阅读说明：本技术 基于欧德保和dmst范式融合提高事件相关电位信噪比的方法 (Method for improving event-related potential signal-to-noise ratio based on European Debao and DMST paradigm fusion ) 是由 李梦凡 杨光 李红超 宫铭鸿 于 2019-11-22 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种基于欧德保和DMST范式融合提高事件相关电位信噪比的方法,属于生物医学工程脑-机接口技术领域,旨在提供一种提高事件相关电位信噪比且对大脑视觉认知过程深入探究的方法。技术方案基于电极帽、脑电采集仪、信号放大器,通过视觉刺激方法诱发出事件相关电位,脑电采集仪通过电极帽进行采集并传送到信号放大器,信号放大器将脑电信号放大后传输到计算机,其特征在于：基于欧德保和DMST范式融合的视觉刺激方法,包括训练、延迟和测试三个阶段,其中训练阶段由欧德保单闪式完成,延迟阶段由DMST中的延迟阶段构成,测试阶段由DMST中的匹配阶段构成。(The invention relates to a method for improving an event-related potential signal-to-noise ratio based on the fusion of an Oudebao paradigm and a DMST paradigm, belongs to the technical field of biomedical engineering brain-computer interfaces, and aims to provide a method for improving the event-related potential signal-to-noise ratio and deeply exploring a brain visual cognition process. The technical scheme is based on electrode cap, brain electricity collection appearance, signal amplifier, arouses event correlation potential through the visual stimulation method, and the brain electricity collection appearance is gathered and is conveyed signal amplifier through the electrode cap, and signal amplifier transmits the computer, its characterized in that after enlarging the brain electricity signal: the visual stimulation method based on the fusion of the European DeBao and the DMST model comprises three stages of training, delaying and testing, wherein the training stage is completed by the European DeBao single flash mode, the delaying stage is formed by the delaying stage in the DMST, and the testing stage is formed by the matching stage in the DMST.)

基于欧德保和DMST范式融合提高事件相关电位信噪比的方法

技术领域

本发明属于生物医学工程脑-机接口技术领域，具体涉及到诱发事件相关电位的方法。

背景技术

视觉刺激在基于事件相关电位的脑-机接口系统中发挥着重要作用。机器人是脑-机接口系统中常见的被控对象，基于机器人图形的视觉刺激在诱发事件相关电位过程中，存在诱发电位信噪比低、大脑对视觉刺激认知过程探究浅的问题。

目前，可以通过欧德保范式诱发事件相关电位，但无法对脑认知视觉刺激过程进行深入探究；可以通过N-back实验进行脑认知探索，但是其诱发出的事件相关电位信噪比较低。

大脑如何更好地理解机器人图形视觉刺激，并诱发出信噪比更高的事件相关电位，是亟待解决的问题。本发明提出一种诱发与脑回忆融合的实验方法。

发明内容

针对现有的实验缺陷，本发明旨在提供一种提高事件相关电位信噪比且对大脑视觉认知过程深入探究的方法。实现上述发明目的的技术方案是欧德保和样本延迟匹配任务(DMST)融合。

实验基于脑-机接口系统，主要包括64导电极帽、脑电采集仪、信号放大器、计算机以及被试。所述64导电极帽戴在被试头部，连接脑电采集仪，用于传输被试的脑电信号。所述脑电采集仪一端用于采集64导电极帽的脑电信号，另一端连接信号放大器，用于采集被试的脑电信号。信号放大器一端连接脑电采集仪，另一端连接计算机，其作用为将脑电信号放大并传送给计算机。计算机一方面接收放大器传回的信号，一方面作为视觉刺激的工具诱发被试脑电信号。欧德保和DMST融合通过计算机为被试提供视觉刺激。

欧德保与DMST融合包括训练、延迟、测试三个阶段：训练阶段由欧德保范式中的单闪式完成，延迟阶段由DMST中的延迟阶段构成，测试阶段由DMST的匹配阶段完成。在欧德保单闪式训练阶段，诱发事件相关电位的刺激通常具有偶然性和不可预料性，因此呈现两种视觉刺激进行诱发，其中以大概率出现的刺激被称为标准刺激，以小概率出现的刺激被称为偏差刺激。在欧德保单闪式训练阶段利用标准刺激和偏差刺激设计诱发事件相关电位的界面，同时此阶段作为DMST的样本阶段为被试提供视觉刺激。欧德保单闪式训练阶段的刺激分为两类：偏差刺激与标准刺激，这有利于提高事件相关电位的信噪比。样本阶段刺激消失后间隔数秒为延迟阶段，最后匹配阶段出现图片视觉刺激要求被试判断此刺激是否与样本阶段某个刺激相匹配。DMST的匹配阶段作为测试阶段。测试阶段的目的是引导被试匹配视觉刺激与记忆中对应的行为，从而突显记忆匹配环节，为探究大脑认知视觉刺激过程提供帮助。

有益效果

本发明的效果和益处通过设计的欧德保和DMST融合机器人视觉刺激实验增大了事件相关电位信噪比，并且通过记忆匹配任务诱发出的事件相关电位为探究脑认知视觉刺激过程提供了有力证据。

附图说明

附图1是欧德保单闪式训练界面。

附图2是单个trial时序图。

附图3是实验流程图。

具体实施方式

本实验在安静、隔音效果良好的实验室中进行。被试坐在舒适的椅子上，距离电脑屏幕70cm。被试精神状态良好，头发整洁，实验阻抗要求在5KΩ以下。实验开始前，被试头部佩戴64导电极帽，给被试讲解实验过程，直到被试完全明白实验流程后开始实验。

训练阶段由“欧德保”范式中的单闪式完成，通过Openvibe软件实现。界面在计算机屏幕上显示3行4列的虚拟图片矩阵(如图1所示)，刺激的产生通过随机闪烁某一张图片得到，且每张图片闪烁的次数相同。图片刺激持续的时间为150ms，相邻两次闪烁的时间间隔为75ms。本文定义实验周期(repetition)指所有图片均完成一次闪烁的过程，实验单元(trial)由10个实验周期组成的过程。一组实验共12个实验单元。在一个trial内，要求被试集中注意力注视并且记忆目标图片。实验开始，首先是第一个实验单元中的第一个实验周期，一个实验周期内要求所有图片闪烁一次，设定第一行第一列的图片(也就是第一张图片)为目标图片，要求被试注视目标图片，它产生的刺激为偏差刺激，要求被试在心里计数，其它11张图片产生的刺激为标准刺激，不要求被试计数。重复10次，完成第一个实验单元中的10个实验周期。接下来是第二个实验单元的第一个实验周期，此时设定第一行第二列图片(第二张图片)为目标图片，其余方法不变完成第二个实验单元。依次设定第三张图片为目标图片，完成第三个实验单元，直到最后一张图片作为目标图片完成第12个实验单元，由此完成欧德保训练阶段。在该试验范式中，偏差刺激出现的概率为1/12，标准刺激出现的概率为11/12。

测试阶段由DMST匹配阶段完成，通过E-prime软件实现。训练阶段由欧德保单闪式提供；延迟阶段时间为4000ms；在匹配阶段，要求被试依次判断20张图片是否在欧德保单闪式中出现过，每张图片判断时长1500ms，出现过，被试则通过按下键盘“j”反应，未出现过，则按“f”键。若被试在1500ms内未作出任何判断，则按判断错误处理，每两张图片之间有1000ms时间间隔，间隔期间屏幕中央出现“+”符号。每组实验匹配阶段的20张图片中，5张图片在欧德保范式训练阶段出现过，15张图片未出现。

通过欧德保和DMST融合视觉刺激诱发出事件相关电位，脑电采集仪进行采集并传送到信号放大器，信号放大器将脑电信号放大后传输到计算机。