以生理訊號為基礎之人機介面設計與應用---人類操控機器的新模式---子計畫三---腦部活動之電生理訊號源模型建立、估算、與分析(I)

Abstract

傳統以腦電波儀為基礎之腦機介面（EEG-based Brain-Computer Interface）研究是在受試 者的頭皮貼上EEG 電極，然後利用在電極上所量測到的頭皮電位波形來進行訊號分類並轉 換成控制命令，以操控電腦或機器執行該受試者的意念所相對應的任務。由於在電極上所量 測的電位，是由腦部所有活化區域所誘發的電生理訊號傳導至該電極位置的整體效應，因此 與控制意念或特定事件不相關的腦部活動將會干擾訊號量測與分析。為了增加腦機介面系統 的準確性、穩定度、與效能，我們擬在本計畫中開發腦部活動之電生理訊號源模型建立、估 算、與分析技術，以計算與控制意念或特定事件相關之腦部神經元活動時序訊號，腦機介面 系統即可利用這個腦部活動訊號來進行特徵擷取與訊號分類。首先，我們將採用邊界元素法 建立精準的電生理訊號源正向模型，以描述腦部活動訊號與任一個 EEG 電極量測訊號之間 的關係；接著，我們將利用線性限制最小變異空間濾波法建立腦部活動空間濾波器，以計算 大腦中任一個位置的神經元活化動態時序波形；最後，我們也將開發訊號特徵擷取與自動訊 號特徵選擇等技術，針對在進行腦機介面或腦功能實驗時受試者的特定心智狀態下，發展自 動找出訊號特徵較強且較具分辨力的腦部活動分佈區域與其相對應的一組空間濾波器的方 法，以建立特定腦部活動訊號時空模式的訊號辨識技術。