【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及神经反馈训练领域，特别涉及一种用于神经反馈训练的脑机接口系统构建方法及装置。
技术介绍
1、传统的神经反馈训练方法通过对大脑特定区域的激活程度进行闭环调节，以提高与该区域有关的认知功能，但传统神经干预方法对于认知功能的改善效果有限。大脑的功能，尤其是高级认知功能，受到更广泛脑区的支持，这些脑区相互联系构成了一个复杂的脑网络，认知功能在这复杂脑网络基础上得以涌现。基于脑机接口技术构建闭环神经反馈训练方法，能够有效调节脑网络的整体拓扑属性而不是仅仅对个别脑区的有限干预，它更直接地反应特定的认知功能，对于精神疾病的康复治疗和特殊人群的认知干预都有重要意义。并且，静息态的大脑反映了个体重要的内在固有特征，这些特征能有效甄别精神疾病。
2、现有技术中，采用脑电图eeg和功能性磁共振成像fmri作为成像模态来构建脑机接口来实现闭环的神经调节。eeg通过放置在头皮上的电极来记录大脑的电活动，其具有的高时间分辨率能够实时监测大脑活动，缺点是信噪比低且空间分辨率较低；fmri利用磁场和射频脉冲测量大脑的血氧水平变化，以监测神经活动，其具有的高空间分辨率能精确定位大脑活动区域，具有较好的成像质量，缺点是对头的动作敏感且成本高昂。
3、但是，上述技术在脑网络的反馈训练中没有考虑到大脑的静息态调节效果，对大脑的认知功能考虑不全，从而无法充分调节受反馈训练影响的脑网络的整体拓扑属性。
技术实现思路
1、本专利技术实施例提供一种用于神经反馈训练的脑机接口系统构建方法及装置
2、本专利技术实施例提供一种用于神经反馈训练的脑机接口系统构建方法，包括以下步骤：设计近红外光脑成像设备的t形通道布局；所述t形通道布局包括：采用光源和接收器成对的组合在平面上进行t形布局，相邻光源和接收器组合出数据采集通道，且组合出的多个数据采集通道能够映射到全脑；其中，所述t形通道布局用于对大脑活动处于神经反馈训练下的大脑区域的功能进行成像；所述近红外光脑成像设备用于将接收到的成像结果转换为大脑的精神状态数据；在与所述近红外光脑成像设备连接的脑机接口计算机内配置bci通信模块、带通滤波模块、基线计算和自适应模块、反馈方式选择和计算模块以及交互显示模块；其中，所述bci通信模块用于将精神状态数据转换为脑电信号；所述带通滤波模块用于从脑电信号中提取所需频率范围的信号；所述基线计算和自适应模块用于确定静息态大脑活动水平；所述反馈方式选择和计算模块用于反馈脑电信号与基线之间产生的变化；所述交互显示模块用于将反馈结果显示出来并根据显示结果调整大脑活动。
3、进一步地，所述神经反馈训练的任务包括：静息态测试任务、实时反馈训练任务和延迟反馈训练任务；所述静息态测试任务需要观察显示设备正中央的符号“+”，并保持大脑处于无思考的静息态三分钟，获取大脑的第一精神状态数据；所述实时反馈训练任务需要观察显示设备中央偏右的状态条，根据显示设备显示的提示信息调节大脑精神状态产生变化，并获取大脑的第二精神状态数据；通过第二精神状态数据的变化使状态条升高，保持三十秒后休息十五秒，并循环二十次；所述延迟反馈训练任务需要持续观察状态条并调节大脑精神状态产生变化，获取大脑的第三精神状态数据；使状态条保持静止二十五秒后，根据第三精神状态数据调节状态条，并在五秒后根据状态条获取相应成绩，休息十五秒，并循环二十次；构建七天的脑网络调节任务作为神经反馈训练，所述脑网络调节任务在开始前进行一次静息态测试任务，第一、第三和第五天分别进行一次实时反馈训练任务，第二、第四和第六天分别进行一次延迟反馈训练任务，所述脑网络调节任务在结束后进行一次静息态测试任务。
4、进一步地，所述观察显示设备需要端坐于显示设备正前方，使眼睛距离屏幕60至70厘米。
5、进一步地，所述t形通道布局用于对大脑活动处于神经反馈训练下的大脑区域的功能进行成像，具体步骤包括：通过全脑尼龙帽前额部分设置的t形通道布局对大脑前额叶区域的功能进行成像；将成像结果上传至脑机接口计算机。
6、进一步地，所述t形通道布局，具体包括：通道布局采用十二对光源和接收器的组合在平面上进行t形布局，每个光源和每个接收器组成一个数据采集通道，共组合出35个数据采集通道，相邻光源和接收器之间距离为三厘米。
7、本专利技术实施例提供一种用于神经反馈训练的脑机接口系统构建装置，包括：
8、设备设置模块，用于设计近红外光脑成像设备的t形通道布局；所述t形通道布局包括：采用光源和接收器成对的组合在平面上进行t形布局，相邻光源和接收器组合出数据采集通道，且组合出的多个数据采集通道能够映射到全脑；其中，所述t形通道布局用于对大脑活动处于神经反馈训练下的大脑区域的功能进行成像；所述近红外光脑成像设备用于将接收到的成像结果转换为大脑的精神状态数据；信号处理模块，用于在与所述近红外光脑成像设备连接的脑机接口计算机内配置bci通信模块、带通滤波模块、基线计算和自适应模块、反馈方式选择和计算模块以及交互显示模块；其中，所述bci通信模块用于将精神状态数据转换为脑电信号；所述带通滤波模块用于从脑电信号中提取所需频率范围的信号；所述基线计算和自适应模块用于确定静息态大脑活动水平；所述反馈方式选择和计算模块用于反馈脑电信号与基线之间产生的变化；所述交互显示模块用于将反馈结果显示出来并根据显示结果调整大脑活动。
9、本专利技术实施例提供一种用于神经反馈训练的脑机接口系统构建方法及装置，与现有技术相比，其有益效果如下：
10、设计近红外光脑成像设备的t形通道布局；t形通道布局包括：采用光源和接收器成对的组合在平面上进行t形布局，相邻光源和接收器组合出数据采集通道，且组合出的多个数据采集通道能够映射到全脑；其中，t形通道布局用于对大脑活动处于神经反馈训练下的大脑区域的功能进行成像；近红外光脑成像设备用于将接收到的成像结果转换为大脑的精神状态数据。在与近红外光脑成像设备连接的脑机接口计算机内配置bci通信模块、带通滤波模块、基线计算和自适应模块、反馈方式选择和计算模块以及交互显示模块；其中，bci通信模块用于将精神状态数据转换为脑电信号；带通滤波模块用于从脑电信号中提取所需频率范围的信号；基线计算和自适应模块用于确定静息态大脑活动水平；反馈方式选择和计算模块用于反馈脑电信号与基线之间产生的变化；交互显示模块用于将反馈结果显示出来并根据显示结果调整大脑活动。
11、其中，近红外光脑成像设备的t形通道布局用于对大脑活动处于神经反馈训练下的大脑区域的功能进行成像，与近红外光脑成像设备连接的脑机接口计算机中，基线计算和自适应模块用于确定静息态大脑活动水平，因此是在神经反馈训练中加入了静息态大脑活动作为参考，对大脑精神状态进行全面研究，考虑到了脑网络在神经反馈训练过程中大脑的静息态调节效果，而脑网络的神经反馈训练影响脑网络整体拓扑属性，从而实现了对脑网络整体拓扑属性的充分调节。
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1.一种用于神经反馈训练的脑机接口系统构建方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的一种用于神经反馈训练的脑机接口系统构建方法，其特征在于，所述神经反馈训练的任务包括：静息态测试任务、实时反馈训练任务和延迟反馈训练任务；
3.如权利要求2所述的一种用于神经反馈训练的脑机接口系统构建方法，其特征在于，所述观察显示设备需要端坐于显示设备正前方，使眼睛距离屏幕60至70厘米。
4.如权利要求1所述的一种用于神经反馈训练的脑机接口系统构建方法，其特征在于，所述T形通道布局用于对大脑活动处于神经反馈训练下的大脑区域的功能进行成像，具体步骤包括：
5.如权利要求1所述的一种用于神经反馈训练的脑机接口系统构建方法，其特征在于，所述T形通道布局，具体包括：
6.一种用于神经反馈训练的脑机接口系统构建装置，其特征在于，包括：
【技术特征摘要】
1.一种用于神经反馈训练的脑机接口系统构建方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的一种用于神经反馈训练的脑机接口系统构建方法，其特征在于，所述神经反馈训练的任务包括：静息态测试任务、实时反馈训练任务和延迟反馈训练任务；
3.如权利要求2所述的一种用于神经反馈训练的脑机接口系统构建方法，其特征在于，所述观察显示设备需要端坐于显示设备正前方，使眼睛距离屏幕6...
【专利技术属性】
技术研发人员：曾令伟，王秀超，孙科伟，文治洪，
申请(专利权)人：中国人民解放军空军军医大学，
类型：发明
国别省市：
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