如何使用LabStreamingLayer（LSL）進(jìn)行超掃描

概述

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)流層（LabStreamingLayer, LSL）是一種開源軟件框架，專門設(shè)計(jì)用于實(shí)驗(yàn)室環(huán)境中的多數(shù)據(jù)流同步、收集和傳輸。它能夠有效處理實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，并實(shí)現(xiàn)時(shí)間同步、監(jiān)控與記錄。

應(yīng)用優(yōu)勢

在多模態(tài)研究與腦機(jī)接口領(lǐng)域，LSL顯示出顯著的潛力，尤其是在神經(jīng)科學(xué)、心理學(xué)和生物醫(yī)學(xué)研究中。

1、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)流處理

LSL支持實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)流傳輸和處理，還可以與EEG、眼動(dòng)儀等生物信號(hào)數(shù)據(jù)同步，整合不同設(shè)備于單一實(shí)驗(yàn)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)監(jiān)控。

2、多模態(tài)數(shù)據(jù)同步

腦電數(shù)據(jù)流可與其他數(shù)據(jù)流相結(jié)合，其他數(shù)據(jù)流可以包含多種類型的信號(hào)。LSL 支持將不同設(shè)備的數(shù)據(jù)流進(jìn)行高精度時(shí)間同步，確保多模態(tài)數(shù)據(jù)能夠準(zhǔn)確對(duì)應(yīng)到同一時(shí)間點(diǎn)。

3、事件標(biāo)記與實(shí)驗(yàn)控制

LSL支持在數(shù)據(jù)流中嵌入事件標(biāo)記（markers），便于數(shù)據(jù)分析時(shí)對(duì)特定事件進(jìn)行鎖時(shí)。LSL的實(shí)時(shí)性和事件標(biāo)記功能也可以用于實(shí)驗(yàn)控制，實(shí)現(xiàn)基于實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)流的閉環(huán)實(shí)驗(yàn)。

4、跨平臺(tái)數(shù)據(jù)共享

LSL的多設(shè)備及應(yīng)用程序支持能力，使得數(shù)據(jù)流的整合變得簡單，促進(jìn)了跨實(shí)驗(yàn)室的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)共享與合作。LSL將實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)流以XDF文件形式存儲(chǔ)，研究者們可以在實(shí)驗(yàn)后對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行時(shí)間序列分析、統(tǒng)計(jì)分析或機(jī)器學(xué)習(xí)建模。

5、開放和可擴(kuò)展的生態(tài)系統(tǒng)

由于 LSL 是開源的，研究人員可以根據(jù)實(shí)驗(yàn)需求進(jìn)行二次開發(fā)和擴(kuò)展，創(chuàng)造個(gè)性化的數(shù)據(jù)處理模塊或?qū)嶒?yàn)控制系統(tǒng)。此外，LSL 的開發(fā)和維護(hù)活躍，有大量社區(qū)資源支持，方便研究人員獲取技術(shù)支持和應(yīng)用實(shí)例。

6、典型應(yīng)用場景

1）腦機(jī)接口（BCI）：在 BCI 研究中，LSL 被廣泛用于實(shí)時(shí) EEG 數(shù)據(jù)采集和處理，幫助系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)響應(yīng)。

2）多模態(tài)神經(jīng)成像研究：如 EEG-fMRI 同步實(shí)驗(yàn)，用于研究不同成像技術(shù)之間的協(xié)同作用和數(shù)據(jù)整合。

3）虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（AR）：在 VR 和 AR 環(huán)境中，通過 LSL 采集用戶的生理數(shù)據(jù)（如 EEG 和眼動(dòng)）并實(shí)時(shí)反饋，實(shí)現(xiàn)更為沉浸和交互性強(qiáng)的研究實(shí)驗(yàn)。

如何使用Brain Products產(chǎn)品結(jié)合LSL技術(shù)進(jìn)行超掃描研究

Brain Products 提供了一系列與 LSL 兼容的設(shè)備，它們可以通過 LSL connector與 LabRecorder（獨(dú)立開源應(yīng)用程序，用于實(shí)驗(yàn)室環(huán)境中的多數(shù)據(jù)流處理） 等 LSL 兼容的應(yīng)用程序協(xié)同工作。

在Brain Products GitHub頁面上，已為當(dāng)前現(xiàn)有的放大器提供了LSL connectors。只要找到放大器，下載對(duì)應(yīng)版本的安裝包即可使用。

Step1：所有設(shè)備置于同一局域網(wǎng)

Step2：分別運(yùn)行LSL connector和LabRecorder的計(jì)算機(jī)

Step3：選擇觸發(fā)器。LSL同時(shí)提供軟件與硬件傳輸trigger?？梢杂|發(fā)個(gè)別標(biāo)記與全局標(biāo)記，從而靈活滿足不同實(shí)驗(yàn)需求

BrainVision LSL Viewer 可用于連接和在線監(jiān)控 EEG 數(shù)據(jù)流

在使用LSL進(jìn)行超掃描實(shí)驗(yàn)時(shí)的注意事項(xiàng)

1、盡量選擇有線網(wǎng)絡(luò)，減少網(wǎng)絡(luò)負(fù)載。并且，不要在后臺(tái)運(yùn)行任何比特率高的數(shù)據(jù)流。

2、每個(gè)被試使用類似的硬件設(shè)施。最好讓所有被試的采樣率保持一致。

3、當(dāng)使用結(jié)合了LSLmarker數(shù)據(jù)流的腦電數(shù)據(jù)時(shí)，需要考慮硬件在腦電數(shù)據(jù)流中造成的延遲。具體來說，軟件marker會(huì)被立即發(fā)送，LabRecorder 中的記錄不會(huì)出現(xiàn)延遲，但Liveamp的數(shù)據(jù)和trigger信號(hào)可能會(huì)有延遲。

4、在開始正式實(shí)驗(yàn)之前，最好進(jìn)行測試以保證正式實(shí)驗(yàn)順利進(jìn)行。

分析數(shù)據(jù)

時(shí)間戳等數(shù)據(jù)儲(chǔ)存于XDF文件

不同來源的數(shù)據(jù)流進(jìn)行精確時(shí)間對(duì)齊和同步處理

查看MoBILAB（EEGLAB 插件）載入包含多個(gè)EEG數(shù)據(jù)流的XDF文件，并將數(shù)據(jù)導(dǎo)出 BrainVision 標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)格式

使用BrainVision Analyzer 2 進(jìn)行數(shù)據(jù)分析