利用脑电信号检测色盲

为什么？

我的学校去年首次参加了科学博览会。我非常喜欢这个想法，因此参加了。在寻找项目创意时，我父亲给我买了一本关于神经科学的书，我觉得非常有趣。在这本书中，Gage 和 Marzullo 描述了一个比较睁眼与闭眼时脑电信号的实验。思考这个实验后，我有了一个想法。我想，如果改变这个实验，不比较睁眼和闭眼，而是比较色盲人士能区分与不能区分的两种颜色，我或许就能够检测出色盲。

我本人就是色盲，所以这也会帮助我，因为通过我的实验，我可以自动且客观地确定哪些颜色组合会给我造成问题。这将是一项非凡的成就，因为有了这个知识，就可以轻松地修正屏幕上出问题的颜色组合。由于 8% 的男性和 0.5% 的女性是色盲，这项测试将对整个社会产生巨大影响。例如，想想小学里的年幼儿童，许多教育游戏都基于颜色。如果这些幼儿不知道自己无法正确看到的颜色，会对他们的学习和幸福感产生负面影响。我可以肯定地这么说，因为我自己就经历过这种情况。

如何做？

我的很多研究来自那本神经科学书籍，以及一个关于色盲的非常有帮助的网站。此外，我还运用了我自己的知识，因为我本身就是色盲。

第一步，我在实验中使用了一个非常简单的生物放大器。为了拾取脑电信号，我使用了电极、鳄鱼夹、电极凝胶和一条附有两个额外电极的头带。首先，我会戴上头带，使附在上面的两个电极位于我的后脑勺，正好在视觉皮质的上方。然后，我用鳄鱼夹将这些电极连接到生物放大器上。在电极和我的头部之间，我涂抹了电极凝胶以使连接更好。最后，我将生物放大器连接到一台笔记本电脑，该电脑上安装了一个非常简单的分析软件。这个设置的关键挑战是，头带上的电极必须放置得完美。如果我放置它们偏差超过一厘米，结果就全部不准确，我必须重做实验。

以下是我使用的步骤：

• 实验在暗室中进行，以尽量减少不需要的光刺激。因此我在深夜进行实验。

• 我使用了两台笔记本电脑：一台用分析软件测量脑电信号。另一台在显示器上显示我观看的颜色组合。

• 我将生物放大器与笔记本电脑连接，并确保笔记本电脑没有连接电源插座。

• 我如前所述应用电极。

• 分析软件以折线图的形式显示脑电信号。

在我的实验中，我在屏幕上显示我能区分的颜色组合和我不能区分的颜色组合。观察脑电信号时，我能看到两种情况之间的差异。

初步结果非常有希望，但基本设备有明显的缺点。例如，信号非常微弱，分析软件不允许我使用统计方法来证明我的假设。此外，简单的头带无法让我获得一致的结果。

这就是为什么我决定使用 OpenBCI 设备。我发现他们的设备非常适合我的项目。它不仅非常专业且设计精良，随附的软件也使分析脑电信号比之前容易得多。

该项目我使用的产品如下：

• 凝胶电极帽套件

• Cyton 8通道传感板

• 导电膏

• 转接线缆

为什么这如此重要？

总之，我正在研究一种自动且客观检测色盲的方法。与目前使用的称为Ishihara color plate test (Color-blindness Tests, 2024)的方法不同，该方法要求被测试者能够正常沟通，而我的方法适用于所有年龄段的人。此外，我们可以改变屏幕上的颜色，以精确确定哪些颜色会给色盲人士造成问题。最终，我想开发一种算法和产品，能够以某种方式改变颜色显示，使色盲人士能够区分它们。

参考文献

1. Gage, G., & Marzullo, T. . How your brain works: neuroscience experiments for everyone. The MIT Press.

2. Color Blind Awareness . About Color Blindness. Retrieved from: https://www.colourblindawareness.org/.

3. Color-blindness Tests . Ishihara Color Test. Retrieved from:

Ishihara Color Test

• Pyke, J. . Living color: CBC The Nature of things with David Suzuki. Living Color Productions Inc. Retrieved from https://gem.cbc.ca/the-nature-of-things?autoplay=1

• Weermeijer, R. . [Brain] [Photograph]. Unsplash. Retrieved from: https://unsplash.com/photos/brown-brain-decor-in-selective-focus-photography-3KGF9R_0oHs