[00920442]脑神经电活动的时空模式分析系统

该课题是在河北省自然科学基金的资助下，由河北工业大学完成。由于脑神经活动时伴随着电流，这为观测活体脑的工作过程开启了一个难得的窗口。随着基于脑电信号处理与脑功能分析的发展，要求其同时具有高时间分辨率和高空间分辨率，这一趋势正逐步成为脑科学研究领域的一个前沿和焦点。该课题利用头皮电极记录到的时空脑电数据，在三维空间内对脑神经电活动进行源定位的同时，反映其随时间演变的历程。具体研究了适合动态数据环境的、抗噪能力强的增量式非线性维数约减算法，以识别出隐藏在高维原始脑电数据中的低维结构，从而进行信号的增强和任务响应的提取；提出了超球面支持向量多类分类器的构造方法及其在脑电信号识别中的应用；提出了利用多输入输出的支持向量回归算法求解脑电偶极子源参数；建立了模块化分级决策系统进行脑电时－空模式分析的形式；基于所形成的算法初步开发了一套时空脑电信号仿真计算和分析软件；并通过相关的实验验证了所提方法的有效性和正确性。该课题以整合的观点，将时空脑电信号作为一个整体进行处理，根据建模样本自动地捕获脑电信号中的非线性动态信息，而无需知道研究对象内在的数学模型形式，为脑电动态分析提供了一条较为通用的途径。所取得的成果可在进行脑科学的基础研究方面发挥作用，所开发的对时空脑电数据的分析、识别和源定位系统在探讨某些脑病理生理功能，进而为临床医学、认知研究以及脑机接口等技术提供依据。为进一步在实际中得到广泛应用，还需完善各部分成果的配套衔接，规范各模块的软件设计，并加强实验验证工作。