[发明专利]一种脑电溯源的运动想象脑机接口训练方法与系统

说明书

本发明公开了一种脑电溯源的运动想象脑机接口训练方法与系统，包括获取多通道脑电信号，通过预设的深度神经网络溯源模型根据多通道脑电信号进行实时溯源分析，得到大脑皮层的执行运动想象时的第一源空间信号和无运动想象时的第二源空间信号，对执行运动想象时的第一源空间信号和无运动想象时的第二源空间信号进行双样本‑t检验，得到双样本‑t检验结果，根据双样本‑t检验结果对预先设置的运动想象任务的激活脑区的第三源空间信号进行加权平均，得到运动想象神经信号标记，根据运动想象神经信号标记呈现多模态训练反馈信号，并根据多模态训练反馈信号优化训练者的运动想象策略，提升了溯源脑区定位的准确性，实现了靶向的运动想象训练。

技术领域

本发明涉及脑电信号处理相关技术领域，尤其是涉及一种脑电溯源的运动想象脑机接口训练方法与系统。

背景技术

脑机接口(Brain computer interface,BCI)作为一种特殊的人机交互范式，不依赖于外周神经和肌肉，能实现人脑与计算机设备的直接通信。常见的脑机接口范式包括稳态视觉诱发电位(Steady state visual evoked potential,SSVEP)，事件相关电位(Eventrelated potential,ERP)和运动想象(Motor imagery,MI)范式。SSVEP和ERP属于诱发式脑机接口范式，需要外界刺激装置，采集被试接受外界刺激时产生的脑电信号。MI范式是一种自发式脑机接口范式，不需要外界刺激，采集的脑电信号完全来源于被试的心理活动，更加贴近“意识”控制，是更符合BCI定义的范式，具有广阔的应用前景。MI范式是指被试在大脑想象身体的某个部位运动，而不进行实际的运动。基于运动想象的脑机接口系统的生理基础是：当人在想象躯体不同部位的运动时，会相应地激活大脑的不同功能区域，从而产生具有不同特性的脑电信号，包含事件相关去同步化(Event-related desynchronization，ERD)和事件相关同步化现象(Event-related synchronization，ERS)。ERD现象是指当在执行MI任务时，大脑皮层相关的区域被激活，脑电波信号的特定频率振幅减小，能量下降。ERS现象是指执行MI任务结束或进入大脑静息状态时，相关区域脑电信号的振幅增加，能量提高。当想象身体不同部位的运动时，大脑皮层不同位置被激活，不同脑区的脑电信号出现ERD现象，通过检测大脑不同位置脑区神经信号中的ERD成分，对其进行模式分析，从而识别被试的运动意图。

MI训练对于运动功能障碍患者的恢复具有重要意义，能帮助改善患者运动能力和日常活动能力的恢复。此外，执行MI任务的被试是整个MI-BCI系统的控制器，MI-BCI的性能严重依赖于被试MI的表现，但由于MI心理活动具有个体差异性，不同人的MI能力差异明显，通过MI训练提升被试的MI能力对于改善MI-BCI系统的性能也具有重大意义。但目前的MI训练方法大都是基于在头皮电极传感器空间采集的脑电信号，计算脑电信号的能量、功率谱密度及其频带特征，通过反馈的形式呈现给被试，实现神经反馈训练。这种训练方式只能定位显示头皮电极位置的神经活动，无法定位到与MI任务相关的大脑各脑区的神经活动，而且大脑皮层信号向头皮位置传导过程中存在容积传导效应，不同类别的MI任务在头皮电极信号上的模式可能相差不大，无法实现与特定MI任务相关的靶向神经反馈训练。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题。为此，本发明提出一种脑电溯源的运动想象脑机接口训练方法与系统，能够提升溯源脑区定位的准确性，实现靶向的运动想象训练。

本发明的第一方面，提供了一种脑电溯源的运动想象脑机接口训练方法，包括如下步骤：

获取多通道脑电信号；

通过预设的深度神经网络溯源模型根据所述多通道脑电信号进行实时溯源分析，得到大脑皮层的执行运动想象时的第一源空间信号和无运动想象时的第二源空间信号；

对所述执行运动想象时的第一源空间信号和所述无运动想象时的第二源空间信号进行双样本-t检验，得到双样本-t检验结果；