脑机接口技术旨在实现大脑和外界环境之间地直接信息交互,为残疾患者重建运动或感觉功能提供一种潜在的解决方案。目前主要的脑机接口技术是利用大脑的神经信号控制外部机械设备,外界信息多用视觉或听觉等自然感觉进行反馈。这类反馈方式的缺点在于:(1)患者听觉或视觉输入有损伤时(失聪或失明)无法提供必要的信息反馈;(2)某些触觉信息(如温度、物体表面粗糙度等)无法用视觉反馈进行替代。因此尝试在神经信号控制外部设备时,将外界信息以皮层微电刺激形式反馈回大脑,构成闭环控制系统,有利于实验动物对外部设备进行更精确地控制,实现大脑与外界之间直接进行信息双向交互。本文以大鼠为研究对象,以皮层微电刺激作为信息反馈方式构建闭环控制系统为研究目标,提出了大鼠利用神经元发放状态控制机械手,并以不同电流强度电刺激反馈外界温度的实验方案。实验探究了大鼠对不同参数电刺激输入的区分能力,实现了大鼠利用脑电控制机械手运动,同时完成了皮层微电刺激在脑机接口中的应用研究,验证了将电刺激作为信息反馈方式的可行性以及电刺激信息反馈的有效性。具体内容包括:1)搭建了基于大鼠皮层微电刺激反馈的闭环控制研究平台。平台可实时采集大鼠行为学信号和神经元发放信息,进行在线分析处理,控制外部设备运动状态,同时对实验结果进行实时可视化显示。2)分别进行了基于大鼠的脑→机控制实验以及机→脑的皮层微电刺激区分实验,为后期进行皮层微电刺激在脑机接口的应用研究奠定基础。首先进行了电刺激区分训练,从行为学和电生理两个角度探究了大鼠对不同电流强度电刺激的区分能力,验证了电刺激作为信息输入方式的可行性。其次进行了大鼠利用神经元发放状态控制机械手的实验任务,分析了大鼠对运动皮层神经元发放率的调节能力。3)进行了皮层微电刺激反馈在脑机接口中的应用研究。在大鼠利用脑电控制机械手的同时将外界不同温度以皮层微电刺激形式反馈给大鼠。通过对大鼠行为学结果地分析,探究闭环控制系统的可行性以及电刺激在其中的信息反馈作用。本文的特点在于将不同电流强度的皮层微电刺激与外界温度建立对应关系,实现了基于大鼠的闭环控制系统,帮助实验对象与外界环境进行更好地信息交互,同时也为残障患者的运动和感觉功能重建提出了一种新的思路,具有重要的临床研究意义。