基于高次认知的同步视听觉脑机接口字符拼写范式研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    61806025
  • 项目类别：
    青年科学基金项目
  • 资助金额：
    25.0万
  • 负责人：
    杨菁菁
  • 依托单位：
    长春理工大学
  • 学科分类：
    F0609.认知与神经科学启发的人工智‍能
  • 结题年份：
    2021
  • 批准年份：
    2018
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2019-01-01 至2021-12-31

项目摘要

Brain-computer interface technology has broad application prospect in the field of elderly care, disabled assistance, rehabilitation, hazardous environment operation, military and so on. However, the brain-computer interface technology is unable to meet the needs of practical application because of low accuracy and information transfer rate. Firstly, we investigate the neural mechanisms of higher cognition of simultaneous audiovisual stimuli and ascertain neural mechanisms and EEG change of modulation of spatial-semantic consistency or emotion on the processing of audiovisual information. On the basis of these, a region-based spelling paradigm for brain-computer interface system is constructed based on the higher cognition of spatial-semantic consistency or emotion. Then, we set up a platform of brain-computer interface system to verify the validity of the proposed spelling paradigm of brain-computer interface system through comparative research. In the end, a P300 -based brain-computer interface spelling system with high information transfer rate and low error rate is constructed. This project provides the theory and technical support for commercialization of brain-computer interface technology, which is of great significance to improve people’s quality of life and promote the development of brain-computer interaction technology.
脑机接口技术在老年人护理、残疾人辅助、医疗康复、危险环境作业、军事等领域具有广阔的应用前景，但目前的脑机接口技术面临着识别正确率不高和信息传输率低等问题，无法满足实际应用的需要。本项目拟从研究视听觉刺激的高次脑认知机制出发，从本质上弄清空间语义一致性、情绪及其一致性对视听觉信息加工的影响脑机制及其脑电表征。在此基础上，结合区域闪刺激诱发范式，构建基于空间语义一致性和情绪认知的同步视听觉脑机接口字符拼写范式。然后，搭建脑机接口系统平台，通过比较研究，验证新脑机接口字符拼写范式的有效性。最终构建一个信息传输率高、误差率低的基于P300电位的脑机接口“意念”字符拼写系统。本项目的实施为推动脑机接口技术走向产品化和商业化提供了理论和技术支持，对提高人们的生活质量，促进人机交互技术的发展具有重要意义。

结项摘要

本项目研究基于高次认知的同步视听觉脑机接口范式，项目的预期目标是通过研究空间语义、情绪及其一致性对视听觉信息加工的影响脑机制及其诱发脑电表征，提出一种基于空间语义和情绪的同步视听觉脑机接口字符拼写范式，增大特征脑电的振幅，提高脑机接口系统的分类准确率和信息传输率。围绕目标项目进行了针对性的研究，首先从本质上揭示了空间语义一致性、情绪及其一致性对视听觉信息加工的影响脑机制；在此基础上提出了基于空间语义一致性的视听觉双模态P300字符拼写范式，与单一视觉范式相比提高了字符拼写系统的性能；构建了基于情绪的视听觉双模态P300字符拼写范式，进一步优化字符拼写系统的性能；提出时变脑网络分析方法，揭示了在视听觉P300拼写范式下刺激诱发电位的深层神经机制；探索结合注意机制、自我面孔、熟悉面孔的字符拼写范式并比较新范式的性能；提出了新的卷积神经网络(CNN)分类方法，进一步优化基于传统CNN的P300脑电信号检测方法。本项目的研究成果将在老年人和残疾人对外交流、医疗康复、危险环境作业、军事等多个领域具有广阔的应用前景。

项目成果

期刊论文数量（7）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（3）
专利数量（0）
The Self-Face Paradigm Improves the Performance of the P300-Speller System
Self-Face 范式提高了 P300-Speller 系统的性能
  • DOI：
    10.3389/fncom.2019.00093
  • 发表时间：
    2020-01-15
  • 期刊：
    FRONTIERS IN COMPUTATIONAL NEUROSCIENCE
  • 影响因子：
    3.2
  • 作者：
    Lu, Zhaohua;Li, Qi;Yang, Jingjing
  • 通讯作者：
    Yang, Jingjing
A Novel Audiovisual P300-Speller Paradigm Based on Cross-Modal Spatial and Semantic Congruence
基于跨模态空间和语义一致性的新型视听 P300 拼写器范式
  • DOI：
    10.3389/fnins.2019.01040
  • 发表时间：
    2019-09-27
  • 期刊：
    FRONTIERS IN NEUROSCIENCE
  • 影响因子：
    4.3
  • 作者：
    Lu, Zhaohua;Li, Qi;Bai, Ou
  • 通讯作者：
    Bai, Ou
Optimizing the Performance of the Visual P300-Speller Through Active Mental Tasks Based on Color Distinction and Modulation of Task Difficulty
通过基于颜色区分和任务难度调节的主动心理任务来优化 Visual P300-Speller 的性能
  • DOI：
    10.3389/fnhum.2019.00130
  • 发表时间：
    2019-04-17
  • 期刊：
    FRONTIERS IN HUMAN NEUROSCIENCE
  • 影响因子：
    2.9
  • 作者：
    Li, Qi;Lu, Zhaohua;Yang, Jingjing
  • 通讯作者：
    Yang, Jingjing
Happy emotion cognition of bimodal audiovisual stimuli optimizes the performance of the P300 speller
双模态视听刺激的快乐情绪认知优化了 P300 拼写器的性能
  • DOI：
    10.1002/brb3.1479
  • 发表时间：
    2019-11-15
  • 期刊：
    BRAIN AND BEHAVIOR
  • 影响因子：
    3.1
  • 作者：
    Lu, Zhaohua;Li, Qi;Bai, Ou
  • 通讯作者：
    Bai, Ou
A Spelling Paradigm With an Added Red Dot Improved the P300 Speller System Performance.
添加红点的拼写范例提高了 P300 拼写器系统的性能
  • DOI：
    10.3389/fninf.2020.589169
  • 发表时间：
    2020
  • 期刊：
    Frontiers in neuroinformatics
  • 影响因子：
    3.5
  • 作者：
    Wu Y;Zhou W;Lu Z;Li Q
  • 通讯作者：
    Li Q

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其他文献

非热技术用于中药热不稳定成分提取研究进展
  • DOI：
    10.19664/j.cnki.1002-2392.210300
  • 发表时间：
    2021
  • 期刊：
    中医药学报
  • 影响因子：
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  • 作者：
    游越;杨菁菁;姜壮壮;赵阳;陶丽
  • 通讯作者：
    陶丽
多元化经营、出口业务与企业创新:基于沪深A股上市公司的经验分析
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2019
  • 期刊：
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    --
  • 作者：
    杨菁菁;周绚勃;朱密
  • 通讯作者：
    朱密
PP/PA6/SiO_2纳米复合材料的非等温结晶动力学
  • DOI：
    10.3969/j.issn.1001-3539.2020.03.020
  • 发表时间：
    2020
  • 期刊：
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  • 作者：
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  • 通讯作者：
    朱圣清
LDPE/PEG 插层剥离改性氮化硼导热复合材料的制备及其性能
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  • 发表时间：
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  • 作者：
    杨菁菁;向萌;缪鑫凯;周仕龙
  • 通讯作者：
    周仕龙
泛耐药铜绿假单胞菌的抗菌药物联合杀菌试验
  • DOI：
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  • 发表时间：
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  • 期刊：
    中国感染与化疗杂志
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    胡云建;杨菁菁;孙铁英
  • 通讯作者：
    孙铁英

其他文献

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课题项目：调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要：

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题，其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子，其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而，TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用，影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法，探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用，为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义，并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路：

科学问题：TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达？
前期研究：已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应，但其具体机制尚不明确。
研究创新点：本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线：包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术：TRIM2与病毒RNA的相互作用分析，IFN-β启动子活性检测。
实验模型：使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
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