十年一剑 | 中国空间站脑电测试完成首个阶段目标,空间脑电测试研究应用前景可期


2024年1月24日

是天和核心舱发射入轨1000天

航天员们在中国空间站内

开展了大量科学实验

其中

维拓启创自2013年开始助力支持的
 在轨脑电测试项目 

已成功完成首个阶段性目标任务

相关成果受到

中央电视台综合频道、中文国际频道

国防军事频道、新闻频道

央视新闻客户端等媒体平台的集中报道

2024年1月25日《朝闻天下》

 


已建立安全可靠便携易用

空间脑电测试平台


      按计划,空间站在轨脑电测试实验将分为多个阶段展开实施,目前已完成第一阶段的目标任务,建立了安全可靠、便携易用的空间脑电测试平台,可供科学家开展各类脑电研究实验。

 

 

中国航天员科研训练中心科技人员 王波从神舟十一号开始,我们就开始了首次脑电实验,通过脑控机器人验证了脑机交互技术的在轨适用性。从空间站任务开始,我们陆续开展了数十次的在轨脑电测试,建成了一套平台,发展了一些研究范式,实现了一些模型的检验,应该说达到了我们空间站建造期的预期的目标。

 

瞄准空间脑电测试研究的实际应用,研究团队着力于数据建模和数据分析,目前已在脑力疲劳、脑力负荷、警觉度等数据模型建立方面取得多项成果。

 


多种创新手段提升空间脑电测试效率 

 


      空间环境对脑功能有何影响?人脑在空间怎么适应环境?在研究这些问题的基础上,在空间站开展在轨脑电测试,还研究提升脑功能状态的方法,为航天员长期驻留太空,维持良好的脑功能状态、高效开展工作提供支撑。为了确保达到实验目的,科研人员在实验流程设计、采集硬件、分析算法上进行了大量的探索。

 


      在中国航天员科研训练中心,有一套空间人因测试地面模拟平台,科研人员基于这一平台开展地基相关测试。

 

中国航天员科研训练中心科技人员 曹勇这个实验平台它实际上是涉及多资源任务的一个平台。它主要包括认知的一个思考记忆,包括我们的决策以及操纵等多种相关的资源,通过多任务的情况评估它综合的复合的情况。在整个实验的开始,航天员会被引导进入一个静息的状态,采集一段相对平稳的状态的数据,作为我们后续任务数据的一个基线。在静息完之后,航天员主要开展的操作就是根据我们这个任务的一个进程,操作操纵杆以及按键,对这个任务进行一个回应。此外我们会结合脑电采集的数据情况,综合判断航天员的脑力负荷的状态。

 


      针对空间站的环境约束,科研人员综合比对不同测试方式的阻抗、信号质量和操作便捷性,改进了脑电电极形式,还对在轨实验流程进行了优化设计。

 


      航天员在轨脑电测试的数据下行之后,地面科研人员需要按照脑功能的不同状态对数据进行对比分析。此外,科研人员还借助部分人工智能算法,创新了跨时间脑电特征分析方法,解决了小样本脑功能状态识别的难题。

 

空间脑电测试研究应用前景可期


      从远期来看,在空间站开展在轨脑电测试研究,为的是探索宇宙对人脑演化的奥秘,揭示生命体演化过程中的重要机制,从而为开发类脑智能体提供新思路。那么近期的应用目标又有哪些呢?

 

中国航天员科研训练中心科技人员 王波我们的研究目的其实有三个,一个是看空间环境对脑造成了什么样的影响。第二个也看一下人脑在空间怎么适应环境,重塑自己的神经。第三个就是说我们要发展或者验证一些脑能力提升的技术。

 

 

中国航天员科研训练中心利用空间站科研平台,与航天员共同开展的空间脑电测试研究,将期望在神经环路、认知基础等方面取得突破。

 

 

中国航天员科研训练中心科技人员 王波通过在轨的一些技术去维持和提升人的脑部状态,因为航天员在太空执行非常多复杂精细的作业,人脑保持一个良好状态是一个关键,我们期望通过一些脑刺激等技术来提升人的这个能力,最大限度发挥人在太空中的作用。

 

  脑机交互是目前科技前沿热点,也有希望在空间环境得到重点应用。

 

中国航天员科研训练中心科技人员 王波这个有望在一些复杂的出舱,还有一些人机协同方面得到一些应用,最终还是提升这个系统的整体效率。

 

 


维拓启创助力中国航天大事记

 

2013年

维拓启创与航天员训练中心合作,第一次把局部组织血氧引入到中国航天人因研究中

2014年

维拓启创第一次将近红外脑成像引入到中国航天人因工效研究中

2015年

维拓启创为天宫二号空间科学实验项目研发便携式近红外脑氧检测设备

2016年

协助完成载人航天空间实验—航天员脑力负荷和脑机交互两项在轨实验任务

同时与天津大学横向协作开展脑电在轨脑-机交互实验

2019年

维拓启创与中国航天员训练中心再度携手,提供适合太空环境的脑电设备

2021年

神舟十二号成功发射,中国航天员首次在空间站内采集脑电信号

2022年

中国空间站持续深入开展各项在轨脑电实验

2024年

中国空间站在轨脑电测试项目成功完成首个阶段性目标任务



 

      10年来,中国航天事业取得了令世界瞩目的成就,展现了中国科技创新和综合国力的飞速提升。维拓启创有幸参与其中,在脑认知研究、人因工程、脑机交互等多个方面积累了丰富经验,也为祖国航天事业贡献了一份力量。未来,维拓启创将再接再厉,继续以优质的产品、先进的技术和服务助力中国航天事业发展。

 

 

维拓启创相关产品

 

便携式近红外脑成像系统

佩带方便
      轻便─体化设计重量仅300g,佩带方便

运动矫正

集成6轴运动传感器,矫正头部运动对数据的干扰

全脑覆盖

最大支持54通道,可同时测量多个大脑区域

多人同步

系统软件可以同步连接多个设备,实现多人超扫描

无线传输

实时无线蓝牙传输,可在移动中测量

适用性广

光强可调,适用于各年龄段的研究需要

 

 

 

SAGA 32+/64+
便携式脑电采集分析系统

 

便携可穿戴

单模块仅重700g,肩带和放大器支架协同实现可穿戴。

高质量数据

纯直流放大器,硬件不做滤波,可获得高质量的原始数据。

适配多种电极

凝胶电极、环形凝胶电极、水电极以及独特的环耳电极可选。

主动屏蔽抗干扰

主动屏蔽电缆结合重力感应技术,规避了工频和运动干扰。

24小时不间断测试

系统支持电池供电模式,电池更换过程中测试不中断。

多种生理传感器接入

脑电、高密度肌电、心电、眼电、加速度等生理数据同步测量。

 

 

 MKII
双通道无线肌肉血氧系统

 

同时监测
      双传感器设计,可同时采集两个部位的数据

佩带方便

轻便一体化设计,包含两个传感器重量仅236g

无线传输

实时蓝牙无线传输数据,支持离线记录超250h数据

运动矫正

可添加运动传感器,实时获取位置和方向数据

多人同步

系统软件可以同步连接多个设备,实现多人超扫描

短距通道

内置短距通道,可去除头皮血流对脑研究的干扰

 

 

如需了解更多产品详情,欢迎留言或致电010-64696177。

 

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关键词:

神舟十二号,天宫二号,在轨脑电测试,中国航天,中国航天人因研究,航天员脑负荷,太空脑电采集

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