生理學(xué)家通過實(shí)驗(yàn)證明，在有刺激的環(huán)境中成長(zhǎng)的老鼠，比那些沒有受到刺激的要聰明伶俐得多，同樣，人的大腦也總需要樂趣的刺激，今天，我們?cè)诂F(xiàn)有的腦電采集系統(tǒng)基礎(chǔ)上，將要利用MOTOROLA 先進(jìn)的DSP 技術(shù)，設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)一個(gè)佩帶嵌入式多功能心智娛樂系統(tǒng)，通過該儀器，您可以和自己的心理互動(dòng)，‘看到’‘聽到’自己的心理狀態(tài)，從而進(jìn)一步設(shè)法調(diào)節(jié)、改變、對(duì)付、突破自身的心理障礙，使身、心和諧，數(shù)據(jù)表明，該類設(shè)備可以用于提高學(xué)習(xí)能力、改善睡眠、放松精神、治療精神疾病等領(lǐng)域，在國(guó)外已有深入研究及應(yīng)用，但在國(guó)內(nèi)還是鮮有所聞，本設(shè)計(jì)為電池供電，口袋佩帶隨身聽式、低成本、高技術(shù)含量、適合各種年齡層次人士使用的娛樂、保健用品，我們有理由相信，市場(chǎng)前景相當(dāng)可觀。
低成本便攜式2 通道--腦電生物反饋鍛煉系統(tǒng)，它基于兩種主要的技術(shù)：“EEG”與“LIGHT&SOUND” ?！癊EG”實(shí)時(shí)監(jiān)控腦波，依照預(yù)設(shè)的方法來處理EEG 信號(hào)，并且激勵(lì)或抑制某種腦波模式。這些方法提供給使用者聲音鼓勵(lì)以便其大腦利用本身的學(xué)習(xí)機(jī)制，識(shí)別期望的行為和尋找重復(fù)這行為的辦法。“LIGHT&SOUND” 利用腦電波會(huì)對(duì)光刺激作出相依性反應(yīng)，以及特殊的聲音組合 (如雙耳節(jié)拍 )能改變腦電波活動(dòng)。通過選擇合適頻率的光與聲音信號(hào) ,能調(diào)節(jié)腦電波進(jìn)入預(yù)期的頻率。本系統(tǒng)從人的頭皮引出自發(fā)腦電信號(hào)，經(jīng)過放大濾波后，轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，再通過強(qiáng)大的MotorolaDSP 數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)，對(duì)其進(jìn)行多路數(shù)字濾波、頻譜分析、數(shù)據(jù)壓縮及聲音合成，以聲、光、圖的動(dòng)態(tài)形式實(shí)時(shí)地反饋給練習(xí)者，不但能夠準(zhǔn)確量化入靜狀態(tài)，而且更易自發(fā)地控制大腦及自身狀態(tài)，促進(jìn)身心協(xié)調(diào);對(duì)于一些慢性病、精神失調(diào)等有一定療效。目前已完成2 通道實(shí)驗(yàn)室樣機(jī)，并進(jìn)行了初步測(cè)試，性能指標(biāo)達(dá)到國(guó)外先進(jìn)機(jī)型水平。本文詳述了該系統(tǒng)的組成、工作原理及軟硬件設(shè)計(jì)。
一. 背景
1.1 腦電波的由來
早在1875 年 ,英國(guó)生理學(xué)家理查德·卡頓(RichardCaton)就從兔腦和猴腦中記錄到微弱的電流。但這一發(fā)現(xiàn)的臨床意義直到 50 年后才被認(rèn)識(shí)到。 1929 年德國(guó)精神病學(xué)家漢斯·貝格爾(HansBergar,1873——1941)首先作了嘗試 ,記錄了人腦的電流。貝格爾在做腦手術(shù)時(shí) ,從顱骨缺損患者的大腦皮質(zhì)處成功地檢測(cè)出了活動(dòng)電流 ,并把它同心電圖一樣用圖表的形式表現(xiàn)出來 ,這就是現(xiàn)今神經(jīng)病學(xué)中廣泛應(yīng)用的一項(xiàng)技術(shù)———腦電圖 (EEG)的發(fā)端。
貝格爾將電極置于顱表 ,檢測(cè)到人在不同清醒狀態(tài)時(shí)的 4 種不同類型的腦電波。當(dāng)我們處于高度清醒狀態(tài)(高度興奮和緊張狀態(tài) )時(shí) ,大腦在 1 3— 2 5 赫茲的波段上工作 ,稱為 β波狀態(tài) ;當(dāng)我們松弛而清醒(中度清醒 )時(shí) ,大腦在 8— 1 3 赫茲波段上工作 ,稱為α波狀態(tài) ;睡眠的初期階段 ,大腦在 4— 8 赫茲波段上處理白天的信息 ,稱為θ狀態(tài) ;深度睡眠時(shí) ,腦電波在 0 . 5— 4 赫茲波段 ,稱為δ波狀態(tài)。如圖1 示
1.2 腦電波與學(xué)習(xí)
1 .腦電波與精神狀態(tài)
腦電波可以被看作是反映人的精神狀態(tài)的晴雨表。當(dāng)處于不同的清醒狀態(tài)時(shí)，人便會(huì)出現(xiàn)標(biāo)志不同精神狀態(tài)的生理反應(yīng)。腦電圖不僅顯示腦電波的性狀 ,而且顯示它們?cè)鯓幼兓?-其模式實(shí)際上可隨不同的清醒狀態(tài)改變。這便使清醒狀態(tài)具有了可操作性。因此 ,我們可以根據(jù)腦電圖的顯示來調(diào)整自己的清醒程度 ,采用行之有效的方法來減輕精神壓力 ,保持良好的精神狀態(tài)。
