双向多维脑机接口关键技术及其应用研究

本项目将研究以信号稀疏表示、张量分析、多变量模式分析与解码为核心的脑信号分析算法，为脑机接口系统研究提供算法支持；将整合不同脑信号范式或不同脑信号，建立多模态混合脑机接口，实现脑机接口多维多功能目标控制；研究神经反馈，设计基于神经反馈的脑机接口用户训练模式，及在线脑机接口系统自适应算法，提高用户和脑机接口系统间的交互自适应能力；建立基于神经反馈的双向脑机接口，优化设计残疾人运动康复训练范式和效果评估体系，该评估体系包括EEG-fMRI混合脑机接口的参与；开发面向应用的脑机接口系统，包括脑机接口鼠标与网络浏览器、脑机接口虚拟车控制、整合无人驾驶技术的脑机接口残疾人轮椅、基于虚拟环境的脑机接口残疾人运动康复训练系统、脑机接口残疾人上肢运动康复机器人训练系统。

脑机接口的研究是目前国际上的前沿热点，涉及脑科学、医学、数学、计算机科学、信号处理、自动控制、传感器等多个学科领域，具有重要科学意义与应用前景。脑机接口在残疾人的神经功能辅助与康复、脑科学研究、增强人机接口等方面具有重要应用。本项目首先以信号稀疏表示、张量分析、多变量模式分析与解码为基础，建立了系列脑信号分析算法，为脑机接口系统研究提供了算法支持；进一步整合不同脑信号范式或不同脑信号，建立了多种多模态混合脑机接口，包括基于运动想象与P300的脑机接口，基于P300和SSVEP的脑机接口，视听觉脑机接口等等，实现了脑机接口多维多功能目标控制；建立了神经反馈构建方法，设计了基于神经反馈的脑机接口用户训练模式，及在线脑机接口系统自适应算法，提高了用户和脑机接口系统间的交互自适应能力；建立了基于神经反馈的双向脑机接口，设计了残疾人运动康复训练范式，并用于中风病人的康复训练，取得了显著效果；开发了系列面向应用的脑机接口系统，包括脑机接口鼠标与网络浏览器、整合无人驾驶技术的脑机接口残疾人轮椅、基于虚拟环境的脑机接口残疾人运动康复训练系统、面向意识障碍病人的意识检测与临床诊断脑机接口系统等。这些成果丰富了脑机接口的基础理论与关键技术，并将促进了脑机接口技术的应用。