项目名称: 大鼠前肢运动的神经解码策略研究

项目编号: No.61305147

项目类型: 青年科学基金项目

立项/批准年度: 2014

项目学科: 自动化技术、计算机技术

项目作者: 于毅

作者单位: 新乡医学院

项目金额: 25万元

中文摘要: 植入式脑机接口是将电极植入人或动物的大脑皮层,获得神经元发放模式的信息,并且利用该信息来修复人或动物的感觉、运动等功能。目前,该研究已经成为生命科学的研究热点,并且取得了重大突破,但是在神经解码方面的研究仍面临巨大的挑战。本项目拟以大鼠为研究对象,研究基于运动皮层神经元锋电位序列的解码方法。针对现有解码方法受限于线性、静态的假设,建立基于广义回归神经网络的解码方法,实现非线性、动态的神经解码,提高传统线性、静态的解码效率;针对目前的单层解码策略,提出两层神经解码策略,并由两种较易实现的方法来完成,降低解码过程的计算消耗,并能够同时解码离散和连续运动;为了将各个神经元对运动信息的调制能力都达到最大化,本项目提出基于精细时移的神经解码策略,进一步改进解码模型的预测效果和效率,通过本项目的研究,期望获得高效、新颖的神经解码策略,为深入了解大脑的信息编码和运动控制机制奠定基础。

中文关键词: 脑机接口;神经解码;概率神经网络;广义回归神经网络;精细时移

英文摘要: The implantable brain computer interface implanted electrodes in thecerebral cortex of human or animal to get the neural firing information, and used this information to restore the sensory and motor functions of the human or animal. At present, the study has become research focus of information field, and has made major breakthrough. However,it still faces huge challenge in neural decoding. In this project, rat's forelimb movement is studied, and decoding algorithms based on spike trains are proposed. Limited by linear and static assumptions, the existing method for decoding doesn't perform well. Neural decoding method based on general regression neural network is established to achieve non-linear, dynamic neural decoding, and improve the efficiency of traditional linear, static decoding method; two-stage decoding strategy is proposed and achieved by two easy methods.This strategy is aimed to reduce the calculation consumption in the decoding process, and decode discrete and continous movement simultaneously; neural decoding method based on precise time shift is proposed to further improve the decoding efficiency. This method enlarges neuron's modulation capabilities of the movement information. Efficient and novel neural decoding strategies will be realized through this research, and this will be useful for

英文关键词: Brain Machine Interface;Neural Decoding;Probabilistic Neural Network;General Regression Neural Network;Precise Time Shift

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脑机接口的英文名称是brain-computer interface,简称BCI,也称作brain-machine interface或direct neural interface。脑机接口(BCI)提供了大脑与计算机或其他外部设备之间的直接通信连接。通过加强或替代人类的工作能力,它们提供了更大的自由度,并在康复、情感计算、机器人、游戏和神经科学等各个领域有潜在的应用。脑机接口是一个多学科交叉形成的研究领域,涉及信息学、神经学、材料学、生物学、医学、心理学、工程学等,是各学科基础理论交叉的集合体。

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