齣版者的話
譯者序
前言
第一部分　背景知識
第1章　引言2
第2章　神經科學基礎4
2.1　神經元4
2.2　動作電位或鋒電位5
2.3　樹突和軸突5
2.4　突觸5
2.5　鋒電位的産生6
2.6　神經連接的調節：突觸可塑性7
2.6.1　LTP7
2.6.2　LTD7
2.6.3　STDP7
2.6.4　短期激勵和抑製8
2.7　大腦組織、解剖學結構和功能9
2.8　小結11
2.9　問題和習題11
第3章　記錄大腦信號和刺激大腦12
3.1　記錄大腦信號12
3.1.1　侵入式技術12
3.1.2　非侵入式技術17
3.2　刺激大腦22
3.2.1　侵入式技術22
3.2.2　非侵入式技術23
3.3　同步記錄和刺激24
3.3.1　多電極陣列24
3.3.2　神經芯片25
3.4　小結26
3.5　問題和習題26
第4章　信號處理28
4.1　鋒電位分類28
4.2　頻域分析29
4.2.1　傅裏葉分析29
4.2.2　離散傅裏葉變換32
4.2.3　快速傅裏葉變換33
4.2.4　頻譜特徵33
4.3　小波分析33
4.4　時域分析34
4.4.1　Hjorth參數34
4.4.2　分形維數35
4.4.3　自迴歸模型36
4.4.4　貝葉斯濾波36
4.4.5　卡爾曼濾波38
4.4.6　粒子濾波40
4.5　空間濾波41
4.5.1　雙極、拉普拉斯和共同平均參考41
4.5.2　主成分分析41
4.5.3　獨立分量分析44
4.5.4　共空間模式46
4.6　僞跡去除技術48
4.6.1　閾值法48
4.6.2　帶阻和陷波濾波48
4.6.3　綫性模型49
4.6.4　主成分分析49
4.6.5　獨立分量分析51
4.7　小結51
4.8　問題和習題51
第5章　機器學習54
5.1　分類技術54
5.1.1　二分類54
5.1.2　集成分類技術59
5.1.3　多分類61
5.1.4　分類性能的評估64
5.2　迴歸方法66
5.2.1　綫性迴歸67
5.2.2　神經網絡與反嚮傳播算法68
5.2.3　徑嚮基函數網絡70
5.2.4　高斯過程71
5.3　小結73
5.4　問題和習題73
第二部分　構建係統
第6章　構建BCI78
6.1　BCI的主要類型78
6.2　對構建BCI有用的大腦反應78
6.2.1　條件反射78
6.2.2　集群行為79
6.2.3　想象運動和認知行為79
6.2.4　刺激誘發行為80
6.3　小結80
6.4　問題和習題81
第三部分　BCI的主要類型
第7章　侵入式BCI84
7.1　侵入式BCI的兩個主要範式84
7.1.1　基於操作性條件反射的BCI84
7.1.2　基於集群解碼的BCI86
7.2　應用於動物的侵入式BCI87
7.2.1　控製假臂和手的BCI87
7.2.2　控製下肢的BCI98
7.2.3　控製光標的BCI100
7.2.4　認知型BCI104
7.3　應用於人的侵入式BCI108
7.3.1　植入多電極陣列控製光標和機器人108
7.3.2　認知型BCI111
7.4　侵入式BCI的長期使用112
7.4.1　BCI的長期使用和穩定皮質代錶區的形成112
7.4.2　植入人腦的BCI的長期使用114
7.5　小結114
7.6　問題和習題114
第8章　半侵入式BCI117
8.1　基於皮質腦電信號（ECoG）的BCI117
8.1.1　基於ECoG的動物用BCI117
8.1.2　基於ECoG的人用BCI118
8.2　基於外周神經信號的BCI134
8.2.1　神經型BCI134
8.2.2　目標肌肉神經分布重建135
8.3　小結137
8.4　問題和習題138
第9章　非侵入式BCI140
9.1　基於腦電信號的BCI140
9.1.1　振蕩電位和ERD140
9.1.2　慢皮質電位148
9.1.3　運動相關電位151
9.1.4　刺激誘發電位153
9.1.5　基於意識任務的BCI158
9.1.6　BCI的錯誤電位159
9.1.7　互適應型BCI160
9.1.8　分層型BCI161
9.2　其他非侵入式BCI:fMRI、MEG和fNIR162
9.2.1　基於功能性磁共振成像的BCI162
9.2.2　基於腦磁圖的BCI162
9.2.3　基於功能性近紅外光學成像的BCI164
9.3　小結164
9.4　問題和習題165
第10章　BCI的刺激修復作用167
10.1　感覺功能恢復167
10.1.1　恢復聽力：人工耳蝸167
10.1.2　恢復視力：皮質和視網膜的植入169
10.2　運動恢復171
10.3　感覺擴增172
10.4　小結173
10.5　問題和習題173
第11章　雙嚮與循環型BCI175
11.1　通過刺激産生直接的皮質指令控製光標175
11.2　使用BCI和體覺刺激實現主動觸覺探索178
11.3　迷你機器人的雙嚮BCI控製180
11.4　通過功能性電刺激實現肌肉的腦皮質控製182
11.5　建立腦區間的新聯係183
11.6　小結186
11.7　問題和習題186
第四部分　應用和倫理
第12章　BCI的應用190
12.1　醫學領域的應用190
12.1.1　感覺恢復190
12.1.2　運動恢復190
12.1.3　認知恢復191
12.1.4　康復治療191
12.1.5　使用菜單、光標和拼寫器實現交流191
12.1.6　腦控輪椅192
12.2　非醫學領域的應用193
12.2.1　網頁瀏覽和虛擬世界導航193
12.2.2　機器人替身195
12.2.3　高流通量的圖像搜索197
12.2.4　測謊和法律領域的應用199
12.2.5　警覺性監測202
12.2.6　估算認知負荷204
12.2.7　教育和學習206
12.2.8　安保、身份識彆和驗證208
12.2.9　利用外骨骼擴增身體能力209
12.2.10　記憶和認知的放大209
12.2.11　航空領域的應用211
12.2.12　遊戲和娛樂213
12.2.13　腦控製藝術214
12.3　小結216
12.4　問題和習題216
第13章　腦機接口的道德規範218
13.1　醫學、健康和安全問題218
13.1.1　平衡風險和利益218
13.1.2　知情同意219
13.2　BCI技術的濫用219
13.3　BCI的安全性和隱私性220
13.4　法律問題220
13.5　道德和社會公平問題221
13.6　小結222
13.7　問題和習題222
第14章　結論224
附錄A　數學背景知識226
參考文獻237
索引248
· · · · · · (收起)