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大腦是人體最重要的單元,大腦與器物之間的交互不僅可以揭示大腦功能是否正常,同時(shí)還可以調節大腦。面向腦器交互的神經(jīng)電信號檢測是控制工程、信息工程、神經(jīng)科學(xué)等交叉學(xué)科研究熱點(diǎn),在解析腦、利用腦等方面發(fā)揮著(zhù)關(guān)鍵作用。
神經(jīng)電信號十分微弱、成份復雜且易受干擾,如何從大腦中檢測并從中提取出與外界刺激信息相關(guān)的神經(jīng)電信號成為了腦器交互領(lǐng)域的難點(diǎn)和重點(diǎn)。
該項目采用交叉學(xué)科技術(shù),以鴿子為模式動(dòng)物,面向腦器交互領(lǐng)域,在腦立體定位、腦信號檢測、腦信號處理以及裝置研制等方面進(jìn)行了諸多研究,具體如下:
(1)針對鴿腦獨特的解剖學(xué)結構,首次提出了腦立體四點(diǎn)定位方法,并在此基礎上研制了四點(diǎn)腦立體定位裝置,使神經(jīng)信號檢測更加精準和便捷。該裝置具有更高地穩定性和重復定位精度,使得鴿子的腦立體定位精度從100μm提高到了10μm。
(2)針對慢性神經(jīng)信號采集方式,采用模塊化設計,研制了一種微電極植入深度動(dòng)態(tài)可調裝置,使得信號有效采集時(shí)間延長(cháng)到了6個(gè)月以上;針對鴿子善于飛行且喜于踱步的特點(diǎn),提出了新型雙層半封閉式設計理念,研制了相應的迷宮訓練及獎賞裝置,解決了神經(jīng)信號采集過(guò)程中實(shí)驗動(dòng)物因驚恐易飛的問(wèn)題。
(3)針對鴿腦神經(jīng)信號微弱且易受干擾特點(diǎn),以鋒電位和局部場(chǎng)電位的編碼機制為抓手,構建了從壞道檢測、噪聲去除到響應信號提取等系統的鳥(niǎo)腦神經(jīng)信號處理算法,并利用數據批處理技術(shù)搭建了鳥(niǎo)腦神經(jīng)信號讀取與處理平臺,使神經(jīng)信號壞道檢出率提高到90.9%,鋒電位的檢測成功率從91.8%提高到98.2%,局部場(chǎng)電位的信噪比平均增加了3.4dB。