基于动物实验的脑—机接口研究

【摘要】： 长期以来，人们希望能直接用大脑思维活动的信号与外界进行通信，甚至实现对周围环境的控制。脑-机接口(Brain-Computer Interface，BCI)是近些年发展起来的一种人机接口方式，它是基于脑电信号实现人脑与计算机或其它电子设备通讯和控制的系统。脑机接口研究中的关键技术是行为脑电的采集与特征分析，为此本课题建立了一个基于动物实验的脑-机接口研究实验系统，实现了对自由活动动物脑电与行为的同步记录，为脑-机接口研究提供一个可靠的信号采集系统。 自由活动动物多通道脑电与行为同步记录系统应用行为图像采集系统对大鼠的行为图像进行记录，同时采用Cerebus 32-Channel Data Acquisition System脑电记录系统记录大鼠的局部场电位及单位神经元放电信号，为大鼠行为与脑电相关性研究提供了可靠的信号采集技术。本文着重研究了脑-机接口中多通道脑电信号采集技术，提出了一种多通道微电极系统的制作方法，通过实验证明此微电极系统具有很好的神经信号记录特性。 实验中，将自制的多通道微电极植入到大鼠初级运动皮层，应用多通道脑电与行为同步记录实验系统同时记录自由活动大鼠的行为及脑电信号。结果表明：当动物处于不同行为状态时(如静止、睡眠、攀墙等)，其神经元放电模式有明显的变化。该结果初步表明本实验系统与研究方法可用于脑-机接口的研究中。