腦機介面習題

9-12章習題

填空題

1. EEG電極分為 主動電極 和 被動電極 ，其中 被動電極 直接與放大器連線， 主動電極 包含一個1~10倍的前置放大。
2. 除抗混淆濾波器，放大系統也包含由電阻器、電容器構成的模擬濾波器，把訊號頻率內容限制在一個特定的頻率範圍，這些模擬濾波器稱為RC濾波器，RC濾波器分為 高通濾波器 、 低通濾波器 、 帶通濾波器 和 帶阻濾波器 。
3. BCI研究人員和相關的開發人員在使用BCI控制AT應用時可以有兩種選擇方式： 同步控制 和 非同步控制 。
4. 對硬體採集到的腦電訊號進行分析併產生實時輸出的是決定和協調實際執行的BCI軟體，BCI軟體包含四個關鍵部件： 訊號處理模組 、 特徵提取模組 、 特徵分類模組 和 控制介面模組 。
5. 在頭皮的兩個電極之間測量電極阻抗的方式分為： 單端阻抗測量 ，測量訊號電極和參考電極之間的阻抗； 差分阻抗測量 ，測量兩個訊號電極之間的阻抗。

多選題

1. 下面哪一個選項不是BCI系統的初始化操作協議？

   • D. 自引數化協議

2. 下面哪一個不是EEG電極的常用材料？

   • C. 銅

3. 下面哪一個不是在選擇濾波器時需要考慮的因素？

   • B. 訊號幅值

4. 下面哪一個說法不正確？

   • B. ECoG訊號具有比EEG訊號更低的幅值

5. 下面哪一項不是用來描述獨立的腦-機介面/輔助技術系統？

   • D. 這種BCI需要進行簡單配置來滿足不同AT裝置的需求

問答題

1. 我們在設計腦-機介面系統時要選擇合適的放大器，這樣才能保證採集到的訊號被有效地識別，在選擇放大器的時候，需要從哪幾個方面考慮？

   • 放大器的增益：需要足夠的增益來放大微弱的腦電訊號，使其能被後續的訊號處理系統有效地處理。
   • 噪聲效能：放大器應具有低噪聲特性，以避免對微弱訊號的干擾。
   • 頻率響應：放大器的頻率響應應覆蓋EEG訊號的有效頻率範圍，一般為0.5Hz到70Hz。
   • 輸入阻抗：放大器應具有高輸入阻抗，以避免對EEG訊號的衰減。
   • 共模抑制比（CMRR）：放大器應具有高CMRR，以減少共模干擾訊號的影響。

2. P300事件相關電位是腦-機介面系統中常用的一種ERP成分，請簡要說明一下P300事件相關電位的特性；請寫出常用於誘發P300事件相關電位的實驗正規化的名稱，並指出這種實驗正規化的屬性；請簡要說明基於P300訊號的BCI系統的優勢。

   • P300事件相關電位的特性：

     • P300是一個正向的電位波，通常在刺激後約300毫秒出現。
     • P300的幅度與個體對刺激的注意程度和記憶負荷有關。
     • P300通常在頭皮的中央和頂葉區域測量到。

   • 常用於誘發P300事件相關電位的實驗正規化的名稱及其屬性：

     • Oddball正規化：在這一正規化中，個體會被呈現一系列標準刺激和少量的目標刺激，目標刺激會隨機出現，個體需要對目標刺激做出反應。

   • 基於P300訊號的BCI系統的優勢：

     • P300訊號具有明顯的時間鎖定特性，便於識別和處理。
     • P300的誘發無需使用者進行復雜的訓練，使用者容易上手。
     • P300訊號對注意力的要求明確，系統響應相對準確。

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13-16章習題

選擇題

1. 如右圖所示，請問圖中藍色曲線表示的下列哪種電位？

   • B. SSVEP電位

2. 腦電(EEG)無法記錄以下哪種活動？

   • D. 50~100 Hz的γ活動

3. 以下哪種不屬於頻率分析方法？

   • C. 共平均參考

4. 以下哪個不屬於基於SSVEP的腦-機介面的優勢？

   • D. 沒有注視依賴性

5. 以下哪個不屬於基於SCPs的腦-機介面的問題？

   • A. 不適用於患有嚴重ALS的使用者

填空題

1. 分析感覺運動皮層活動的主要方法有： 頻域分析 和 時域分析。
2. 慢皮層電位是一種事件相關電位，通常包括 負電位 變化，該變化先於實際的或想象的運動和認知任務(如心算)，被認為是代表準備行動的皮層啟用，慢皮層電位之後通常是一個 正電位 ，稱為運動相關電位。
3. 感覺運動節律(SMR)是指在感覺運動皮層記錄的電場或磁場的振盪，SMR會隨運動行為而變化，在運動行為期間SMR下降稱為 去同步化 現象，在運動行為期間SMR增加稱為 同步化 現象。
4. 根據電極放置位置可將BCI分為：非侵入式BCI和侵入式BCI，不同於非侵入BCI只能記錄 皮層表面的電訊號 ，侵入式BCI可以從細胞外空間同時記錄兩類訊號： 區域性場電位(LFPs) 和 單細胞活動 。
5. 皮層腦電(ECoG)可能提供高於EEG的效能，並且需要更少的訓練，這個優勢可能主要是由於ECoG能夠記錄 高頻 活動，而EEG中卻無法得到。

問答題

1. 皮層腦電是從頭骨下面的位置記錄腦電訊號的技術，請簡述與腦電(EEG)相比，皮層腦電具有哪些優勢？

   • 更高的訊雜比：由於ECoG電極放置在硬腦膜下，能夠記錄到更清晰的訊號，相比EEG受頭皮和顱骨干擾較少。
   • 更高的空間解析度：ECoG電極距離腦源更近，空間解析度可以達到毫米級，而EEG通常為釐米級。
   • 更廣的頻率範圍：ECoG能夠記錄到更高頻率的腦電活動，EEG通常受限於較低頻率範圍。
   • 更穩定的訊號：ECoG電極相對穩定，不易受到外部干擾和運動偽影的影響。

2. 下圖是幾種不同的視覺誘發電位刺激正規化，請分別簡述它們的名稱及特點。
   

   • (a) 脈衝刺激正規化：透過在視覺領域內反覆閃爍的光源，誘發視覺誘發電位。這種正規化的特點是能提供高頻的視覺刺激，適合研究高頻視覺誘發電位。

   • (b) 頻閃刺激正規化：使用固定頻率的閃爍光源，誘發穩態視覺誘發電位(SSVEP)。特點是可以透過頻率的變化來編碼資訊，常用於腦-機介面系統。

   • (c) 條紋反轉刺激正規化：利用週期性反轉的條紋圖案來誘發視覺誘發電位。特點是能夠引起強烈的視覺反應，常用於視覺系統的功能研究。

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