电子科技大学：《神经信息学基础 The Basis of Neuroinformatics》研究生课程教学资源（课件讲稿）第6章 脑机接口 Brain-Computer Interfaces - BCI（6.1-6.3）

《神经信息学基础》 第6讲 脑机接口 (Brain-Computer Interfaces,BCI) 李永杰 神经信息教育部重点实验室 电子科技大学生命科学与技术学院 966 liyj@uestc.edu.cn 11:03:51

11:03:51 1 第 6 讲 脑机接口 （Brain-Computer Interfaces, BCI） 李永杰 神经信息教育部重点实验室 电子科技大学生命科学与技术学院 liyj@uestc.edu.cn 《神经信息学基础》

Outline /986 Several cases Microwire arrays Motor cortex General description Neurochip Injury site. where natural commands die How does BCI work? Muscle control chip What signals can be Wheelchair cont由ol used in BCI Challenges Future Backpack computer Nicolelis,2001 2

2  Several cases  General description  How does BCI work?  What signals can be used in BCI ?  Challenges & Future Outline

Fiction or Future /966 3

3 Fiction or Future ?

Prosthetic【医】修复术的 /96 Nature..2008Jun19;453(7198):1098-101.doi:10.1038/nature06996.Epub2008May28 Cortical control of a prosthetic arm for self-feeding. Velliste M,Perel S,Spalding MC,Whitford AS,Schwartz AB Department of Neurobiology,School of Medicine,E1440 BST,Lothrop Street,University of Pittsburgh, Pennsylvania 15213,USA. 1111 0101 0111

4 Prosthetic 【医】修复术的

/956 Nature..2008Jun19:453(7198):1098-101.doi:10.1038/nature06996.Epub2008May28 Cortical control of a prosthetic arm for self-feeding. Velliste M,Perel S,Spalding MC,Whitford AS,Schwartz AB Department of Neurobiology,School of Medicine,E1440 BST,Lothrop Street,University of Pittsburgh, Pennsylvania 15213,USA. 5

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心想“字”成？ /966 2012年05月，香港中文大学宣布，成功研制出将脑 电波转换成繁体中文的“脑-机接口”系统。 基本过程（笔画输入法）：戴上无线脑电波接收器 面向计算机屏幕上的中文笔画输入接口，当注意力 集中到不同方位时，就能在屏幕上先后选横、竖、 撇、捺、勾五种笔画，然后将中文字逐笔写出。 基本原理：利用脑电波在注意力集中到不同方位时， 会产生的不同EEG“波段”，去对应“打”出不同 的笔画，从而组成需要的字。 输入“你好”等词语，需要3~5分钟。 6

6 心想“字”成？  2012年05月,香港中文大学宣布，成功研制出将脑 电波转换成繁体中文的 “脑-机接口”系统。  基本过程（笔画输入法）：戴上无线脑电波接收器， 面向计算机屏幕上的中文笔画输入接口，当注意力 集中到不同方位时，就能在屏幕上先后选横、竖、 撇、捺、勾五种笔画，然后将中文字逐笔写出。  基本原理：利用脑电波在注意力集中到不同方位时， 会产生的不同EEG “波段”，去对应“打”出不同 的笔画，从而组成需要的字。  输入“你好”等词语，需要3~5分钟

心想“字”成？ /966 1942.1.8-2018.3.14 1942年出生，21岁的时候就患上肌萎缩侧索硬化症； 1985年霍金丧失语言能力.表达思想唯一的工具是一台电脑声音合成器。 2011年开始佩戴一种读取脑电波的装置(Brain),如成功，可用脑电波“说话”。 7

7 1942年出生，21岁的时候就患上肌萎缩侧索硬化症； 1985年霍金丧失语言能力. 表达思想唯一的工具是一台电脑声音合成器。 2011年开始佩戴一种读取脑电波的装置(iBrain)，如成功，可用脑电波“说话”。 1942.1.8~2018.3.14 心想“字”成？

你在想什么？ /96 运动区 海马旁回 "YES" 植物人 规则侧：当回答YES时就想象自己在打网球，而回答No时就想象一下自家房间

8 规则：当回答YES时就想象自己在打网球，而回答No时就想象一下自家房间。 植物人 你在想什么？ 运动区 海马旁回

人类非侵入式脑对脑接口实验首获成功 /966 August 27,2013 Researcher controls colleague's motions in 1st human brain-to-brain interface Doree Armstrong and Michelle Ma News and Information News and Information Posted under:Engineering,News Releases,Research,Science,Technology University of Washington researchers have performed what they believe is the first noninvasive human-to-human brain interface,with one researcher able to send a brain signal via the Internet to control the hand motions of a fellow researcher. 美国华盛顿大学科学家首次进行了一项人类之间非侵入式 脑对脑接口实验，一个研究员能通过互联网发送脑信号， 控制远在校园另一边的同伴的手部运动。 9

9 人类非侵入式脑对脑接口实验首获成功 美国华盛顿大学科学家首次进行了一项人类之间非侵入式 脑对脑接口实验，一个研究员能通过互联网发送脑信号， 控制远在校园另一边的同伴的手部运动

/966 发送端：想象着自己用右手手指按键 接收端：立刻地、无意识地用右手食指按了键盘上的空格键 发送端：记录EEG/ERP并通过网络发送 接收端：TMS磁刺激特定脑区（左运动皮层区） 10 http://homes.cs.washington.edu/-rao/brain2brain/index.html

10  发送端：想象着自己用右手手指按键  接收端：立刻地、无意识地用右手食指按了键盘上的空格键 发送端：记录EEG/ERP并通过网络发送 接收端：TMS磁刺激特定脑区（左运动皮层区） http://homes.cs.washington.edu/~rao/brain2brain/index.html