刺激持续时间对初始下降的存在的影响

2022-01-21 11:31:00 发布者: 查看:
本研究旨在提供一个最合适的刺激持续时间来产生可用于BCI的大脑体感皮层的初始下降。

1.研究背景

人脑与外部设备间的通信被定义为脑机接口。体感区域的大脑十分重要,因为被用于在脑中刺激部分活动。因此,有必要研究体感皮层对刺激持续时间的反应,即通过增加/减少刺激持续时间,大脑的反应是什么。本研究旨在提供一个最合适的刺激持续时间来产生可用于BCI的大脑体感皮层的初始下降。

2.研究方法

2.1 被试

五名男性参与者,平均年龄27.2±4.5岁。被试视力正常或校正至正常。

2.2 实验流程

实验刺激为戳刺右手食指,进行了六次戳刺实验,实验过程中检测左侧感觉皮层。受试者坐在一张舒适的椅子上,在整个实验过程中被告知尽量避免身体运动。图1描述了范式中的六次刺激与刺激间隔。刺激时间均保持刺激间间隔20秒,测试前和测试后时间分别为60秒和30秒。在休息期间显示黑屏。在被试面前的电脑屏幕上,提供视觉范式进行刺激。受试者被建议在整个实验过程中睁大眼睛。

近红外实验流程 

图1

2.3 数据采集和处理

采用了频域机器(Imagent, ISS Inc.),fNIRS数据在690nm与830nm波长分别被记录以确定HbO与HbR浓度。通过总共使用8个发射器和2个探测器,总共使用了16个通道。数据采样频率为15.625 Hz。信号采集后,在截止频率为0.15 Hz和0.33 Hz处分别应用低通滤波器和高通滤波器。

3.实验结果

定性地比较结果,在所有受试者的平均反应中,血流动力学反应的幅度出现了一个有趣的趋势。通过将刺激时间从1秒增加到5秒,血流动力学反应的幅度得到了改善。图2显示了1秒和5秒刺激时间的平均响应。有趣的是,初始下降出现在一些5秒刺激长度的试验中,但在平均结果中,它消失了。然而,在大多数1秒刺激长度的试验中,初始下降都存在,因此在平均结果中也存在。

近红外实验结果 

图2

4.结论

证明了不同的刺激持续时间对大脑体感皮层的初始下降存在的影响。基于双阈值的矢量相位用于检测fNIRS信号中是否存在初始下降。研究结果表明,在短暂的刺激持续时间内,大脑的体感皮层会出现初始下降,刺激持续时间一增加就会消失。

5.文献名称及DOI号

Effect of stimulation duration to the existence of initial dip

DOI:10.1109/EMBC44109.2020.9175930