拨动

利用呼吸调节光电容积描记法开发低假阳性率的脑机接口拨动开关

摘要：基于脑电图 (EEG) 的异步脑机接口 (BCI) 通常在分类准确度和假阳性率 (FPR) 方面表现不佳。因此，开发了基于眼电图 (EOG) 信号的 BCI 拨动开关来打开/关闭同步 BCI 系统。传统的 BCI 拨动开关反应快速、准确度高；然而，它们的 FPR 很高或不能应用于眼球运动障碍患者。为了解决这些问题，我们开发了一种新型 BCI 拨动开关，用户可以通过屏住呼吸几秒钟来打开或关闭同步 BCI。使用线性判别分析对正常呼吸和屏住呼吸两种状态进行分类，其中特征提取自呼吸调制光电容积描记法 (PPG) 信号。使用仅用 1 分钟 PPG 数据训练的校准数据实现了实时 BCI 拨动开关。我们将我们的 PPG 开关与基于稳态视觉诱发电位的 BCI 系统相结合，评估了其真实阳性率和 FPR 性能，该系统旨在控制四个外部设备。通过对 5 名受试者进行离线实验优化了 PPG 开关的参数，并在对 7 名受试者进行在线实验中评估了开关系统的性能。所有参与者都通过屏住呼吸约 10 秒成功打开 BCI（准确率为 100%），开关系统表现出每分钟 0.02 次错误操作的极低 FPR，这是迄今为止报告的最低 FPR。所有参与者均可在同步 BCI 模式下成功控制外部设备。我们的结果表明，所提出的基于 PPG 的 BCI 拨动开关可用于实现实用的 BCI。