脑-机接口反馈过程中的大脑功能成像研究

脑-机接口（Brain Computer Interface, BCI）是一种实时反馈系统，通过对大脑信号的实时处理获得使用者的意愿，来控制外部设备；同时外部设备通过图像、声音、虚拟现实等各种方式把结果反馈给使用者，指导使用者调整控制方式。大量的研究表明通过这种实时的反馈训练，能够提高使用者操作BCI的能力。然而我们对这种实时反馈过程中的大脑活动情况和长时间使用BCI过程中的大脑功能变化情况还没有太多的了解。本项目拟联合多种功能成像方法对这些问题进行系统的研究。采用脑电（EEG）作为信号源，构建在线的BCI系统。在受试者进行BCI操作的同时，利用功能近红外光谱成像和功能核磁成像设备测量大脑的功能成像信号。利用这种多模式的功能成像方法研究BCI反馈下的大脑活动，以及BCI训练过程中的大脑可塑性问题。该研究有希望为进一步提高BCI性能，以及BCI在康复训练中的应用提供理论依据和指导。

项目围绕脑-机接口反馈过程中的脑功能成像进行研究，希望探索脑-机接口反馈过程中的大脑活动情况，为脑-机接口反馈应用于中风康复和精神治疗提供理论依据。项目首先设计了一款基于脑电的脑-机接口反馈平台，研制了视觉、听觉、电刺激等一系列的反馈模式。随后设计了心理旋转实验来进行运动想象能力的测试。利用该反馈平台和想象运动能力测试工具，我们开展了不同类型受试者的脑-机接口反馈实验,包括正常受试者，中风患者和抑郁症患者的实验。并利用脑网络和近红外脑功能成像技术研究反馈下大脑活动的情况。通过这一系列的实验表明反馈能够有效的改变脑电节律；在反馈过程中，大脑前额页功能区域显著激活；运动皮层区域和刺激对应的功能连接加强。基于此研究成果，我们设计了一款基于视觉反馈调制脑电节律的设备，用于失眠患者的辅助睡眠，并申请了相关专利。