基于左右视野刺激范式的耳后SSVEP-BCI系统

作者：梁栗炎; 李文宇; 张倩; 张利剑; 周洁; 陈远方; 高小榕^*

来源：北京生物医学工程, 2023, 42(04): 361-369.

• 脑机接口
• 稳态视觉诱发电位
• 左右视野
• 耳后
• 凝胶电极

目的 基于稳态视觉诱发电位(steady-state visual evoked potential, SSVEP)范式的脑机接口(brain-computer interface, BCI)主要信号响应位于枕叶区，因而通常需要使用者洗头、佩戴脑电帽并辅助使用导电膏，给实际应用带来不便。耳后区域虽然可直接通过电极贴的方式快速开展SSVEP-BCI应用，但由于SSVEP在耳后区域的响应信号较弱，最终的系统性能受限。为提升SSVEP-BCI的耳后应用性能，本研究引入左右视野刺激范式，设计耳机与凝胶电极结合的采集方式，开发了一套便携性的耳后SSVEP脑机接口应用系统。方法 系统由刺激与反馈端、数据采集端、数据处理系统3部分构成，其中刺激与反馈端实时进行SSVEP刺激及结果显示；数据采集端可实时获取耳后区域8通道的脑电数据，分别支持贴片湿电极及凝胶电极方案；数据处理系统对采集到的信号实时处理识别，并将结果反馈至刺激与反馈端。最终，为验证系统性能，研究分别采用湿电极与凝胶电极的系统方案在开放环境进行了标准SSVEP刺激与左右视野SSVEP刺激的在线对照试验。结果 在线验证试验中，凝胶电极的采集方式达到95.8%±5.3%的识别正确率及(22.9±3.0) bits/min的信息传输速率，与耳后湿电极方案效果接近。且左右视野刺激范式较标准范式的识别正确率提高了40.9%,信息传输速率提高了14.3 bits/min。结论 以上结果表明，基于左右视野刺激范式的耳后SSVEP-BCI系统取得了很好的应用效果，使用者可快速开展脑机交互应用，有望将SSVEP-BCI推广至更广泛的应用场景。

• 单位
  清华大学; 中国信息通信研究院