 使用过程中 ERD 的变异性对于开发有效的接口至关重要。事实上,大多数研究都忽视了对 MI 期间试验间 ERD 及其整个实验会话期间的变异性的分析,这些研究主要集中于识别跨试验平均甚至跨参与者的 ERD 模式。在本研究中,我们计划分析大型 MI-BCI 数据库(n=75 名受试者),并研究右手和左手 MIs 任务(即 ERD)背后的大脑运动模式的个体间/个体内变异性与 BCI 性能之间的关系。我们的研究表明,尽管 ERD 幅度和基线功率与 BCI 性能相关,但 ERD 幅度或基线功率的变异性却无关。索引术语 — 运动意象;脑机接口;脑电图;变异性
事件相关去同步 (ERD) 是在运动执行和运动想象过程中在感觉运动区域观察到的脑电图 (EEG) 频谱功率的相对衰减。它是众所周知的 EEG 特征,常用于脑机接口。然而,其潜在的神经机制尚未完全了解,因为 ERD 是一个与涉及多条通路的外部事件相关的单一变量,例如运动意图、计划和执行。在本研究中,我们旨在确定诱发 ERD 的主要因素。在两种不同的实验条件下,指示参与者以三种不同的(10%、25% 或 40%MVF:最大自主力)水平握住他们的右手:涉及实时视觉力反馈 (VF) 的闭环条件或前馈 (FF) 方式的开环条件。在每种情况下,参与者被要求重复抓握任务一定次数,时间分别为休息(10.0 秒)、准备(1.0 秒)和运动执行(4.0 秒)。EEG 信号与运动任务同时记录,以评估每种条件下事件相关频谱扰动的时间过程并分析 EEG 功率的调制。我们对指示的抓握力水平和反馈条件下的 mu 和 beta-ERD 进行了统计分析。在 FF 条件下(即无力反馈),运动执行期间中期,对侧运动皮层的 mu 和 beta-ERD 显著减弱,而在 VF 条件下,即使在保持抓握期间,ERD 也保持不变。只有体感皮层的 mu-ERD 在高负荷条件下趋于略强。结果表明,ERD 的程度反映了改变虚拟平衡点的运动计划过程中涉及的神经活动,而不是招募运动神经元来调节抓握力的运动控制过程。
有效的配电系统对公司很重要,因为它可以最大程度地减少运输过程中的费用。一种方法是确定运输路线或称为车辆路由问题(VRP),这是一种最广泛研究的优化科学。vrp通常可以通过Lingo应用程序的帮助来完成线性编程。本研究将使用软窗(HVRPSTW)应用增强学习(RL)到异质车辆路由问题。RL的使用可以从与其环境相互作用的代理商中获得实现目标,然后能够处理大型多样的数据,并在复杂情况下得出结论,以继续进行持续改进。RL的定义是人工智能和机器学习的一部分,它的重点是统计,优化和其他数学学科之间的整合。这项研究的结果是RL模型可以完成HVRPSTW。
众所周知,手部运动和运动的心理表征都会导致相应皮质运动区域记录的脑电图 (EEG) 发生事件相关去同步 (ERD)。然而,体感皮质区域的 ERD 与触觉的心理表征之间的关系尚不清楚。在本研究中,我们利用健康人的 EEG 记录来比较右手真实和想象的振动触觉刺激的影响。真实和想象的感觉都会产生对侧 ERD 模式,尤其是在 m 波段,最明显的是在 C3 区域。基于这些结果和以前的文献,我们讨论了触觉意象作为复杂身体意象的一部分的作用,以及将触觉意象引起的 EEG 模式用作脑机接口 (BCI) 中的控制信号的潜力。将这种方法与运动意象 (MI) 相结合可以提高用于中风和神经创伤后感觉运动功能康复的 BCI 的性能。
1. 稿件标题 1 触觉意象引起的事件相关去同步:EEG 研究 2 2. 缩写标题 3 触觉意象的 EEG 研究 4 3. 按出版文章中出现的顺序列出所有作者姓名和所属机构 5 6 7 Lev Yakovlev 1,2 , Nikolay Syrov 1,2 , Andrei Miroshnikov 2 , Mikhail Lebedev 3,4 , Alexander 8 Kaplan 1,2,5 9 10 1 Vladimir Zelman 神经生物学和脑康复中心,Skolkovo 科学技术研究所 11 ,俄罗斯莫斯科 12 13 2 波罗的海神经技术和人工智能中心,Immanuel Kant Baltic Federal 14 大学,加里宁格勒,俄罗斯 15 16 3 莫斯科国立罗蒙诺索夫大学力学与数学学院, 17 俄罗斯 18 19 4 俄罗斯科学院谢切诺夫进化生理学和生物化学研究所,俄罗斯圣彼得堡 20 21 22 5 人类和动物神经生理学和神经计算机接口实验室 23 莫斯科国立大学生物学院生理学系,俄罗斯莫斯科 24 25 26 4. 作者贡献: 27
事件相关去同步 (ERD) 是在运动执行和运动想象过程中在感觉运动区域观察到的脑电图 (EEG) 频谱功率的相对衰减。它是众所周知的 EEG 特征,常用于脑机接口。然而,其潜在的神经机制尚未完全了解,因为 ERD 是一个与涉及多条通路的外部事件相关的单一变量,例如运动意图、计划和执行。在本研究中,我们旨在确定诱发 ERD 的主要因素。在两种不同的实验条件下,指示参与者以三种不同的(10%、25% 或 40%MVF:最大自主力)水平握住他们的右手:涉及实时视觉力反馈 (VF) 的闭环条件或前馈 (FF) 方式的开环条件。在每种情况下,参与者被要求重复抓握任务一定次数,时间分别为休息(10.0 秒)、准备(1.0 秒)和运动执行(4.0 秒)。EEG 信号与运动任务同时记录,以评估每种条件下事件相关频谱扰动的时间过程并分析 EEG 功率的调制。我们对指示的抓握力水平和反馈条件下的 mu 和 beta-ERD 进行了统计分析。在 FF 条件下(即无力反馈),运动执行期间中期,对侧运动皮层的 mu 和 beta-ERD 显著减弱,而在 VF 条件下,即使在保持抓握期间,ERD 也保持不变。只有体感皮层的 mu-ERD 在高负荷条件下趋于略强。结果表明,ERD 的程度反映了改变虚拟平衡点的运动计划过程中涉及的神经活动,而不是招募运动神经元来调节抓握力的运动控制过程。
在诊所使用皮质活性模式的时空复杂性的定量估计作为衡量意识水平的量度,但涉及的皮质机制尚未完全了解。我们使用了适合于雪貂(任何性别)大脑皮层在体外(SPCI)中适应多站点记录的摄动复杂性指数(PCI)的版本,以投资GABA能抑制皮质复杂性的作用。我们研究了两个动态状态:慢波活性(同步状态)和非同步活性,分别表达低因果和高因果复杂性。在这两种方案期间对GABA能抑制的进行性阻断揭示了其对新兴皮质活性和SPCI的影响。逐渐的GABA A受体阻滞导致更高的同步,能够将网络从对同步到同步状态,并逐渐降低复杂性(SPCI)。阻断GABA B受体也导致SPCI降低,特别是在同步的慢波状态下。我们的发现表明,抑制的生理水平有助于产生动力学丰富性和时空复杂性。但是,如果抑制作用减少或增强,皮质复杂性会降低。使用计算模型,我们在这种关系中探索了较大的参数空间,并演示了兴奋/抑制平衡与皮质网络表达的复杂性之间的联系。
复发性癫痫是指大脑电活动的短暂异常。癫痫发作的机制基础以及定义的神经元亚型对癫痫病理生理学的影响仍不清楚。我们在雄性和雌性 Dravet 综合征 (Scn1a / ) 小鼠(一种具有显著温度敏感性癫痫的神经发育障碍)中,在温度诱发癫痫发作期间对大脑皮层进行了体内双光子钙成像。在基线和升高的核心体温后安静清醒状态下,Scn1a / 小鼠的假定主细胞和小白蛋白阳性中间神经元 (PV-IN) 的平均活动均高于野生型对照。然而,野生型 PV-IN 显示出对温度升高的进行性同步,而 Scn1a / 小鼠的 PV-IN 则没有这种同步。因此,Scn1a / 小鼠的发作间期 PV-IN 活性保持完整,但在癫痫发作前立即表现出同步性降低。我们认为,在 Dravet 综合征中,PV-IN 同步受损可能导致温度诱发癫痫期间转变为发作状态。