近年来,非侵入式脑机接口 (BCI) 设备和应用在各种环境(医疗、工业等)中得到了迅猛发展。该技术允许代理“直接用思想行动”,绕过外周运动系统。有趣的是,值得注意的是,典型的非侵入式 BCI 范式与人类自愿行动的神经科学模型相距甚远。值得注意的是,在 BCI 实验中,动作和感知之间的双向联系经常被忽略。在当前的观点文章中,我们提出了一种创新的 BCI 范式,它直接受到意念运动原理的启发,该原理假定自愿行动是由即将到来的感知效果的预期表现驱动的。我们相信 (1) 调整 BCI 范式可以实现简单的动作-效果绑定,从而实现动作-效果预测;(2) 使用这些动作-效果预测的神经基础作为 AI 方法中感兴趣的特征,可以实现更准确、更自然的 BCI 介导动作。
高科技辅助和替代沟通 (AAC) 技术利用计算机软件生成听觉和文本信息,让有复杂沟通需求的人发出声音,以增强他们的参与度和整体幸福感。例如,有严重身体障碍的人可以通过眼动追踪系统访问高科技 AAC 设备,通过将眼睛对准所需的沟通项目(例如单词或字母)来创建信息,然后执行针对项目选择的预定操作 [例如长时间注视或停留;1]。AAC 领域服务于一群不同的个体,他们每个人都有自己独特的认知、感觉运动特征和偏好。AAC 干预并不是一个一刀切的过程;相反,它旨在最大限度地发挥每个人独特的认知、感觉运动和语言优势,以支持沟通成功 [2]。目前,由于严重的身体障碍,一些有复杂沟通需求的人可能会发现现有的 AAC 系统访问方法无效或效率低下 [例如 3、4]。因此,在 AAC 领域继续探索新技术(例如脑机接口技术 (BCI))至关重要,以便为个人提供一种有效的 AAC 访问形式,以匹配他们整个生命周期中独特且不断变化的特征 [例如 5]。
从虚拟键盘9、10中选择一个字母,而无需使用任何肌肉或周围神经的活动。BCI的中心宗旨是区分大脑活动模式的能力,每种活动都与特定的意图或精神任务相关联。这样的BCI是通过与外界提供新的互动联系来增强人类能力的自然方法,并且特别相关地作为对瘫痪的人类的帮助,尽管它也为健美的人打开了自然和直接互动的新可能性。图1显示了BCI的一般体系结构。用便携式设备记录大脑电活动。这些原始信号首先是处理和转换的,以提取一些相关特征,然后将这些功能传递到某些数学模型(例如统计分类器或神经网络)。此模型在经过一些培训过程后计算出适当的心理命令以控制设备。最后,视觉反馈,也许还有其他类型的触觉刺激,向主题告知了脑部驱动设备的性能,以便他们可以学习适当的心理控制策略并进行快速更改以完成任务。