仰望星空话天宫 | 航天员汤洪波手里这顶小红帽可不一般

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2021年9月3日，CCTV-13《东方时空》带我们近距离参观了天和核心舱。

航天员汤洪波手拿一顶小红帽，在太空中进行科普。他介绍，这顶脑电帽通过采集航天员脑电信号，就可以检测航天大脑工作时的功能状态和疲劳程度。

在这里，小编给这顶‘小红帽’来个近距离的特写~~

这不就是ANT推出的同款脑电帽和放大器吗？

那么，航天员汤洪波所说的脑机交互是指什么呢？

下面小编先给大家看下这个图~~

脑机交互技术指把大脑的神经活动转变成对设备的控制指令，或者通过刺激大脑提供感觉反馈或者修复神经功能。

脑机交互是如何实现的呢？

1. 脑电信号的记录；

2. 脑电信号处理与特征提取；

3. 模式识别与机器学习；

4. 对外部设备的控制（感知反馈）。

在神舟十一号载人飞行过程中，我们的航天员就完成了人类历史上的首次太空脑机交互。

So，航天员带上脑电帽后可以做哪些实验呢？

1. 视觉刺激实验；

2. 运动想象实验；

3. 通过脑机交互来拼写一段话。

脑电图（EEG）是一种非侵入性记录脑电活动的电生理监测方法，电极沿着头皮放置，然后通过放置在头皮上的多个电极，记录大脑在一段时间内自发进行的电活动。1929年德国精神科教授Hans Berger首次记录并正确描述脑电活动，并命名为(Electroencephalograph，EEG)，长期以来脑电图主要应用于临床神经诊断学、生理学、心理学的研究。近年来随着现代科学技术的发展，脑电信号的应用越来越广。

尽管记录脑电神经活动的方法有多，比如功能核磁共振（fMRI），近红外光成像（fNIRs），脑磁图（MEG），正电子发射断层成像（PET），脑电图（EEG)。虽然脑电图抗运动伪迹象效果不佳，脑电图仍然凭借其高时间分辨赢得了人机交互研究的宠爱，（毕竟信息传输速率是衡量人机交互系统的效率的大因素）。另外，脑电图设备相对另外的设备价格低廉，即使需要持续购买导电膏，还要准备洗发水和毛巾，价格优势仍十分明显；其次，脑电图可以搭配核磁共振/近红外线成像使用，实现多模态的特征融合；最后，脑电图可以监测一些隐藏的脑电信号，比如在睡觉、发呆、分神时大脑的活动，在这些情况下即使没有任何刺激或者行为，大脑的活动仍然可以被记录。

脑电帽主要由电极、导联线、传输接口、帽体四部分组成。

脑电信号通过电极从大脑皮层提取之后通过屏蔽双绞线送入仪表放大器进行一级放大，后经过主放大以及低通滤波、限波、隔离、低通滤波后进入AD进行数字量化。集成后从机控制器的CPU将转换后的数据高速实时发送到控制器，最后利用强大的处理器进行数据分析以实现人机交互实验。

脑电帽又称电极帽，根据电极的类型可分为以下几类：湿电极帽 / 盐水电极帽 / 半干电极帽 / 干电极帽。

湿电极（Ag/AgCl）：一般用于医学研究，科学研究。与‘小红帽’类似，帽子按照10-20系统固定有若干电极（Ag/AgCl涂层聚合物电极），带上头套之后电极就贴在头皮上了。然后连接上一根根的导线，在每一个电极上灌上黏黏的导电胶，导电胶中离子与电极之间发生化学反应，构成原电池，使得接触电阻非常低通过软件确认每个触点的是否与头皮充分接触后就可以开始进行相关实验了。优点是接触电阻小，干扰小，得到数据更加准确。但是戴帽子上导电胶需要准备时间，实验时间过长会导致导电胶干燥使得阻抗升高造成检测数据不准确。

盐水电极帽、半干电极帽、干电极帽：一般用于健康监测，玩具等非医学领域。

人的自发脑电引起的电压变化是微伏数量级（0-100uv），干扰信号比脑电的幅值更大，使得脑电信号基本被噪声湮没，分离难度加大，脑电信号如此微小的电压变化自然更加难以检测。采集高质量人类脑电信号，一顶好的脑电设备必不可少，高质量的脑电信号是实现脑电解码的重要信息基础。如何采集人类高质量脑电波？| 脑电设备推荐

上面都是用ANT设备做的人机交互研究~

这么好用的一款科研人机交互科研利器你还等什么呢？

更多详情请活捉我们工程师

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