脑机接口科普0016——独立BCI与非独立BCI

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所谓的“独立BCI”与“非独立BCI”仅仅是BCI系统中的一个术语。本章主要是介绍一下这两个术语。

这两个术语是由Wolpaw在2002年提出来的。

独立BCI是指不依赖于中枢神经系统的的输出。

非独立BCI是指那种依赖肌肉活动（中枢神经）的脑信号。

上述两个术语描述的比较抽象。

这么解释：

我们平常了解到的脑机接口系统主要的大概有两种，一种是意念打字。一种是运动想象。

意念打字，如下图所示：

意念打字，需要人转动头部，眼睛盯着屏幕上具体的某个字母看（头转动，以及眼睛看，都是肌肉运动）。

很明显，按照上面的定义，意念打字这种BCI系统是属于非独立的BCI。因为，它的脑电信号里面，掺杂了头部移动所产生的肌电，掺杂了人眼观察屏幕之后产生的频率分量信息。这种掺杂了频率分量的脑电信号本质上是因为中枢神经系统导致的（确切的说，是有五官中的视觉引起的）。

可以不太严谨的概括，非独立BCI系统里面，采集到的脑电信号是不纯的。掺杂了诱发信息。

运动想象如下图所示：

 运动想象大概的过程是，一个人坐在那里，仅仅是通过心理想象，想象左手动还是右手动。

那么这时候采集到的脑电信号，就是纯粹的脑电信号。里面不包含任何肌肉或者中枢神经的影响。

很明显，运动想象这种脑机接口系统是属于独立BCI.

可以粗略的总结：当肌肉活动不是产生BCI所需要的脑电信号的必要条件时，这个BCI就是独立BCI.

可以这么理解：独立BCI产生的是自发脑电，非独立BCI产生的是诱发脑电。

当然，目前市面上做的BCI系统没有严格区分独立BCI与非独立BCI。

因为：

意念打字，除了转动头部以及眼睛盯着看（睁眨眼），还有一段时间人的大脑是处于专注状态的。

运动想象，除了心理想象之外，有的时候还是需要通过眼睛看一下界面上显示的结果是否与想象结果一致的。

当然，不管独立于非独立，市面上必然要出现混合BCI。

混合BCI的“混合”有两种理解：

第一种混合，是混合独立BCI脑电信号与非独立BCI脑电信号。比如，既采集运动想象的脑电信号，也采集意念打字的脑电信号，把两种信号混合进行算法处理，然后得到一个输出。这样会提供更加丰富的信息。

第二种混合，就是混合脑电信号输出与正常肌肉输出。正常肌肉输出就是指中枢神经系统控制的肌肉输出，是属于自然输出。比如说，机械外骨骼。首先，人是可以正常的动的，人在运动的过程就是中枢神经控制肌肉运动的自然输出。其次大脑可以控制机械外骨骼帮助负重，减轻重量，以及进一步向前进，这是由脑机接口系统控制的一个第二输出，这个第二输出是有别于中枢神经系统控制的自然输出。

因为，脑机接口系统，控制的是机械外骨骼，是第二输出（包括控制机械外骨骼的跑、跳等）

中枢神经系统，控制的是人的肌肉，是一种自然输出。

把这两种输出混合在一起，也是一种混合BCI系统。

当然了，市面上的脑机接口产品其实是不太关注这些所谓的脑机接口术语的。

如果你读完了觉得上面的术语混淆了你的思维，那么，忘记它。