6. 腦機介面(BCI)

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BCI

術語:

Brain Computer Interface

motor neuroprosthetics

direct brain interface

brain machine interface

neurorobotics

定義:為一種通訊系統在大腦與裝置之間建立一個溝通介面。

Principles

                訓練過後電器生理的訊號較容易轉換。

                機器可以看到signal,然後達到device control(output)

                神經科學、工程學、電腦的進步,達到BCI

               

 

應用:

 人類可以用來做小範圍的控制

 對於漸凍人(ALS)

 多發性硬化症(MS)

義肢、修復學(電子耳)

                通訊

                Mind-Control

                Neurohacking:測謊

 

BCI Elementsdevice 

Signal acquisition

訊號取得à

EEG(頭皮)ECoG(大腦皮質上)Field potentials(薄壁組織)Single unit(以一小塊nural來讀取或控制)

fMRI EEG最大好處為非侵入式(由生理訊號取得)

fMRI/EEG與時間空間與優缺點比較:

Type

優點

缺點

output

fMRI

準確率較高

很貴

Image空間解析度較高

EEG

容易使用、成本低、便於攜帶

雜訊高

Wave(時間解析度較高)

Signal processing

訊號處理à

Feature extractionClassification、統計分析、訊號轉換

EEG wave分段(去除noise)、基準線的校正(必需做很多測式來找出,noise可能會造成整個實驗結果錯誤,所以找出一個正確的基準線很重要)

Artifacts

不是腦部的活動(干擾)

造成干擾(雜訊)類別

Clean EEG

Eye-blink

Lateral eye-movement

Heartbeat

Excessive muscle

Amplifier blocking

影響:造成對於結果的誤判

消除Artifacts

rejection,刪除有雜訊的實驗

correction,用預估的方式來做數學的處理(使用經驗的方法等等)

Device control

將處理好的訊號控制機器、由機器產生一個完整的腦電波來或置換肌肉上的神經使其可以活動

Outputà腦波->動作(轉換人的意示成為device的控制)

Inputà外在的刺激(聲、光)變成一種認知à產生腦波

Operating Protocol

 

BCI Feedback

        可從聽覺、視覺、嗅覺等方向接收回來

        在控制系統中,大腦與device必需要互相適應,feedback機制,就可以調整、修正其行為或是效能