脊髓损伤用户操作脑机接口行走模拟器
摘要
背景：脊髓损伤 (SCI) 可能导致受影响个体无法行走。由于目前尚无针对 SCI 的恢复性治疗方法，人们一直在寻求诸如脑控假肢等新方法。我们最近的研究表明，脑机接口 (BCI) 可用于控制虚拟现实环境 (VRE) 中的行走，这表明用于行走的 BCI 控制下肢假肢是可行的。然而，我们 BCI 的可操作性尚未在 SCI 人群中进行测试。方法：五名因 SCI 导致截瘫或四肢瘫的受试者接受了 10 分钟的训练，期间他们在静息和行走的本体感觉运动想象 (KMI) 之间交替，同时记录其脑电图 (EEG)。随后，受试者执行面向目标的在线任务，利用 KMI 控制虚拟角色的线性行走，并在 VRE 内的指定点连续停止 10 次。在 5 个实验日内进行了多次在线试验。结果：静息和行走的分类准确率经离线估计，在不同受试者和日期间范围为 60.5% (p=0.0176) 至 92.3% (p=1.36*10^-20)。在在线任务中，所有受试者均实现了有目的的控制，平均表现为在 273 +/- 51 秒内成功停止 7.4 +/- 2.3 次 (p<0.01)。所有受试者在整个研究期间均保持了有目的的控制，且其在线表现随时间推移有所提高。结论：结果表明，SCI 受试者可以有目的地操作自 paced BCI 行走模拟器以完成面向目标的行走任务。该 BCI 系统的操作需要简短的训练，直观易懂，并且对受试者间及日复一日的神经生理变异具有鲁棒性。这些发现表明，未来用于 SCI 后步态康复或恢复的 BCI 控制下肢假肢可能是可行的。
引用
@article{arxiv.1209.1859,
title = {Operation of a Brain-Computer Interface Walking Simulator by Users with Spinal Cord Injury},
author = {Christine E. King and Po T. Wang and Luis A. Chui and An H. Do and Zoran Nenadic},
journal= {arXiv preprint arXiv:1209.1859},
year = {2012}
}
备注
17 pages, 7 figures, 5 tables, supplementary video link (http://www.youtube.com/watch?v=K4Frq9pwAz8)