面向脑-机接口的听觉稳态响应特性研究

论文摘要

脑-机接口（Brain Computer Interface,BCI）技术可以帮助瘫痪病人重建运动控制和对外交流的能力。目前,视觉脑-机接口技术发展较为成熟。然而,对于视觉功能受损的患者来说,视觉脑-机接口并不适用,但是他们的听觉系统往往是完好的,可以应用听觉范式下的脑-机接口系统。听觉稳态响应（Auditory Steady-State Response,ASSR）是一种由周期可持续性声音诱发,且响应频率跟随调制波频率变化的听觉诱发电位,是一种客观的电生理评估指标,可以应用于听觉脑-机接口的研究中。目前,基于听觉稳态响应的脑-机接口系统分类性能还不太理想,不能同时满足分类正确率和信息传输率较高的要求。因此,本文进行了面向脑-机接口的听觉稳态响应特性研究。首先,本论文探究能够诱发较强ASSR的刺激类型,比较短声（click）、正弦调幅音和白噪声三种刺激声所诱发的ASSR的强度,结果显示,click声诱发出的ASSR响应最强,分类正确率（97.86%）和信息传输率（6.69 bits/min）最高,所需刺激时长最短（4 s）,实验结果表明click声更适合开发基于ASSR的BCI系统。此外,本论文基于诱发ASSR响应较强的刺激类型进行BCI系统的三目标实验。将三种不同调制频率的click声应用于基于听觉稳态响应的脑-机接口系统中,结果显示,三种不同调制频率的刺激声均能诱发出较强的ASSR响应,其中调制频率为40 Hz时最强。基于典型相关分析方法的三分类结果显示全部受试者在基于ASSR的BCI系统中的平均分类正确率达到80.79%,大于同类系统中的分类正确率,对应的信息传输率为4.74 bits/min;其中,调制频率为40 Hz时分类正确率最高,达到88.91%;以上实验结果表明三目标适用于基于听觉稳态响应的脑-机接口系统。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
•   1.1 研究背景和选题意义
•   1.2 国内外研究现状
•     1.2.1 脑-机接口系统
•     1.2.2 听觉稳态响应概述
•   1.3 本文的主要研究内容及结构
•     1.3.1 主要研究内容
•     1.3.2 论文结构安排
• 第二章 面向脑-机接口的听觉稳态响应实验平台的搭建
•   2.1 实验平台的总体结构与硬件连接
•   2.2 实验平台的软件选取
•   2.3 刺激声校准
•   2.4 实验流程
•   2.5 本章小结
• 第三章 刺激类型对听觉稳态响应影响的研究
•   3.1 实验范式设计
•     3.1.1 被试与实验前准备
•     3.1.2 刺激声
•     3.1.3 实验设计
•   3.2 性能评估
•   3.3 实验分析方法与结果
•     3.3.1 脑电数据处理
•     3.3.2 频域分析
•     3.3.3 统计分析
•     3.3.4 典型相关分析
•   3.4 实验结果分析与讨论
•   3.5 本章小结
• 第四章 面向三分类脑-机接口的听觉稳态响应研究
•   4.1 实验受试者
•   4.2 实验刺激声
•   4.3 实验范式设计
•   4.4 实验分析方法与结果
•     4.4.1 时域分析
•     4.4.2 频谱分析
•     4.4.3 典型相关分析
•     4.4.4 统计分析
•   4.5 实验结果分析与讨论
•   4.6 本章小结
• 第五章 总结与展望
•   5.1 总结
•   5.2 展望
• 参考文献
• 硕士期间发表论文和参加科研情况
• 致谢

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 贾亚茹

导师: 王金海

关键词: 听觉稳态响应,脑机接口,刺激类型,分类正确率,信息传输率

来源: 天津工业大学

年度: 2019

分类: 基础科学,医药卫生科技,信息科技

专业: 生物学,生物医学工程,电信技术

单位: 天津工业大学

基金: 中国科协青年人才托举工程(No.2015QNRC001),国家自然科学基金(No.61603416,61701342),天津市自然科学基金(No.17JCTPJC47400),天津市教委科研计划项目(No.2018KJ212)

分类号: TN911.7;R318

总页数: 69

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