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在線的各位專家同道，大家晚上好。首先感謝主持人的介紹，感謝專委會(huì)的邀請(qǐng)。相信大家對(duì)腦機(jī)接口技術(shù)都抱有一定興趣，今天我們?cè)谶@里共同學(xué)習(xí)一下腦機(jī)接口技術(shù)在腦損傷康復(fù)的應(yīng)用。

康復(fù)上講的腦損傷，其實(shí)跟神經(jīng)外科和神經(jīng)內(nèi)科理解的腦損傷是不太一樣的。康復(fù)中的腦損傷是包括了神經(jīng)內(nèi)、外兩個(gè)系統(tǒng)的腦部疾病，包括高血壓、腦出血、腦梗死、缺血性卒中和出血性卒中等，只要是對(duì)腦部病變、腦功能造成問題的都可以把它稱為腦損傷。

我將給大家介紹以下幾個(gè)內(nèi)容：從腦機(jī)接口的基本概念開始；然后重點(diǎn)談一下腦機(jī)接口在腦損傷康復(fù)里面的應(yīng)用情況；接下來再講一下它的臨床效果以及相應(yīng)的一些研究結(jié)果和發(fā)現(xiàn)；給大家提一下與工科研究非常緊密的fNIRS-BCI，也就是近紅外的腦機(jī)接口；最后我們談?wù)勀X機(jī)接口的應(yīng)用前景，尤其是在康復(fù)當(dāng)中他的應(yīng)用前景。

1.腦機(jī)接口概述

首先我們看一下什么是腦機(jī)接口？可能最通俗易懂、最形象是電影阿凡達(dá)中把人的思維嫁接到了另外一個(gè)空間的一個(gè)機(jī)體上，就是等于同一個(gè)思維出現(xiàn)在兩個(gè)個(gè)體上。好比我現(xiàn)在在講課，可能我的思維不只能通過我這個(gè)本體來表達(dá)，可能還有另外一個(gè)本體同樣可以表達(dá)這些內(nèi)容。

腦損傷患者的本體大腦在腦和外周的傳輸過程當(dāng)中出現(xiàn)問題，那么他的思維就可以通過另外一個(gè)通道把這個(gè)腦思維的信號(hào)傳遞出來，進(jìn)行表達(dá)。這個(gè)表達(dá)就是說腦機(jī)接口有個(gè)輸出端了，它有輸入端還有輸出端，那么輸出端就是各種各樣的。

目前大家只要看到BCI這個(gè)關(guān)鍵詞，基本上就是代表的腦機(jī)接口，大腦和機(jī)器相連的一個(gè)接口。它是等于把你的腦信號(hào)轉(zhuǎn)換成了機(jī)器可以識(shí)別的外部機(jī)器，它是在大腦與外部設(shè)備之間建立的一個(gè)能夠直接傳送信號(hào)的通道，實(shí)現(xiàn)神經(jīng)系統(tǒng)和外部設(shè)備間的信息交互與功能整合的技術(shù)。

2.腦采集信號(hào)的方式

在這個(gè)構(gòu)架里面很重要的一步就是要提取腦的信號(hào)。腦信號(hào)的采集方式有哪些方式呢？按照它采集的方式，我們可以分成侵入性和非侵入性。侵入性的是需要神經(jīng)外科去做手術(shù)的，要把腦電極陣列植入到人的大腦皮層里面去的，就像圖上給大家展示的，放到這個(gè)大腦皮層，緊貼大腦皮層。這其實(shí)屬于侵入性中的完全植入式，還有一種它是通過微創(chuàng)的手術(shù)方法，不需要打開顱骨，通過微創(chuàng)的方式。叫半侵入性。半潛入性的電極不會(huì)放在大腦皮層上，放到硬膜下或者硬膜外。通過這樣的電極去記錄患者的硬膜下或者硬膜外的皮層信號(hào)。

侵入性的采集方式有哪些特點(diǎn)呢？首先侵入性的電極是長(zhǎng)期穩(wěn)定放置的，可以直接記錄到神經(jīng)元的電活動(dòng)。另外它的信號(hào)衰減是比較小的，信噪比和空間分辨率較高的，干擾很小。同時(shí)它有很多的缺點(diǎn)，比如第一個(gè)就是它是有創(chuàng)的，技術(shù)難度大，而且它還有繼發(fā)感染的可能性。除了這個(gè)以外，因?yàn)樗侵踩氲漠愇铮瑫?huì)有排異反應(yīng)，人體是否能夠接受；最后就是植入以后，電極是有壽命的，一旦電極出現(xiàn)故障或者電極壽命到了以后，更換又是一個(gè)很大的問題。

因?yàn)榍秩胄源嬖谶@些缺點(diǎn)，所以我們就重點(diǎn)研究非侵入性的可穿戴式的腦機(jī)接口設(shè)備。

首先第一種可穿戴式就是EEG-BCI，這是目前為止公認(rèn)的，不管是科研還是臨床上用的最多的。它的優(yōu)點(diǎn)就是腦電帽可以穿戴在頭皮上，能夠監(jiān)測(cè)到群體神經(jīng)元的放電活動(dòng)，而且它的時(shí)間分辨率相對(duì)來說是比較高的，空間分辨率雖然不是特別高但也能夠接受。其傳遞至頭皮表面時(shí)衰減較大，信號(hào)容易受噪聲干擾，所以信噪比相對(duì)來說會(huì)比較低。

然后第二個(gè)就是近紅外fNIRS，通過近紅外的方式來收集被試者的腦電信號(hào)，然后跟BCI接口結(jié)合。近紅外的好處第一個(gè)是監(jiān)測(cè)大腦活動(dòng)時(shí)，它是通過光譜輸入，接收的數(shù)據(jù)是氧血紅蛋白和脫氧血紅蛋白的相對(duì)變化值，通過這個(gè)數(shù)值來判斷我們腦區(qū)域的活動(dòng)性情況。這個(gè)技術(shù)相對(duì)來說性價(jià)比是比較高的，而且它既有臺(tái)式的，也有便攜性的，且不太會(huì)受到信號(hào)的干擾。

另外一個(gè)就是通過功能磁共振來提取腦電信號(hào)。首先它是利用磁共振來測(cè)量神經(jīng)元活動(dòng)的一個(gè)代謝情況，它的空間分辨率比較高，可精確定位到大腦的不同功能區(qū)域。但是功能磁共振的價(jià)格比較昂貴，且操作起來不方便，尤其是做功能磁共振。最后一個(gè)就是腦磁圖，和磁共振存在一樣的問題，價(jià)格太昂貴了，不是一般的人能夠負(fù)擔(dān)的。

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