Un document de recherche des scientifiques de l'Université de Tianjin a proposé une méthode non invasive pour localiser et décoder des signaux endogènes intracrâniens avec une résolution spatio-temporelle élevée.
Le document de recherche, publié le 9 avril 2025 dans la revue Cyborg et Systèmes bioniques.
Une résolution spatio-temporelle élevée des signaux d'électroencéphalographie non invasive (EEG) est une condition préalable importante pour la manipulation fine du cerveau-ordinateur. Cependant, l'EEG du cuir chevelu conventionnel a une faible résolution spatiale en raison de l'effet du conducteur de volume, ce qui rend difficile d'identifier avec précision l'intention de la manipulation du cerveau-ordinateur. Ces dernières années, la technologie EEG modulée par ultrasons axée sur le transcrânien est devenue de plus en plus un point chaud de recherche, qui devrait acquérir des signaux de couplage acoustoélectrique non invasif avec une résolution spatiale et temporelle élevée.
« Compte tenu de cela, nous avons établi un modèle de simulation numérique et une plate-forme expérimentale à ultrasons focalisés transcrâniens basés sur un modèle de cerveau réel et un réseau phasé à 128 terrains, construit en outre un modèle de simulation numérique en trois dimensions et une plate-forme expérimentale sur le terrain acoustique et ont développé une plate-forme de champ acoustique à haute précision.« a déclaré l'auteur Hao Zhang, chercheur à l'Université Tianjin.
Dans cet article, une simulation numérique et une étude expérimentale de l'USMEEG ont été réalisées sur la base d'un réseau phasé à ultrasons utilisant l'EEG conventionnel modulé par TFUS. Des études antérieures ont ignoré la structure complexe d'un vrai crâne, et les scénarios expérimentaux se sont principalement concentrés sur des simulations et des expériences bidimensionnelles, en utilisant des algorithmes d'enveloppe traditionnels dans le traitement des données avec des effets de localisation et de décodage instables. En revanche, cette étude a exploré de manière innovante les effets d'un crâne et des tissus cérébraux simulés sur des signaux acoustoélectriques basés sur une véritable structure de crâne, a réalisé une échographie transcrânienne précise en utilisant des échographies à réseau phasé, et a étendu la simulation et les expériences à 3 dimensions afin d'être proche de la scène réelle. Les caractéristiques de la fréquence de répétition des impulsions (PRF) des signaux acoustoélectriques ont été introduites davantage, et un algorithme de bande latérale PRF a été développé pour réaliser la localisation du signal et le décodage de la source transcrânienne de la source transcrânienne et de la résolution spatiale.
Les résultats de la recherche montrent que la plate-forme expérimentale de champ acoustique à tableaux phasé guidé par la simulation peut obtenir une mise au point précise dans l'eau pure et les conditions transcrâniennes dans un seuil sûr, avec une plage de modulation de 10 mm, et la pression acoustique focale peut être améliorée de plus de 200% par rapport à celle de l'auto-activité des transduceurs. En termes de résultats de décodage de localisation dipolaire, l'algorithme proposé dans cette étude a un rapport signal / bruit de localisation de 24,18 dB, ce qui est 50,59% plus élevé que celui de l'algorithme traditionnel, et la précision du décodage du signal source est supérieure à 0,85.
« Notre étude fournit une base expérimentale fiable et un support technique pour l'acquisition du signal EEG non invasif à haute résolution spatio-temporelle et une manipulation précise du cerveau-ordinateur. » dit Hao Zhang.
Les auteurs de l'article incluent Hao Zhang, Xue Wang, Guowei Chen, Yanqiu Zhang, Xiqi Jian, Feng He, Minpeng Xu et Dong Ming.
This work was supported by the National Key Research and Development Program of China (Nos. 2023YFF1204305 and 2023YFE0207800), the National Natural Science Foundation of China (Nos. 81925020, 62122059, and 82402430), the China Postdoctoral Science Foundation (Grant No. 2023M742605), the Postdoctoral Fellowship Program of CPSF (Grant No. GZB 20240528), le projet autonome de Haihe Laboratory of Brain-Computer Interaction and Human-Machine Integration (subvention n ° 24HHNJSS00014), et les leaders de la science et de la technologie de l'Université de Tianjin et le programme de culture innovant des talents (subvention n ° 2024xqm-0022).
L'article, « Localisation et décodage des signaux de source intracrânienne non invasive avec une résolution spatio-temporelle élevée » a été publié dans la revue Cyborg et Bionic Systems le 9 avril 2025, à DOI: 10.34133 / cbsystems.0206.
