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乔治亚理工大学的研究人员创建了无线脑机接口

Jeffrrey / 845人阅读

摘要:来自乔治亚理工大学研究人员创造了软头皮电子,一种用于读取人类大脑信号的可穿戴式无线脑电图设备。研究人员为该设备的电路使用了柔性基板,包括一个与蓝牙控制器的无线接口。许多脑机接口研究人员的目标是使残疾用户能够只用大脑信号来控制设备。

来自乔治亚理工大学研究人员创造了软头皮电子(SSE),一种用于读取人类大脑信号的可穿戴式无线脑电图(EEG)设备。通过使用神经网络处理EEG数据,该系统允许佩戴该设备的用户仅仅通过想象活动来控制视频游戏。

该研究小组在《前沿科学》上发表的一篇论文中描述了他们的系统。与传统的脑电图设备不同,传统的脑电图设备是用凝胶或浆糊将刚性电极附着在皮肤上,而SSE使用了安装在柔性头带中的几个微针电极,使该设备易于设置,并能舒适地长期佩戴。研究人员为该设备的电路使用了柔性基板,包括一个与蓝牙控制器的无线接口。该设备捕捉由运动图像(MI)产生的脑电信号,即设备佩戴者想象进行一些物理活动,如移动他们的手或脚;这些信号由卷积神经网络(CNN)处理,并用于控制虚拟现实(VR)视频游戏。根据首席研究员Woon-Hong Yeo的说法。

[SSE]的主要限制是我们在皮肤上测量信号,通过头骨,通过组织,所以我相信我们必须不断提高我们的设备质量以获得更好的信号。同时,我们还必须不断改进我们的数据分析......以获得更好的准确率。

许多脑机接口(BMI)研究人员的目标是使残疾用户能够只用大脑信号来控制设备。为此实现最佳的信噪比(SNR)需要将物理植入物植入用户的大脑;当然,这有需要进行脑部手术的缺点,导致许多科学家追求非侵入性的技术,如脑电图。这些系统传统上使用的是刚性的电子器件,电极用导电凝胶附着在用户的皮肤上,并有悬空的电线引出,由于电极相对于大脑的运动,导致了感应伪影的出现。

相比之下,SSE传感器使用微针,它能穿透头皮的干燥和死皮细胞,并采用柔性结构,与佩戴者的头部相适应,减少了相对运动,与传统电极相比实现了更高的信噪比。微针被分组为六组,大约6毫米x6毫米见方,提供了比传统电极更高的空间分辨率。

为了将SSE设备用作控制器,研究人员训练了一个CNN模型,以便在用户想象执行一个动作时对传感器记录的信号进行分类:打开和关闭一只手或移动一只脚。该模型在测试数据上达到了93%的准确率,超过了以前研究中描述的类似系统。该团队将该系统用作 "节奏型视频游戏 "的控制器,玩家必须在规定的时间内完成指定的任务以获得分数;测试用户几乎达到了可能的最高分,"每5分钟的游戏过程中只漏掉了几分",而且脑力劳动最小。

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