脑电波信号质量堪比10万医疗仪器!赋思头环再获中科院 中检集团认可

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11月18日消息,近日,由BrainCo(强脑科技)出品的赋思头环再获专业科研、检测机构认可。根据中国科学院与中检集团南方测试股份有限公司针对赋思头环出具的检验报告,与医疗级脑电波测量仪器相比,赋思头环具有可靠的信号质量和使用简便、价格低廉等优势。


作为首家入选哈佛大学创新实验室(Harvard Innovation Lab)的华人团队,BrainCo(强脑科技)是全球领先的脑科技术解决方案的供应商,在教育、医疗等领域具有领先优势。赋思头环即是强脑科技在教育行业的最新尝试:通过采集使用者的脑电波、追踪专注力数据、并对其进行量化。这可以让老师发现课堂上学生不感兴趣的内容,在课后调整教学内容和讲课方式。同时,赋思头环还可以帮助学生在课前进行几分钟的冥想放松和神经反馈训练,来提高他们在课堂上的专注力。


脑电波信号是波状的时间序列信号,其中包含了相位、频率等丰富的信号。对脑电波的分析,主要有时域(Time Domain)、频域(Frequency Domain)和事件相关诱发电位 ERP(Event-Related Potentials)等几种方法,能从不同侧面揭示不同大脑认知活动相关的脑电波信息。


传统的脑电波设备虽然性能优异,但体积庞大,价格昂贵。比如,中检集团南方测试股份有限公司在监测中用来进行对照组实验的g.SAHARA/g.Nautilus(简称g.tec系统)。这款设备由奥地利公司g.tec研发生产,是干电极脑电波仪器中信噪比最高、性能最好的设备之一。


与之相对的,是赋思头环这样近年来涌现的消费级脑电波设备。其通过一组探头(3个电极)在人体头部的相关区域来采集脑电信号,并采用相应的算法显式地将注意力呈现出来。


脑电波信号质量堪比10万医疗仪器!赋思头环再获中科院 中检集团认可


为了检测赋思可穿戴脑电波头环的科学性、信号精度与质量,中国科学院心理研究所副研究员杨晓红博士及其实验室技术员,和中检集团南方测试股份有限公司研究员作为第三方代表,使用医疗级别的可移动无线脑电系统g.SAHARA/g.Nautilus(g.tec公司产品),采用同一批受试者同时佩戴两套脑电系统,对赋思头环进行了系列平行测试实验。检测实验由以下环节组成:睁眼放松(静息态);闭眼放松(静息态);4位数的数学加减法3分钟;专业性说明文阅读3分钟。


脑电波信号质量堪比10万医疗仪器!赋思头环再获中科院 中检集团认可


研究者先是对受访者在阅读部分的脑电波进行了分析。经中科院团队测量发现,赋思头环与医用级设备g.SAHARA/G.Nautilus两套系统所监测到的时域信号,全时段平均相关系数为0.9197,赋思头环与g.tec系统的时域信号相似度为92%(图3,横轴代表不同相关系数的个数)。而根据中检的数据,两台仪器的时域信号更是高达平均相似度为95.09%。


紧接着,研究者又对使用者的颅外脑电波进行了测量,分别是theta(4-7Hz),alpha(8-13Hz),beta(14-30Hz),gamma(30-60Hz),结果示例如下图所示(图4)。


中检结果显示,两套设备脑电数据四个频段的能量变化趋势高度吻合,赋思头环与g.tec对比没有明显的频域细节丢失。得到的全时段平均相关系数分别为theta段94.73%,alpha段96.01%,beta段95.16%,gamma段94.39%,平均相似度95.07%。


最后进行检测的是快慢波比例算法。由于赋思头环的主要应用是基于脑电波的注意力/专注力解析,而快慢波比例算法是认知神经科学领域注意力脑电指标的经典算法 (Pope et al, 1995),常用的有theta-beta比例,beta-alpha比例,以及beta/(theta + alpha)。测试员使用g.tec和赋思头环数据,也进行了前述三项指标的对比分析,结果示例如下图(图5)。两组仪器检测到的信号相似度为95.63%。


综合上述数据,中检集团南方测试股份有限公司为赋思头环出具了检验报告。报告称,该产品在时域信号对比、频域信号对比、快慢波比例算法对比方面均与医疗级设备g.tec相似度超过95%,符合委托方声称的技术要求。


而据中科院研究员介绍,经过对同一批被试者在同样的认知任务下同时、同步记录的脑电波数据进行上述分析,发现赋思可穿戴脑电波头环的信号与医疗级别的便携式脑电波设备g.tec所记录信号具有高度相似性,相关度超过91-92%。 然而,其在成本和佩戴上均大幅领先于后者。


零售价约为3500元人民币的赋思头环,不仅在价格上远低于10万元人民币售价的g.tec系统,佩戴也采取了水凝胶电极,安全性更高。g.tec系统则采取了齿状金属电极,具有一定的侵入风险。


就职于中国科学院心理研究所(任研究助理)的郑子龙先生,在其个人博客上发表了这一报告,并表示赋思可穿戴脑电波头环信号拥有高可靠性、使用和携带的便捷性、深度学习算法SDK的架构以及较低的价格,将赋思头环作为检测前额脑电波变化的工具和应用平台,具有良好的科学性和发展前景。


关于脑电波


脑电波(Electroencephalogram,EEG)是一种使用电生理指标记录大脑活动得方法,大脑在活动时,大量神经元同步发生的突触后电位经总和后形成的。它记录大脑活动时的电波变化,是脑神经细胞的电生理活动在大脑皮层或头皮表面的总体反映。

文章来源: 天极新闻

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