脑-机接口技术可以帮助瘫痪病人重建运动控制和对外交流的能力。目前基于视觉诱发脑电的脑-机接口系统技术发展较为成熟。然而,对于一些视觉系统损伤的患者来说,视觉刺激和反馈的作用十分有限,因此难以使用现有的视觉脑-机接口系统。幸运的是,对于大部分瘫痪病人来说,听觉系统往往是完好的,基于听觉诱发电位的脑-机接口系统对他们来说是一个合理的选择。但是,目前基于听觉诱发电位的脑-机接口研究仍处在起步阶段,现有系统存在许多缺陷。因此,寻找全新的听觉脑-机接口范式是一项十分有意义的工作。本论文在结合听觉生理机制研究结果的基础上,提出了一种基于听觉注意的认知脑-机接口新范式。本范式针对听觉特殊的空间注意机制,采用具有空间分布的刺激声音序列,设置了区分刺激属性的认知任务,综合应用听觉选择性注意和大脑主动认知响应来进行目标辨识。对事件相关电位模式的研究表明,本范式能够诱发稳定且更具可分性的事件相关电位,为脑-机接口提供可用的特征信号。经过r 2相关分析和支持向量机方法对12位受试者的离线数据进行目标辨识,平均正确率达到81.67%,验证了本范式在脑-机接口系统中的可行性。基于离线实验的研究,本论文开发了一套在线的听觉脑-机接口实用系统,它能够帮助使用者自主地表达意愿和需求。在线系统使用了便携式脑电放大器,并将刺激序列与实际需求相映射,形成灵活可变的选项菜单。此外,本范式中还采用了基于后验概率的可自适应判决算法,在保证分类正确率的前提下缩短了目标判别时间。离线实验数据验证了上述算法的有效性,并找到了最佳参数的设置方法。8位受试者的在线系统使用结果表明,平均的目标识别正确率达到76.90%,说明本范式对于大部分受试者可以达到较理想的实际使用性能。本论文还利用独立分量分析与聚类方法,获得了基于听觉注意的认知脑-机接口范式下事件相关电位的四个特征成分,并给出相应的生理解释。此项研究为听觉脑-机接口范式的优化设计提供了更充分的生理学依据,也说明了本范式与经典P300范式相比所具有的优势。最后,还对非空间注意的认知脑-机接口范式进行了对比研究,解释了在范式中引入听觉空间注意的理由。