腦機(jī)接口（Brain-computer Interface, BCI）技術(shù)通過解碼中樞神經(jīng)系統(tǒng)活動產(chǎn)生的信號，在用戶大腦與外部設(shè)備之間建立直接通訊通路。其中，穩(wěn)態(tài)視覺誘發(fā)電位（Steady-State Visual Evoked Potential, SSVEP）因其高信噪比（Signal-to-Noise Ratio, SNR）和低訓(xùn)練成本，被認(rèn)為是構(gòu)建視覺驅(qū)動BCI的有效方法，尤其在神經(jīng)康復(fù)領(lǐng)域應(yīng)用前景廣闊。然而，頭戴式顯示器（Head-Mounted Displays）中普遍存在的視覺輻輳調(diào)節(jié)沖突（Vergence-Accommodation Conflict, VAC）可能削弱視覺皮層的神經(jīng)反應(yīng)，進(jìn)而影響此類系統(tǒng)的長期可用性。本研究旨在系統(tǒng)評估不同虛擬深度條件下，MR與VR環(huán)境對SSVEP信號質(zhì)量、分類性能及視覺舒適度的影響，為康復(fù)背景下的沉浸式視覺BCI設(shè)計(jì)提供參數(shù)指導(dǎo)。

本研究招募了10名視力正常的健康受試者。實(shí)驗(yàn)設(shè)備采用蘋果Vision Pro頭顯與Neuracle可穿戴多模態(tài)EEG（Electroencephalography，腦電圖）帽。在Unity 3D中開發(fā)了虛擬場景，并通過Vision Pro呈現(xiàn)MR與VR兩種實(shí)驗(yàn)條件下的閃爍刺激。刺激為綠色圓形，在7.5、11.25和18 Hz三個頻率下閃爍，并呈現(xiàn)在0.4、1.0和1.8米三個虛擬深度上。所有閃爍刺激均設(shè)計(jì)為保持恒定的2.07°視角，以確保在不同深度下視網(wǎng)膜輸入強(qiáng)度相等。實(shí)驗(yàn)采用單目標(biāo)被動注視SSVEP范式，每個試次包含1秒提示、5秒刺激和3秒空白屏休息。每個深度和頻率組合重復(fù)10次，每個場景（MR/VR）共進(jìn)行90次閃爍試驗(yàn)。

腦電信號通過位于枕區(qū)和頂枕區(qū)的9個電極（Oz, O1, O2, PO3, PO4, PO5, PO6, POz, Pz）記錄，采樣率為1000 Hz。數(shù)據(jù)預(yù)處理包括0.1-40 Hz帶通濾波和基于同步標(biāo)記的分段。分析采用無需訓(xùn)練的方法（如SNR計(jì)算、典型相關(guān)分析CCA、濾波器組典型相關(guān)分析FBCCA）和需要訓(xùn)練的方法（如任務(wù)相關(guān)成分分析TRCA進(jìn)行分類性能評估）相結(jié)合的策略。

空間濾波增強(qiáng)效果：任務(wù)相關(guān)成分分析（Task-Related Component Analysis, TRCA）空間濾波顯著提升了所有條件下SSVEP信號的信噪比。在MR環(huán)境中，原始SNR為1.43 dB，濾波后提升至3.13 dB；在VR環(huán)境中，原始SNR為0.58 dB，濾波后提升至1.99 dB。隨刺激距離增加，原始信號和濾波后信號的SNR均呈下降趨勢（0.4米至1.8米）。這一結(jié)果表明，MR環(huán)境的SSVEP信號質(zhì)量（濾波前后）均優(yōu)于VR環(huán)境，且信號質(zhì)量隨觀看距離增加而下降。

刺激距離對準(zhǔn)確性的影響：分類準(zhǔn)確性（區(qū)分7.5、11.25、18 Hz三種頻率）與刺激距離呈負(fù)相關(guān)。無論是在CCA還是FBCCA算法下，準(zhǔn)確性均在最近距離0.4米時最高（CCA：69.4% ± 35.5；FBCCA：71.8% ± 33.8），在1.0米時次之，在1.8米時最低。FBCCA算法通過引入濾波器組、融合多子帶信息，其性能普遍優(yōu)于傳統(tǒng)CCA算法。

CCA相關(guān)系數(shù)與FBCCA特征值：CCA相關(guān)系數(shù)與FBCCA特征值均隨刺激距離增加而呈現(xiàn)下降趨勢。在0.4米距離處，平均CCA相關(guān)系數(shù)最高（0.321 ± 0.097），在1.8米處最低（0.273 ± 0.071）。FBCCA特征值也表現(xiàn)出相同趨勢。線性擬合分析表明，CCA相關(guān)系數(shù)與SNR呈正比例關(guān)系（y = 6.93x – 1.05，Pearson's r = 0.390），F(xiàn)BCCA特征值與SNR也呈正相關(guān)。

主觀視覺疲勞評估：實(shí)驗(yàn)后通過問卷評估受試者的視覺疲勞癥狀。雖然經(jīng)過Bonferroni校正后，MR與VR環(huán)境在各項(xiàng)癥狀上的得分差異未達(dá)到統(tǒng)計(jì)顯著性，但觀察到一致的趨勢：在雙目復(fù)視、聚焦困難、眼干等癥狀上，VR環(huán)境的得分傾向于高于MR環(huán)境。例如，雙目復(fù)視在VR環(huán)境中的中位數(shù)得分（3.0）高于MR環(huán)境（2.0）。

刺激距離衰減效應(yīng)：研究結(jié)果清晰表明，隨著刺激距離增加，SSVEP的分類準(zhǔn)確性和信號質(zhì)量（SNR）均下降。這種現(xiàn)象可歸因于頭戴式顯示器引發(fā)的視覺輻輳調(diào)節(jié)沖突（VAC）。當(dāng)虛擬刺激出現(xiàn)在近距離（如0.4米）時，眼睛的調(diào)節(jié)系統(tǒng)試圖聚焦在約2.0米遠(yuǎn)的實(shí)際屏幕上，而輻輳系統(tǒng)則需內(nèi)旋以對準(zhǔn)0.4米的虛像，這種不匹配導(dǎo)致視覺系統(tǒng)信號去同步化，引發(fā)VAC，進(jìn)而造成視覺疲勞并削弱SSVEP反應(yīng)。

MR與VR環(huán)境性能對比：綜合信號質(zhì)量（SNR）、分類準(zhǔn)確性和主觀舒適度趨勢來看，MR環(huán)境整體上優(yōu)于VR環(huán)境。特別是在1.8米條件下，MR與VR的SNR差異最為明顯。這可能是由于MR（混合現(xiàn)實(shí)）允許虛擬刺激疊加在真實(shí)環(huán)境上，提供了部分真實(shí)的深度線索，有助于緩解VAC；而VR（虛擬現(xiàn)實(shí)）是完全封閉的虛擬環(huán)境，可能加劇了視覺系統(tǒng)在調(diào)節(jié)與輻輳之間的沖突。這一發(fā)現(xiàn)為需要長時間舒適使用的康復(fù)BCI系統(tǒng)在顯示模式選擇上提供了重要參考。

最優(yōu)刺激頻率：在三個測試頻率（7.5、11.25、18 Hz）中，11.25 Hz誘發(fā)的SSVEP振幅和SNR最高，表明其是該研究參數(shù)范圍內(nèi)的最佳刺激頻帶。這為設(shè)計(jì)高效、舒適的SSVEP-BCI系統(tǒng)提供了關(guān)鍵的頻率參數(shù)。

本研究通過系統(tǒng)比較MR與VR環(huán)境下不同虛擬深度的SSVEP特性，揭示了刺激距離、顯示模態(tài)和閃爍頻率對SSVEP信號的交互調(diào)節(jié)作用。主要結(jié)論包括：

本研究闡明的參數(shù)（如優(yōu)先選擇MR環(huán)境、采用近距離刺激、使用~11.25 Hz頻率）為基于視覺的注意力訓(xùn)練、空間定向訓(xùn)練、上肢交互任務(wù)以及神經(jīng)康復(fù)中的沉浸式反饋系統(tǒng)提供了經(jīng)過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的優(yōu)化策略。這些發(fā)現(xiàn)有助于改善未來康復(fù)BCI的長期使用依從性，并提升其臨床轉(zhuǎn)化價值。