《腦-機(jī)接口:革命性的人機(jī)交互》這部力作重點(diǎn)闡述了腦-機(jī)接口的基石、4種非常重要的非侵入式腦一機(jī)接口系統(tǒng)、腦一機(jī)接口的重要應(yīng)用——神經(jīng)康復(fù)和嚴(yán)重運(yùn)動(dòng)殘疾患者、侵入式腦一機(jī)接口方法以及腦一機(jī)接口的研發(fā)平臺(tái)、商業(yè)化產(chǎn)品運(yùn)行環(huán)境、采用的信號(hào)處理和機(jī)器學(xué)習(xí)、自適應(yīng)方法以及普適腦-機(jī)接口的關(guān)鍵因素和變革性方法。
從事腦-計(jì)算機(jī)接口(簡(jiǎn)稱腦-機(jī)接口,BCI)的研究是一個(gè)激動(dòng)人心的時(shí)刻。幾年前,BCI只是實(shí)驗(yàn)室的裝置,在高度控制的實(shí)驗(yàn)室環(huán)境下,僅用幾個(gè)試驗(yàn)被試來(lái)研究和測(cè)試。自那時(shí)以來(lái),許多不同類型的BCI系統(tǒng)為若干嚴(yán)重殘疾的用戶提供與真實(shí)世界通信的解決方案,這方面已經(jīng)取得了成功。貢獻(xiàn)來(lái)自跨學(xué)術(shù)、醫(yī)療、工業(yè)和非營(yíng)利部門的很多研究學(xué)科。新的系統(tǒng)、組件、思想、論文、研究組和成功的案例已經(jīng)越來(lái)越普遍了,F(xiàn)在,許多科學(xué)會(huì)議包含了與BCI相關(guān)的議題、專題討論會(huì)、講座、海報(bào)、示范、討論和研討會(huì)。大眾媒體和公眾也更多地注意到腦一機(jī)接口的研究。
然而,該領(lǐng)域仍處于起步階段,仍然面臨許多基本的挑戰(zhàn)。BCI的成功案例仍然成本高、耗時(shí)并極為罕見(jiàn)。我們?nèi)匀患炔荒軠y(cè)量也不能理解絕大多數(shù)的大腦活動(dòng),這限制了普遍BCI系統(tǒng)的速度、可用性和可靠性。跨學(xué)科和跨領(lǐng)域的交流和協(xié)作必須提高。盡管許多團(tuán)體在不斷努力,但對(duì)于BCI研究,仍然不能夠真正做很多。雖然加大了宣傳力度,但同時(shí)也帶來(lái)了一些有偏見(jiàn)、誤導(dǎo)、混淆的或不準(zhǔn)確的報(bào)道。
所有上述原因激勵(lì)了要出版一本為非專業(yè)讀者服務(wù)的關(guān)于BCI的書籍。對(duì)于受過(guò)教育,但沒(méi)有BCI研究背景,也沒(méi)有它的一些學(xué)科基礎(chǔ)的讀者,日益增長(zhǎng)地需要一個(gè)對(duì)該領(lǐng)域的概述性書籍。本書的作者來(lái)自不同背景、致力于各種BCI研究的人,包括心理學(xué)、神經(jīng)科學(xué)、電子工程、信號(hào)處理、軟件開(kāi)發(fā)和醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的專家。各章描述了不同的系統(tǒng),以及共同的原則和問(wèn)題。許多章節(jié)提出了新的思路、研究或跨越不同學(xué)科的分析和BCI方法。本書的風(fēng)格和內(nèi)容旨在向非專業(yè)讀者提供一個(gè)可讀性好的和內(nèi)容豐富的概述性書籍。
伏云發(fā),教授,博士,博士生導(dǎo)師。博士畢業(yè)于中國(guó)科學(xué)院研究生院、中國(guó)科學(xué)院沈陽(yáng)自動(dòng)化研究所機(jī)器人學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室。目前于昆明理工大學(xué)信息工程與自動(dòng)化學(xué)院自動(dòng)化系任教,為昆明理工大學(xué)腦認(rèn)知與腦機(jī)智能融合創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人、昆明理工大學(xué)腦信息處理與腦-機(jī)交互控制學(xué)科方向團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人、云南省神經(jīng)科學(xué)學(xué)會(huì)理事和副秘書。主要研究方向:腦-計(jì)算機(jī)智能融合(即腦-機(jī)智能融合);神經(jīng)反饋及應(yīng)用。
第1章 腦-機(jī)接口:一個(gè)清晰、易理解的概述
1.1 什么是BCI
1.2 BCI如何工作
1.2.1 測(cè)量大腦活動(dòng)(非手術(shù))
1.2.2 測(cè)量大腦活動(dòng)(手術(shù))
1.2.3 心理策略和大腦模式
1.2.4 信號(hào)處理
1.3 BCI的性能
1.4 應(yīng)用
1.5 總結(jié)
參考文獻(xiàn)
第2章 用于腦-機(jī)接口的腦信號(hào)
2.1 引言
2.1.1 對(duì)BCI的需求
2.1.2 關(guān)鍵或重要原理
2.1.3 用于BCI的腦信號(hào)起源
2.2 用于BCI的腦信號(hào)及其神經(jīng)生理的起源
2.2.1 非侵入式的腦信號(hào)特征測(cè)量
2.2.2 皮層表面的腦信號(hào)特征測(cè)量
2.2.3 皮層內(nèi)的腦信號(hào)特征測(cè)量
2.3 持續(xù)取得進(jìn)展的必要條件
參考文獻(xiàn)
第3章 運(yùn)動(dòng)任務(wù)下感覺(jué)運(yùn)動(dòng)振蕩的動(dòng)力學(xué)特性
3.1 引言
3.2 事件相關(guān)電位與事件相關(guān)去同步/事件相關(guān)同步(ERD/ERS)
3.3 運(yùn)動(dòng)任務(wù)下的μ和β事件相關(guān)去同步
3.4 對(duì)ERD和ERS的解釋
3.5 “聚焦性的ERD/環(huán)繞性的ERS
3.6 運(yùn)動(dòng)任務(wù)結(jié)束后誘導(dǎo)的β振蕩
3.7 短暫的腦狀態(tài)
3.8 觀察(觀看)運(yùn)動(dòng)和感覺(jué)運(yùn)動(dòng)節(jié)律
3.9 結(jié)論
參考文獻(xiàn)
第4章 神經(jīng)反饋訓(xùn)練用于腦-機(jī)接口
4.1 引言
4.2 神經(jīng)反饋原理
4.2.1 感覺(jué)運(yùn)動(dòng)節(jié)律的訓(xùn)練
4.2.2 神經(jīng)反饋如何工作
4.3 用于BCI控制的訓(xùn)練范式
4.3.1 用格拉茨腦-機(jī)接口訓(xùn)練
4.3.2 反饋刺激的影響
4.4 最后的考慮或注意事項(xiàng)
參考文獻(xiàn)
……
第5章 格拉茨腦-機(jī)接口
第6章 實(shí)驗(yàn)室和家居環(huán)境下腦-機(jī)接口的研究:沃茲沃思研究計(jì)劃
第7章 通過(guò)機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)探測(cè)心理狀態(tài):柏林腦-機(jī)接口
第8章 基于腦電節(jié)律的腦-機(jī)接口實(shí)用設(shè)計(jì)
第9章 腦-機(jī)接口用于神經(jīng)康復(fù)
第10章 非侵入式腦-機(jī)接口在神經(jīng)假肢控制癱瘓手中的應(yīng)用
第11章 腦-機(jī)接口用于閉鎖癥患者的交流和控制
第12章 皮層內(nèi)腦-機(jī)接口:神經(jīng)時(shí)序簡(jiǎn)史
第13章 基于從大腦和顱骨之間采集信號(hào)的腦-機(jī)接口
第14章 一種易于實(shí)現(xiàn)的基于皮層腦電功率譜變化的腦-機(jī)接口
第15章 利用BCI2000開(kāi)展BCI研究
第16章 第一個(gè)商業(yè)化的腦-機(jī)接口運(yùn)行環(huán)境
第17章 用于BCI的數(shù)字信號(hào)處理和機(jī)器學(xué)習(xí)
第18章 BCI研究中的自適應(yīng)方法:入門教程
第19章 旨在廣泛應(yīng)用(無(wú)處不在)的BCI