恭喜華南理工大學余翊宸獲國家專利權
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龍圖騰網恭喜華南理工大學申請的專利基于視聽匹配錯誤監測的腦機接口系統獲國家發明授權專利權,本發明授權專利權由國家知識產權局授予,授權公告號為:CN119512365B 。
龍圖騰網通過國家知識產權局官網在2025-05-02發布的發明授權授權公告中獲悉:該發明授權的專利申請號/專利號為:202411525731.8,技術領域涉及:G06F3/01;該發明授權基于視聽匹配錯誤監測的腦機接口系統是由余翊宸;肖君;麥哲穎;樊子祺;黃璟彤設計研發完成,并于2024-10-30向國家知識產權局提交的專利申請。
本基于視聽匹配錯誤監測的腦機接口系統在說明書摘要公布了:本發明公開了一種基于視聽匹配錯誤監測的腦機接口系統,根據視聽匹配錯誤三種反饋范式獲取的EEG數據,應用ERP分析,提取與視聽匹配錯誤相關的重要ERP組分,從而解讀特定時間窗內的神經反應;隨后,基于時頻分析,捕捉腦電信號在不同波段的動態變化,并結合腦電活動的相位一致性ITPC來揭示不同反饋模式下腦電活動的可靠性與穩定性;最后,通過改進型EEGNet模型,實現對信號的自動特征提取與高效分類,提高了系統的魯棒性和泛化能力。腦電信號具有高度非線性和特異性,通過將ERP分析、時頻分析與深度學習模型結合,有助于更有效地理解視聽匹配錯誤潛在的神經機制,提高腦機接口系統的性能并應用于錯誤處理相關障礙的臨床研究。
本發明授權基于視聽匹配錯誤監測的腦機接口系統在權利要求書中公布了:1.基于視聽匹配錯誤監測的腦機接口系統,其特征在于,包括:視聽刺激模塊,用于在不同反饋模式下向受試者提供視聽匹配正確刺激和視聽匹配錯誤刺激,誘發其腦電中的N400信號以及相應的頻段活動;其中,選取生活用品圖片作為視覺刺激,錄制這些生活用品名稱的語音作為聽覺刺激,受試者同時接受視覺刺激和聽覺刺激,設定視聽匹配正確刺激為視覺刺激和聽覺刺激對應同一種生活用品,反之則為視聽匹配錯誤刺激;視聽匹配正確刺激和視聽匹配錯誤刺激以等于或低于4:1的比例隨機構成一個刺激序列,每個刺激序列包括至少10個刺激;每個受試者需要接受3種反饋模式的實驗范式,分別是:全回應,即對所接受到的所有刺激做出按鍵回應,這一反饋模式模擬了日常生活中對信息的反應,提供了一個全面的視角來探討視聽匹配處理過程;單回應,即當受試者接受到視聽匹配錯誤刺激時做出按鍵回應,這一反應模式使得實驗能夠專注于N400成分的顯著增強,為理解大腦在遇到視聽匹配錯誤時的處理機制提供數據支持;無回應,即受試者對所有刺激均不需要做出回應,這一反饋模式下能夠更好地理解大腦在無外部干擾情況下如何進行語義處理,從而揭示出基礎的認知過程;每個反饋模式至少包含30個刺激序列;信號采集模塊,用于獲取受試者在不同反饋模式下監測通道的大腦神經元電活動,實時測量對視聽刺激反應的神經響應信號;其中,根據需要關注的腦電信號在頭皮上的分布特點進行選定的通道作為監測通道;數據預處理模塊,用于在每個反饋模式的任務結束后,對獲得的原始腦電信號數據進行濾波、眼電偽跡去除以及分段預處理,得到預處理后的視聽匹配正確刺激和視聽匹配錯誤刺激腦電信號分段數據;ERP監測模塊,用于監測受試者大腦在接受到視聽匹配正確刺激和視聽匹配錯誤刺激后毫秒級的電位反應,利用預處理后的視聽匹配正確刺激和視聽匹配錯誤刺激腦電信號分段數據繪制ERP圖像,通過比較監測通道中視聽匹配正確刺激和視聽匹配錯誤刺激下ERP圖像里N400組件幅值的差異來監測視聽匹配錯誤特征的出現;時頻監測模塊,用于監測受試者大腦在接受到視聽匹配正確刺激和視聽匹配錯誤刺激后腦電信號的頻率隨時間的動態變化,利用預處理后的視聽匹配正確刺激和視聽匹配錯誤刺激腦電信號分段數據繪制事件相關頻譜擾動ERSP圖像和ITPC圖像來監測視聽匹配錯誤特征的出現;其中,ERSP圖像用于反映大腦在不同頻段活動隨時間的變化,ITPC圖像用于揭示ERSP圖像中頻段活動的穩定性與可靠性;深度學習監測模塊,采用了一個改進型EEGNet模型對預處理后的視聽匹配正確刺激和視聽匹配錯誤刺激腦電信號分段數據進行交叉驗證,通過模型在交叉驗證的驗證集上的表現效果來判斷是否監測到視聽匹配錯誤;其中,改進型EEGNet模型包括以下改進:①增加超參數優化部分,通過超參數優化使模型在不同受試者的監測中均表現出高性能;②引入L2正則化,通過L2正則化避免在交叉驗證過程中出現過擬合的現象;③引入時間窗,通過時間窗使模型專注于視聽匹配正確刺激和視聽匹配錯誤刺激分段數據中某些目標時間段,從而提高模型的效率和準確率,其中目標時間段為ERP圖像中N400成分可能出現的時間段;綜合評估模塊,根據在ERP監測模塊獲取的ERP圖像、時頻監測模塊獲得的ERSP圖像、ITPC圖像以及深度學習監測模塊獲得的交叉驗證的平均準確率來綜合評估是否監測到視聽匹配錯誤。
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