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World File Search System脑机接口
用于意识检测的脑机接口，...
摘要 近年来神经影像学研究明显证实了意识障碍（DoC）患者存在认知运动分离，这些发现加速了脑机接口（BCI）作为行为无反应患者的临床工具的发展。本文综述了BCI在DoC患者中的研究进展，并讨论了尚待解决的挑战。针对BCI在DoC患者中的实际应用，介绍了相关文献的四个方面：意识检测、辅助诊断、预后和康复。针对每个方面，分析了具有代表性的BCI系统的范式设计、脑信号处理方法和实验结果。此外，本文为DoC患者的BCI设计提供了指导，并讨论了未来研究的实际挑战。
走向直接的脑机音乐接口
至少 40 年来，音乐家和作曲家一直使用脑电波作为音乐的生成源，而脑机接口用于直接通信和控制的可能性在 20 世纪 70 年代初首次被认真研究。此后的几年中，许多艺术家和技术专家一直在努力尝试用脑电波和许多其他生物信号来控制音乐系统。尽管可以从人脑中读取丰富的 EEG、fMRI 和其他数据，但到目前为止，将复杂的脑电图数据转化为令人满意的音乐效果的成功率仍然有限。我们目前正在进行一项研究，我们相信这项研究将带来直接脑机接口用于丰富而富有表现力的音乐控制的可能性。本报告将概述我们当前研究和成果的方向。
双被动反应脑机接口
本研究提出了一种新的神经自适应技术概念，即双被动-反应脑机接口 (BCI)，可实现人与机器之间的双向交互。我们在逼真的飞行模拟器中实现了这样一个系统，使用 NextMind 分类算法和框架来解码飞行员的意图（反应性 BCI）并推断他们的注意力水平（被动 BCI）。12 名飞行员使用反应性 BCI 执行检查单以及由被动 BCI 监督的防撞雷达监控任务。当后者检测到飞行员没有遇到即将到来的碰撞时，它会模拟自动避让动作。当仅执行检查单任务时，反应性 BCI 的分类准确率达到 100%，平均反应时间为 1.6 秒。当飞行员还必须驾驶飞机并监控防撞雷达时，准确率高达 98.5%，平均反应时间为 2.5 秒。被动 BCI 的 F 1 − 得分为 0.94。首次演示展示了双 BCI 改善人机协作的潜力，可应用于各种应用。
基于 EEG 的脑机接口利用 Steady-...
摘要。脑机接口旨在从用户的大脑活动中获取命令，以便将其传递到外部设备。为此，它可以检测到所谓的“主动”BCI 中的心理状态的自发变化，或“反应性”BCI 中大脑对外部刺激的反应的瞬时或持续变化。在后者中，用户通过感官通道（通常是视觉或听觉）感知外部刺激。当刺激持续且周期性时，大脑反应会达到可以相当容易检测到的振荡稳定状态。我们关注基于 EEG 的 BCI，其中周期性信号（机械或电）刺激用户皮肤。这种类型的刺激会引起体感系统的稳态响应，可以在记录的 EEG 中检测到。表征这种反应的振荡和锁相电压分量称为稳态体感诱发电位 (SSSEP)。研究表明，SSSEP 的幅度会受到特定心理任务的调节，例如当用户将注意力集中在或不集中在体感刺激上时，从而允许将这种变化转化为命令。实际上，基于 SSSEP 的 BCI 可以从直接的 EEG 信号分析技术中受益，就像反应式 BCI 一样，同时允许自定节奏的交互，就像主动式 BCI 一样。在本文中，我们对与利用 SSSEP 的基于 EEG 的 BCI 相关的科学文献进行了调查。首先，我们努力描述 SSSEP 的主要特征和允许调整刺激以最大化其幅度的校准技术。其次，我们介绍了作者实施的信号处理和数据分类算法，以便在基于 SSSEP 的 BCI 中详细说明命令，以及他们在用户实验中评估的分类性能。
基于脑机接口的自动考试评估
摘要 脑机接口应用可用于克服学习问题，尤其是学生焦虑、注意力不集中和注意力不集中。本文介绍了一种基于脑机接口（BCI）的系统，该系统用于教育，以衡量预期学习成果并测量噪声对系统准确度的影响。该系统在线工作，基于记录的脑信号数据集。该系统可被视为 P300 拼写器的一个特例，仅接受从 A 到 D 的字母。这些是多项选择题 MCQ 的可能答案。老师出题，将其存储在考试数据库中并交给学生。学生进入系统并记录他们的脑信号。脑信号经过预处理阶段，在此阶段信号经过低通和高通滤波器。然后对信号进行子采样和分割。获得的特征用作线性判别分析（LDA）的输入。获得的准确率为 91%。
脑机接口后清醒率有所提高-...
多达 80% 的寻求治疗的个人无法戒除毒瘾。这项研究调查了 1) 通过脑机接口 (BCI) 增强的认知矫正疗法 (CRT) 计划是否会影响大脑性能指标，通过恢复认知控制性能来提高参与者的自我能动性；2) 这种能力的提高是否会使戒毒率提高，高于公布的治疗率。该研究采用回顾性图表审查，旨在复制一种转换复制方法（即候补名单组），使用前测和后测概况分析准实验设计。参与者的记录被分为治疗组和非治疗组。成年多物质使用者是从美国的酒精和其他药物 (AOD) 使用门诊计划和 AOD 使用治疗中心招募的。参与者自愿参加未接受治疗的前后测试（n = 121）或选择参加治疗计划（n = 200）。治疗组参加了 48 个疗程的 BCI/CRT 增强治疗计划。治疗前后的测量包括 Woodcock-Johnson 认知能力 III 评估表中的 14 个方面。为期 18 个月的跟踪评估测量了清醒度的维持情况。在测试了测试组之间所有变量随时间变化的差异后，发现了显著的多变量效应。此外，在治疗后 18 个月，治疗组有 89% 的人保持清醒，而非治疗组只有 31%。与成瘾神经行为失衡模型一致，传统的治疗方案加上 BCI/CRT 训练，重点是提高认知控制能力，可能会增强自我控制能力并提高清醒率。
基于脑电图的脑机接口的迁移学习
摘要 — 脑机接口 (BCI) 使用户能够使用脑信号直接与计算机通信。最常见的非侵入式 BCI 方式脑电图 (EEG) 对噪声/伪影敏感，并且存在受试者间/受试者内的非平稳性。因此，很难在基于 EEG 的 BCI 系统中构建一个通用的模式识别模型，该模型对于不同的受试者、不同的会话、不同的设备和任务都是最佳的。通常，需要校准会话来为新受试者收集一些训练数据，这既耗时又不方便用户使用。迁移学习 (TL) 利用来自相似或相关受试者/会话/设备/任务的数据或知识来促进新受试者/会话/设备/任务的学习，经常用于减少校准工作量。本文回顾了近几年（即自 2016 年以来）关于基于 EEG 的 BCI 中的 TL 方法的期刊出版物。本文考虑了六种范式和应用——运动想象、事件相关电位、稳态视觉诱发电位、情感 BCI、回归问题和对抗攻击。对于每个范式/应用，我们将 TL 方法分为跨主题/会话、跨设备和跨任务设置，并分别进行审查。本文最后进行了观察和结论，可能指出未来的研究方向。
用于教育和研究的脑机接口
2023 年初，埃隆·马斯克的 Neuralink 宣布，他们将在获得医院机构审查委员会的批准后开始招募参与者。这项批准意味着 Neuralink 可以进行实验性脑植入，“让人们能够仅用自己的思想来控制计算机光标或键盘”（Neuralink，2023 年）。 2024 年 1 月，Neuralink 在参与者的大脑中植入了一块芯片。 Neuralink 的第一位患者达到了一个重要的里程碑，进展仍在继续。据报道，这位 29 岁的年轻人在车祸中瘫痪，但他可以仅凭自己的想法玩电子游戏并在 X 上发布消息（路透社，2024 年）。 Neuralink首次人体临床试验的批准受到了媒体的广泛关注。在本白皮书中，我们将简要讨论脑机接口 (BCI) 的背景和最新发展、当前和潜在的应用领域以及对教育和研究的可能影响。我们将讨论有关 BCI 的道德考虑，但我们的讨论不会深入探讨这一方面。我们通过案头研究和对三位专家的采访收集了以下见解：
Neuralink 和脑机接口——激动人心的时刻......
Neuralink 1 是一种由多个芯片、无线电池和植入物内的其他支持电子设备组成的设备。从该植入物中伸出的超细电线（其中 64 根具有 1,024 个电极）类似于触手，将分散到大脑的不同部位。8 植入物发出的信号通过蓝牙传输到计算机，计算机对其进行解码，从而移动机械臂或屏幕上的光标。9 2021 年，埃隆·马斯克 (Elon Musk) 表示，“它就像你头骨中的 Fitbit，带有通向大脑的细小电线。”10 该设备使用机器人手术器械插入，该器械使用的针头比人的头发还细。它还具有五个内置摄像系统，可使用光学相干断层扫描进行大脑成像。11 临床前数据已经证明 Neuralink 植入的猪和猴子具有疗效。事实上，2021 年初，猴子在电脑上玩乒乓球的视频的确在社交媒体上疯传。12 杜克大学的 Miguel Necolelis 博士早在 2014 年就曾将 BCI 植入猴子体内，使它们的大脑能够控制光标。13 Neuralink 的独特卖点是带宽和电极数量明显更高，因此可以对运动速度和准确性进行精细调整。我们不知道试验何时开始招募志愿者。Neuralink 大脑植入物可能还需要几十年才能商业化，也许是它的“n”个版本。2022 年，美国 FDA 拒绝了 Neuralink 的申请，理由是对其植入方式、电线向大脑其他部位的迁移以及如何移除设备的担忧。2 当局和科学家提出的其他担忧包括动物伦理、安全和物流问题。 14 – 16 Neuralinks 的研究迄今为止涉及大鼠、小鼠、绵羊、猪和猴子。17 芯片从他们的大脑中取出时情况可疑，并且被运走，没有记录针对污染/传染性生物的预防措施。18
面向任务支持的脑机接口...
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