脑-机接口（BCI）相关术语
连载(六)
昆明理工大学伏云发教授团队
【导读】为了方便脑机接口（Brain-computer interface，BCI）初学者、中级和高级研发者查阅或精准理解BCI相关术语，本章列出了BCI相关术语。第一节为前言，第2节列出了与BCI直接相关的术语，第3节列出了与BCI紧密相关的术语，后面的几节分别列出了在BCI文献中使用的若干术语，包括BCI用户相关术语、实用BCI相关术语、用于BCI的脑神经电磁信号和脑组织血氧水平记录相关术语、BCI相关脑结构与功能术语，以及BCI相关的其他术语。这种列举方式是为了整理BCI相关术语的方便，不是绝对的，也不是标准，仅供参考，目的是为了方便查询或理解BCI相关术语。
目录
1.1-2.15节请看 脑机接口(BCI)重要内容：BCI相关术语（一）
3.1 -3.4节请看 脑机接口(BCI)重要内容：BCI相关术语（二）
3.5-3.12节请看 脑机接口(BCI)重要内容：BCI相关术语（三）
4.1-4.5节请看 脑机接口(BCI)重要内容：BCI相关术语（四）
4.6-4.11节请看 脑机接口(BCI)重要内容：BCI相关术语（五）
第5节 实用BCI相关术语
面向实用的BCI需要缩小研究与实际应用之间的差距，本节列出了实用BCI相关的术语，包括BCI临床验证（Clinical Validation of BCI）、BCI临床评估（Clinical Assessment of BCI）、BCI临床推广（Clinical Deployment of BCI）、BCI替代功效(Replacement efficacy of BCI)、BCI恢复功效(Restoration efficacy of BCI)、BCI增强功效(Enhancement efficacy of BCI)、BCI补充功效(Supplementary efficacy of BCI)、BCI改善功效(Improvement efficacy of BCI)、BCI系统稳定性（Stability of BCI Systems）、BCI系统准确性（Accuracy of BCI Systems）、BCI系统快速性（Rapidity of BCI Systems）、BCI系统可靠性（Reliability of BCI Systems）、BCI系统安全性（Safety of BCI Systems）、BCI系统易用性（Ease of Use for BCI System）、BCI标准化、BCI产业转化（Translation of BCI）和假冒伪劣BCI产品。
5.1 BCI临床验证（Clinical Validation of BCI）
BCI临床验证是指通过严格的科学方法评估BCI技术在特定医疗环境下的有效性和安全性。验证阶段的目的是确定BCI系统是否在真实世界的临床设置中能够稳定、有效地提供预期的功能。
BCI临床验证方法主要包括：
1）实验设计。在多中心、随机对照试验中对BCI系统进行验证。
2）数据收集与分析。采用标准化的方法收集患者的临床数据，并通过统计学分析评估BCI系统的疗效。
3）安全性评估。监测并记录BCI系统在使用过程中的副作用和并发症。
5.2 BCI临床评估（Clinical Assessment of BCI）
BCI临床评估是指对BCI系统在临床应用中的性能进行全面评估，包括其可用性、用户接受度、功能表现和潜在的临床效益。评估阶段旨在了解BCI系统在广泛患者群体中的实际效果和适用性。
BCI临床评估的方法主要包括：
1）用户反馈。通过问卷调查和访谈方式收集患者和医生对BCI系统的使用体验。
2）长期随访。评估BCI系统在长期使用中的效果和持续性。
3）功能测试。通过临床功能测试评估BCI系统对患者生活质量和功能恢复的影响。
5.3 BCI临床推广（Clinical Deployment of BCI）
BCI临床推广是指在经过验证和评估后，将BCI系统推广应用到更广泛的医疗机构和患者群体中，以实现其在临床中的广泛使用。推广阶段包括培训医疗人员、制定标准操作流程，并持续监控系统的临床应用效果。
BCI临床推广的方法主要包括：
1）培训与教育。对医疗专业人员进行BCI系统的使用和维护培训。
2）标准化指南。制定和发布BCI系统的临床使用指南和标准操作流程。
3）持续监控与反馈。建立BCI临床使用的反馈机制，定期收集和分析数据，以便进行必要的改进和优化。
BCI临床验证是BCI临床应用的第一步，通过科学的研究方法验证其安全性和有效性，而BCI临床评估在验证的基础上，对BCI系统的实际应用效果进行更广泛的评估，BCI临床推广是在验证和评估之后，确保BCI系统在医疗实践中的大规模应用。文献[1] [36] [182]中涉及了BCI临床验证、BCI临床评估和BCI临床推广的相关信息。
5.4 BCI替代功效 (Replacement efficacy of BCI)
BCI替代功效（Replacement efficacy of BCI）是用于替代受损或缺失的神经功能的BCI系统,旨在通过直接解码用户的大脑信号来控制外部设备，从而替代失去的运动、感觉或认知功能，帮助患者恢复自主性和生活质量[36]。
BCI替代功效主要应用于重度运动障碍患者，如脑卒中、ALS（肌萎缩侧索硬化）等疾病导致的瘫痪患者[109]。通过替代有障碍的自然的神经肌肉通路，BCI系统可以让用户直接通过大脑活动控制机械臂、轮椅、计算机光标或其他设备。
5.5 BCI恢复功效(Restoration efficacy of BCI)
恢复功效的BCI(Restoration efficacy of BCI)是利用BCI技术来帮助患者恢复部分或全部丧失的神经功能或运动功能。恢复功效的BCI通常与神经康复相结合，通过重复利用特定的脑信号，促进大脑的神经可塑性，从而帮助患者重新建立或改善受损的功能。这类BCI在中风、脊髓损伤、帕金森病等疾病的康复治疗中具有重要应用，可以有效帮助患者恢复运动能力或其他神经功能。文献[9] [291-292]中提供了有关BCI恢复功效的相关信息。
5.6 BCI增强功效 (Enhancement efficacy of BCI)
BCI增强功效 (Enhancement efficacy of BCI)是利BCI技术来增强或扩展个体已有的神经或认知功能。与BCI恢复功效不同，BCI增强功效并不是为了恢复失去的功能，而是为了提升个体的正常功能，如提高记忆力、专注力或运动技能。通过与外部设备或计算系统的结合，BCI增强功效可以扩展个体能力，使其超出自然生理极限，在军事、体育、增强现实（AR）和虚拟现实（VR）等领域有潜在应用。文献[36] [293-294]中提供了有关恢复BCI增强功效的相关信息。
5.7 BCI补充功效 (Supplementary efficacy of BCI)
BCI补充功效 (Supplementary efficacy of BCI)通过BCI技术来补充部分失去的神经或认知功能，但并不完全恢复原有功能。这类BCI通常用于帮助那些有部分功能丧失但仍保留部分能力的患者，例如中风患者或轻度运动功能障碍者。BCI补充功效可以通过提供辅助控制或补充反馈来提升患者的剩余能力，使其能够更好地进行日常活动。文献[1] [9] [291]中提供了有关BCI补充功效的相关信息。
5.8 BCI改善功效 (Improvement efficacy of BCI)
BCI改善功效 (Improvement efficacy of BCI)通过BCI技术对现有的神经或认知功能进行改善或优化，使得用户能够在特定任务或日常活动中表现得更加出色。这类BCI的目标不是恢复丧失的功能或补偿部分缺失的能力，而是通过与大脑直接交互来提升健康个体的功能水平。例如，在工作效率、学习能力、运动表现等方面，通过BCI进行实时反馈和调节，用户可以获得相对较高的表现水平。文献[36] [295-296]中提供了有关BCI改善功效的相关信息。
5.9 BCI系统稳定性（Stability of BCI Systems）
控制系统的稳定性是指系统在面对外部扰动或内部变化时，能够维持或恢复到预期工作状态的能力。换句话说，一个稳定的控制系统在输入或环境条件发生变化时，不会发生无限制的振荡、失控或崩溃，而是会逐渐趋于一个平衡状态或回到原始设定的状态。
BCI系统稳定性是BCI系统在长时间运行、频繁使用或在不同环境下，能够持续提供一致和可靠的输出信号的能力。BCI系统的稳定性涉及多个方面，包括脑信号处理的稳健性、用户大脑信号的持续一致性，以及系统对外部干扰（如电磁噪声、用户疲劳等）的抗干扰能力。确保BCI系统的稳定性对于实现可靠的脑控功能至关重要。
提高BCI系统稳定性主要包括但不限于以下几个方面。
1）优化硬件设计。采用高灵敏度和低噪声的传感器，以确保采集的脑信号质量更高，更稳定。改进电极的设计和放置，以减少由于电极位置变化导致的信号波动。
2）改进脑信号处理方法。开发和应用先进的去噪算法，如自适应滤波器和独立成分分析（ICA），以减少环境噪声和伪迹的干扰。设计能够应对脑信号波动的特征提取方法，提高分类器在不同条件下的一致性 。
3）个性化模型和自适应系统。根据个体的脑信号特征，定制化训练模型，以适应用户的个体差异，减少信号的波动。引入自适应算法，能够随着时间调整系统，以应对用户状态的变化，如疲劳或注意力分散。
4）环境控制。在使用BCI系统时，控制外界环境的干扰，如减少电磁噪声和其他物理干扰，以保证脑信号的稳定性。创建一个安静、舒适的使用环境，减少用户在使用过程中的生理和心理压力。
文献[9] [163] [172] [280] [328-331]中提供了有关BCI系统稳定性的信息。
5.10 BCI系统准确性（Accuracy of BCI Systems）
控制系统的准确性是指系统在响应输入指令时，输出结果与预期目标之间的误差或偏差程度。准确性越高，系统的输出结果就越接近目标值。控制系统的准确性通常通过误差分析来评估，例如使用均方根误差（Root Mean Square Error, RMSE）或其他相关指标。
BCI系统准确性（Accuracy of BCI Systems）是BCI系统在解码用户大脑信号并将其转换为控制指令时，正确识别和执行用户意图的能力。高准确性的BCI系统意味着系统能够准确解码出用户的大脑活动模式，从而使输出信号能够正确控制外部设备，减少误操作或错误指令的发生。准确性是BCI系统性能评估中的一个关键指标，通常通过实验数据的正确分类率或误差率来衡量。
提高BCI系统准确性的主要方法包括但不限于以下几方面。
1）优化脑信号处理。通过滤波、独立成分分析（ICA）等方法减少噪声或伪迹，提高脑信号质量。
2）脑信号特征提取。提取并选择与心理任务或外部刺激相关的脑信号特征，如时域、频域和空域特征，以增强分类器的性能。
3）改进解码脑信号算法和模型。采用先进的机器学习算法（如支持向量机和随机森林等）以及深度学习模型（如卷积神经网络等）来提高脑信号分类的准确性。根据个体的脑信号特点定制模型，以适应不同用户的差异性。
4）增强数据采集。可采用多电极记录多通道的脑信号，增加信号的空间分辨率。结合其他生物信号（如肌电和眼电等）进行多模态融合，增强分类的鲁棒性和准确性。
5）用户训练和反馈机制。通过对用户进行持续训练，使其能够更有效地控制BCI系统，从而提高系统的准确性。提供实时的视觉或其他形式的反馈，帮助用户调整操作策略，提高BCI的控制精度。
文献 [36] [163] [280] [331-332] [329-330]中提供了有关BCI系统稳定性的信息。
仅用于学术分享，若侵权请留言，即时删侵！
加入社群
欢迎加入脑机接口社区交流群，
探讨脑机接口领域话题，实时跟踪脑机接口前沿。
加微信群：
添加微信:RoseBCI【备注：姓名+行业/专业】。
加QQ群：913607986
欢迎来稿
1.欢迎来稿。投稿咨询，请联系微信：RoseBCI
点击投稿：脑机接口社区学术新闻投稿指南
2.加入社区成为兼职创作者，请联系微信：RoseBCI
一键三连「分享」、「点赞」和「在看」
不错过每一条脑机前沿进展
