[发明专利]具有高速眼睛跟踪特征的大脑-计算机接口

说明书

本文描述的实施例涉及用于在大脑‑计算机接口的实现中使用的系统、设备和方法，该大脑‑计算机接口将实时眼睛运动跟踪与大脑活动跟踪相集成以呈现和更新针对人‑机器交互的高速度和精度而策略性地设计的用户接口。本文描述的实施例还涉及硬件不可知的大脑‑计算机接口的实现，该大脑‑计算机接口使用实时眼睛跟踪和神经活动的在线分析来传达对于机器的用户操纵。

对相关申请的交叉引用

本申请要求于2017年8月23日提交的标题为“Brain-Computer Interface withHigh-Speed Eye Tracking Features”的美国临时专利申请序列No.62/549,253的优先权和权益，其公开内容在此通过引用整体并入。

技术领域

本文描述的实施例涉及用于在大脑-计算机接口的实现中使用的系统、设备和方法，该大脑-计算机接口集成了实时的眼睛运动跟踪与大脑活动跟踪以呈现和更新针对人-机器交互的高速度和精度而策略性地设计的用户接口。本文描述的实施例还涉及硬件不可知的大脑-计算机接口的实现，该大脑-计算机接口使用实时的眼睛跟踪和神经活动的在线分析来传达对于机器的用户操纵。

背景技术

大脑-计算机接口(BCI)是准许大脑活动单独利用连线的大脑与外部设备之间的直接通信路径来控制计算机或外部设备的硬件和软件通信系统。BCI已主要被设计作为一种辅助技术，以直接根据解读大脑信号来提供对于正在操作的机器和应用的访问。BCI开发的主要目的之一是为因神经系统性神经肌肉紊乱(诸如肌萎缩性侧索硬化、大脑干中风或脊髓损伤)而完全瘫痪或“锁住”的严重残疾人士提供交流能力，对于这些严重残疾人士来说，要与他人进行有效的交流非常困难。

大脑-计算机接口的一些已知实现包括诸如Farwell和Donchin设计的拼写器。在这种拼写器中，字母表的26个字母与若干个其他符号和命令一起按6×6的矩阵显示在屏幕上，该矩阵具有随机闪烁的行和列。用户将注意力聚焦中在屏幕上，并接连地专注于要写入的字符，同时针对签名信号(signature signal)监视大脑的神经反应。一旦被检测到，签名信号就允许系统识别出所需的字符。Farwell-Donchin拼写器允许健康的人以每分钟大约2个字符的速度进行拼写。

然而，BCI可以被设计为甚至帮助身体上能行的人操作计算机或其他数据处理机器和/或软件应用，而无需诸如鼠标和键盘之类的常规输入或输出接口。BCI还可以提供用于比传统的输入控制更加直观和自然地与计算机交互的界面。此外，还可以开发BCI，以提供许多其他功能，包括增强、修复以及映射和研究人和动物的认知和/或感觉运动系统及其功能。一些BCI应用包括文字处理器、经改动的Web浏览器、轮椅或神经假肢的大脑控制以及游戏等，但是大多数应用仅是为训练或演示目的而设计的。

发明内容

本文针对硬件不可知的、集成的眼动(oculomotor)神经混合式大脑计算机接口(BCI)平台的各种实施例描述了系统、设备和方法，以跟踪眼睛的运动和大脑活动，从而传达用户的注视或注意力的实时定位以及期望动作的选择/激活。本公开提出了一种集成的混合式BCI系统，以解决对于以高速和高精度操作的大脑计算机接口的需求。

附图说明

图1是根据一个实施例的混合式大脑计算机接口系统的示意图。

图2A是基于视频的眼睛跟踪设备的图示。

图2B示出了基于视频的眼睛跟踪设备的前视图和后视图。

图3A是示例性神经记录头戴装置(headset)的图示。

图3B示出了用于记录神经大脑信号的在用户的头皮上的示例性电极放置位置的侧视图(左)和俯视图(右)。