稳态视觉诱发电位 SSVEP 简介

Posted 2020-11-24 rosevorchid

目录

• 稳态视觉诱发电位(SSVEP)
• SSVEP信号原理与基础
• 获取SSVEP信号要注意的点

稳态视觉诱发电位(SSVEP)

诱发电位主要有视觉诱发电位、听觉诱发电位以及触觉诱发电位三种。视觉诱发电位由于简单、方便被广泛应用于脑电信号的研究中。当视觉收到光或者图形闪烁等刺激时，脑电信号的电位会发生变化，这些电位的变化就是视觉诱发电位(Visual Evoked Potential, VEP)。

视觉诱发电位可以大致分为三类：
1.瞬时视觉诱发电位（Transient Visual EvokedPotential， TVEP）;
2.稳态视觉诱发电位（Steady-State Visual EvokedPotential, SSVEP）;
3.伪随机码视觉诱发电位。

SSVEP信号原理与基础

关于SSVEP信号的原理，主流观点认为大脑里分布的各种神经网络都有其固有的谐振频率，在正常状态下，这些神经网络都是互不同步的，也是杂乱无章，没有规律的，此时的脑电信号是自发脑电。当施加一个恒定频率的外界视觉刺激时，与刺激频率或谐波频率相一致的神经网络就会产生谐振，导致大脑的电位活动在刺激频率或谐波频率处出现明显变化，由此产生SSVEP信号。

从生理上看，大脑的部位各有分工，不同皮层区域的感觉、运动、认知模块相互独立，如下图所示，但各个功能模块相互协作，形成一个有机的整体。在大脑处理感知信息的过程中，多种模块并行工作。基于SSVEP信号的BCI系统就是通过检测枕叶视觉区的EEG信号来判断大脑的思维活动。

图片来源于[2]

当人体受到一个固定频率的闪烁或者变换模式的视觉刺激时，大脑皮层的电位活动将被调制，从而产生一个连续的且与刺激频率有关（刺激频率的基频或倍频处）的响应，这个响应具有和视觉刺激类似的周期性节律，即为稳态视觉诱发电位(SSVEP)。SSVEP信号表现在EEG脑电信号中则是在功率谱中能在刺激频率或谐波上出现谱峰。通过分析检测谱峰处对应的频率，即能检测到受试者视觉注视的刺激源，从而能识别受试者的意图。

在使用视觉刺激装置来获取SSVEP信号时，在大脑皮层中与枕叶视觉区有关的脑电通道主要有六个，如下图：

获取SSVEP信号要注意的点

诱发SSVEP信号时对刺激源有一定的要求，在针对SSVEP信号的现实工程应用中要注意以下几点：
（1）能诱发SSVEP幅度随频率变化的响应曲线大致可以分为三个区域:低频区(4~15Hz), 中频区(15~30Hz), 高频区(30~60Hz)。不稳定的频率无 法诱发稳定的SSVEP信号，将严重影响对信号识别的准确率，因此稳定的刺激频率是必须的。
（2）不同人的SSVEP信号幅值不尽相同，对相同频率的响应敏感程度也存在差异，同时，由于谐波成分的存在，要尽量避免一个刺激频率是另一个刺激频率的整数倍，否则将容易引起识别错误的情况。
（3）诱发SSVEP信号的刺激源要具有友好性，满足受试者对于舒适性的要求，刺激频率过高或是刺激强度过大容易导致视觉疲劳而影响视力健康，甚至会诱发癫痫样脑电活动。

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