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2026-10-16 00:00 论文发表 康复与辅助 原文语言 EN

踝部动作脑信号解码完成离线与模拟在线测试,Air University参与研究

内容概述 一项Air University等机构作者参与的试点研究,采集20名健康参与者和7名踝部运动障碍患者的功能性近红外信号,尝试区分静息、脚尖上抬和下压,并生成外骨骼踝关节控制指令。在健康参与者的跨受试者离线验证中,支持向量机平均准确率为72.50%±13.8%;采用参与者内验证的模拟在线测试,在1.5秒步长下获得最高平均准确率62.2%±14.1%。患者组采用留一试次验证时为57.23%±5%。这些结果属于概念验证,不代表已实现前瞻性实时外骨骼控制或证实康复疗效。
推荐理由 离线测试考察模型对未参与训练者的表现,模拟在线测试则采用参与者内的留一试次验证。两者回答的问题不同,不能把准确率差异直接解释为系统从离线转向实时使用后的性能损失。

踝部动作脑信号解码完成离线与模拟在线测试,Air University参与研究
图片来源:Frontiers in neuroergonomics,CC BY 4.0

脑机百科消息(bciwiki.com),据《Frontiers in Neuroergonomics》的期刊记录,一项面向未来外骨骼踝关节控制的功能性近红外试点研究于2026年10月16日发表。作者单位包括巴基斯坦Air University、Riphah International University及The Chinese University of Hong Kong。研究开发并评估非侵入式脑机接口框架,从运动皮层的功能性近红外(fNIRS)信号中解码踝部动作,生成离线和模拟在线控制指令。

研究使用基于PsychoPy的任务范式,采集20名健康参与者及7名踝部运动障碍患者在静息、踝背屈和跖屈时的数据;后两种动作分别对应脚尖向上抬起和向下压。预处理后,研究比较了6种统计特征的不同组合,以及线性判别分析(LDA)、二次判别分析(QDA)、支持向量机(SVM)和k近邻(kNN)4种分类器。

在20名健康参与者的留一受试者交叉验证中,即每轮将一名参与者留作测试,SVM的平均离线分类准确率为72.50%±13.8%,kNN为65.83%±13.5%,LDA为63.75%±16.1%,QDA为60.42%±17.7%。Friedman检验显示分类器之间存在总体显著差异(p=0.0311);这一总体检验不等于每两种分类器之间均有显著差异。

模拟在线测试采用SVM和滑动窗口,分别设置0.5秒、1秒及1.5秒步长,并在每名参与者内部开展留一试次验证。最高平均准确率出现在1.5秒步长,为62.2%±14.1%。患者组使用SVM、采用留一试次交叉验证时,平均准确率为57.23%±5%。这些评估的对象和验证方式不同,不宜将其作为同一条件下的直接比较。

作者认为,离线与模拟在线结果支持基于fNIRS的外骨骼踝关节控制具有概念验证层面的可行性,可为未来前瞻性康复应用研究提供基础。本研究结果不等同于已完成前瞻性实时控制测试,也不证明患者的踝部功能获得改善。

本文由 BCIwiki 根据公开信息撰写

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