基于功能性近红外光谱技术的脑机接口

为了探究功能性近红外光谱技术(fNIRS)对相同动作的运动想象和运动执行区分可行性以及前额皮层对运动想象和运动执行分类准确率的影响,研究测量了15位受试者手臂伸展和手指敲击的运动想象过程和运动执行过程的前额皮层和运动功能皮层的血氧变化信号.提取均值,斜率,二次项系数和近似熵特征建立基于支持向量机的四分类模型.对应于手臂伸展和手指敲击的四分类模型,分别实现了87.65%和87.58%的分类准确率.相对于单独运动功能皮层区域建立的运动功能皮层-fNIRS-脑机接口,引入前额皮层血氧变化信息能显著提高脑机接口分类性能,且对手指敲击动作的提高效果大于手臂伸展动作.因此,前额皮层区域的血氧响应生理特征能提高fNIRS-脑机接口的分辨性能,同时验证了fNIRS-脑机接口应用于多种肢体动作脑功能活动提取的可行性.     

跨栏跑心理障碍的克服初探

0 前言众所周知,任何运动技术动作和技能的形成都是一个建立条件反射的过程。因此,学生在掌握和学习各项技术动作时,必然受到条件反射建立的规律和条件所制约。建立条件反射的首要条件是,大脑必须处于良性兴奋状态,换句话说,就是在形成动作技能的过程中,必须处于良好的心理状态。因为心理是大脑对客观事物的反映,它可以在人们的各种活动中形     

“动力定型自动化”的形成与钢琴教学的关系

要认识“动力定型自动化”,首先我们应该了解“动力定型”理论,从心理学的观点来看,人体所做的每一个动作不仅与肌肉发生关系,而且涉及全身的各个方面。如神经系统,尤其是中枢神经系统和它的最高中枢———大脑皮层起着决定性的作用,一般情况下,大脑皮层上某一点的兴奋,原则上只能引起相应部分的一个简单运动,如某一条肌肉的简单收缩等。而这种简单的运动与我们通常所说的运动技巧,如钢琴弹奏技巧是不一样的。运动技巧的形成是要有一定过程的,是简单运动的高级阶段。从理论上说,它实际上是多次兴奋按照不同的强度和时间间隔在大脑皮层的不同…     

大脑皮层对飞机飞越噪声的认知机制

为了研究人类大脑皮层对飞机飞越噪声的表达机制,采用功能磁共振成像(fMRI)技术,选择25例正常健康受试者,观察在飞机飞越噪声刺激时大脑功能区的激活情况,通过对数据进行统计学处理以及脑功能区定位,结果表明:25例受试者在飞机飞越噪声刺激时大脑显著激活了视觉联合皮层、前额叶皮层、初级运动皮层以及与认知记忆相关的脑区等.飞机飞越噪声刺激下,大脑皮层听觉区域不仅参与了听觉处理,可能还涉及消极情绪、认知、注意、记忆等区域反应.     

手指运动姿态检测及假肢手指动作实时控制

设计了一种通过实时检测手指关节弯曲角度控制假肢手指动作的实验系统.系统主要由手指运动姿态实时检测、关节角度分析、控制与驱动电路、欠驱动机电假肢手4部分组成,假肢手包含拇指、食指、中指3个独立动作的手指;利用加速度传感器ADXL330实时检测手指运动姿态信息,由DSPTMS320F2812微处理器实时检测手指关节运动的瞬时角度变化并进行PWM脉冲编码,控制步进电机运动以驱动假肢手指关节转动.并分别对加速度传感器检测手指运动和假肢手指动作实时控制进行了实验测试;实验结果表明,系统采用的加速度传感器ADXL330能实时检测手指运动姿态,利用手指关节角度信息能有效驱动假肢手指屈伸,并通过三指配合完成抓握动作.     

关于演奏艺术中的紧张

演奏的本质是条件反射.它是由简单到复杂,由低级到高级循序渐进的学习过程.在这个学习过程中,常常会出现一些紧张现象,使演奏动作僵硬,不协调.心理学认为:“这种紧张现象是大脑皮层兴奋过程与抑制过程之间斗争的表现.”我们的演奏器官是在神经系统的支配下完成种种演奏技能动作的.大脑皮层是神经系统的最高部位,大脑皮层的许多部位在刺激作用下能引起人体发生某种感觉或运动.在刺激的时候,发生反映的神经细胞处于工作状态,其余则处于安态静状,生理学上称前者为兴奋,后者为抑制,神经系统     

没有手就用脚

猴子能够模仿它所看到的动作，对于人类而言，这一借鉴过程却要复杂得多。对于任何肌肉运动来说，人类大脑是否都会点燃用来完成他人动作的相同区域？一项针对残疾志愿者进行的研究表明，     

对短跑摆臂手指技术动作的探讨

前人对改进、提高短跑速度从步频、步幅、后蹬和摆动上都做了详细的研究,但忽略了一个问题,就是手臂摆动时手指的动作,到底是半握拳式好还是自然伸直好.一般教科书认为,摆臂动作手指应是半握拳式.通过对短跑技术进行力学分析后认为,在短跑运动中,手指在摆臂过程中应保持自然伸直为宜,自然伸直手指的摆臂姿势效果要好于半握拳的摆臂姿势.     

手指操在弱智儿童教学中的应用

著名哲学家康德曾说:"手是身体的大脑".对于弱智儿童来说,手指的活动,就是大脑的体操.活动的是手,得到锻炼的是大脑.     

复杂背景下实时运动手指与指尖提取

由于指势可作为理想人机交互模式,研究指势识别具有重要意义,其中手指分割是关键.该文根据场景中任何可察觉的目标运动,都会体现在场景图像序列的变化中及彩色图像中红、绿、蓝三分量光强度在阴影区域存在差异,提出基于长序列多帧差分融合RGB彩色信息,建立自适应背景建模方法,从复杂背景中提取运动目标.根据手指在视频图像中的空间位置关系,提出自适应矩形结构元素对运动目标区域开运算,实现水平分割,以提取手指区域并确定手指尖位置.通过对不同背景的运动手指与指尖分割与提取,证实文中所提方法的鲁棒性.     

条件性视觉——运动学习的研究

大脑皮层的广泛区域参与条件性视觉－运动学习，视皮层对物体的视觉信号进行处理；运动皮层发出指令完成运动动作；联合皮层接受不同区域的信号输入后进行整合形成视知觉并通知运动皮层完成条件性运动。运用前区背外侧部（ＰＭｄ）、基底神经节和前额叶皮层腹侧部（ＰＦｖ）在条件性视觉－运动学习中起重要的作用，海马参与条件性视觉－运动学习。     

现代养生‘七字诀’

德国一位医学专家经过研究,告诫中老年:若想健康长寿,必须做到“保、活、转、参、睡、调、听”这七个字。 “保”即保持大脑的活力。中老年人要多用脑,加坚持读报看书,绘画下棋,培养各方面的兴趣爱好, “活”是指活动手指。经常活动手指,做两手交替运动,可以刺激大脑两半球,有健脑益智、延缓大脑衰老的作用。     

小脑经颅直流电刺激技术提升运动表现的应用

小脑是脑皮层下的一个重要运动调节中枢,它与大脑不同皮层区域在解剖和功能上紧密连接,配合大脑皮层完成机体的运动功能和运动学习。经颅直流电刺激(transcranial direct current stimulation, tDCS)是一种非侵入性的脑刺激技术,通过电极将微弱的电流作用于小脑能有效地提升皮层脊髓兴奋性和调控小脑与大脑皮层间的功能连接。本文系统梳理近20年国内外关于tDCS刺激小脑对提升人类运动表现影响的相关文献,研究结果表明tDCS刺激小脑可以改善人体的运动表现,如姿势控制、运动适应与运动学习、肌肉力量表现等。然而,tDCS刺激小脑的生理机制和刺激强度、刺激时间、刺激时间间隔等参数的选择有待进一步研究。未来的体育科学研究中,如何将tDCS刺激小脑的技术应用于运动训练,帮助运动员突破现有的运动能力仍有待深入探究。     

基于fNIRS技术的脑机接口研究

功能性近红外光谱技术(functional near-infrared spectroscopy,fNIRS)作为一种无损光学脑成像技术,可用于构建脑机接口(brain-computer interface,BCI)以识别操作者肢体控制意图.利用fNIRS技术测量11位参试者的手臂伸展、腿部伸展和手指敲击的前额皮层(prefrontal cortex,PFC)和运动功能皮层(motor cortex,MC)的血氧变化信号,并利用fNIRS的生理特征和支持向量机建立fNIRS-BCI分类器.结果表明手臂伸展、手指敲击和腿部伸展的四分类fNIRS-BCI平均正确率分别为89.32%,、88.66%,和91.35%,;fNIRS-BCI的运动想象动作的分类正确率不低于运动执行动作;3种任务范式的混淆矩阵分析结果表明:运动想象诱发的脑功能活动与同侧肢体的运动执行、对侧肢体的运动想象活动产生混淆,3种任务范式的同侧运动想象和运动执行的血氧数据检验结果存在显著差异.因此,fNIRS-BCI能有效识别运动想象和运动执行活动,且运动想象和运动执行活动的血氧数据变化具有可分性.     

结合运动想象和动作观察的伸-握动作识别方法

为了获取单侧手部在伸-握动作下与运动想象直接相关的脑电信号(EEG)特征并实现精细动作有效识别,提出了结合运动想象和动作观察的单侧手部伸-握动作精细识别方法。首先,设计了结合运动想象和动作观察的复合范式,增强了伸-握动作所对应大脑皮层的激活程度,并探索了在运动想象、运动观察和复合范式下大脑皮层的激活规律;然后利用小波变换重构各个通道EEG并计算相应多尺度熵,并通过共空间模式获取伸-握动作所对应EEG特征;最后,利用线性判别式法从EEG特征中识别"伸开"和"握拳"精细动作。实验结果表明:相比单一实验范式的运动想象或动作观察,该方法在低频(5～20 Hz)时更能有效地激活运动区和枕区的神经元;同时,"伸开"动作对应EEG的多尺度熵明显大于"握拳"动作的熵值,实现了单侧手部伸-握动作精细意图感知,其平均正确率可达85.7%。     

国家自然科学基金重点项目“大脑皮层中兴奋和抑制的动态平衡机制研究”介绍

<正>大脑皮层是由神经元通过突触连接形成的超级神经网络,网络中的各种神经环路是实现大脑认知活动的功能模块。皮层网络主要由兴奋性锥体细胞和抑制性中间神经元组成,这些神经元介导的兴奋性和抑制性信号是相辅相成的,两者间的平衡是大脑发挥正常功能的前提,当平衡被打破时会导致皮层网络活动异常以及脑疾病的发生,如焦虑、精神分裂症、癫痫等。因此,研究大脑皮层中兴奋和抑制的动态平衡机制对了解正常脑功能的神经基础和     

冷知识

鲤鱼的牙齿长在咽喉上,而海龟的牙齿长在食道里。当人们开怀大笑时,大脑有3个部位活跃起来:思维区域让你获得笑料;运动区域让你肌肉活动;情感区域让你露出笑容。     

基于摄像头的手势捕捉技术的研究

本文对手势动作捕捉技术进行了研究,提出了一种基于单个摄像头的手指触发人机交互方法。该方法使用固定的矩形面板作为交互界面,利用手指在面板上的移动和点击等动作完成与计算机的交互操作。它使用单个摄像头捕捉人手在面板上的运动和姿势,结合肤色和运动信息对手指进行实时定位,根据图像中指尖的位置和停留时间等参数来判断指尖是否触发。实验结果表明,该方法可以完成较好的手指定位和准确的触发检测,实现了手指绘图和点击按钮等自然友好的人机交互操作,可以运用于智能交互、数字娱乐、穿戴计算等多种应用场合。     

功能性近红外光学成像在运动认知神经科学中的应用

 运动认知神经科学是运用运动认知神经科学技术,探讨运动改善大脑认知功能的多学科交叉领域。近年来,fNIRS成为该领域新兴的热点技术。研究发现,在单任务步行中老年人的前额叶激活水平比年轻人激活水平更高,而在双任务步行中,老年人前额叶激活水平更低;中等强度急性有氧运动是提升认知水平和增强大脑激活水平最佳锻炼方式,而缺氧状态下运动则会损害认知功能;长期有氧运动或高强度间歇运动能提升认知成绩和大脑激活水平,但对老年人而言,长期运动可能会降低大脑激活水平。未来fNIRS研究应排除运动情境中系统生理因素对大脑皮层激活影响,加强长期运动对认知功能脑机制的随机对照实验研究,运用多模态脑成像方法系统全面地考察运动认知神经机制,积极探索运动认知领域的运动处方。     

警惕科学研究中的“爱因斯坦综合症”：以镜像神经元为例

 近20 年来,神经科学领域内最激动人心的发现之一莫过于“镜像神经元”。它最初是在豚尾猴脑的前运动区皮层发现的,它们在豚尾猴执行目标导向动作（例如,抓起一把花生放入口中）以及仅仅观察其他个体执行相同动作时都会产生放电行为--就像一面大脑中的魔镜可以直接映射其他个体的活动。