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脑机接口BCI概述及发展 [复制链接]

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(一)脑机接口原理及定义

脑机接口(Brain-ComputerInterface,以下简称BCI),是指在有机生命形式的脑或神经系统与具有处理或计算能力的设备之间,创建用于信息交换的连接通路,实现信息交换及控制。

以现在人类对脑科学知识的认知来看,大脑和意识的物理本质是电活动。脑神经在遇到刺激或思考时,细胞膜外大量钠离子会涌入细胞内,进而打破原有电位差形成电荷移动,从而出现局部电流,电流传递过程中继续刺激其他神经元,最终形成意识,这些意识或被解读,或形成运动指令输出给身体。

解读脑信号是搭建脑机接口系统的关键环节。脑信号的解读过程非常繁琐,需要事先在脑信号与思维任务之间建立映射模型。脑机接口系统则利用上述映射模型,实时处理在线记录的脑信号并将其转化为机器指令从而控制外部设备。与此同时,大脑实时接收脑机接口的反馈结果。

(二)脑机接口发展阶段

脑机接口技术的发展可以划分学术探索阶段、科学论证阶段和应用实验阶段。

脑机接口技术的发展

年,德国精神科医生汉斯·贝格尔(HansBerger)在一名颅骨缺陷的病人头皮上记录到了电流计镜面的微小振动,首次记录到脑电波,开启了脑机接口相关技术的学术探索时代,且在此期间内发现了脑电分析重要指标,即脑电图、与大脑不同状态相关的α波和β波;年,研究员埃伯哈德·费兹(EberhardFetz)设计了游戏,让猴子通过特定思考来触发仪表盘的指针转动,从而获得游戏奖励,此后科学家尝试通过解码大脑电信号准确方便地控制外部设备,脑机接口迈入科学论证阶段,在此期间科学论证的研究日益增多。年美国国防高级研究计划局(DARPA)开始组建团队研究脑机接口技术;年首篇以“脑计算机通讯”命名(brain-

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