Wireless Soft Scalp Electronics and Virtual Reality System for Motor Imagery-Based Brain-Machine Interfaces.
Wireless Soft Scalp Electronics and Virtual Reality System for Motor Imagery-Based Brain-Machine Interfaces.
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DOI：
10.1002/advs.202101129
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发表时间：
2021-10
期刊：
影响因子：
--
通讯作者：
Yeo WH
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Mahmood M;Kwon S;Kim H;Kim YS;Siriaraya P;Choi J;Otkhmezuri B;Kang K;Yu KJ;Jang YC;Ang CS;Yeo WH
运动想象为脑机接口提供了一个无刺激范式的绝佳机会。传统的运动想象脑电图（EEG）需要一个带有多个有线电极和凌乱的凝胶的发帽，导致运动伪影。在这里，介绍了一种具有虚拟现实的无线头皮电子系统，用于运动想象脑信号的真实的实时、连续分类。这款小巧便携的系统集成了不易察觉的微针电极和软无线电路。虚拟现实通过提供清晰、一致的视觉效果和即时生物反馈，解决了可检测到的EEG对运动想象反应的受试者差异。可穿戴软系统提供了有利的接触表面积和降低的电极阻抗密度，从而显著增强了EEG信号和分类准确性。与卷积神经网络机器学习的结合提供了一个基于真实的实时、连续运动想象的脑机接口。对于四个人类受试者，头皮电子系统提供了高分类准确率（四类为93.22 ± 1.33%），允许无线、真实的实时控制虚拟现实游戏。这张图片显示了一个可穿戴的头皮电子系统，具有基于运动想象的脑机接口的虚拟现实。一体化便携式软系统包括可穿戴平台中的软微针阵列、可拉伸互连器和柔性电路。
Motor imagery offers an excellent opportunity as a stimulus‐free paradigm for brain–machine interfaces. Conventional electroencephalography (EEG) for motor imagery requires a hair cap with multiple wired electrodes and messy gels, causing motion artifacts. Here, a wireless scalp electronic system with virtual reality for real‐time, continuous classification of motor imagery brain signals is introduced. This low‐profile, portable system integrates imperceptible microneedle electrodes and soft wireless circuits. Virtual reality addresses subject variance in detectable EEG response to motor imagery by providing clear, consistent visuals and instant biofeedback. The wearable soft system offers advantageous contact surface area and reduced electrode impedance density, resulting in significantly enhanced EEG signals and classification accuracy. The combination with convolutional neural network‐machine learning provides a real‐time, continuous motor imagery‐based brain–machine interface. With four human subjects, the scalp electronic system offers a high classification accuracy (93.22 ± 1.33% for four classes), allowing wireless, real‐time control of a virtual reality game. This image shows a wearable scalp electronic system with virtual reality for motor imagery‐based brain–computer interfaces. The all‐in‐one, portable soft system includes an array of soft microneedles, stretchable interconnectors, and flexible circuits in a wearable platform.
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