包邮脑-机接口原理与实践

第1篇诸论
第1章脑—机接口：阳光下的新事物
1.1脑—机接口简介
1.2脑—机接口术语
1.2.1脑—机接口术语的起源和目前的定义
1.2.2与脑—机接口同义或附属的术语
1.2.3与脑—机接口相关的神经技术
1.3脑—机接口6个重要的主题
1.3.1脑—机接口创建了本质上不同于自然输出的新的中枢神经系统输出
1.3.2脑—机接口操作取决于两个自适应控制器的交互
1.3.3选择信号类型和大脑区域
1.3.4识别并避免伪迹
1.3.5脑—机接口输出命令：目标选择或过程控制
1.3.6有效性验证和宣传：有效的脑一机接口应用
1.4小结
参考文献
第2篇用于脑—机接口的脑信号
第2章在运动皮层和相关脑区的神经元活动
2.1引言
2.2大脑解剖综述
2.2.1中枢神经系统方向的术语
2.2.2大脑皮层结构
2.2.3大脑新皮质的6层结构
2.2.4皮层下区域
2.2.5皮层传出神经投射
2.3大脑皮层的运动和感觉区域
2.4大脑皮层区域和运动控制
2.4.1时间维度：规划与控制
2.4.2编码维度：抽象与具体的编码
2.4.3复杂性维度：复杂与简单的运动
2.4.4源维度：外部与内部运动引发
2.4.5有视觉引导的抵达—抓握行为
2.4.6运动控制的躯体感觉反馈
2.5皮质下脑区
2.5.1丘脑
2.5.2脑干
2.5.3基底神经节
2.6小脑
2.6.1位置、组织和连接
2.6.2小脑功能
2.7动作电位（尖峰脉冲峰值）中的信息
2.7.1放电率—编码假设
2.7.2时间—编码假说
2.8尖峰脉冲峰值记录和处理
2.8.1微电极
2.8.2降噪和电极信号调理
2.8.3动作／峰值电位分类
2.9小结
参考文献
第3章脑产生的电磁场
3.1引言
3.2电路中的电流和电位
3.2.1电路中的欧姆定理
3.2.2电流源与电压源之间的等效
3.2.3电路中的阻抗
3.2.4电路中的线性叠加
3.3组织容积导电的电流和电位
3.3.1容积导电的欧姆定理
3.3.2头部电流分布
3.3.3容积导电的头模型
3.4颅骨内电位记录
3.4.1不同尺度下的电位
3.4.2单极电流源
3.4.3偶极电流源
3.4.4动作电位源
3.4.5局部场电势
3.4.6皮层脑电位
3.4.7颅骨内记录
3.4.8空间分辨率比较
3.5多尺度下的脑源
3.5.1在大脑皮层脑回产生脑电
3.5.2皮质源的多尺度
3.5.3细观源强度为单位容积偶极矩
3.6头皮记录的电位
3.6.1所有头皮记录是双极性
3.6.2参考电极
3.7脑电的正向和逆向问题
3.7.1正向问题
3.7.2逆向问题
3.8定量和高分辨率的脑电
3.8.1脑电的数学变换
3.8.2傅里叶变换
3.8.3脑电相位同步和相干
3.8.4瞬态和稳态诱发电位
3.8.5高分辨率脑电
3，9大脑磁场
3.10容积传导和源动力学
3.11小结
参考文献
第4章反映脑代谢活动的信号
4.1引言
4.2功能神经成像学概述
4.2.1分辨率
4.2.2血流成像技术
4.2.3大脑活动的血流响应
4.3四种主要的代谢神经成像方法
4.3.1功能经颅多普勒
4.3.2正电子发射断层扫描
4.3.3功能近红外光谱技术
4.3.4功能磁共振成像
4.4代谢神经成像的任务设计
4.5功能近红外光谱和功能磁共振成像应用于脑一机接口
4.5.1基于功能近红外光谱的脑一机接口
4.5.2基于功能磁共振成像的脑一机接口
4.6未来发展前景
4.7小结
参考文献
第3篇脑—机接口的设计，实施和操作
第5章从大脑内采集脑信号
5.1引言
5.2用于脑—机接口的植入微电极概述
5.2.1微电极阵列的一般特性
5.2.2微丝阵列
5.2.3亲神经（锥形）电极
5.2.4基于MEMS的微电极
5.3长期植入微电极神经记录的基本概念
5.3.1微电极如何记录信号
5.3.2长期神经记录中神经信号保真度的影响因素
5.3.3在长期记录中引入噪声的因素
5.4皮层内微电极阵列长期记录的性能
5.4.1信号质量
5.4.2阵列增益
5.4.3信号稳定性
5.4.4记录寿命
5.4.5整体性能
5.5脑组织对皮质内微电极阵列的响应
5.5.1植入式微电极阵列周围的微观环境
5.5.2与微电极植入相关的局部组织损伤
5.5.3慢性脑组织反应
5.5.4组织响应随时间变化的评估
5.5.5组织反应对微电极性能的评估
5.5.6其他重要问题
5.5.7解决因组织反应而引起信号质量退化的方法
5.6开发下一代皮层内脑—机接口的策略
5.7未来展望
5.8小结
参考文献
第6章从大脑外采集脑信号
6.1引言
6.2脑电记录
6.2.1脑电电极
6.2.2脑电记录的双极性
6.2.3脑电电极布局
6.2.4采样频率
6.2.5避免、识别和消除非脑信号（伪迹）
6.3脑磁记录
6.4脑电与脑磁在灵敏度和空间分辨率方面的比较
6.5脑电参考电极选择
6.5.1参考电极位置选择
6.5.2参考电极测试
6.5.3间隔紧密的电极
6.5.4耳垂相连参考和乳突相连参考
6.5.5共同平均参考
6.5.6基于模型的参考
6.5.7平均参考和参考电极标准化技术比较
6.5.8参考电极策略小结
6.6脑电的空间采样
6.7高分辨率脑电方法——表面拉普拉斯法
6.8小结
参考文献
第7章脑—机接口信号处理：特征提取
7.1引言
7.2信号处理原理
7.2.1模／数转换
7.2.2傅里叶分析
7.2.3数字滤波
7.3特征提取的三个步骤
7.3.1信号调理
7.3.2提取特征
7.3.3特征调理
7.4从尖峰序列提取特征
7.4.1尖峰序列的结构
7.4.2从尖峰时间提取特征
7.5小结
参考文献
第8章脑—机接口信号处理：特征转换
8.1引言
8.2选择模型
8.2.1一般原则
8.2.2常用模型
8.3为模型选择特征
8.4参数化模型
8.5评估转换算法
8.5.1测量性能
8.5.2黄金标准：在线评估
8.5.3脑—机接口研究的重要部分：离线评估
8.5.4评估转换算法的特定方面
8.5.5数据竞赛
8.6小结
参考文献
第9章脑—机接口的硬件和软件
9.1引言
9.2硬件
9.2.1传感器
9.2.2放大器
9.2.3模／数转换
9.2.4伪迹
9.2.5硬件接口
9.2.6客户机硬件
9.2.7未来方向
9.3软件
9.3.1脑—机接口实现的组件
9.3.2研发脑—机接口软件的设计原则
9.3.3通用脑—机接口研究软件概述
9.4评估脑—机接口硬件和软件
9.4.1典型脑—机接口系统的时序特性
9.4.2代表性结果
9.5小结
参考文献
第10章脑—机接口操作协议
10.1引言
10.2脑—机接口操作协议的关键要素
10.2.1脑—机接口操作的启动
10.2.2参数化的特征提取和转换过程
10.2.3脑—机接口的应用协议
10.2.4处理转换误差
10.3用户训练和系统测试操作协议
10.4小结
参考文献
第11章脑—机接口应用
11.1引言
11.2脑—机接口应用于辅助技术及其潜在的用户
11.2.1脑—机接口用于辅助技术
11.2.2脑—机接口操作辅助技术的潜在用户
11.2.3面向用户方法的重要性
11.2.4无意激活的代价
11.3控制方案：脑—机接口与应用相匹配
11.3.1脑—机接口的命令到应用：目标选择和过程控制
11.3.2脑—机接口的指令转换为应用的动作：直接与间接
11.3.3应用操作：离散／连续
11.4脑—机接口在辅助技术中当前和潜在的应用
11.4.1用户角度：脑—机接口应用能够提供的功能
11.4.2技术开发者角度：脑—机接口能够控制的辅助技术应用类型
11.5为脑—机接口控制选择辅助技术应用
11.5.1辅助技术专业人员的参与
11.5.2目标用户的参与
11.6脑—机接口 辅助技术系统与独立的脑—机接口／辅助技术系统
11.6.1脑—机接口十辅助技术系统
11.6.2独立的脑—机接口／辅助技术系统
11.7*优化脑一机接口控制的辅助技术性能
11.8小结
参考文献
……
第4篇现有的脑—机接口
第5篇使用脑—机接口
第6篇结论