双人肢体协作动作运动想象脑电的ERD/ERS特征分析

ERD/ERS characteristics analysis for motor imagery EEG of double joint action

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摘要目的基于运动想象(motor imagery,MI)的脑机接口(brain computer interface,BCI)一般采用基于单人肢体动作的 MI 任务范式,诱发的事件相关去同步/同步(event-related desychronization/synchronization,ERD/ERS)模式及对应的可辨识思维类别数较为有限,无法满足BCI对外多指令控制.为此,本文在单人肢体动作MI的基础上引入双人肢体协作动作MI,探索双人肢体协作动作MI的脑电(electroencephalograph,EEG)信号的多脑区ERD/ERS特征.方法采用自回归模型功率谱估计和事件相关谱扰动方法,对被试者执行单人左/右手动作MI、双人左/右手协作动作MI的EEG数据,进行频率-空间-时间特性对比分析与研究.结果区别于单人左/右手动作MI,双人左/右手协作动作MI的EEG信号在大脑额叶区出现ERD特征,在感觉运动皮质区出现ERD、ERS特征,特征的频带更宽;感觉运动皮质区的ERD特征出现时间较晚、持续时间更长,且ERD、ERS特征的对比度更大.结论在相同肢体部位的前提下,双人肢体协作动作MI过程有可能增加BCI的思维类别数,且其EEG特征更易辨识.

作者 姚树璋 ^[1] 徐佳琳 ^[2] 左国坤 ^[2] 黄志权 ^[3] 李寒 ^[4] 盛俊鹏 ^[4] 连士东 ^[4] 学术成果认领

作者单位 太原科技大学机械工程学院太原 030024;中国科学院宁波材料技术与工程研究所,慈溪生物医学工程研究所浙江宁波 315201 ^[1] 中国科学院宁波材料技术与工程研究所,慈溪生物医学工程研究所浙江宁波 315201;中国科学院大学北京 100049 ^[2] 太原科技大学机械工程学院太原 030024 ^[3] 中国科学院宁波材料技术与工程研究所,慈溪生物医学工程研究所浙江宁波 315201 ^[4]

关键词脑机接口运动想象双人肢体协作动作脑电信号事件相关去同步/同步 brain computer interface motor imagery double joint action electroencephalogram signal event-related desychronization/synchronization

分类号 R318.04

栏目名称

论著

DOI 10.3969/j.issn.1002-3208.2023.04.001.

发布时间 2023-08-28

基金项目

国家重点研发计划（2018YFA0707301）；国家自然科学基金（52075357）；浙江省自然科学基金项目（LQ19F030002）；浙江省尖兵领雁研发攻关计划（2022C03029）；宁波市科技创新重大专项（2020Z082）；宁波市自然科学基金（2021J034）