腦機(jī)接口系統(tǒng)介紹NeuroscanBCISystem

1、* *今天，如果我們想要看電視，我們需要用手控制遙控器；我們想操縱電腦，也必 須使用雙手。然而，也許有一天，我們可以改變這一切，因?yàn)樵诓贿h(yuǎn)的將來，人 類與機(jī)器可以直接對(duì)話，不需通過肢體，只需要思維。這是在做夢(mèng)嗎？不，這是 一項(xiàng)新技術(shù)一“腦機(jī)接口”。腦機(jī)接口（ Brai n-computer In terface，以下簡(jiǎn)稱BCI），是近年來發(fā)展起來的一種人機(jī)接口，它不依賴于大腦的正常輸出通路（即外圍神經(jīng)和肌肉組 織），就可以實(shí)現(xiàn)人腦與外界（計(jì)算機(jī)或其它外部裝置）直接通信的系統(tǒng)。廣義上講，這種通信也可以是雙向的，一方面外界的信息（聲音、需要記憶的內(nèi)容 等）可以直接傳入大腦，比如電子耳 蝸、大腦記憶

2、芯片等；另一方面大腦可以 直接控制外界環(huán)境，本文介紹的是后者。BCI技術(shù)的出現(xiàn)，使得用大腦信號(hào)直接控制外界環(huán)境的想法成為可能。要 想實(shí)現(xiàn)BCI，有三個(gè)必要條件：第一，必須有一種能夠可靠反映大腦思維的信號(hào)； 第二，這種信號(hào)能夠被實(shí)時(shí)且快速的收集；第三，這種信號(hào)有明確的分類。目前 可用于BCI的人腦信號(hào)有：EEG （腦電圖），EMG （腦磁圖）和fMRI （功能性 核磁共振圖象）等。目前大多數(shù) BCI研究機(jī)構(gòu)采用的大腦信號(hào)是 EEG。人類的每一閃思維，每一種情緒，每一個(gè)想法，在大腦中都會(huì)產(chǎn)生特定的EEG信號(hào)，這種信號(hào)由千百萬個(gè)神經(jīng)元共同產(chǎn)生， 并在大腦內(nèi)傳播。不同思維情 況下產(chǎn)生的神經(jīng)電活動(dòng)信號(hào)表

3、現(xiàn)出不同的時(shí)空變化模式，會(huì)導(dǎo)致EEG信號(hào)的不同，將檢測(cè)到的EEG信號(hào)傳送給計(jì)算機(jī)或相關(guān)裝置，經(jīng)過有效的信號(hào)處理與模 式識(shí)別后，計(jì)算機(jī)就能識(shí)別出使用者的思維狀態(tài)，并完成所希望的控制行為， 比如移動(dòng)光標(biāo)、開門、打字和開機(jī)等。一、基本原理1.1 BCI系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)BCI系統(tǒng)一般都具備信號(hào)采集，信號(hào)分析和控制器三個(gè)功能模塊。（1）信號(hào)采集：受試者頭部戴上一個(gè)電極帽，采集 EEG信號(hào)，并傳送給 放大器，信號(hào)一般需放大10000倍左右，經(jīng)過預(yù)處理，包括信號(hào)的的濾波和A/D 轉(zhuǎn)換，最后轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)存儲(chǔ)于計(jì)算機(jī)中。（2）信號(hào)分析：利用ICA、PCA、FFT、小波分析等方法，從經(jīng)過預(yù)處理 的EEG信號(hào)中提取

4、與受試者意圖相關(guān)的特定特征量（如頻率變化、幅度變化等）； 特征量提取后交給分類器進(jìn)行分類，分類器的輸出即作為控制器的輸入。（3 ）控制器：將已分類的信號(hào)轉(zhuǎn)換為實(shí)際的動(dòng)作，如在顯示器上的光標(biāo) 移動(dòng)、機(jī)械手運(yùn)動(dòng)、字母輸入、控制輪椅、開電視等。有些BCI系統(tǒng)還設(shè)置了反饋環(huán)節(jié)（如圖1中所示），不僅能讓受試者清楚 自己的思維產(chǎn)生的控制結(jié)果，同時(shí)還能夠幫助受試者根據(jù)這個(gè)結(jié)果來自主調(diào)整腦 電信號(hào)，以達(dá)到預(yù)期目標(biāo)。BCI系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)1.2 BCI分類BCI系統(tǒng)沒有固定模式，有多種分類方式：（1）按照信號(hào)獲取的方式不同可分為有創(chuàng)傷系統(tǒng)和無創(chuàng)傷系統(tǒng)兩種。有創(chuàng)傷系統(tǒng)需要將電極放置于大腦內(nèi)部， 采集大腦內(nèi)部的電信號(hào)，

5、此法更精確，但 有一定創(chuàng)傷風(fēng)險(xiǎn)；目前絕大多數(shù)BCI系統(tǒng)為無創(chuàng)傷系統(tǒng)，毋需動(dòng)手術(shù)，只需在受 試者頭上戴上電極帽以記錄 EEG信號(hào)，沒有創(chuàng)傷風(fēng)險(xiǎn)。（2）按照信號(hào)控制的方式不同可分為同步系統(tǒng)和異步系統(tǒng)。同步系統(tǒng)要求受試者必須在特定的時(shí)間產(chǎn)生特定的思維意識(shí)， 這樣便于信號(hào)分析，目前大多 數(shù)BCI系 統(tǒng)屬于同步系統(tǒng)，一般用于初始階段；異步BCI系統(tǒng)則不限定受試者何 時(shí)產(chǎn)生特定的思維意識(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)判定并完成相應(yīng)的控制，受試者可以隨心所欲 通過思維來 完成對(duì)外界的控制。真正實(shí)用的 BCI系統(tǒng)是異步系統(tǒng)。（3 ）根據(jù)信號(hào)處理的實(shí)時(shí)性可分為在線系統(tǒng)和離線系統(tǒng)。在線BCI系統(tǒng)中，信號(hào)采樣、處理、分析和控制都是實(shí)時(shí)

6、實(shí)現(xiàn)的，同時(shí)給受試者反饋，大多數(shù)BCI系 統(tǒng)是在線系統(tǒng)；離線BCI系統(tǒng)實(shí)時(shí)記錄EEG數(shù)據(jù)，離線分析這些數(shù)據(jù)， 一般來說離線BCI系統(tǒng)只用來評(píng)估測(cè)試和抽取特征量。（4）根據(jù)所采用的腦電信號(hào)的不同可分為基于P300的BCI、基于慢皮層電位（SCP）的BCI、基于視覺誘發(fā)電位（VEP）的BCI、基于事件相關(guān)電位（ERP）的 BCI 等。目前的BCI系統(tǒng)大多是在線的、同步的和無創(chuàng)傷系統(tǒng)。二、方法2.1 EEG信號(hào)采樣及存儲(chǔ)（1）電極目前多數(shù)采用按照國(guó)際1020系統(tǒng)設(shè)定好電極位置的電極帽來提取 EEG 信號(hào)。（2 ）電極數(shù)目的確定和位置的選擇在BCI研究中，需要確定測(cè)量EEG信號(hào)的電極的數(shù)目。較多的電極

7、數(shù)目， 在提高EEG信號(hào)定位的準(zhǔn)確性的同時(shí)增加了處理的復(fù)雜度，建議使用盡可能少 的電極。電極位置的選擇取決于 BCI系統(tǒng)本身的要求及與EEG信號(hào)特征變化相 關(guān)的腦區(qū)。（3）預(yù)處理信號(hào)采集過程中，會(huì)夾雜干擾，常見的有市電干擾、眼動(dòng)干擾、聲音干擾等，必須通過某種方式減弱或除去干擾，同時(shí)保證原有信號(hào)成分特征不被改變。（4）存儲(chǔ)通過電極帽采集的信號(hào)是模擬信號(hào)， 在輸入到計(jì)算機(jī)處理之前，必須通過A/D板將其轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)，以便存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)內(nèi)進(jìn)一步分析處理。2.2 BCI研究中采用EEG信號(hào)的類型（1）P300P300是一種事件相關(guān)電位，其峰值大約出現(xiàn)在事件發(fā)生后 300毫秒，相 關(guān)事件發(fā)生的概率越小，所

8、引起的 P300越顯著。（2）視覺誘發(fā)電位視覺器官受到光或圖形刺激后，在大腦特定部位所記錄的EEG電位變化，稱之為視覺誘發(fā)電位（VEP）。（3）事件相關(guān)同步或去同步電位單邊的肢體運(yùn)動(dòng)或想象運(yùn)動(dòng)，對(duì)側(cè)腦區(qū)產(chǎn)生事件相關(guān)去同步電位（ERD）, 同側(cè)腦區(qū)產(chǎn)生事件相關(guān)同步電位（ERS）。（4）皮層慢電位皮層慢電位（SCP）是皮層電位的變化，持續(xù)時(shí)間為幾百毫秒到幾秒，實(shí)驗(yàn)者通過反饋訓(xùn)練學(xué)習(xí)，可以自主控制 SCP幅度產(chǎn)生正向或負(fù)向偏移。（5）自發(fā)腦電信號(hào)在不同的意識(shí)狀態(tài)下，人們腦電中的不同節(jié)律呈現(xiàn)出各異的活動(dòng)狀態(tài)。按 照所在頻段的不同分類，一般采用希臘字母（a、B、丫、S、B ）來表示不同的自 發(fā)EEG信號(hào)

9、節(jié)律。比如a節(jié)律在8-13HZ頻段，而B節(jié)律則在13-22HZ頻段。采用以上幾種腦電信號(hào)作為 BCI輸入信號(hào)，具有各自的特點(diǎn)和局限。P300 和VEP都屬于誘發(fā)電位，不需要進(jìn)行訓(xùn)練，其信號(hào)檢測(cè)和處理方法較簡(jiǎn)單且正 確率較高，不足之處是需要額外的刺激裝置提供刺激， 并且依賴于人的某種知覺（如視覺）。其它幾類信號(hào)的優(yōu)點(diǎn)是可以不依賴外部刺激就可產(chǎn)生，但需要大量的特殊訓(xùn)練。BCI所使用的EEG信號(hào)信號(hào)名稱描述節(jié)律m波都是一種8-12 Hz的自發(fā)EEG,它與運(yùn)動(dòng)相關(guān)，在感覺運(yùn) 動(dòng)皮層記錄幅度最大，幅度大小可以通過訓(xùn)練人為控制。事件相關(guān)同步/運(yùn)動(dòng)相關(guān)的頻率域增強(qiáng)或減弱，在運(yùn)動(dòng)皮層記錄幅度最大。受試去同步電

10、位者可以通過訓(xùn)練改變相關(guān)頻率段信號(hào)幅度，甚至在受試者想象運(yùn)(ERS/ERD)動(dòng)，但實(shí)際上沒有運(yùn)動(dòng)時(shí)也存在。慢皮層電位（SCP）EEG信號(hào)較大的正向或負(fù)向偏移，時(shí)程在300毫秒至幾分鐘。受 試者可以通過訓(xùn)練產(chǎn)生這種偏移。誘發(fā)電位的P300成分EEG信號(hào)的正向偏移，在刺激后 300-400毫秒達(dá)到峰值。在中 央頂葉區(qū)域可以記錄到最大幅度，不需要訓(xùn)練。短時(shí)程視覺誘發(fā)電位（VEP）短時(shí)程視覺刺激所引起的腦電變化，最大幅度出現(xiàn)在枕區(qū)，不需 要訓(xùn)練。穩(wěn)態(tài)視覺誘發(fā)電位（SSVEP）特定頻率段視覺刺激引發(fā)的腦電變化，可以通過刺激調(diào)整腦電變 化幅度，從而達(dá)到控制外界的目的。2.3訓(xùn)練時(shí)至今日，大多數(shù)BCI研究主

11、要集中于技術(shù)層面的研究， 即如何更好地采 集、處理和分類EEG信號(hào)。然而，EEG信號(hào)的產(chǎn)生者是人，而不是機(jī)器，他（她） 的一舉一動(dòng)都可能會(huì)對(duì)實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生影響。因此，BCI實(shí)驗(yàn)中對(duì)受試者的訓(xùn)練也是值 得關(guān)注的。如何對(duì)受試者進(jìn)行訓(xùn)練呢？也就是說，我們用什么實(shí)驗(yàn)方案？不同的BCI系統(tǒng)采用不同的實(shí)驗(yàn)方案。一般來講，方案幾個(gè)階段，每個(gè)階段又分成若干小節(jié)， 每一小節(jié)大概持續(xù)幾分鐘，每個(gè)方案可能會(huì)持續(xù)半個(gè)小時(shí)到幾個(gè)小時(shí)。某些BCI系統(tǒng)基于事件誘發(fā)電位的，如 P300或VEP，并不需要訓(xùn)練， 受試者按照指示就能啟動(dòng)實(shí)驗(yàn)。通常，為了實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蝽樌_展，在初次實(shí)驗(yàn)前， 對(duì)受試者都要進(jìn)行訓(xùn)練，只是時(shí)間長(zhǎng)短而已。訓(xùn)練的時(shí)間

12、和過程因BCI系統(tǒng)和受試者而異。在某些BCI系統(tǒng)中，用戶必須了解如何自主調(diào)節(jié)自身的 EEG信號(hào)幅度，這時(shí)訓(xùn)練是必不可少的，而且訓(xùn)練時(shí)間可能會(huì)很長(zhǎng)；在基于模式識(shí)別的BCI系統(tǒng) 中，訓(xùn)練側(cè)重于獲得相應(yīng)的參數(shù)；在基于操作條件方法的 BCI系統(tǒng)中，可能需 要受試者反復(fù)訓(xùn)練，可能長(zhǎng)達(dá)數(shù)月才能達(dá)到預(yù)計(jì)的效果。Neuroscan 腦電系統(tǒng)2.4反饋大多數(shù)BCI系統(tǒng)是需要反饋的，最常見的反饋形式是光標(biāo)控制，受試者把 光標(biāo)移到指定目標(biāo)位置，只能使用上/下或左/右兩組命令。一開始，光標(biāo)在屏幕 中央，每一節(jié)以光標(biāo)碰到目標(biāo)位置或相反位置為結(jié)束。當(dāng)碰到目標(biāo)位置，光標(biāo) 會(huì)閃爍，說明成功；這種反饋能夠加強(qiáng)受試者用意念操作光

13、標(biāo)的信心。光標(biāo)控制提供的反饋是 持續(xù)性反饋，受試者能夠親眼看到自己意念驅(qū)動(dòng)光標(biāo)在移動(dòng)，如 方向不對(duì)可以及時(shí)調(diào)整。在BCI系統(tǒng)中，特別是基于操作條件的BCI系統(tǒng)中，反饋是必要的，受試 者需要知道哪種意念能夠移動(dòng)光標(biāo)朝哪個(gè)方向運(yùn)動(dòng)，反饋既有好處也有負(fù)面影 響。1、好處:（1 ）激勵(lì)持續(xù)性實(shí)驗(yàn)的動(dòng)力?？床坏浇Y(jié)果的實(shí)驗(yàn)令人沮喪，不斷看到自 己能用意念操縱光標(biāo)朝目的地移動(dòng)無疑是一種巨大的激勵(lì)。（2）吸引受試者的注意力。不斷有進(jìn)展，會(huì)使受試者倍感興趣，注意力 不易分散。（3）提供反饋給信號(hào)處理模塊，增強(qiáng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性。2、負(fù)面影響（1 ）反饋可能會(huì)引起意念“不純”。反饋會(huì)使受試者會(huì)產(chǎn)生實(shí)驗(yàn)以外的 意

14、念，從而使采集的EEG信號(hào)并不僅僅反映實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容。（2 ）反饋的結(jié)果會(huì)對(duì)受試者EEG信號(hào)有影響。如光標(biāo)移動(dòng)中，正確的移 動(dòng)會(huì)使受試者加快移動(dòng)速度；錯(cuò)誤的移動(dòng)會(huì)使受試者喪氣，兩者都會(huì)對(duì)EEG信號(hào)產(chǎn)生影響。（3）視覺刺激反饋可能會(huì)影響？節(jié)律。J'-巴三3F B*.Mg宀 | 1,訥MV:E"百1F“a 円.|1|-1*3 -riM NrWaM Scan采集分析軟件2.5算法BCI的算法是指在信號(hào)處理階段，能夠?qū)CI輸入的信號(hào)轉(zhuǎn)化為對(duì)實(shí)際裝置進(jìn)行控制的命令的一系列信號(hào)處理算法， 也就是說，這些算法可以從當(dāng)前使用 者的腦電信號(hào)獲得抽象的特征向量，并將這些向量轉(zhuǎn)化為 決定設(shè)備控制的命

15、令。 一般來講，這些特征量是包含在特定的頻率段內(nèi)， 如果某一特征量代表的思維狀 態(tài)過多，交叉過大，使用這一特征量就很難區(qū)分不同思維狀態(tài)；反之，如果某一特征量能夠嚴(yán)格區(qū)分不同思維狀態(tài)，使用這一特征量就能具有很好的功效?？?之，無論采用哪種算法，都以實(shí)現(xiàn)最優(yōu)的性能及良好的實(shí)用性為目的。下面簡(jiǎn)單介紹幾種在信號(hào)處理階段實(shí)際用到的算法：（1）獨(dú)立分量分析（ICA）在腦機(jī)接口分析中的應(yīng)用ICA方法可從腦電信號(hào)中分離出各種不同的獨(dú) 立分量。在進(jìn)行預(yù)處理之后，可以繼而通過設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，如進(jìn)行鼠標(biāo)移動(dòng)、手的想 象移動(dòng)、開燈等，對(duì)腦電信號(hào)進(jìn)行特征分析和提取，提取進(jìn)行這些實(shí)驗(yàn)時(shí)的腦電信號(hào)特征，從中發(fā)現(xiàn)與之相對(duì)應(yīng)的穩(wěn)定的

16、思維腦電獨(dú)立分量模式，進(jìn)而用于 BCI信號(hào)的分類。（2 ）小波變換對(duì)信號(hào)進(jìn)行小波分解，分析 EEG信號(hào)的分布特點(diǎn)，選擇EEG信號(hào)能量相 對(duì)集中且能較好地反映信號(hào)主要特征的頻帶設(shè)計(jì)小波時(shí)頻濾波器。小波變換能準(zhǔn)確快速地提取出有明顯特征的 EEG信號(hào)，有利于提高腦機(jī)接口通信速度及正確 率。（3）遺傳算法（Genetic Algorithm ， GA）用遺傳算法對(duì)特征信號(hào)進(jìn)行分類時(shí)， 要從檢測(cè)到的腦電信號(hào)中抽提出大量 的特征信號(hào)，然后通過遺傳算法去除偽特征信號(hào)， 保留有用的特征信號(hào)作為驅(qū)動(dòng)信號(hào)。這種算法的特點(diǎn)是要對(duì)特征信號(hào)進(jìn)行大量的分析運(yùn)算，從中找到各種特征 參數(shù)，然后從中挑取最優(yōu)的部分，算法的運(yùn)算量

17、較大。還有其他很多算法，如人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、貝葉斯 -卡爾曼濾波、線性判別分 析等，在此就不一一 闡述。三、研究現(xiàn)狀正式研究BCI的時(shí)間至今不足20年，目前絕大部分BCI研究處于實(shí)驗(yàn)室 研究階段，尚無大規(guī)模商業(yè)應(yīng)用。1999年和2002年兩次BCI國(guó)際會(huì)議的召開 以及2006年即將召開的第三屆BCI國(guó)際會(huì)議，為BCI的發(fā)展推波助瀾。下面是 一些國(guó)際上BCI研究有影響的實(shí)驗(yàn)室：1、奧地利Graz理工大學(xué)Pfurtscheller 等人采用事件相關(guān)同步/去同步（ERS/ERD）電位作為BCI信號(hào)輸入。在這套系統(tǒng)中，受試者可以控制光標(biāo)的移動(dòng)。2、美國(guó)Wadsworth 中心Wolpaw等人訓(xùn)練受試者自由

18、調(diào)節(jié)自身？節(jié)律，并通過？節(jié)律的變化來實(shí)現(xiàn) 光標(biāo)移動(dòng)、字母拼寫和假肢控制等功能。由于靈活控制自身？節(jié)律變化比較困難， 所以并不是每個(gè)受試者都能學(xué)會(huì)使用這套裝置。3、德國(guó)T ubingen大學(xué)Birbaumer等人設(shè)計(jì)了一個(gè)名為思想翻譯器（Thought Tran slationDevice，TTD）的裝置，通過慢皮層電位（SCP）的變化來實(shí)現(xiàn)對(duì)外界的控制， 使用視覺反饋，實(shí)現(xiàn)了字母拼寫等功能。4、美國(guó)伊利若斯大學(xué)Farwell和Don chin采用P300誘發(fā)電位作為BCI信號(hào)輸入。在計(jì)算機(jī)顯示屏上顯示一個(gè)6?6包含36個(gè)字母的格子，使用者要求選擇一個(gè)特定字母, 每行和每列都在閃爍，頻率為10H

19、z，計(jì)算對(duì)每行和每列閃爍的平均反應(yīng)，測(cè)量P300幅值。對(duì)包含特定字母的行和列的反應(yīng)幅度最大，根據(jù)這個(gè)特性就可以從P300誘發(fā)電位中“找到”特定字母。5、 美國(guó)Smith-Kettlewell視覺科學(xué)研究所Sutter等人設(shè)計(jì)的腦反應(yīng)接口以對(duì)視覺刺激反應(yīng)中所產(chǎn)生的視覺誘發(fā)電位（VEP）作為BCI信號(hào)輸入，通過誘發(fā)電位選擇計(jì)算機(jī)顯示屏上某一特定部分， 進(jìn)而可以實(shí)現(xiàn)選擇的功能。6、我國(guó)清華大學(xué)高上凱等人深入分析了穩(wěn)態(tài)視覺誘發(fā)電位（SSVEP）的特征和提取方法， 設(shè)計(jì)了具有高傳輸速率的基于穩(wěn)態(tài)視覺誘發(fā)電位的腦機(jī)接口系統(tǒng)，可用于殘疾人的動(dòng)作控制或環(huán)境設(shè)備控制等領(lǐng)域。以上幾種BCI系統(tǒng)間的比較。不同BCI

20、間的比較系統(tǒng)訓(xùn)練時(shí)間選項(xiàng)個(gè)數(shù)速度（比特每分鐘）錯(cuò)誤率持續(xù)性用戶滿意度奧地利Graz理工大學(xué)2-2.5小時(shí)2N/A<11%N/AN/A美國(guó) Wadsworth中心幾個(gè)小時(shí)22010%N/AN/A德國(guó)T ubingen大學(xué)幾個(gè)月27210-30%不好間接反感美國(guó)伊利若斯大學(xué)幾分鐘3645%很好N/A美國(guó)Smith-Kettlewell10-60分鐘643010%很好還行視覺科學(xué)研究所其中速度值為平均速度，N/A表示沒有數(shù)據(jù)報(bào)道或沒有討論四、存在的問題BCI既是一門新興的研究領(lǐng)域，作為一門交叉學(xué)科，涉及計(jì)算機(jī)科學(xué)、神經(jīng)科 學(xué)、心理認(rèn)知科學(xué)、生物醫(yī)學(xué)工程、數(shù)學(xué)、信號(hào)處理、臨床醫(yī)學(xué)、自動(dòng)控制等多

21、個(gè)領(lǐng)域。仍有大量的問題尚待解決，目前主要存在以下問題：1、速度太慢。從整體性能上看，大多數(shù)信息傳輸率在 20比特/分鐘以下， 對(duì)于一些實(shí)際應(yīng)用還太慢。2、穩(wěn)定性不高。系統(tǒng)穩(wěn)定性隨研究方法、受試者和控制系統(tǒng)不同變化較大； 缺乏自適應(yīng)能力。3、缺乏統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。目前尚無統(tǒng)一的 BCI基礎(chǔ)理論框架，兼容性較差。4、實(shí)用性不強(qiáng)。目前的BCI系統(tǒng)大多都是在特定的實(shí)驗(yàn)室環(huán)境下設(shè)計(jì)， 真正在日常生活環(huán)境下的應(yīng)用極少；BCI裝置的制作費(fèi)用一般都很昂貴；這些都使得BCI系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用受到限制。5、采樣信號(hào)缺乏具體意義。很難把腦電信號(hào)類型與心理意識(shí)活動(dòng)直接聯(lián)系 起來。6、沒有統(tǒng)一信號(hào)處理方法。信號(hào)處理方法是目前 BC

22、I研究的重點(diǎn)，由于百 家爭(zhēng)鳴也造成目前研究方法的多樣性，特征提取方法和分類方法沒有統(tǒng)一的標(biāo) 準(zhǔn)，沒有任何一種信號(hào)處理方法能夠?yàn)樗?BCI研究者所采納。7、反饋的必需性。要不要反饋？如何反饋？目前仍有爭(zhēng)議。一方面，反饋 提高了系統(tǒng)的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性，同時(shí)，另一方面，反饋也給整個(gè)系統(tǒng)帶來額外的 負(fù)荷，可能會(huì)降低信息傳輸率，同時(shí)也給受試者帶來操作上的困難。8、 訓(xùn)練的必要性。目前對(duì)要不要訓(xùn)練及采取何種訓(xùn)練尚有不同觀點(diǎn)有些 BCI系統(tǒng)還需要較長(zhǎng)時(shí)間的訓(xùn)練過程，需要受試者掌握改變自身腦電變化的技巧，需要耗費(fèi)大量的時(shí)間和精力，容易產(chǎn)生疲憊和反感。9、 難以持續(xù)性工作。目前大多數(shù)BCI系統(tǒng)都只是在特定范圍內(nèi)

23、工作，系統(tǒng) 的連續(xù)工作能力受到了限制，受試者難以在實(shí)驗(yàn)中實(shí)時(shí)“觀察”自己所有的意識(shí)。10、 個(gè)體差異造成很大影響。由于每個(gè)人的思維方 式、行為習(xí)慣等都不完 全一樣，需要針對(duì)每一類人設(shè)計(jì)不同的實(shí)驗(yàn)參數(shù)和訓(xùn)練方法。即使是同一個(gè)人 ， 由于他（她）的注意力、身體狀況、心理狀況、情緒態(tài)度、操 作適用性、目的 性等的改變，也可能會(huì)改變實(shí)驗(yàn)參數(shù)，造成已設(shè)計(jì)好的BCI裝置可能無法繼續(xù)使 用。五、應(yīng)用前景由于BCI系統(tǒng)可以不依賴于外部肌肉和神經(jīng)就可以實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互，因此有 著極為廣闊的應(yīng)用前景。目前，BCI的應(yīng)用主要集中于醫(yī)學(xué)領(lǐng)域、人工智能的實(shí) 現(xiàn)以及提供新型的娛樂方式。5.1在醫(yī)學(xué)方面的應(yīng)用在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中，BCI可以幫助肢體障礙患者提高他們的生活質(zhì)量。1、實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的通信。通過BCI能夠使用電腦瀏覽網(wǎng)