6、探索脑-机接口中的传感器技术：理论与创新

探索脑-机接口中的传感器技术：理论与创新

1. 引言

脑-机接口（BCI）技术近年来取得了显著进展，尤其是在传感器技术方面。传感器作为连接大脑与外界的关键组件，其性能直接影响到BCI系统的可靠性和有效性。本文将深入探讨BCI中传感器的技术细节，涵盖脑电图电极、侵入性记录技术、最新一代传感器以及脑磁图（MEG）的相关内容。

2. 脑电图电极（EEG Electrodes）

脑电图（EEG）是一种常用的非侵入性技术，通过放置在头皮上的电极来测量大脑电活动。EEG电极的设计和特性对数据质量和BCI系统的性能至关重要。

2.1 电极的电化学模型

电极在生物学环境中工作时，涉及复杂的电化学反应。电极与生物体液之间的界面形成了一个电化学系统，其中氧化还原反应导致电荷转移。例如：

[
COx + n \cdot e^- \rightarrow CRed
]

这种电荷转移过程不仅影响信号的准确性，还可能导致噪声和伪影。因此，理解并优化电极的电化学特性是提高EEG信号质量的关键。

2.2 电生理学中的电极

EEG电极广泛应用于电生理学研究中，用于监测大脑的电活动。电极的选择和布置对实验结果有很大影响。常见的电极布置方式包括单极和双极导联配置。以下是两种配置的比较：

配置类型	描述	优点	缺点
单极