24. 参考电极:脑电采集过程中用于提供电位基准的电极,它自身的电位被设定为稳定的参考值,其他采集电极记录的脑电信号,本质上都是与这个参考电极的电位差,常用的参考电极放置位置是耳垂,部分实验也会选用Cz电极(头顶中央位置),参考电极的稳定性直接影响脑电信号的准确性。

25. 接地电极:脑电采集硬件电路中用于屏蔽外界干扰、稳定电路整体电位的电极,通常会连接到人体或设备的接地端,它能将采集过程中产生的杂散电流、外界电磁干扰导入地面,避免这些干扰混入脑电信号,同时防止电路电位异常,保护设备和被试安全。

26. 重参考:一种离线的数据处理方法,简单来说,就是在实验结束后,通过软件操作更换脑电信号的参考电极方式,比如将原本以耳垂为参考的信号,改为以所有电极的平均电位为参考,目的是修正原始参考电极带来的偏差,减少干扰,进一步提升脑电信号的质量。

27. 电极阻抗:指头皮表面与电极之间的接触电阻,它是衡量电极与头皮接触效果的核心指标,阻抗越低,说明电极与头皮接触越紧密、导电效果越好,采集到的脑电信号就越清晰、噪声越少;如果阻抗过高,会导致信号微弱、失真,甚至无法采集到有效信号。

28. 导电膏 / 凝胶:脑电采集时使用的专用导电介质,通常是粘稠的膏状或凝胶状,主要成分包含导电物质,使用时涂抹在电极与头皮之间,核心作用是填充电极与头皮之间的微小缝隙,降低电极阻抗,增强脑电信号的传导效率,减少接触不良带来的干扰。

29. 干电极:无需涂抹导电膏或凝胶就能使用的脑电电极,电极表面通常经过特殊处理,能够直接与头皮接触并采集信号,它的最大优势是便携、操作便捷,无需繁琐的涂抹步骤,适合穿戴式、移动式脑电采集,但缺点是与头皮接触的阻抗较高,采集到的信号信噪比偏低,不如湿电极稳定。

30. 湿电极:需要配合导电膏或凝胶使用的脑电电极,是实验室科研中最常用、最标配的电极类型,它通过导电膏填充接触缝隙,能有效降低电极阻抗,采集到的脑电信号纯度高、稳定性好,解码精度更有保障,唯一的不足是操作相对繁琐,需要提前涂抹导电介质。

31. 有源电极:内置小型放大电路的脑电电极,它能在采集脑电信号的同时,直接对微弱的脑电信号进行初步放大,再将放大后的信号传输给后续设备,这种电极的抗干扰能力极强,能有效抑制信号传输过程中的外界干扰,适合远距离信号传输,常用于高精度脑电采集。

32. 无源电极:没有内置任何放大或处理电路的基础脑电电极,它只能单纯采集脑电信号,再将原始的微弱信号直接传输给放大器,优点是结构简单、成本低、易于批量使用,缺点是抗干扰能力弱,信号在传输过程中容易受到外界电磁干扰,导致信号失真。

33. 柔性电极:采用柔性材料(如硅胶、柔性金属片)制作的脑电电极,它能根据头皮的弧度灵活弯曲,紧密贴合头皮表面,佩戴起来更加舒适,不会对被试造成压迫感,同时能减少因头部活动导致的电极脱落、接触不良问题,适合长时间脑电采集。

34. 刚性电极:采用硬质金属(如银、银氯化物)制作的脑电电极,外形固定、硬度较高,无法弯曲,它的优势是电极定位精准、稳定性强,采集过程中不会因轻微活动发生位置偏移,能保证采集到的脑电信号空间位置准确,适合对定位精度要求高的实验。

35. 高密度电极阵列:包含64导、128导、256导等较多电极数量的电极组合,电极在头皮上分布密集,能更细致地覆盖大脑各个脑区,采集到的脑电空间信息更丰富、空间分辨率更高,能精准捕捉不同脑区的细微电活动差异,常用于需要精准定位脑区的科研实验。

36. 低密度电极:包含8导、16导、32导等较少电极数量的电极组合,电极分布相对稀疏,主要覆盖大脑核心脑区(如感觉运动皮层),它的优势是体积小、重量轻、便携性强,无需复杂的佩戴流程,适合穿戴式脑电设备、移动式实验,以及对空间分辨率要求不高的场景。

37. 模数转换器 ADC:脑电采集硬件中的核心芯片,脑电信号本身是连续变化的模拟信号,无法直接被计算机和深度学习模型处理,ADC的作用就是将这种模拟脑电信号,转换成离散的数字信号,同时保证信号的幅值、时序信息不丢失,是连接模拟信号与数字处理的关键部件。

38. 采样位数:ADC芯片的核心参数之一,常用的有16bit(16位)和24bit(24位),指的是ADC将模拟信号转换成数字信号时,所能表示的信号幅值精度,位数越高,能区分的信号幅值差异越细微,对微伏级的微弱脑电信号保留得就越完整,采集到的信号精度也越高。

39. 共模抑制比 CMRR:衡量脑电采集硬件(主要是放大器)抑制共模干扰能力的核心指标,共模干扰是指同时作用于所有采集电极的干扰信号(如工频干扰),CMRR值越高,说明硬件对这种共模干扰的抑制能力越强,能有效过滤掉同步干扰,保留纯净的脑电信号。

40. 输入阻抗:脑电放大器输入端的电阻值,它的大小直接影响脑电信号的采集效果,根据电路原理,放大器的输入阻抗必须远大于头皮与电极之间的接触阻抗,才能减少信号衰减,避免采集到的脑电信号失真,通常要求输入阻抗达到兆欧级以上。

41. 生物电放大器:专门用于放大生物电信号的设备,脑电信号属于微伏级的微弱信号,无法直接被处理和观察,生物电放大器能将这种微弱的脑电信号(包括心电、肌电等其他生物电信号)放大到可观测、可处理的级别,同时尽可能抑制干扰,保证信号的完整性。

42. 电气隔离:脑电采集硬件中的一种安全防护和抗干扰设计,核心是将市电供电部分与脑电采集部分进行电气分离,隔绝市电可能产生的漏电风险,保护被试安全,同时也能有效抑制市电带来的工频串扰,避免这种干扰混入脑电信号,提升信号质量。

43. 通道串扰:脑电采集过程中出现的一种干扰现象,由于相邻电极的线路距离较近,线路之间会产生电磁相互干扰,导致一个电极采集到的信号,混入了相邻电极的信号,造成信号污染,影响脑电信号的纯度,通常需要通过硬件屏蔽、线路布局优化来减少串扰。

44. 同步触发信号:用于对齐外部刺激与脑电信号时序的信号,在运动想象等脑电实验中,会给被试呈现外部刺激(如声音、灯光指令),同步触发信号能让外部刺激的出现时间,与脑电采集的时间精准对齐,确保采集到的脑电信号,正好是被试接收刺激后产生的响应信号。

45. 事件标记 Trigger:在脑电数据流中打上的时间戳标记,实验过程中,每发生一个关键事件(如外部刺激出现、被试开始想象、想象结束),就会在对应的脑电数据位置打上一个标记,后续数据处理时,就能根据这个标记,精准切分每个试次的脑电数据,方便后续的模型训练和分析。

46. 穿戴式脑电头盔:集成了脑电采集所需全部部件的一体式设备,头盔内部内置了电极、生物电放大器、蓝牙传输模块等,被试只需戴上头盔,就能快速完成脑电采集和信号传输,无需额外连接复杂的线路和设备,便携性极强,适合移动式、生活化的脑电采集场景。

47. 单极导联:一种脑电采集导联方式,采集时以一个固定的参考电极为基准,每个采集电极单独记录自身与参考电极之间的电位差,这种方式能直观反映每个电极对应的脑区电活动,操作简单,是最基础、最常用的导联方式,适合大多数脑电实验。

48. 双极导联:一种脑电采集导联方式,采集时不使用固定的参考电极,而是记录两个相邻采集电极之间的电位差,这种方式能有效抑制同时作用于两个电极的共模噪声,提升信号纯度,但无法直观反映单个电极的绝对电位,适合干扰较多的采集场景。

49. 皮肤打磨:脑电采集实验前的一项准备工作,实验人员会用专用的打磨棉或磨砂纸,轻轻打磨被试头皮上需要放置电极的位置,目的是去除头皮表面的角质层、油脂和灰尘,减少这些物质带来的接触阻抗,让电极与头皮接触更紧密,保证采集到的信号更稳定。

50. 本地缓存:脑电采集硬件中的临时数据存储功能,采集到的脑电数据会先暂时存储在硬件的本地缓存中,再通过蓝牙、数据线等方式传输到计算机,这样做的目的是防止数据传输过程中出现中断、丢失的情况,确保所有采集到的脑电数据都能完整保存,后续可用于数据处理和分析。

=================================作者声明==================================

个人整理,切勿抄袭,知识有限,求真辨别,共同学习,互相进步,持续更新,欢迎关注

Logo

北京人形旗下天工造物具身智能开源社区,聚焦具身天工与慧思开物两大平台

更多推荐