运动想象EEG背景知识

1. 定义：

   “脑”指有机生命形式的脑或神经系统；“机”指处理或计算的设备；“接口”指用于信息交换的中介物；脑机接口（BCI系统）可定义为人或动物脑与外部设备间创建的用于信息交换的连接通路

2. 实现：

   信号采集>>信号预处理>>特征提取>>分类识别>>反馈

   信号采集：采集EEG（脑电信号），用于采集的BCI系统分为侵入式和非侵入式两种。侵入式BCI需要将电极植入颅内，可以获得具有高信噪比的脑电信号，但是具备很大的危险性；非侵入式BCI具备无创特点，将电极置于被试者的头皮，安全无损伤，但是易受到肌电信号和眼电信号，信噪比较低；根据实际情况，目前研究主要采用非侵入式BCI。

   信号预处理：主要指滤波，包括对信号进行时域、空域、频域等进行滤波，目的是减少信号中的伪迹与干扰，降低噪声对脑电信号的影响，提升与受试者思维活动任务相关的脑电信号的占比，以便进行后续分析。

   特征提取：是BCI技术最为关键的部分，对预处理的脑电信号进行时、空、频域的分析，将原始脑电信号不易被观察和检测的特征提取出来，以供分类器学习和分类，特征提取方法包括FFT、小波变换以及功率谱估计等。

   分类识别：是BCI技术另一项重要组成部分，分析提取的信号特征进行分类器的构建，再使用分类器对不同类别的脑电信号进行分类，将其转化为控制命令输出给控制器，分类方法有KNN分类器、线性判别分类器、Fisher分类器、支持向量机和BP神经网络等。

3. 脑电信号

   脑电信号分为自发性和诱发性两种，自发性EEG是在没有特定外界刺激的情况下大脑皮层的神经元自发性的进行电活动；诱发性EEG指由感官刺激引起的大脑皮层某一区域的电位的节律性变化。

   自发性的EEG变化范围一般在1-30Hz之间，一般根据频率分为4个波段：

   Delta波：0.5-4Hz，一般在大脑皮层的额叶和枕叶出现，振幅为20-150uv，只有在极度疲乏、器官病变或者深度睡眠的情况下才会出现；

   Theta波：4-8Hz，一般在大脑皮层的额叶和顶叶出现，振幅为20-150uv，正常人在疲倦或缺氧时可以产生，精神类疾病患者也可以检测到该波；

   Alpha波：8-13Hz，一般在大脑皮层的枕骨区出现，振幅为20-200uv，人在精神放松状态并且闭眼时可以检测到该节律，睁眼时消失，一般将其作为人睁眼闭眼的依据；

   Beta波：14-30Hz，一般在大脑皮层的枕骨区出现，振幅为5-20uv，医学上一般认为在人受到惊吓或高度紧张状态时出现，该节律与事件相关电位联系紧密，在BCI系统的研究中占据着重要地位；

   此外，u波在关于运动想象思维任务的BCI研究中占据着重要地位，该节律主要出现在大脑的运动感觉皮层，频率范围是8-12Hz，与人的躯体运动有着密切关系。

4. 研究难点：

   第一，系统的稳定性和抗噪能力

   第二，实时性及分类的正确率