刺激持續(xù)時間對初始下降的存在的影響

1.研究背景

人腦與外部設(shè)備間的通信被定義為腦機(jī)接口。體感區(qū)域的大腦十分重要，因?yàn)楸挥糜谠谀X中刺激部分活動。因此，有必要研究體感皮層對刺激持續(xù)時間的反應(yīng)，即通過增加/減少刺激持續(xù)時間，大腦的反應(yīng)是什么。本研究旨在提供一個最合適的刺激持續(xù)時間來產(chǎn)生可用于BCI的大腦體感皮層的初始下降。

2.研究方法

2.1 被試

五名男性參與者，平均年齡27.2±4.5歲。被試視力正?；蛐Ｕ琳?。

2.2 實(shí)驗(yàn)材料

無

2.3 實(shí)驗(yàn)流程

實(shí)驗(yàn)刺激為戳刺右手食指，進(jìn)行了六次戳刺實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)過程中檢測左側(cè)感覺皮層。受試者坐在一張舒適的椅子上，在整個實(shí)驗(yàn)過程中被告知盡量避免身體運(yùn)動。圖一描述了范式中的六次刺激與刺激間隔。刺激時間均保持刺激間間隔20秒，測試前和測試后時間分別為60秒和30秒。在休息期間顯示黑屏。在被試面前的電腦屏幕上，提供視覺范式進(jìn)行刺激。受試者被建議在整個實(shí)驗(yàn)過程中睜大眼睛。

圖一

2.4 數(shù)據(jù)采集和處理

采用了頻域機(jī)器(Imagent, ISS Inc.)，fMRI數(shù)據(jù)在690nm與830nm波長分別被記錄以確定HbO與HbR濃度。通過總共使用8個發(fā)射器和2個探測器，總共使用了16個通道。數(shù)據(jù)采樣頻率為15.625 Hz。信號采集后，在截止頻率為0.15 Hz和0.33 Hz處分別應(yīng)用低通濾波器和高通濾波器。

3.研究結(jié)果

定性地比較結(jié)果，在所有受試者的平均反應(yīng)中，血流動力學(xué)反應(yīng)的幅度出現(xiàn)了一個有趣的趨勢。通過將刺激時間從1秒增加到5秒，血流動力學(xué)反應(yīng)的幅度得到了改善。圖二顯示了1秒和5秒刺激時間的平均響應(yīng)。有趣的是，初始下降出現(xiàn)在一些5秒刺激長度的試驗(yàn)中，但在平均結(jié)果中，它消失了。然而，在大多數(shù)1秒刺激長度的試驗(yàn)中，初始下降都存在，因此在平均結(jié)果中也存在。

圖二

4.結(jié)論

證明了不同的刺激持續(xù)時間對大腦體感皮層的初始下降存在的影響?；陔p閾值的矢量相位用于檢測fNIRS信號中是否存在初始下降。研究結(jié)果表明，在短暫的刺激持續(xù)時間內(nèi)，大腦的體感皮層會出現(xiàn)初始下降，刺激持續(xù)時間一增加就會消失。

5.參考文獻(xiàn)及DOI號

Effect of stimulation duration to the existence of initial dip

DOI：10.1109/EMBC44109.2020.9175930