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基于fNIRS-BCI的特定任務刺激持續時間的相關研究

瀏覽次數:799 發布日期:2023-5-22  來源:本站 僅供參考,謝絕轉載,否則責任自負

01

 研究背景

不同刺激類型對血液動力學反應(hemodynamic response,HR)信號的影響是fNIRS的研究領域之一。相關研究包括噪聲刺激、checkerboard刺激。迄今為止的問題在于,關于刺激持續時間在不同腦區對HR信號影響的研究還未有,并且也缺少刺激時長的標準。此文將嘗試使用不同的刺激類型對不同腦區的影響,并嘗試將刺激標準化。
 

02

研究方法
 

2.1、被試

十位男性被試,年齡在27.2 ± 4.5之間。所有被試健康,為右利手。
 

2.2、實驗設定

設備使用ISS Imagent 的fNIRS。三種范式:右手食指敲擊,右手食指戳擊,checkerboard任務。每種任務刺激時長包括1,3,5,7,10,15s六種。右手食指敲擊任務被要求越快越好,checkerboard任務被要求看19英寸的屏幕,右手食指戳擊任務被要求以2Hz的頻率隨機戳任何位置。被試被隨機指定三種任務的順序,每個任務需完成6個trials,累計共18次任務。

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2.3、設備設置

設備設置如下圖,共4個探測器16個光源以690nm和830nm的波長工作,采樣頻率為15.625hz,光源按照10-20系統放置。

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2.4、預處理

用4階butterworth濾波器阻斷0.15Hz以下的低頻噪聲。同時,根據每個trial持續的時間長短設定低通截至頻率為1/持續時長,例如35s任務的低通截止頻率為1/35-0.028Hz。用基于閾值的對偶向量相位分析來檢測initial dip,向量包括ΔHbO, ΔHbR,ΔHbT,ΔCOE四個成分。

 

03

研究結果

數據處理使用ISS Imagent提供的軟件。

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ΔHbO信號只有在1s戳擊任務下檢出initial dip,其他更長刺激持續時間為檢出initial dip。在實驗開始后5s信號達到峰值,12s后達到基線水平。每個刺激互相間隔20s左右才能互不影響。同時實驗結果證明3s刺激任務并不能比1s刺激任務有更好的效果。

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上表三個任務建議的刺激持續時間。
 

04

實驗結論

此文通過實驗標準化了不同任務的刺激持續時間,checkerboard任務建議7s,手指戳擊任務建議5s,手指敲擊任務建議10s。而且,nitial dip只需更短的時間即可檢出,此時建議1s的刺激。

 

Task-specific stimulation duration for fNIRS brain-computer interface. M. N. AFZAL KHAN et al. IEEE Access.

DOI: 10.1109/ACCESS.2020.2993620

發布者:上海心儀電子科技有限公司
聯系電話:021-52822108/021-52822105/021-52822106
E-mail:cairui@psytech.com.cn

標簽: fNIRS-BCI
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