6、脑机接口技术：原理、应用与挑战

脑机接口技术：原理、应用与挑战

1. 脑机接口的分类与特点

脑机接口（BCI）主要分为侵入式和非侵入式两种。侵入式BCI需要将测量电极植入大脑，这对患者的生物兼容性和伦理因素有严格要求，只有符合特定标准的患者才适合进行此类操作。

非侵入式BCI则通过头皮表面记录大脑活动的电、磁或代谢信号，健康人也可以使用。常见的非侵入式方法包括基于磁场的脑磁图（MEG）、反映脑代谢活动的正电子发射断层扫描（PET）、功能磁共振成像（fMRI）和光学成像（fNIRS）等。然而，代谢响应的潜伏期较长，不太适合用于交互，而且除了fNIRS外，其他方法都需要复杂的设备，缺乏便携式和经济实惠的记录设备。

因此，绝大多数非侵入式BCI系统基于脑电图（EEG）信号。EEG利用皮质神经元同步活动产生的电信号，具有高时间分辨率、成本效益高、设备便携和设置过程相对简单等优点。但它无法提供单个神经元或小脑部区域的详细信息，且信号幅度小、测量噪声大（特别是在屏蔽室以外记录时）。不同记录技术在空间和时间分辨率上的比较如下表所示：
| 技术 | 空间分辨率（毫米） | 时间分辨率（秒） |
| ---- | ---- | ---- |
| iEEG | 0.001 - 1000 | 高 |
| ECoG | - | - |
| fMRI | - | 低 |
| PET | - | 低 |
| fNIRS | - | 中等 |
| EEG/MEG | - | 高 |

mermaid图如下：

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