18、基于皮质脑电图（ECoG）的脑机接口技术

基于皮质脑电图（ECoG）的脑机接口技术

脑机接口（BCI）技术作为一种前沿科技，为人类与计算机或外部设备之间建立了直接的通信和控制通道。其中，基于皮质脑电图（ECoG）的BCI技术因其独特的优势，正逐渐成为研究热点。本文将深入探讨ECoG的相关特性、信号采集方法、生理机制，以及基于ECoG的BCI在控制、通信和神经调节方面的应用，同时分析当前面临的问题和未来的研究方向。

1. ECoG简介

ECoG是一种将电极放置在颅内大脑表面的电生理技术。它在临床上用于癫痫区域定位和脑功能映射已有六十多年历史，但在基础神经科学研究和新的转化应用方面的价值直到最近才得到广泛认可。ECoG信号可在硬脑膜上方（硬膜外）或下方（硬膜下）采集，但不涉及脑组织内部。与其他电生理或神经成像技术相比，ECoG具有功能特异性、信号保真度和长期稳定性等独特优势，能够以其他技术无法实现的方式阐明大脑功能。

2. ECoG信号采集

目前，大多数人类ECoG研究主要针对神经外科患者，因为采集ECoG信号需要进行开颅手术，并切开硬脑膜以放置电极阵列。人类使用的ECoG电极通常由铂、铂铱合金、不锈钢或银制成，并嵌入薄的柔性硅橡胶片中。常规临床电极直径通常为4mm，暴露接触面积为2.3mm，电极间距通常为10mm。电极阵列可以排列成方形、矩形或L形。在美国，电极植入时间由美国食品药品监督管理局（FDA）限制在最长28天，典型植入时间约为1周。

电极植入后，需要具有高时间分辨率和足够电压范围及分辨率的生物放大器来采集ECoG信号。建议采样率为1kHz或更高，电压范围至少为几十微伏，数字分辨率为24位。同时，应尽量减少模拟滤波，以避免去除重要的信号特征。

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