视觉脑-机接口（Visual Brain-Computer Interface,VBCI）系统具有无需植入,训练较少,信噪比高,成本低等特点,具有广泛的应用前景。但在其长期使用中,持续的视觉刺激有诱发光敏性癫痫的危险,也会使用户产生疲劳感,这些是限制脑-机接口走向实用化的重要影响因素。针对疲劳的研究由来已久,主观疲劳量表虽然具有一定的代表性,但受被试的主观因素影响较大。脑电（Electroencephalography,EEG）因其时间分辨率好、客观性强、操作简便引发了广大研究人员的兴趣,之前的研究得到了一系列基于频谱（如α、β、θ）或者其他时域特征的疲劳指标,但研究多是在短时重复刺激的基础之上,无法确保被试真实的进入疲劳状态。将N-back范式引入VBCI系统中和针对实际应用级的可穿戴VBCI系统的长期使用的性能变化研究未被涉及,长时间睡眠剥夺诱发的高度疲劳状态下多任务态的变化也没有被系统的研究过。本文主要分三个部分来研究视觉脑-机接口使用中的疲劳特征和疲劳效应。首先,选用3-back工作记忆任务,在3-back任务前后被试执行同样的静息态和SSVEP任务,记录被试的主观疲劳评分,通过对比3-back前后的静息态和任务态下EEG,研究VBCI使用中的疲劳特征和疲劳效应（共采集15名被试）。结果发现3-back可以有效地诱发被试的疲劳状态,相较于中低频刺激,高频刺激受疲劳的影响较小,低频最显著。其次,使用36小时睡眠剥夺诱发被试疲劳状态,每隔2小时记录被试在执行6种任务下的脑电数据及行为学特征:睁眼静息态、闭眼静息态、模拟驾驶、SSVEP、快速序列视觉呈现和神经运动警觉任务,分析动态疲劳程度下VBCI使用中的疲劳特征和疲劳效应（共采集13名被试）。结果显示睡眠剥夺可以有效地诱发被试的疲劳状态,降低稳态视觉诱发电位的信噪比;动态的视觉背景会降低被试的警觉度,延长被试的反应时间;基于RSVP的VBCI性能受疲劳的影响不显著。最后,使用可穿戴设备在基于SSVEP的VBCI系统中,被试佩戴干电极和湿电极两种头戴执行20组拼写任务,同步记录阻抗与舒适度信息,探究可穿戴系统在2-2.5小时时间尺度下的BCI性能的稳定性,并多角度对比了不同电极在VBCI中的优劣势,为可穿戴VBCI设备的电极选择提供依据（共采集102名被试）。结果发现在可穿戴稳态视觉诱发电位脑-机接口中,2-2.5小时时间尺度上,VBCI的性能没有显著性变化,建立了一百多名被试的脑电数据集可以帮助其他研究者进行各种算法的开发和优化。