[发明专利]一种搭载图形界面的可交互式脑机接口方法和装置

说明书

本发明提出一种搭载图形界面的可交互式脑机接口方法和装置，提供一站式的相关服务。本发明针对光学脑机接口的各实验阶段，设计了高效的用户图形界面，同时也整合了目前该领域常用的热点工具，能够有效减少研究员进行光学脑机接口实验的时间成本，提高实验效率。本发明还针对光学脑机接口实验进行了普适性调整，可适用于大部分离线、在线实验，且操作灵活简便，运行稳定，可以在光学脑机接口领域广泛使用。

技术领域

本发明涉及光学脑机接口领域，特别涉及一种搭载图形界面的可交互式脑机接口方法和装置。

背景技术

近年来，光学脑机接口成为脑机接口领域极具潜力的一个分支。它通过钙成像的方式观察脑内神经元活动情况，可以做到对单细胞的长时间活动追踪，为脑部机理研究提供了强有力的支撑。针对光学脑机接口实验，国内外学者开发了许多工具箱，主要包括：发表在《Elife》上的《CaImAn an open source tool for scalable calcium imaging dataanalysis》；发表在《Frontiers in Neural Circuits》上的《EZcalcium: Open-SourceToolbox for Analysis of Calcium Imaging Data》；以及发表在《Biorxiv》上的《Suite2p: beyond 10,000 neurons with standard two-photon microscopy》。以上几种工具箱在采集和离线数据分析方面给研究员提供了很大便利，是近期学者们广泛选择使用的工具。

然而，这些工具箱并没有配置用户图形界面，只能够在代码层面运行，使得用户需要具备一定编程知识才可以使用。在实际使用过程中，用户往往会因为环境搭建、代码阅读、参数调试等问题耗费大量时间。因此，如何提升使用效率是一个待解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种搭载图形界面的可交互式脑机接口方法和装置，以克服现有技术中的不足。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

本申请公开了一种搭载图形界面的可交互式脑机接口方法，具体包括如下步骤：

S1、采集包含神经元活动的钙成像实验数据，所述实验数据包括测试数据和训练数据；

S2、对实验数据进行预处理，并进行感兴趣区域和荧光轨迹的提取，得到脑内神经元发放信号；

S3、通过训练数据的脑内神经元发放信号对解码器进行训练；

S4、使用训练好的解码器解析测试数据的脑内神经元发放信号，完成被试者脑活动至行为的解析。

作为优选，步骤S1具体包括如下子步骤：

S11、根据实验需求，调整摄像头的画面参数；

S12、通过摄像头捕捉钙成像画面并显示在图像界面中。

作为优选，步骤S11中画面参数包括曝光值、增益值、LED灯光强度以及显示帧率。

作为优选，步骤S2具体包括如下子步骤：

S21、对实验数据进行运动校正处理，在图像界面中重新加载校正后的数据；

S22，选取感兴趣区域，并在图像界面上显示标注；

S23，对感兴趣区域进行荧光轨迹提取，并显示在图像界面上。

作为优选，步骤S21中运动校正过程具体如下：遍历整个实验数据获取模板，通过模板逐帧对实验数据进行校正。

作为优选，步骤S22中选取感兴趣区域包括自动选取和手动选取，自动选取的算法与参数由用户指定。

作为优选，步骤S23中荧光轨迹提取具体过程包括：提取各感兴趣区域内的荧光值，并以曲线的形式绘制在图像界面上。