穩態視覺誘發電位 SSVEP 簡介

2022-07-30 12:06:10 字數 1450 閱讀 6941

目錄誘發電位主要有視覺誘發電位、聽覺誘發電位以及觸覺誘發電位三種。視覺誘發電位由於簡單、方便被廣泛應用於腦電訊號的研究中。當視覺收到光或者圖形閃爍等刺激時,腦電訊號的電位會發生變化,這些電位的變化就是視覺誘發電位(visual evoked potential, vep)。

視覺誘發電位可以大致分為三類:

1.瞬時視覺誘發電位(transient visual evokedpotential, tvep);

2.穩態視覺誘發電位(steady-state visual evokedpotential, ssvep);

3.偽隨機碼視覺誘發電位。

關於ssvep訊號的原理,主流觀點認為大腦裡分布的各種神經網路都有其固有的諧振頻率,在正常狀態下,這些神經網路都是互不同步的,也是雜亂無章,沒有規律的,此時的腦電訊號是自發腦電。當施加乙個恆定頻率的外界視覺刺激時,與刺激頻率或諧波頻率相一致的神經網路就會產生諧振,導致大腦的電位活動在刺激頻率或諧波頻率處出現明顯變化,由此產生ssvep訊號。

從生理上看,大腦的部位各有分工,不同皮層區域的感覺、運動、認知模組相互獨立,如下圖所示,但各個功能模組相互協作,形成乙個有機的整體。在大腦處理感知資訊的過程中,多種模組並行工作。基於ssvep訊號的bci系統就是通過檢測枕葉視覺區的eeg訊號來判斷大腦的思維活動。

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當人體受到乙個固定頻率的閃爍或者變換模式的視覺刺激時,大腦皮層的電位活動將被調製,從而產生乙個連續的且與刺激頻率有關(刺激頻率的基頻或倍頻處)的響應,這個響應具有和視覺刺激類似的週期性節律,即為穩態視覺誘發電位(ssvep)。ssvep訊號表現在eeg腦電訊號中則是在功率譜中能在刺激頻率或諧波上出現譜峰。通過分析檢測譜峰處對應的頻率,即能檢測到受試者視覺注視的刺激源,從而能識別受試者的意圖。

在使用視覺刺激裝置來獲取ssvep訊號時,在大腦皮層中與枕葉視覺區有關的腦電信道主要有六個,如下圖:

誘發ssvep訊號時對刺激源有一定的要求,在針對ssvep訊號的現實工程應用中要注意以下幾點:

(1)能誘發ssvep幅度隨頻率變化的響應曲線大致可以分為三個區域:低頻區(4~15hz), 中頻區(15~30hz), 高頻區(30~60hz)。不穩定的頻率無 法誘發穩定的ssvep訊號,將嚴重影響對訊號識別的準確率,因此穩定的刺激頻率是必須的。

(2)不同人的ssvep訊號幅值不盡相同,對相同頻率的響應敏感程度也存在差異,同時,由於諧波成分的存在,要盡量避免乙個刺激頻率是另乙個刺激頻率的整數倍,否則將容易引起識別錯誤的情況。

(3)誘發ssvep訊號的刺激源要具有友好性,滿足受試者對於舒適性的要求,刺激頻率過高或是刺激強度過大容易導致視覺疲勞而影響視力健康,甚至會誘發癲癇樣腦電活動。

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