脑电信号(EEG)范式

Several paradigms in EEG-based Brain-Computer Interfaces.

Paradigm I: MI (motor imagery, 运动想象)
MI 目的是帮助有神经损伤的病人恢复运动功能,或者为健康人提供一种新的交互方式,其原理是主动的大脑活动在对应大脑皮层区域产生相应的电信号,以作为输入信号。MI 数据特点是空间相关性高,时间分辨率高。
常用数据集:BCI Competition IV (7~9 subjects)

Paradigm II: ERPs (event-related potentials, 事件相关电位)
ERPs 中最常用的模式是 P300 信号,即 ERP 的一个成分电位,as a link to physical stimulus, a positive-going amplitude that peaks at around 300 ms。以P300为原理的 ERPs 范式有很多种,常见的有:

1)RSVP (rapid serial visual presentation, 快速序列视觉呈现任务)
目的是测谎、情感识别,在目标图片确定情况下,通过以固定频率切换一系列包含 target 和 nontarget 的图片,记录被试者 EEG 信号,然后分析是否看到了 target图片。
常用数据集:PhysioNet RSVP

2)ERN (error-related negativity, 错误相关负波) 也称为 ErrP (error-related potentials, 错误相关电位)
ERN 是考察个体在做出错误反应后的脑电成分,一般认为,ERN 表现为个体在做出错误反应后的150ms 内电位的明显负偏转,在 100ms 左右波幅达到峰值,因此将其命名为错误相关负波。ERN 是错误监控的一个主要反映指标,该成分只有在个体做出错误行为之后才会出现,当要求反应速度越快时其犯错的概率越大,随之 ERN 波幅也越大。
常用数据集:BCI Challenge @ NER 2015

3)fERN (feedback error-related negativity, 反馈错误相关负波, 也称为反馈负波)
A stimulus locked event-related potential is also observed following the presentation of negative feedback stimuli in a cognitive task indicating the outcome of a response, often referred to as the feedback ERN (fERN). fERN 反映了神经系统对结果好坏的早期评估,即对错误反应进行监测,也帮助个体对其后的行为进行调节。

Paradigm III:SSVEP (steady-state visual evoked potentials, 稳态视觉诱发电位)
当一个大于 6Hz 的恒定频率不断对人眼进行刺激,脑部的视皮层就会产生相应的变化,产生相应的脑电信号,这个信号就是视觉诱发电位。对脑电信号进行频谱分析找出刺激的目标频率,就能识别出目标频率对应的目标。常用来作为 Speller,智能设备控制等。

Common datasets of EEG:
A list of all public EEG-datasets
EEG Study Catalog