基于初級(jí)運(yùn)動(dòng)皮層神經(jīng)接口的運(yùn)動(dòng)控制機(jī)制探索及運(yùn)動(dòng)辨識(shí).pdf

1、隨著微電極制造及多通道神經(jīng)信號(hào)記錄技術(shù)的不斷發(fā)展，從生物體提取神經(jīng)元放電活動(dòng)，并將其同計(jì)算機(jī)等外部裝置連接通訊的神經(jīng)接口系統(tǒng)正受到越來越多的關(guān)注。本文基于靈長(zhǎng)類動(dòng)物神經(jīng)接口，針對(duì)初級(jí)運(yùn)動(dòng)皮層，對(duì)靈長(zhǎng)類動(dòng)物的自適應(yīng)運(yùn)動(dòng)神經(jīng)控制機(jī)制以及運(yùn)動(dòng)辨識(shí)進(jìn)行了深入探究。
　　論文探究了猴子在不同干擾任務(wù)條件下的自適應(yīng)運(yùn)動(dòng)控制的神經(jīng)機(jī)制。提出在猴子自適應(yīng)運(yùn)動(dòng)過程中，初級(jí)運(yùn)動(dòng)皮層存在一種動(dòng)態(tài)經(jīng)濟(jì)性神經(jīng)元調(diào)配機(jī)制，通過改變調(diào)制運(yùn)動(dòng)方向和角度的神經(jīng)元個(gè)

2、數(shù)完成不同條件下的運(yùn)動(dòng)任務(wù)。在此基礎(chǔ)上，結(jié)合我們先前關(guān)于猴子行為學(xué)數(shù)據(jù)的分析，提出一個(gè)適用于類似任務(wù)的自適應(yīng)運(yùn)動(dòng)控制框架假設(shè)，將行為運(yùn)動(dòng)水平上的經(jīng)濟(jì)性與神經(jīng)系統(tǒng)細(xì)胞水平上的經(jīng)濟(jì)性納入同一框架，揭示了生物自適應(yīng)運(yùn)動(dòng)中的經(jīng)濟(jì)性原則，符合生物進(jìn)化的基本方向。
　　基于初級(jí)運(yùn)動(dòng)皮層神經(jīng)元放電信號(hào)，利用常用的模式識(shí)別算法，對(duì)猴子的運(yùn)動(dòng)意圖進(jìn)行辨識(shí)。發(fā)現(xiàn)在解碼不同的運(yùn)動(dòng)變量時(shí)，選擇合適的神經(jīng)元對(duì)于解碼效果影響很大；同時(shí)，不同類別神經(jīng)元對(duì)不同變

3、量解碼的差異也證實(shí)了基于雙因素方差分析對(duì)神經(jīng)元進(jìn)行功能分類的有效性。此外，基于合適的神經(jīng)元在運(yùn)動(dòng)真正實(shí)施之前的運(yùn)動(dòng)準(zhǔn)備階段就能較為準(zhǔn)確地提取運(yùn)動(dòng)意圖，這對(duì)智能假肢的神經(jīng)控制具有重要意義。
　　論文還使用經(jīng)典的卡爾曼濾波算法對(duì)猴子手的運(yùn)動(dòng)軌跡進(jìn)行跟蹤。通過選擇合適的神經(jīng)元活動(dòng)和運(yùn)動(dòng)軌跡，用最小二乘和極大似然估計(jì)對(duì)模型中的關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行估計(jì)，構(gòu)建猴子手運(yùn)動(dòng)軌跡的卡爾曼濾波模型。結(jié)果表明采用構(gòu)建的卡爾曼濾波器可以有效實(shí)現(xiàn)對(duì)猴子手運(yùn)動(dòng)軌跡的