基于三维视觉指导的运动想象训练性能分析

胡 敏，李 冲，路荣荣，黄宏程

(重庆邮电大学 通信与信息工程学院，重庆 400065)

0 引言

近些年，脑机接口(Brain-Computer Interface, BCI)利用其不依赖于常规大脑信息输出通路的特点，直接实现人脑对电子设备进行信息交流和控制的特点，已被用于康复医疗、交互控制、虚拟现实(Virtual Reality, VR)等领域[1-2]。

运动想象(Motor Imagery, MI)是BCI中一种常见类型，是指用户自主地想象做特定动作，且不引发肢体、肌肉的运动。当人们在想象肢体运动(如想象左手或右手运动等)时，在大脑的感觉运动皮层会产生事件相关去同步(Event-Related Desynchronization, ERD)或事件相关同步(Event-Related Synchronization, ERS)的节律性脑电(ElectroEncephaloGram, EEG)变化，这种EEG节律性变化可以被应用在BCI系统中。对于基于运动想象的脑机接口，其使用之前需要通过实验设计方式对用户进行训练，且性能较大程度取决于训练样本的质量或者主体参与度[3]。因此，如何设计合理的实验设计以提高训练性能，是关乎运动想象脑机接口成功的关键。

运动想象的实验设计一般包括准备、提示、运动想象以及反馈等阶段。研究发现在引入一定的视觉指导有助于用户的训练，提高训练效率[4]。目前，视觉指导的运动想象训练的研究主要集中在两个方面：一是呈现环境方面的研究，比如，文献[5]发现在三维立体显示器的环境下，感觉运动皮质上的Alpha(10～12 Hz)波段有着更明显的ERD现象。相似地，文献[6]发现虚拟现实环境能够引发更为明显的EEG的节律性变化。然而上述研究中，未对运动想象训练效果作出说明，无法明确这些呈现环境是否有利于训练。另外，文献[7]将反馈阶段置于虚拟现实环境下，对用户的想象脚运动的训练效果有一定提升；……