近年來，隨著技術(shù)的進(jìn)步，用于測量研究和醫(yī)療環(huán)境中大腦活動的系統(tǒng)和設(shè)備越來越先進(jìn)。一個已被廣泛探索但尚未有效實(shí)現(xiàn)的概念是，在人們?yōu)g覽虛擬現(xiàn)實(shí)(VR)環(huán)境時收集腦電圖（EEG）測量數(shù)據(jù)。
腦電圖測量是對大腦自發(fā)電子活動的記錄，通常使用連接在頭皮上的小型電極進(jìn)行收集。這些記錄可以提供有關(guān)一個人大腦活動的有趣信息，幫助醫(yī)生檢測各種疾病，包括睡眠障礙、癲癇、腦損傷和中風(fēng)。
將這些測量與虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）體驗(yàn)相結(jié)合，神經(jīng)科學(xué)家就能更好地了解隨機(jī)個體或具有一系列特征的人群在不同虛擬環(huán)境中的大腦活動是如何變化的。
雖然在 VR 體驗(yàn)過程中收集腦電圖測量數(shù)據(jù)對心理學(xué)和神經(jīng)科學(xué)研究很有價值，但迄今為止，這還很難實(shí)現(xiàn)。
其主要原因是大多數(shù)現(xiàn)有的腦電圖測量設(shè)備價格昂貴、佩戴不舒適且體積龐大。這使得它們要么無法進(jìn)入研究實(shí)驗(yàn)室，要么難以與 VR 頭顯相結(jié)合。
華南理工大學(xué)研究人員最近著手開發(fā)一種更實(shí)惠、更容易與 VR 頭顯集成的腦電圖測量系統(tǒng)。這套系統(tǒng)雖然成本低、體積小，但仍能高精度地測量大腦中的電活動。該系統(tǒng)研究發(fā)表在《HardwareX》上。
研究人員在論文中寫道：“這項(xiàng)研究描述了一種低成本、小尺寸、無線、高精度、低功耗的四通道腦電圖測量系統(tǒng)(NeuroVista)，用于額區(qū)腦電圖測量，可與 VR 頭顯一起使用，實(shí)現(xiàn) VR 環(huán)境下的腦電圖測量?！?/p>
該新系統(tǒng)NeuroVista 采用了 KS1092，這是一種高性價比的生物電位測量芯片。研究人員創(chuàng)建的設(shè)備原型由該芯片、一組電極和鋰電池組成。
研究人員還開發(fā)了一款軟件，可將設(shè)備記錄的信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字和可存儲的腦電圖測量值。為了測試他們的設(shè)備和軟件在基于 VR 的實(shí)驗(yàn)中的有效性，他們將NeuroVista 與 Oculus Quest 2 VR 頭顯集成在一起，就在頭顯遮住用戶眼睛的部分上方。
據(jù)悉，該系統(tǒng)的輸入?yún)⒖荚肼曅∮?0.9480 μVrms，共模抑制比超過 96 dB，測量分辨率小于 0.1 μV，帶寬為 0.5 ～ 45 Hz，采樣率為 250 Hz。
該系統(tǒng)還支持金屬干電極，包括一個內(nèi)置模擬帶通濾波器、右腿驅(qū)動電路以及內(nèi)置數(shù)字低通濾波器和陷波濾波器，可以降低測量過程中的噪聲。
NeuroVista在初步測試中取得非常不錯的結(jié)果，凸顯了它在結(jié)合精確腦電圖測量和VR進(jìn)行心理學(xué)和神經(jīng)科學(xué)實(shí)驗(yàn)方面的潛力。作為進(jìn)一步研究的一部分，這一前景廣闊的系統(tǒng)還可以進(jìn)一步改進(jìn)，并與其他市面上銷售的 VR 頭顯集成。
研究人員表示，未來，他們開發(fā)的新設(shè)備將為心理學(xué)和神經(jīng)科學(xué)研究開辟有趣的新途徑，旨在觀察人們在特定虛擬環(huán)境中的大腦活動。
值得注意的是，研究人員還可以很容易地重建電極系統(tǒng)，以專注于特定的大腦區(qū)域，這進(jìn)一步擴(kuò)展了其潛在的應(yīng)用。
原文：
https://www.hardware-x.com/article/S2468-0672(24)00001-4/fulltext
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