信号采集技术
BCI 的性能上限由信号采集侧决定:不同电极能看到的信号尺度、带宽、通道数完全不同。本章按侵入性递减顺序介绍采集技术,并涵盖刺激侧(写脑)与预处理管线。
这一章的位置。 它是把第 02 章的"神经生理图像"落地为可量测信号的工程章节。这里出现的每个硬件平台都对应第 11 章的一家公司:Utah 阵列 → BrainGate / Pitt 团队,柔性线 → Neuralink,经血管 → Synchron,薄膜 → Precision,EEG → Muse / Emotiv。理解电极的尺度差异(Spike 单细胞 → LFP mm 级 → ECoG cm 级 → EEG 头皮)也就理解了:为什么 EEG BCI 永远做不到 Utah 阵列的解码精度;为什么 Stentrode 牺牲带宽换可逆性;为什么 fMRI 不能做实时 BCI。
学习路径。 想做临床或工程方向的读者建议从「侵入式电极」与「微创接口」入手,把现实里被植入患者使用的硬件吃透;做消费级 / 算法的读者可以先从「非侵入式采集」开始,对比 EEG / MEG / fMRI / fNIRS 的取舍。无论哪条路径,「刺激侧技术」与「信号预处理」是最后必修的两节——前者是后续第 09 章感觉写入的基础,后者(滤波 / spike sorting / 伪迹去除)是任何解码工作动手前都要先完成的工序。
本章内容:
- 侵入式电极 — Utah 阵列、Neuropixels、浮动微电极阵列
- 微创接口 — Stentrode(经血管)、Neuralink N1(柔性线)、Precision Layer 7(薄膜)
- 非侵入式采集 — EEG、MEG、fMRI、fNIRS 对比
- 刺激侧技术 — TMS、DBS、ICMS、聚焦超声(FUS)
- 信号预处理 — 滤波、伪迹去除、spike sorting;MNE、EEGLAB 工具