生理学家通过实验证明，在有刺激的环境中成长的老鼠，比那些没有受到刺激的要聪明伶俐得多，同样，人的大脑也总需要乐趣的刺激，今天，我们在现有的脑电采集系统基础上，将要利用MOTOROLA 先进的DSP 技术，设计实现一个佩带嵌入式多功能心智娱乐系统，通过该仪器，您可以和自己的心理互动，‘看到’‘听到’自己的心理状态，从而进一步设法调节、改变、对付、突破自身的心理障碍，使身、心和谐，数据表明，该类设备可以用于提高学习能力、改善睡眠、放松精神、治疗精神疾病等领域，在国外已有深入研究及应用，但在国内还是鲜有所闻，本设计为电池供电，口袋佩带随身听式、低成本、高技术含量、适合各种年龄层次人士使用的娱乐、保健用品，我们有理由相信，市场前景相当可观。
低成本便携式2 通道--脑电生物反馈锻炼系统，它基于两种主要的技术：“EEG”与“LIGHT&SOUND” 。“EEG”实时监控脑波，依照预设的方法来处理EEG 信号，并且激励或抑制某种脑波模式。这些方法提供给使用者声音鼓励以便其大脑利用本身的学习机制，识别期望的行为和寻找重复这行为的办法。“LIGHT&SOUND” 利用脑电波会对光刺激作出相依性反应，以及特殊的声音组合 (如双耳节拍 )能改变脑电波活动。通过选择合适频率的光与声音信号 ,能调节脑电波进入预期的频率。本系统从人的头皮引出自发脑电信号，经过放大滤波后，转换成数字信号，再通过强大的MotorolaDSP 数字信号处理技术，对其进行多路数字滤波、频谱分析、数据压缩及声音合成，以声、光、图的动态形式实时地反馈给练习者，不但能够准确量化入静状态，而且更易自发地控制大脑及自身状态，促进身心协调;对于一些慢性病、精神失调等有一定疗效。目前已完成2 通道实验室样机，并进行了初步测试，性能指标达到国外先进机型水平。本文详述了该系统的组成、工作原理及软硬件设计。
一. 背景
1.1 脑电波的由来
早在1875 年 ,英国生理学家理查德·卡顿(RichardCaton)就从兔脑和猴脑中记录到微弱的电流。但这一发现的临床意义直到 50 年后才被认识到。 1929 年德国精神病学家汉斯·贝格尔(HansBergar,1873——1941)首先作了尝试 ,记录了人脑的电流。贝格尔在做脑手术时 ,从颅骨缺损患者的大脑皮质处成功地检测出了活动电流 ,并把它同心电图一样用图表的形式表现出来 ,这就是现今神经病学中广泛应用的一项技术———脑电图 (EEG)的发端。
贝格尔将电极置于颅表 ,检测到人在不同清醒状态时的 4 种不同类型的脑电波。当我们处于高度清醒状态(高度兴奋和紧张状态 )时 ,大脑在 1 3— 2 5 赫兹的波段上工作 ,称为 β波状态 ;当我们松弛而清醒(中度清醒 )时 ,大脑在 8— 1 3 赫兹波段上工作 ,称为α波状态 ;睡眠的初期阶段 ,大脑在 4— 8 赫兹波段上处理白天的信息 ,称为θ状态 ;深度睡眠时 ,脑电波在 0 . 5— 4 赫兹波段 ,称为δ波状态。如图1 示
1.2 脑电波与学习
1 .脑电波与精神状态
脑电波可以被看作是反映人的精神状态的晴雨表。当处于不同的清醒状态时，人便会出现标志不同精神状态的生理反应。脑电图不仅显示脑电波的性状 ,而且显示它们怎样变化--其模式实际上可随不同的清醒状态改变。这便使清醒状态具有了可操作性。因此 ,我们可以根据脑电图的显示来调整自己的清醒程度 ,采用行之有效的方法来减轻精神压力 ,保持良好的精神状态。
